四川盆地三叠系气田型深层富钾锂卤水勘探历程、进展与展望

四川盆地三叠系嘉陵江组和雷口坡组不仅是常规天然气的主要赋存层位,同时也形成和储存了富含钾锂等关键元素的卤水资源。本文梳理总结了四川盆地三叠系气田型深层卤水勘探进程、成因机理、富集规律方面的进展和认识,并对潜在的研究重点进行了展望。四川盆地三叠系气田型深层卤水中钾、锂等关键金属元素均达到了工业品位,随着全球对锂资源需求的增大,由起初的“气钾兼探”逐渐向“气钾锂综合勘探”过渡。四川盆地三叠系深层富钾锂卤水的成因机制大体上相同,其中干旱气候条件下古海水的蒸发浓缩致使卤水中的钾锂富集;高温高压下含钾/锂元素的杂卤石/绿豆岩与埋藏卤水发生水岩反应,进一步促进了钾锂的富集;淋滤作用也是卤水中钾元素富集的重要成因。深层卤水主要储集于各类白云岩中,其富集主要受断裂、裂缝发育带和背斜等构造控制,富集规律可归纳为“孔隙裂缝储卤、断裂运卤、背斜核部富卤”。基于目前四川盆地气田型深层卤水的勘探现状和不足,未来应该加强地球物理勘探集成新技术的研发、资源评价方法与体系的优化、含高品位伴生元素新层系的勘探以及气田型卤水有效开发利用技术的研究。未来有望在四川盆地气田型深层卤水继续取得新的找矿突破。

即食麻辣风味螺蛳卤水配方研制

主要探究不同风味物质及其比例对即食麻辣风味螺蛳卤水底料及卤水配方的品质影响,为开发简便、快速、口感统一麻辣风味螺蛳提供参考。通过单因素试验和正交试验相结合的方式考查了麻味调料、辣味调料、香辛味调料对即食麻辣风味螺蛳卤水底料品质的影响。结果表明,最佳配方为麻味调料添加量9%,辣味调料添加量45%,香辛味添加量6%。用同样的试验方法考查了卤水底料添加量、白砂糖添加量、食盐添加量对卤水品质的影响,结果表明,卤水的最佳配方为卤水底料添加量60%,白砂糖添加量2.0%,食盐添加量3.0%。在最佳配方下制作的产品均能达到预期的品质。

南翼山深部卤水蒸发结晶过程中铵、钾共析行为研究

高铵卤水的蒸发过程中通常会形成掺杂NH+4的钾石盐和光卤石等含铵盐类。固溶体或复盐被用于解释铵和钾在光卤石中的共析出现象。然而,NH_(4)^(+)进入光卤石矿床的机制一直未得到更好的理解。重新审视这一问题,对于深入了解蒸发岩中NH+4的地球化学行为具有重要意义。本研究从相平衡实验和热力学建模方面重新审视了KCl+NH_(4)Cl+MgCl_(2)+H_(2)O四元体系中光卤石(推测是KMgCl_(3)·6H_(2)O、NH_(4)MgCl_(3)·6H_(2)O、K_(2)NH_(4)Mg_(3)Cl_(9)·18H_(2)O、KNH_(4)Mg_(2)Cl_(6)·12H_(2)O和光卤石型固溶体)与水相的平衡。此外,对南翼山地下卤水进行室温蒸发实验,并与相平衡结果进行比较。本文模拟和实验结果均显示在298.15 K时该体系会形成富钾和富铵两种类型的光卤石固溶体,不形成纯盐相KCl、NH_(4)Cl及复盐相KMgCl_(3)·6H_(2)O和NH_(4)MgCl_(3)·6H_(2)O。南翼山卤水实际蒸发实验、相平衡实验和模型模拟结果一致,表明南翼山深部卤水蒸发过程形成了富含铵的光卤石固溶体,而不是新的光卤石型复盐。本文研究结果对于南翼山深部卤水钾资源开发利用提供了基础理论支撑。

