硫酸钠亚型富锂卤水25℃等温蒸发过程的计算机模拟

我国青藏高原上分布有许多盐湖,其中扎布耶等碳酸盐型盐湖、东台吉乃尔等硫酸镁亚型盐湖是著名的富锂盐湖,已成功开发生产出碳酸锂产品。青藏高原上还有许多硫酸钠亚型盐湖,其卤水锂浓度高,钾、镁、硼等有用成分丰富。针对这些盐湖资源,目前尚未进行开发利用研究。这些卤水的等温蒸发实验研究,是必不可少的关键工作之一。本文使用我们由Pitzer电解质溶液理论建立的Li+,Na+,K+,Mg2+/Cl-,SO24--H2O体系的热力学模型,对25℃下几种硫酸钠亚型富锂卤水等温蒸发过程进行了计算机模拟,预测蒸发过程中盐类矿物的析出顺序、卤水组成变化规律、钠、钾、镁、锂盐的饱和点,并在此基础上进行卤水蒸发过程物料平衡关系的理论计算等。本文对西藏3种硫酸钠亚型卤水和国外2种硫酸钠亚型卤水25℃等温蒸发过程进行了模拟。其析盐顺序的特点是:在第一个矿物石盐饱和析出后,接着析出的含钾矿物是钾芒硝,而不是钾镁矾类矿物。其后钾盐则会以钾岩盐形式析出。锂盐饱和后则主要以复盐Li2SO4.K2SO4形式析出。美国银峰卤水的模拟结果与实验蒸发过程完全一致,并给出其继续蒸发时的析盐状况。另4种硫酸钠亚型卤水的模拟结果不仅可以作为未来实验研究的基本参考和注意点,同样也可作为其盐田设计和工艺安排的基本理论依据。本文研究为该类型卤水资源综合开发利用工艺路线的确立提供理论参考。     

西藏当雄错盐湖卤水冬季日晒蒸发实验研究

西藏当雄错盐湖位于藏北高原腹地西南侧,其水化学类型属典型的中度碳酸盐型,具有很好的工业开发前景和价值.自然蒸发是盐田日晒工艺的应用基础工作,本文基于室内卤水等温蒸发实验的相关结果,在当雄错湖区现场开展了盐湖卤水冬季日晒蒸发实验,通过考察碳酸盐型盐湖卤水在现场低温条件下自然蒸发过程中液相各元素的富集规律以及矿物的结晶析盐规律,分析了锂、硼、钾等元素的集散行为,并根据卤水蒸发过程中的元素富集、蒸失水量、盐类析出顺序、矿物组合以及物化性质的变化探索了盐类分离的控制条件.以Na+,K+/CO2-3,SO2-4,Cl--H2O五元体系(25℃)介稳相图为参考依据,绘制了当雄错盐湖卤水冬季日晒蒸发的结晶析盐路线.实验结果表明,当雄错盐湖卤水在冬季日晒蒸发过程中依次析出石盐、泡碱、天然碱、硼砂、钾石盐和扎布耶石,另有少量芒硝和泡碱等低温产物会提前析出或被母液夹带析出,利用冬季低温蒸发可制取富锂卤水,蒸发后期的母卤还可用于提取硼砂和钾石盐等矿物资源.实验结果为下一步开展盐田工程设计及制卤工艺操作提供了必要的基础数据,同时也为碳酸盐型盐湖卤水的综合利用和开发提供了理论支持.     

西藏扎布耶碳酸盐型盐湖卤水相化学研究

中国盐湖资源丰富,且水化学类型齐全。西藏扎布耶盐湖位于西藏高原腹地,该湖卤水水化学类型为碳酸盐型,已处于盐湖演化晚期,是一个固液共存的盐湖矿床,具有很好的工业开发价值。笔者分别在15℃、25℃下对该卤水进行了等温蒸发实验,研究了在此两个温度下卤水中各元素富集行为和盐类矿物析出规律。并通过讨论其与国内外碳酸盐型和硫酸盐型锂盐湖的卤水蒸发路径和矿物析出异同,指出扎布耶盐湖具有其独特的卤水蒸发析盐路径。在本实验中低温有利于卤水中锂的富集,而高温有利于硼的富集,碳酸锂和钾盐交叉析出,低温时钾的矿物主要为钾石盐,高温时主要为钾芒硝,高温有利于获得高品位的碳酸锂混盐。     

