柴达木盆地西部第三系油田卤水资源可利用性分析

通过对柴达木盆地油气钻孔资料的整理分析发现,对第三系地层中进行油气勘探时,经常伴有自井中喷出矿化度较高的卤水———油田水。通过对柴达木盆地构造演化分析,早期残留的古湖水经干旱蒸发条件,发生浓缩,将导致有用物质组分的富集;在此基础上,2002年对柴达木盆地西部第三系地层分布区的油井新取了水样,证实该卤水中含有较高的钾硼锂碘组分。通过盐田蒸发试验,可以得到质量较好的钾石盐、硼钾混盐、含锂碘的母液。     

柴达木盆地盐湖K、B、Li资源的成矿地球化学系统

柴达木盆地是我国极为重要的K、B、Li盐类资源富集区,承担着建设世界级盐湖产业基地的重任,却存在成矿规律不明确、可采卤水资源找矿效果不显著的瓶颈,盐湖资源面临着严重的可持续发展问题。本文强调将柴达木盆地盐湖作为一个地球化学系统进行探讨,重点梳理了盐湖元素富集机制的核心问题,集成分析了盐湖同位素地球化学所面临的机遇与挑战,并总结提出柴达木盆地盐湖K、B、Li成矿地球化学系统,以服务于盐湖成矿规律研究和资源勘查评价。盐湖成矿地球化学系统是指在地质单元和时空区域的多维系统内,控制成盐元素活化—迁移—富集—保存的多种地球化学过程子系统的总和,是各类地质动力条件、构造成矿要素、气候水文过程及所形成的矿床系列组合的有机整体,并十分注重地球化学在其中的应用。盐湖成矿地球化学系统的提出,可以在一定程度上对研究对象、研究技术方法体系和研究视角进行有效限定,属于盐湖矿床研究的一种思维方法,并有望为盐湖成矿规律研究提供一种科学范式。     

柴达木盆地西部鄂博梁Ⅱ号构造深层卤水储层特征与锂硼资源富集成因

鄂博梁Ⅱ号构造是柴达木盆地西部鄂博梁Ⅰ-Ⅲ号褶皱带中的一个局部构造,在古新世—上新世以来主要为河流泛滥平原相、滨浅湖相和深湖相构造环境,在“高山深盆”的构造环境下,接受了大量造山带物源碎屑补给并赋存卤水矿床。通过对钻孔岩性、孔隙度、给水度、地球物理测井等数据进行分析,总结下油砂山组下部和干柴沟组地层是区内相对较好的深层卤水赋存层位,可作为深层卤水的重点探矿层位进一步勘查。同时,鄂博梁Ⅱ号构造钻孔深层卤水化学组成及特征系数分析结果显示,该水体为低矿化度(平均值为73.00 g/L)、Na⁺、Cl-为主的卤水,其中Li、B等元素含量达到边界品位以上,Br、I元素含量也达到或接近综合利用标准,具有较好的深层卤水找矿前景;卤水的成因为柴达木盆地周缘中新生代以来深部火山热泉补给、造山带火山岩物质风化和溶滤盐岩富集成矿。     

利用PHREEQC模拟CO2对盐湖卤水中U的影响

选择U含量高的尕斯库勒盐湖卤水样为初始条件,利用PHREEQC软件模拟CO2侵入卤水后对卤水中U的影响。结果表明,CO2侵入卤水后,卤水中U的形态发生明显变化,新增了碳酸盐型的络合物,占总U(6)的12%;U的价态在CO2侵入卤水前后无明显变化,以U(+6价)为主,占总U含量的99%以上;卤水的p H值减小,导致卤水中U可能发生沉淀作用而浓度减小,CO2侵入前后分别为7.24E-07 mol·L-1和5.03E-07mol·L-1。研究对深入评估盐水层CO2地质封存的环境风险提供理论依据。     