四川盆地东北部黄金口背斜三叠系富K、Li和B卤水成因和演化

四川盆地东北部地区三叠系嘉陵江组四、五段—雷口坡组一段赋存丰富的卤水资源,卤水中富集K、Li、B等元素,具有潜在的开发利用价值。长期以来,一般认为川东北三叠系中卤水因溶解地层中的钾盐矿物而富集K物质,但这一认识并没有得到确证,此外,对卤水中Li和B的成因和演化鲜有报道。本文以川东北三叠系深层卤水为研究对象,以地球化学和稳定同位素分析为主要方法,运用聚类分析对比采自13口钻井卤水的地球化学数据。与海水相比,区内深层卤水中的K^(+)、Ca^(2+)、Li和B明显富集,而Mg^(2+)和SO_(4)^(2-)则相对亏损。卤水的^(87)Sr/^(86)Sr和δ^(34)S值均与卤水储层的^(87)Sr/^(86)Sr和δ^(34)S值相一致,进一步说明深层卤水为海水原地蒸发浓缩形成。Q型聚类分析表明,北2井和川宣地1井的卤水化学组分相似,川25井、ZK601井、恒成1井、恒成3井的卤水化学组分相近,证明川25井和ZK601卤水中K的富集是由于卤水溶解了地层中的钾盐矿物(杂卤石)。白云岩化导致了卤水中Ca^(2+)明显富集,而Mg^(2+)明显亏损,地层中赋存的硫磺和H_(2)S证明了大量硫酸被还原,使得SO_(4)^(2-)出现明显亏损。还原作用不仅导致卤水和石膏δ^(34)S的升高,而且引起了区域内石膏和卤水的δ^(34)S高于同时期海水的δ^(34)S值。嘉陵江组沉积晚期,三江地区流纹质火山岩浆喷发产生了大量携带含Li和B元素的气体和热液载体,进而被搬运至蒸发盐盆中。火山热液和气体中的Li、B具有相对较低的δ^(7)Li值和δ^(11)B值,在提升卤水中Li和B含量的同时,也降低了卤水δ^(7)Li值和δ^(11)B值,使得其低于正常海水的δ^(7)Li值和δ^(11)B值。

柴达木盆地卤水钾盐迁聚规律与找矿新突破

钾盐是我国大宗紧缺战略性“粮食”矿产,对保障国家粮食安全具有重要意义。我国钾盐资源具有需求量大、对外依存度高等特点,寻找新的钾盐矿床、形成新的大型钾盐资源基地刻不容缓。2023年,中国地质调查局组织开展青海柴达木盆地钾盐“增储保供”地质调查工作,在前期对柴达木盆地成盐聚钾规律性认识的基础上,于柴西北大浪滩—黑北凹地部署实施了“探采一体化”柴钾1井,钻获1021.95 m(井深111.54~1133.49 m)巨厚松散砂砾储卤层,全井段抽卤试验获日稳定涌水量8586 m^(3)/d、水位降深11.3 m、单位涌水量759.89 m^(3)/d·m、氯化钾平均含量为0.54%的高产工业品位“砂砾型”卤水钾矿,取得了柴达木盆地陆相深层卤水钾盐找矿新突破,为形成中国新的亿吨级大型钾盐基地夯实了资源基础。

非常规卤水型锂资源开发现状与研究进展

这是一篇矿业工程领域的论文。锂作为新能源领域重要的电池原材料,其全球需求量正加速增长。长期以来中国需要大量进口锂原料,预计未来仍存在较大的需求缺口。地热卤水、油气田卤水、海水淡化废弃卤水等非常规卤水中所包含锂资源量可观,或将成为常规锂资源的有效补充。作为一种绿色、可持续的锂资源提取方式,非常规卤水型锂资源开发面临重大发展机遇。在中国四川、西藏、云南等地发现丰富的、尚未有效开发的非常规卤水型锂资源,对解决中国国内锂原料供应不足将有巨大帮助。通过梳理国内外非常规卤水型锂资源开发及其关键技术的现状与进展,为中国非常规卤水型锂资源开发提供参考。

卤水表面附近盐岩结晶特征研究

【目的】为了弥补现代盐湖沉积考察中丢失的信息,获取盐岩动态结晶过程,指导古盐湖沉积研究。【方法】借助室内石盐蒸发实验,观察卤水蒸发过程中氯化钠结晶特征,分析石盐结晶与沉积环境之间的关系,为盐湖沉积模式建立提供参考。【结果与结论】石盐沉积位置受结晶习性影响,晶体可以在卤水界面之上沉积,其形成的动力除了蒸发泵作用外,还受空气湿度和石盐潮解共同控制;人字晶一般形成于漏斗晶基础之上,在发育空间受限时,绕不同漏斗晶核生长的纹层斜交后形成人字晶纹,两种晶型可以同时沉积于水面之上;盐湖干涸之前,可能经历岩层封锁水面的现象,并可能对临层的碎屑沉积物产生影响。