西藏扎布耶盐湖卤水演化的Pitzer模型模拟

扎布耶盐湖是西藏高原代表性的富锂硼碳酸盐型盐湖。本文利用Pitzer模型模拟计算了西藏扎布耶盐湖冬季与夏季卤水、补给河流-泉水的低温(2℃)、常温(25℃)和高温(50℃)蒸发结晶过程,结果表明,扎布耶盐湖卤水可以由现代成分的河流-泉水蒸发浓缩形成,扎布耶盐湖的沉积组合与河泉水蒸发浓缩的矿物结晶规律吻合;而冬、夏卤水蒸发模拟结果与卤水蒸发实验结果基本吻合,但对矿物结晶顺序、矿物组合规律以及温度-季节性成分变化的影响等方面,提供了更多更详细的数据与认识。说明Pitzer模型对研究西藏富锂硼碳酸盐型盐湖的地球化学成因和盐田工艺都具有重要参考价值。     

西藏扎北盐湖秋季卤水(硫酸钠亚型)5℃等温蒸发实验研究

西藏扎北盐湖硫酸钠亚型卤水中富含元素Li、B、K和微量元素Rb、Cs等.为了更好地了解卤水在自然条件下的蒸发结晶规律,需对相应卤水进行低温室内等温蒸发实验研究.本文对该盐湖卤水进行了5℃等温蒸发试验,并利用Na+、K+、Mg2+//Cl-、SO42--H2O五元水盐体系0℃相图,构筑了从干基立体图Na2SO4角顶的放射...     

盐湖卤水锂资源及其开发进展

随着全球资源与环境问题的日益突出,锂资源的开发和利用受到人们的高度关注.由于盐湖卤水中含有丰富的锂资源,所以对其锂资源的开发利用具有重要意义.本文在全球盐湖卤水锂资源的分布及其水化学分类特征论述的基础上,对目前盐湖卤水锂资源的提取工艺进行了比较分类,对卤水锂资源的开发进展情况进行了综述.指出我国盐湖卤水锂资源的开发利用...     

西藏扎布耶盐湖夏季卤水盐田晒制研究

本文以西藏扎布耶盐湖卤水为研究对象，在夏季的大面积盐田中，记录了天然日晒蒸发过程中的卤水组分演化过程，分析了Li、B、K等组分的集散行为，为该湖卤水的综合利用提供了工业化参考数据。通过实验发现，扎布耶盐湖夏季卤水Li^ 富集较低，Li^ 浓度最高达到1.8g/L。Li^ 的析出较分散，在实验末期，固相Li2CO3析出达到高峰期，但Li2CO3的含量不超过4%。在实验后期，卤水中CO3^2-离子的浓度和卤水温度迅速升高，这是导致卤水中Li^ 快速析出的主要因素，蒸发后期，卤水中K^ 和B2O3迅速富集，母卤适于提取硼砂和钾石盐或硼钾盐。     

中瑞合作利用“许氏法”开发盐湖卤水中锂资源

自 70年代以来 ,利用传统方法在青海进行的盐湖卤水提锂未见成效。利用“许氏法”(“蒸发泵原理”及“原地化学反应池法”)对青海察尔汗盐湖的高镁含锂老卤进行室内及野外提锂试验 ,均获得成功。不但富集了锂卤水 (LiCl含量自 0 .72 1 2 g/L富集至 45 .1 8g/L) ,而且还得到了大量的副产品水氯镁石 (MgCl2 ·6H2 O) ,同时查明Br、I、B、Rb、Sr、Cs等微量元素赋存在锂卤水中。“许氏法”不但成本低、效益高、方法可行、工艺合理 ,而且保护了盐湖区的生态环境 ,实为一种值得推广的盐湖卤水提锂的加工工艺     

新疆罗布泊盐湖卤水资源综合开发研究

罗布泊盐湖赋存有丰富的含钾硫酸镁亚型卤水,现已探明仅罗北凹地区段孔隙度储量2.67×109t(折合KCl),属特大型钾盐卤水矿藏,是生产硫酸钾的理想原料;此外,卤水中含有丰富的钠、镁、锂、硼等资源,综合回收利用价值较大。本文针对罗布泊盐湖卤水资源,在有效利用盐湖钾资源同时,加快其他共生资源的综合开发进程,将新疆罗布泊盐湖资源开发建设推向持续、合理、有效、高值的循环经济发展的道路,为国家西部经济开发做出贡献。     