柴达木盆地西台吉乃尔盐湖矿区卤水水化学特征

西台吉乃尔盐湖位于柴达木盆地中部,矿区卤水中富含锂、钾、硼、镁等多种元素,极具开发价值。自2003年开始,矿区已开始进行大规模采卤,利用前人1959年和2001年两次勘查资料,从水化学角度分析和探讨了西台吉乃尔盐湖矿区未大规模采卤前卤水中各元素的分布规律和变化特征。研究表明,矿区西北部主要为氯化物型卤水,其余大部分地区基本为硫酸镁亚型卤水,我们推测地下卤水水化学类型的差异很可能与不同区域原始卤水的组成及补给水等因素有关。有益组分中,高含量的Li+、K+主要分布在矿区的西北部;B2O3的高含量区主要在矿区的中东部广大地区。赋存于孔隙卤水中K+、Ca2+、Mg2+、Li+、Cl-等元素的平均含量要高于晶间卤水;B2O3、Na+、SO42-等则低于晶间卤水;卤水矿化度、pH值和密度则相差不多。孔隙卤水在Na+、K+、Mg2+/Cl--H2O四元体系介稳相图中的投影点接近光卤石相区;湖表卤水和晶间卤水在Na+、K+、Mg2+/Cl-,SO42--H2O五元体系介稳相图中位于泻利盐、软钾镁矾和钾石盐的共结点附近,且分布比较集中;湖表卤水在演化阶段上存在较大差别;晶间潜卤水已普遍进入钾石盐析出阶段。研究还表明,西台吉乃尔湖湖水的水化学变化明显受季节变化的影响,而湖表卤水与地下卤水存在着一定程度的水力联系,这种联系的强弱和变化特征尚待进一步研究。     

潜江凹陷潜江组深层卤水矿产特征与资源评价

利用潜江凹陷大量井筒及试水资料,研究古盐湖深层卤水赋存方式及成矿规律,开展卤水资源评价,为深层卤水开发利用提供建议。研究表明潜江凹陷潜江组卤水赋存于砂岩孔隙中,纵向上划分为5个卤水组,平面上受砂岩物源影响由北向南矿体厚度逐渐变薄直至尖灭;卤水总矿化度垂向分带平面分异明显,垂向上随着深度增加而增加,平面上凹陷中心矿化度高,向四周逐渐降低;卤水中的钾、锂、硼、溴、碘、铷、铯等元素含量与总矿化度呈正比,平面上与总矿化度规律一致,均呈环带状分布。通过对该区资源量进行测算和评价,得出潜江凹陷潜江组砂岩卤水为中孔、中渗、中产能、中深层、氯化钠型,含锂、溴、硼、钾大型工业卤水矿床;由此提出利用油田钻井和油田伴生卤水采卤并进行综合利用,提取食盐、碘、溴、氨水、氯化钾、硼砂、碳酸锂、氯化铷、氯化铯等产品,具有良好的开发前景。     

察尔汗盐湖卤水自然蒸发过程中Ca2+分布规律研究

卤水中钙离子的存在会对盐湖化工生产及其产品质量造成较大影响,研究钙离子在卤水蒸发过程中的分布规律具有重要意义。通过室外自然蒸发及盐田实地采样,研究了察尔汗盐湖盐田生产过程中钙离子分布变化规律。结果表明,在自然蒸发实验中卤水钙离子浓度随蒸发量的增加逐渐减少,在盐田生产现场采样结果显示钙离子浓度随卤水蒸发而增加,结合生产实际,推断外界钙离子补给是造成这种现象的主要原因。因此,避免车间含钙尾水混入,阻止盐田卤水和周边土壤可溶性钙盐间离子交换是有效降低卤水钙离子浓度的主要方法。     

油泉子钾矿床晶间卤水（KCl）自然蒸发试验研究

油泉子矿床是一个以卤水钾镁盐矿为主的小型综合性盐类矿床,盐湖卤水水化学类型主要为氯化物型,从KCl等组分含量来看,属高钾高钠低镁的卤水。在柴达木盆地与油泉子条件相类似的盐类矿床中,氯化物型卤水钾的选矿工艺已十分成熟,但对于不同矿区不同组分含量的卤水,其结晶路线各不相同,为此,对油泉子矿床氯化物型卤水进行自然蒸发试验,确定盐类结晶析出顺序和钾矿物的最佳分离点,取得钾矿物的产率和钾石盐中KCl含量等基础数据,并对该类型卤水工业利用性能作出评价。     

青海省尕斯库勒盐湖卤水水化学特征初步研究

通过尕斯库勒盐湖3种卤水(盐田卤水、晶间卤水和湖表卤水)的水化学成分、化学类型、相图研究,初步揭示了该湖不同类型卤水的水化学特征。研究表明,3种卤水的Ca2+、Mg2+、Cl-、SO24-、HCO3-均比柴达木盆地盐湖平均值高,尤以盐田卤水为高,然而K+、Na+相对较低。微量离子均匀性:晶间卤水>湖表卤水>盐田卤水;主要离子均匀性:湖表卤水>晶间卤水>盐田卤水。卤水划分为硫酸镁亚型和氯化物型两类,没有发现硫酸钠亚型和碳酸盐型。其中,盐田卤水全部为氯化物型;晶间卤水既有硫酸镁亚型也有氯化物型,硫酸镁亚型占41.67%,氯化物型占58.33%;湖表卤水大部分为氯化物型。总体而言,卤水变质程度较深,其中盐田卤水变质最深,湖表卤水次之,晶间卤水变质程度较浅。盐田卤水、晶间卤水、湖表卤水在Na+,K+,Mg2+∥Cl-,SO24--H2O五元体系介稳相图中的位置差别较大,表明各类卤水在演化阶段上存在较大差别。     