盐湖卤水中硼酸盐化学形态及Raman光谱定量分析

我国青藏盐湖以富含硼锂而著称,卤水中硼化学赋存状态随湖水化学类型的不同而发生变化,其中以硫酸盐型盐湖卤水中硼酸盐的存在形式变化最为复杂,卤水蒸发过程一般不以固体盐形式结晶析出,而是以多硼物种形式富集于氯化镁饱和老卤中,表现出严重的过饱和性,对后续锂盐和镁盐的分离提取影响较大。开展盐湖卤水体系中硼酸盐化学形态、分布规律及离子间作用机制等溶液化学研究对盐湖资源高效开发具有重要的意义。相比常规拉曼光谱技术,拉曼积分球基于拉曼散射原理可极大地提高激发光的使用效率和拉曼散射信号,对硼酸盐溶液结构检测具有拉曼响应信号强、检出限低、信噪比高等优点,为盐卤复杂体系硼酸盐化学形态的定量分析奠定了基础。利用拉曼积分球开展了盐湖卤水硼酸盐化学形态研究,阐述了卤水蒸发过程多硼酸根离子的变化规律;同时借助响应曲面法进行实验设计与优化,建立了共存盐类干扰回归模型用于盐湖卤水中单硼物种B(OH)_(3)的准确测定。结果表明,盐湖卤水浓缩过程中硼不断聚合生成多聚度硼酸根离子如B_(3)O_(3)(OH)_(4)^(-)和B_(6)O_(7)(OH)_(7)^(2-)等,硼的化学形态变化规律与碱土金属如MgCl_(2)-MgO-2B_(2)O_(3)-H_(2)O体系中硼物种变化一致,但与碱金属溶液体系物种变化差别较大。回归模型对卤水中正硼酸B(OH)_(3)定量分析的相对误差小于5%,准确度较高;阐明了蒸发浓缩过程中B(OH)_(3)物种分布的变化规律,从定量视角初步阐述了卤水富集过程硼酸根离子间的聚合作用关系,可为后续开展盐卤体系多硼物种分布及作用机制研究提供新思路、新方法。

溶析结晶用于盐湖卤水提钾和镁锂分离研究

采用溶析结晶法快速分离盐湖卤水中氯化钾并降低卤水中的镁锂比,解决青海盐湖盐田摊晒存在的生产周期长、需要修建大面积盐田等难题。以有机溶剂为溶析剂,考察了不同种类溶析剂加入量、溶析温度、溶析时间等对盐湖氯化钾收率及镁锂比的影响。实验结果表明,以无水乙醇为溶析剂与盐湖卤水体积比为2∶1,溶析温度为-15℃,时间为90 min时,氯化钾和氯化钠的收率分别达到93.15%和99.84%。溶析结晶后的母液经过过滤,在70~80℃,以0.5℃/min的降温速率进行动态降温,析出氯化镁晶体,镁锂质量比由原卤中的388.44降低至266.63,最终达到快速分离氯化钾的目的及为后续对镁锂进一步分离提供更有利的条件。

卤水提锂多元新路径:技术、资源、环境和成本

传统沉淀法提锂生产周期长、不适用于低锂浓度卤水,盐湖提锂产量增长缓慢,难以满足新能源产业发展的需求。因此,开发高镁锂比卤水提锂新技术是锂产业发展的迫切需求。本文概述了吸附法、萃取法、膜法和电化学法等提锂新工艺的研究现状,发现铝基吸附剂已应用于工业生产,但其吸附容量显著地小于锰基和钛基吸附剂,而后两者的溶损和长吸附平衡时间是制约其产业化的关键。中性磷类萃取剂关注最多,但其易腐蚀和出现第三相;酰胺类萃取体系无腐蚀,已用于氯化物型卤水工业化提锂,但其稳定性需长期关注;并且萃取法工艺流程较长,酸碱消耗高。膜法无法深度除镁,需与其他方法相结合提锂,其水资源消耗量大。电渗析和“摇椅式”电化学实现了连续性提锂,加速了吸附速率,避免了洗脱剂的使用,其电耗随着优化提锂体系和工作条件的降低,电化学提锂将迎来广阔的产业前景。以上卤水提锂新工艺资源消耗和环境影响小于传统沉淀法,对高镁锂比盐湖具有显著的竞争优势,但各有弊端。因此,未来盐湖卤水提锂应加强多种新技术的集成与耦合,前移提锂过程,提升全流程锂的回收率和多种资源的综合开发。