江汉盆地大型富锂卤水矿床成因与资源勘查进展:综述

古近纪时期,华南江汉盆地的潜江凹陷和江陵凹陷发育盐湖,沉积了巨厚的蒸发岩,并形成和储藏了富锂、钾、铷、铯、溴、碘等元素的卤水资源,这些元素含量达到工业品位或综合利用品位;富锂卤水属于深层地下卤水型锂矿资源,镁锂比值低,是非常优质的锂资源。本文总结了江汉盆地大地构造特征、火成岩及古气候背景,论述了古盐湖沉积岩相特征、富锂卤水水化学、分布及储层特征、卤水中锂的来源与富集机理、卤水型锂矿成矿模式以及富锂卤水勘查与开采技术进展,提出了卤水开发利用中存在的问题和解决途径。江汉盆地富锂卤水成因包括:古盐湖锂可能主要来自高温水岩反应产生的富锂热液流体的补给;在干旱的气候下,古湖水不断蒸发浓缩,导致卤水中锂浓缩富集;在盐湖演化末期,逐渐埋藏的盐类晶间富锂卤水被转移至裂隙、砂岩及玄武岩储层中储集;在较高的地热背景值下,埋藏卤水与储层岩石可能发生水岩反应,进一步促进了卤水中锂的富集。江汉盆地深层卤水初步勘查显示,氯化锂资源量已达到大型工业规模,展示了巨大的资源潜力。此外,卤水锂开采技术已基本形成,建议进一步加强富锂卤水的绿色开发技术研究,制定相关勘查开发规范。     

Indicator mineralogy of kimberlite boulders from eskers in the Kirkland Lake and Lake Timiskaming areas, Ontario, Canada

Sixteen kimberlite boulders were collected from three sites on the Munro and Misema River Eskers in the Kirkland Lake kimberlite field and one site on the Sharp Lake esker in the Lake Timiskaming kimberlite field. The boulders were processed for heavy-mineral concentrates from which grains of Mg-ilmenite, chromite, garnet, clinopyroxene and olivine were picked, counted and analyzed by electron microprobe. Based on relative abundances and composition of these mineral phases, the boulders could be assigned to six mineralogically different groups, five for the Kirkland Lake area and one for the Lake Timiskaming area. Their indicator mineral composition and abundances are compared to existing data for known kimberlites in both the Kirkland Lake and Lake Timiskaming areas. Six boulders from the Munro Esker form a compositionally homogeneous group (I) in which the Mg-ilmenite population is very similar to that of the A1 kimberlite, located 7–12 km N (up-ice), directly adjacent to the Munro esker in the Kirkland Lake kimberlite field. U–Pb perovskite ages of three of the group I boulders overlap with that of the A1 kimberlite. Three other boulders recovered from the same localities in the Munro Esker also show some broad similarities in Mg-ilmenite composition and age to the A1 kimberlite. However, they are sufficiently different in mineral abundances and composition from each other and from the A1 kimberlite to assign them to different groups (II–IV). Their sources could be different phases of the same kimberlite or—more likely—three different, hitherto unknown kimberlites up-ice of the sample localities along the Munro Esker in the Kirkland Lake kimberlite field. A single boulder from the Misema River esker, Kirkland Lake, has mineral compositions that do not match any of the known kimberlites from the Kirkland Lake field. This suggests another unknown kimberlite exists in the area up-ice of the Larder Lake pit along the Misema River esker. Six boulders from the Sharp Lake esker, within the Lake Timiskaming field, form a homogeneous group with distinct mineral compositions unmatched by any of the known kimberlites in the Lake Timiskaming field. U–Pb perovskite age determinations on two of these boulders support this notion. These boulders are likely derived from an unknown kimberlite source up-ice from the Seed kimberlite, 4 km NW of the Sharp Lake pit, since indicator minerals with identical compositions to those of the Sharp Lake boulders have been found in till samples collected down-ice from Seed. Based on abundance and composition of indicator minerals, most importantly Mg-ilmenite, and supported by U–Pb age dating of perovskite, we conclude that the sources of 10 of the 16 boulders must be several hitherto unknown kimberlite bodies in the Kirkland Lake and Lake Timiskaming kimberlite fields.     