GC-MS联用技术对卤水中有机物的分析

盐湖卤水由于富集了大量的复杂有机物,而具有浓厚的颜色,脱除这些有色物质,既可以减少卤水对生产设备的危害,又可以提高产品的色度,有利于卤水的综合开发利用,是卤水精制的主要内容。采用不同极性的有机溶剂正己烷和氯仿分别对盐湖卤水中的有机物进行萃取分离,浓缩处理,通过GC-MS联用技术对萃取后的有机提取物进行分离和结构鉴定。结果表明,盐湖卤水中主要含有一些饱和脂肪烃、芳香烃、醇类、酯类、酮类和醚类有机物,为卤水脱色的研究提供了一定的线索和指导。     

四苯硼钠—季铵盐容量法快速测钾

用四苯硼钠—季铵盐容量法间接测定钾,并与四苯硼钠重量法进行比较。测定1%以上的钾含量时,相对误差<1%,平均回收率为99.52%,标准偏差分别为0.0082、0.0073,变异系数分别为0.82%、0.33%(RSD,n=7)。该方法操作简便、快速、准确,适用于含钾产品的中间控制分析及钾盐、卤水、盐化工产品、钾肥中钾的快速测定。     

基于密度泛函理论研究K对Li2CO3晶体影响规律

以盐湖卤水为原料提取并制备Li2CO3的过程中,共存离子对其结晶过程影响较大,尤其西藏盐湖卤水为原料制备碳酸锂的原料中,K/Li约为0.3左右,所以研究K+对Li2CO3晶体的影响具有重要意义。本研究通过实验和计算模拟相结合研究不同K/Li条件下K+对Li2CO3晶体的影响程度,建立晶体中K+含量与比表面积关联式。实验结果表明,K+的存在对Li2CO3的高品质性影响较大,且随着钾离子含量增加,晶体比表面积增大易于吸附杂质离子,表面粗糙度增强,且K+存在对碳酸锂晶体的收率影响较大,而当K/Li控制在0.1以内时,K+对碳酸锂晶体的影响相对较小;通过第一性原理计算,计算并分析了K掺入碳酸锂晶体中的几何结构、缺陷形成能及态密度,结果表明K原子在碳酸锂晶体中更易替代晶体中的Li原子,且K原子的掺入对碳酸锂晶体的晶格参数以及电子结构性质的影响较小。本文对西藏盐湖高效提锂和制备高附加值碳酸锂晶体提供理论依据。     

基于密度泛函理论研究K对Li2CO3晶体影响规律

以盐湖卤水为原料提取并制备Li₂CO₃的过程中,共存离子对其结晶过程影响较大,尤其我国西藏盐湖卤水为原料制备碳酸锂的原料中,K/Li约为0.3左右,所以研究K⁺对Li₂CO₃晶体的影响具有重要意义。通过实验和计算模拟相结合研究不同K/Li条件下K⁺对Li₂CO₃晶体的影响程度,建立晶体中K⁺含量与比表面积关联式。实验结果表明,K⁺的存在对Li₂CO₃的高品质性影响较大,且随着钾离子含量增加,晶体比表面积增大易于吸附杂质离子,表面粗糙度增强,且K⁺存在对碳酸锂晶体的收率影响较大,而当K/Li控制在0.1以内时,K⁺对碳酸锂晶体的影响相对较小。通过第一性原理计算,计算并分析了K掺入碳酸锂晶体中的几何结构、缺陷形成能及态密度,结果表明K原子在碳酸锂晶体中更易替代晶体中的Li原子,K原子的掺...     