西藏阿里地区发现高品位富锂钾硼晶间卤水

根据中国地质调查二级项目“钾锂硼等紧缺盐类矿产综合调查”部署和郑绵平院士1960年资料(叉茶卡钻孔卤水LiCl平均含量为2800 mg/L),2024年7月,中国地质科学院矿产资源研究所郑院士团队在西藏阿里地区的叉茶卡、阿翁错开展卤水锂钾硼资源调查(图1)。

造粒的氮掺杂碳纳米管基吸附剂对卤水中硼的吸附行为与机理

盐湖卤水中硼资源丰富,存在形式复杂多样,分离和回收硼的意义重大。基于N掺杂强静电与多羟基协同作用能够有效提高硼阴离子的分离机制,设计以水合肼为N源,多羟基的一维纳米材料碳纳米管(CNTs)为多羟基络合基,采用简单的一锅水热法合成了N掺杂的碳纳米管硼吸附材料(N-CNTs)。此外,以改性的聚丙烯腈为造粒剂,经造粒后,最大硼吸附容量为20.45 mg/g,特别在低浓度硼的分离中表现出优异的性能,这使N-CNTs成为硼的高效吸附材料。吸附机理为一维碳纳米管和改性聚丙烯腈的高比表面积上多羟基与N掺杂位置发生强静电协同增强络合吸附。硼吸附过程符合朗格缪尔吸附等温模型和准二阶动力学模型,在高浓盐多离子溶液中表现出优异的选择性硼吸附性能。该吸附剂在东台吉乃尔盐湖卤水中硼的吸附容量达18.92±1 mg/g,该技术在盐湖卤水及水处理行业具有较高的应用潜力。

塔里木盆地深层地下卤水全效开发利用新路径

随着油气开采向深层、超深层进发,伴生地下卤水的合理处理成为油气田安全高效绿色开发必须关注的重要的问题,其对油气田的稳定生产、经济效益和区域环境保护都有着重要的影响。为此,以塔里木盆地中国天然气主产区之一的KS气田为例,在分析深层地下卤水处理面临挑战的基础上,提出了“一水分治、深度处理、分治回用”的深层油气田地下卤水电解全效利用新路径,并对其效益进行了系统分析。研究结果表明:①KS气田地下卤水体量大、矿化度较高,具有进一步全效开发利用的价值,气田所处区域太阳能资源丰富但目前尚未被全效利用,基于地下卤水电解全效利用新思路,可实现“废水”“废电”的联合应用;②分离所得的淡水一部分可应用于生态农业、碳汇林业和荒漠化回灌,另一部分可用于回注处理,具有良好的环保效益;③分离所得的淡水和浓缩液,可进一步进行电解水制氢和浓缩液电解获取有价金属,可实现可观的经济效益。结论认为,地下卤水电解全效开发利用在KS气田成功应用后,可推广复制到具有类似条件的其他油气田,为实现资源绿色循环利用、促进降本增效和低碳排放提供了新的思路和办法,有助于油气田的科学效益全面开发。

我国深层地下卤水钾、锂资源及其开发前景

我国已探明的钾、锂资源大多赋存于盐湖卤水矿床中,但经过多年生产地表盐湖资源消耗严重,海相地层寻找钾、锂的工作还未取得突破,深层地下卤水则可成为解决我国锂钾资源需求的后续储备。我国深层地下卤水主要分布在柴西、四川、湖北、江西等地,资源丰富,其中富含高品位的钾、锂、硼等元素,具有很好的经济利用价值,但是目前工作程度还不够,并由于开采技术、成本等问题,还未实现工业开采。文章对我国重点区块深层地下卤水的水化学特征、分布规律等进行了总结,结合已有的深层卤水资源量评价等数据,提出了下一步重点研究的建议区块,可为后续我国深层卤水钾、锂资源评价、综合提取工艺研究等提供科技支撑。

盐湖领域常见的深层卤水开采方法列举探讨

盐湖卤水中盐类资源储量十分丰富,卤水中钾、镁、硼、锂、溴的含量远高于海水,构成了极具开发利用价值的盐类资源宝库。文章主要阐述了盐湖领域几种常见的深层卤水开采方法,并对每种方法存在的缺陷及优势加以总结。