可可西里卓乃湖溃决后湖区环境变化及盐湖可能的溃决方式

2011年9月卓乃湖溃决后引发的区域沙漠化灾害现象对区域生态环境已经造成了一定影响。同时下游的盐湖在接收洪水后水位持续上涨, 对青藏公路工程走廊内管线工程运行安全造成了重大的威胁。本文根据野外考察资料对卓乃湖的溃决过程和溃决后的影响进行了简要分析, 并对下游盐湖可能的溃决方式进行了分析。卓乃湖的溃决是由于湖区降水增多导致湖水外溢, 冲垮湖堤造成的。卓乃湖溃决后出露湖底成为沙尘暴的策源地, 出露湖底和周边草场形成了大面积的沙漠化区域。随着卓乃湖湖水不断排出, 洪水对出水口和下游河道进行着持续的冲蚀作用, 一方面导致湖底出露面积进一步扩大, 湖区沙漠化现象加剧, 另一方面导致下游河道侵蚀加深加宽, 对区域地形破坏进一步加强。对比卓乃湖区地形条件和水平衡特征, 盐湖的溃决方式将与卓乃湖类似, 洪水对下游的破坏作用要大于库赛湖区和海丁诺尔湖区。由于盐湖每年可排出的水量大于卓乃湖区, 当盐湖溃决后, 后期洪水对河道的冲蚀作用要大于卓乃湖区。     

Comparative analysis of Lake Urmia and Lake Van water level time series

Recent decline in Lake Urmia water level makes it crucial to consider this issue more seriously. For this purpose, comparison of water level in Lake Urmia with Lake Van in Turkey, which is in relatively similar geographic and climate conditions, can be an effective approach. To follow this objective, trend analysis, regime shift, and coherency analyses are implemented. The results showed negative trend in Lake Urmia water level for the past 20 years, while in Lake Van, the trend is positive. Moreover, correlation of the lake level variations versus the basin rainfall during three common periods, identified by the regime shifts analysis, illustrated a decreasing trend in the correlation. These changes can be attributed to non-climatic factors such as different allocation disciplines in two lake’s catchments. Finally, the coherency analysis showed significant annual and inter-annual frequencies common between the two lake levels. Herein, the short-term period relations are associated with lags, while in long term, they act simultaneously.     

平水期洞庭湖不同形态磷赋存特征

通过现场调查和室内实验,对平水期洞庭湖24个断面上覆水-沉积物磷的污染程度、分布特征进行研究;同时,分析了各形态磷间的相关性,探讨了磷的赋存形态对水体富营养化的影响、沉积物释放量和释放风险。结果表明,水体内总磷分布规律为南洞庭西洞庭东洞庭大通湖,东洞庭湖以颗粒态磷为主,西洞庭湖、南洞庭湖、大通湖均以溶解态磷、无机磷为主。沉积物中总磷的分布规律为南洞庭西洞庭东洞庭大通湖。东洞庭湖、西洞庭湖、南洞庭湖则以Ca-P为主,大通湖以Fe/Al-P为主。Ca-P与Fe/Al-P呈现较显著的负相关关系。大通湖释放风险较大,可释放量大;东洞庭湖有一定的可释放量,应对这两个湖泊给予较多的关注。与国内其他湖泊比较,洞庭湖沉积物中TP处于中下水平,IP在沉积物中占据较高比例。湖区沉积物中Fe/Al-P与水体中DIP、DTP、TP均具有较显著的负相关关系,存在磷的内源释放。     

冬季呼伦湖环境科学钻探冰上湖泊钻探平台及取样技术

针对内蒙古呼伦湖的气候特点,为保证工作安全,实施冬季冰上湖泊环境科学钻探,设计研制了冰上湖泊钻探平台系统,满足了工程施工要求。考虑到呼伦湖沉积地层特点,研制了新型活塞式取样钻具和压卡式取样钻具,实践证明,取样效果良好,取心率达到了100%。     

洞庭湖历史时期环境研究

洞庭湖在晚冰期以来经历了多次变化过程.晚更新世末至早全新世呈现深切河谷与零星洼地湖泊共存的河湖切割平原景观. 进入全新世暖期, 人类活动开始在洞庭湖平原地区频繁出现, 新石器时代皂市文化分布表明人类活动主要在洞庭湖周边地区; 大溪文化时期人类已在平原湖区中部开始渔猎活动; 屈家岭文化时期气候转暖, 洪水开始泛滥, 人类活动从洞庭湖平原中部退出; 至龙山文化时期, 气候干燥偏凉, 降水减少, 人类文化活动遗址向湖中推进, 湖泊三角洲有所发展, 湖面缩小.在以后的几千年里, 洞庭湖也同样经历了扩张与萎缩的变化.      