青海察尔汗盐湖别勒滩区段晶间卤水全氮地球化学分布特征

氮是反映盐湖组成及盐湖环境的一个特征元素,全氮对于研究盐湖生物和有机地球化学具有重要意义。通过对察尔汗盐湖别勒滩区段晶间卤水全氮含量的分析,发现晶间卤水中全氮的含量相对海水、湖水等水体较高,全氮在不同钻孔不同深度上变化较大、随深度增加出现变大、变小和无变化3种变化趋势。空间上靠近涩聂湖和小别勒湖的钻孔中氮含量较低,可能与湖水补给有关。对比该地区卤水的矿化度、主要离子等指标发现,全氮受主要离子及矿化度的影响不大。同时结合盐湖晶间卤水中氨基酸的测试结果,发现全氮与氨基酸具有一定的相关性,表明在柴达木盆地别勒滩区段,全氮指标具有一定的有机地球化学指示意义。     

盐湖沉积改造与地下卤水成因——以库车和渤海湾盆地为例

2015年在新疆库车盆地发现高钾盐泉水,进一步为库车盆地地下钾盐找矿提供了线索。为探讨地下卤水成因,结合渤海湾盆地总结了受断裂活动控制发育的古盐湖底辟构造的盐湖沉积改造模式。控制盐体改造的断裂带及后期发育的断裂系为地下卤水的沟通和混合提供了空间和通道,从而影响地下卤水的矿化度和化学组分。氢氧同位素特征揭示：库车盆地高钾盐泉水的水体来源主要为当地大气降水,而钾的物质来源与古盐湖析盐后期浓缩卤水或地下固体钾盐的溶解有关;渤海湾盆地地层水则继承了古盐湖沉积卤水,后期接受水岩反应、浅层水体掺杂等改造作用,最终形成矿化度分布具有极大差异性的地层水。沉积盐体的“古凹今隆”决定着钾盐的沉积、分异变形改造和保存,隆起盐体的次级凹陷及陡坡一侧是高矿化度卤水储存及钾盐矿物沉积的有利部位,值得关注和深入研究。     

拉果错盐湖卤水蒸发机理的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟,研究了西藏拉果错盐湖卤水中阴、阳离子以及水分子间的相互作用行为。以盐湖卤水等温蒸发过程中粒子浓度变化的四个阶段为研究对象,分别计算了不同体系的扩散系数、配位数、均方位移和径向分布函数。计算结果表明,液相浓度越低时,H2O分子对各离子之间的相互作用有抑制作用,液相中离子浓度越高时,SO42-易与CO32-竞争Li+形成离子对,从而影响盐湖卤水中Li+的富集。本文研究结果对盐湖卤水中Li+的迁移行为作出了机理解释,为盐湖卤水提锂的发展奠定了理论基础。     

原料配比对氯氧镁水泥固化砾石土干密度的影响

干密度是评价软土固化质量的重要指标,一般通过室内击实试验获得。以氯氧镁水泥(MOC)为结合料,砾石土为固化对象,研究了原料配比对MOC固化砾石土击实性能的影响。通过室内击实试验,考察了轻烧镁粉掺量、卤水浓度、卤水掺量和活性MgO/MgCl_2物质的量比(Mg/Cl比)影响混合料干密度的规律。结果表明:MOC固化砾石土击实料的干密度随卤水掺量增加先增加后降低,随轻烧镁粉掺量及Mg/Cl比的增加而先增加后降低,随卤水浓度及轻烧镁粉掺量的增加而增加,随卤水浓度增加及Mg/Cl比降低而增加。     

察尔汗盐湖卤水中钾的放射性测定误差原因初步分

盐湖卤水中钾的放射性测定是一个复杂的工作过程,有许多因素影响着测量精度和稳定性,必须对各个方面综合考虑,最大限度地降低可能产生的干扰影响。本文分析了引起测定误差的主要因素,并提出了提高测量精度采取的措施。     

盐湖沉积改造与地下卤水成因——以库车盆地和渤海湾盆地为例

2015年在新疆库车盆地发现富钾盐泉水,进一步为库车盆地地下钾盐找矿提供了线索。为探讨地下卤水成因,结合渤海湾盆地总结了受断裂活动控制发育的古盐湖底辟构造的盐湖沉积改造模式。控制盐体改造的断裂带及后期发育的断裂系为地下卤水的沟通和混合提供了空间和通道,从而影响地下卤水的矿化度和化学组分。氢氧同位素特征揭示,库车盆地富钾盐泉水的水体来源主要为当地大气降水,而钾的物质来源与古盐湖析盐后期浓缩卤水或地下固体钾盐的溶解有关;渤海湾盆地地层水则继承了古盐湖沉积卤水,后期经受水—岩反应、浅层水体掺杂等改造作用,最终形成矿化度分布具有极大差异性的地层水。沉积盐体的“古拗今隆”决定着钾盐的沉积、分异变形改造和保存,隆起盐体的次级拗陷及陡坡一侧是高矿化度卤水储存及钾盐矿物沉积的有利部位,值得关注和深入研究。