西藏盐湖卤水钾含量时空分布特征与影响因素分析

钾盐是我国战略性矿产资源之一,西藏盐湖卤水蕴藏丰富的钾盐资源,急需开展调查评价,而卤水中钾含量是重要内容。本文通过构建多时段西藏盐湖卤水钾含量数据集,对时空分布特征进行了细致分析,并深入探讨其影响因素。研究表明,①在时间上,1980年到2000年,西藏盐湖卤水钾含量升高,主要是冰雪融水补给变少引起的;2000年到2020年,钾含量降低,降雨量增加是主要因素。②空间上,西藏盐湖卤水钾含量呈现出明显的地域差异,高值区集中于东经82°~85°、北纬31.5°~34°范围,表现为西高东低、南高北低分布格局,物源、气候差异、汇水面积是空间分布差异的主因。③不同水化学类型卤水钾含量:硫酸钠亚型>氯化物型>硫酸镁亚型>碳酸盐型。本研究将为西藏盐湖卤水钾含量变化规律研究和钾盐资源评价提供重要的基础数据。

青海省某盐湖浅层卤水矿岩心钻探技术

盐湖浅部覆盖地层具有水溶性强、胶结性差、裂隙孔隙发育等特点,钻孔易发生缩径、坍塌、溶蚀剥落、漏失等问题,进而引起卡钻、埋钻、憋泵等孔内事故,因此需要改进钻探技术以提升工程施工质效。结合矿区实际,探索了短钻具+侧喷PDC钻头+饱和卤水冲洗液+PVC管护壁组合式绳索取心钻进工艺,通过开展试验研究,优化钻进参数、改善饱和卤水冲洗液、优选取心钻头,因地制宜改造绳索取心绞车,设计研发分层抽水试验装置的单双动接头,这些技术措施在盐湖浅层钻探施工生产中取得成功应用,保障了钻探工程高质高效实施。

富锂硫酸盐型盐湖卤水蒸发实验研究进展

随着“双碳”目标的提出,锂在新能源材料领域中的应用受到高度关注,锂的需求呈现爆发式增长。世界锂资源以矿石锂和盐湖锂为主,盐湖锂因其储量大成为未来锂资源开发的重点,因而占比最大的硫酸盐型盐湖成为焦点。因盐湖卤水组成差异较大,叠加硫酸盐型盐湖特殊属性,使得锂在盐田蒸发阶段存在多种结晶形式而造成损失,增加了锂的有效富集难度。总结了前人针对富锂硫酸盐型盐湖的蒸发实验研究结果,结合相图分析总结富锂硫酸盐型盐湖蒸发结晶析盐规律,重点关注锂的浓缩状态及析盐结晶形式,为硫酸盐型盐湖锂资源开发提供参考。

普光地区下三叠统富锂钾卤水成因与分布规律

通过对普光地区钻孔卤水和油田水水化学分析测试,开展离子比例研究,明确嘉陵江组和飞仙关组各亚段卤水的成因机制和分布规律。研究结果表明:嘉陵江组卤水K^(+)质量浓度在4060.00~20160.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在26.00~271.00 mg/L,整体为海水浓缩特征。嘉四段—嘉五段卤水K^(+)质量浓度在4110.00~20160.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在76.15~271.00 mg/L,Li^(+),K^(+)富集受海水蒸发浓缩、“绿豆岩”风化作用和淋滤作用主控;嘉二段卤水K^(+)质量浓度在4060.00~4140.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在26.00~27.80 mg/L,受海水蒸发浓缩及膏盐溶解主控。飞仙关组卤水K^(+)质量浓度在6.13~650.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在0.02~50.60 mg/L,整体为地下溶滤特征。飞三段—飞四段卤水K^(+)质量浓度在588.00~650.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在40.40~50.60 mg/L,Li^(+),K^(+)富集受膏岩等围岩溶滤和嘉陵江组卤水运移主控;飞一段—飞二段卤水K^(+)质量浓度在6.13~478.00 mg/L,Li^(+)质量浓度在0.02~17.90 mg/L,由地层水对碳酸盐岩溶解主控。富锂钾卤水平面上主要分布在大湾-土主构造及其构造作用中等的翼部。

封闭式输卤渠盐湖卤水输送应用性研究

本文就封闭式输卤渠对盐湖卤水输送的应用性进行探究,最先分析了封闭式输卤渠的优势,之后从卤水质量衡量指标、设备选型、卤水分类、封闭式输卤渠设计、卤水优化、低品位卤水以及高品质卤水产出几个方面进行分析,旨在加强封闭式输卤渠的应用性。