青海湖水动力特征对滨湖沉积体系的控制

青海湖盆地是我国西北内陆干旱区典型的山间断陷湖盆,与我国西北一些含油气盆地沉积特征十分相似,发育有一系列有利于油气储集的沉积体系.对青海湖沉积体系的研究,可以为陆相古含油气盆地沉积原貌的恢复提供借鉴.通过对比总结前人研究资料、实地考察以及对湖区近40年(1972~2010)来8张遥感图像的判读,分析了青海湖滨湖区域沉积体系演变特征.同时,在青海湖水动力特征研究的基础上,通过沉积物输运模拟,结合每一区域沉积演变特征,分析该区域沉积体系形成演变的水动力成因机制,并预测未来一段时间内环青海湖滨湖区域沉积体系演变趋势.研究结果表明:青海湖水动力特征主要表现出三个顺时针主旋回和湖湾和河流入湖口等处的次级旋回,沉积物输运和堆积趋势与水动力湖流特征对应一致,水动力特征控制着沉积体系的形成及演变;河流入湖口、沙岛-海晏湾、郎剑沙嘴以及东南湖湾等区域,是青海湖滨湖区域沉积演变最明显的区域;今后较长时期内,沉积物输运、堆积趋势将不会发生大的改变.     

应用嵌套模式研究梅梁湖区风生流

应用数值嵌套模式,研究不同风向情况下,梅梁湖与竺山湖之间的马山区围垦对梅梁湖风生流的影响。结果表明:风场作用初期,偏Ｓ风使得太湖湖水流入梅梁湖;偏Ｎ风使得梅梁湖湖水流入太湖。梅梁湖稳定风生流流态表现为:在S、E风作用下形成逆时针环流;在N、W风作用下形成顺时针环流。马山区围垦阻隔了梅梁湖与竺山湖之间的湖水交换,进而影响梅梁湖的风生流流态,导致其湖水更新速度减慢。     

引江济太对太湖水体碱性磷酸酶动力学参数的影响

采用野外定点采样、室内同步分析水体碱性磷酸酶活性及水化学指标的方法,研究引江济太调水对太湖各湖区水体碱性磷酸酶最大反应速率(v_max)、米氏常数(Km_m)值的影响。结果表明:在引江济太调水试验期间,各湖区水体中v_max及Km_m值时空分布存在差异性。调水稀释了各湖区蓝藻浓度,抑制了水体碱性磷酸酶v_max;贡湖区、西岸河口区及湖心区水体中Km_m值与入湖累积水量之间有显著的二次函数关系(p=0.007)。梅梁湖、竺山湖、贡湖及西岸河口区水体碱性磷酸酶v_max/Km_m随着总磷浓度升高而增加,但竺山湖、贡湖、草型湖、湖心及西岸河口区水体v_max/K随生物可利用磷(PO₃--P)浓度增加而下降。除草型湖区外,其它湖区水体v/K随叶绿素a浓度升高而增加。     

羊卓雍湖流域湖水稳定同位素循环过程研究

基于卓雍错流域2004年降水、河水、湖水中δ¹⁸O的监测结果,结合内陆湖水循环稳定同位素蒸发分馏模型,探讨了青藏高原南部羊卓雍湖水中稳定同位素的变化过程.研究表明:羊卓雍现代湖水中-5.9‰的δ¹⁸O平均值,相对应于当地相对湿度介于54%~58%的气候条件下,这是湖水蒸发分馏作用的最后结果.此外,入湖河水中δ¹⁸O变化也对湖水中平衡δ¹⁸O有一定的影响,而湖水温度的直接影响可以乎略.湖水中δ¹⁸O对入湖水δ¹⁸O的波动的调节能力很强,对于入湖水中δ¹⁸O大的波动,只有不到50 a的时间,湖水中稳定同位素会重新达到平衡.