西台吉乃尔盐湖盐田与模拟蒸发过程卤水钾、锂的损失研究

目前,西台吉乃尔盐湖的基本生产工艺路线是卤水经过盐田蒸发进行自然浓缩,然后利用钾盐结晶阶段析出的钾混盐、光卤石及蒸发后期残留的富锂老卤加工生产钾、锂产品,但收率均不高。通过盐田固-液相定点取样观测和模拟蒸发实验的设计,对西台吉乃尔盐湖卤水蒸发过程中钾锂损失的情况进行对比研究。结果表明,卤水中钾在富集达20 g/L时开始析出钾混盐矿,锂则在此过程中不断富集,由0.19 g/L浓缩至2.12 g/L,蒸发实验结果基本符合盐田实际生产情况。根据实验结果估算盐田中不同阶段的钾、锂损失,得出钠盐田中钾损失率约为12.3%,钾盐田中钾总回收率约为84.4%;锂在钠盐阶段损失率约为6.50%,在钾混盐阶段损失率约为11.59%,在光卤石阶段损失率约为6.21%,在老卤阶段损失率约为6.44%,锂在盐田系统中总损失率约为30.74%,其中在钾混盐结晶阶段锂损失量最大。

西台吉乃尔盐湖卤水锂硼的迁移规律

针对西台吉乃尔盐湖卤水,采用沸腾蒸发—等温平衡法,对10℃和30℃下卤水蒸发析盐规律进行探究,基于Na^(+)、Mg^(2+)、K^(+)∥Cl^(-)、SO_(4)^(2-)—H_(2)O五元水盐体系15℃和25℃相图对该卤水蒸发析盐路径进行理论分析,确定10℃和30℃下的平衡固液相组成并对其中的锂硼资源元素迁移规律进行了研究。

西台吉乃尔盐湖兑卤卤水10℃和30℃蒸发析盐规律

文章采用沸腾蒸发—等温平衡法,综合运用Na^(+)、Mg^(2+)、K^(+)∥Cl^(-)、SO_(4)^(2-)-H_(2)O五元水盐体系15℃和25℃下的介稳相图理论分析、固液相化学组成检测以及粉末X射线衍射(PXRD)固相鉴定,确定了西台吉乃尔盐湖兑卤脱钠后的卤水在10℃和30℃下的蒸发析盐路径和析盐规律,并探究了平衡液相p H值和密度随蒸失水率的变化趋势。相图理论分析和固相鉴定结果表明,西台吉乃尔盐湖析钾点卤水与老卤兑卤脱钠后的卤水在10℃和30℃下的蒸发析盐过程随蒸失水率的增加,氯化钠析出占比不断减少,平衡固相中氯化钠含量最低可低至1.83%,兑卤后卤水的蒸发过程为Car、KCl、Bis、Eps或Hex共析过程,说明通过兑卤脱钠和蒸发结晶的耦合有利于制备高品位的钾镁混盐,为盐湖卤水中钾资源的高效提取和盐湖化学资源的综合利用提供基础数据。

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。

西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水钾、镁、锂、硼的时空变化特征

分析了西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水中K、Mg、B2O3、Li等4种组分的时空变化特征。结果表明,它们在矿区西北部表现出明显的高值且基本不随时间而变化,这很可能与该区域原始卤水成分有关。由于地表水对地下卤水的淡化作用,这些组分在南部或西南部表现为低值。观测时段的中后期,四种组分的变化较显著,显示出采卤活动对其变化产生了影响。B2O3的高值区主要呈NW-SE向带状分布,这似乎与该地区的构造背景密切相关。

基于MODIS数据的西台吉乃尔盐湖水体提取及水域面积的监测

西台吉乃尔盐湖具有丰富的镁锂资源,受补给、降水、水文地质条件及人为因素的影响,理化性质和面积有较大变化。通过在湖表水和干盐滩进行样本点采集,统计分析盐湖水体的光谱特征,然后根据MO-D IS数据第1、2波段的反射率和NDVI设定的阈值提取水体,进行水域面积动态变化的监测,结合气象资料,对比分析了西台湖面积的变化情况和原因,对盐湖水体的提取、湖区矿产持续开发利用和水体保护具有一定的指导作用。

西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水组分区域分异特征

随着采卤活动的不断深入,西台吉乃尔盐湖矿区地下卤水的化学组分也逐渐产生了区域分异。根据化学组成随时间变化特征,矿区可划分为5个不同区域:西北孔隙卤水区、孔隙卤水和晶间卤水过渡区、降落漏斗核心区、降落漏斗周围区以及地表水影响区。研究表明,地表径流并未对矿区地下卤水产生明显影响,亦即现有的补水模式没有产生明显的作用。因此,有必要重新探讨补水模式,从而使得固体矿有效地向液体矿转变。

单井同位素稀释技术测定西台吉乃尔盐湖水文地质参数

我国含水层的水文地质参数测定,主要依靠传统的抽水试验方法,然而此方法却需要花费大量的试验和钻井费用。同位素示踪方法比传统的抽水试验方法获得含水层参数的周期短、费用低,有效地提高了水文地质参数的测试精度、缩短了工期、节省了投资。为了测定柴达木盆地西台吉乃尔盐湖地下水流速、流向、渗透系数等水文地质参数,采用单井同位素稀释法测试水文地质参数,正确确定其水文地质参数,无论对科学研究还是对生产开采,均有着重要的理论和现实意义。

西台吉乃尔盐湖析钾老卤及冻卤25℃等温蒸发实验研究

为了有效利用西台吉乃尔盐湖析钾后老卤及冻卤中的锂、硼等元素,对西台吉乃尔盐湖析钾后老卤和冻卤展开了25℃等温蒸发实验,采用化学分析、X射线粉晶衍射等方法对析出固体矿物的含量及物相进行了分析,并依据Li^(+),Mg^(2+)∥Cl^(-),SO_(4)^(2-)—H_(2)O四元体系25℃介稳相图对盐类析盐路线进行了理论分析。结果表明,析钾老卤蒸发过程主要析出钠石盐、光卤石、水氯镁石、四水泻盐和一水硫酸锂,其中Li^(+)富集到5.4 g/L左右时开始析出锂盐,而硼富集到46.73 g/L时仍无明显析出;冷冻后老卤蒸发过程中可获得较高品质的水氯镁石,冷冻脱硫后可以提高Li^(+)的富集浓度,但最终仍有一水硫酸锂析出。该老卤25℃的蒸发析盐规律与Li^(+),Mg^(2+)∥Cl^(-),SO_(4)^(2-)—H_(2)O四元体系25℃介稳相图基本一致。

西台吉乃尔盐湖尾盐溶矿试验分析

西台吉乃尔盐湖钾肥车间,经多年的生产,现母液盐田已堆放有大量的尾盐和母液。在尾盐中含有大量的钾资源,没有及时得到回收利用,造成资源的浪费,通过尾盐溶矿实验,结合25℃时K^+,Na^+,Mg^(2+)//Cl^-SO_4^(2-)-H_2O五元水盐体系介稳相图,研究了利用生产车间的尾盐溶矿、兑卤进行生产光卤石矿的过程,对尾盐、母液、尾盐溶矿卤水进行了化学成分和相图分析,研究结果对生产车间综合利用尾盐,从而获取光卤石矿,生产氯化钾具有重要的实际指导意义。

西台吉乃尔盐湖原卤水历年来钾硼锂镁等元素品位变化及未来变化趋势预测

研究统计了西台吉乃尔盐湖(以下简称西台)自开发以来原卤水中钾硼锂镁各元素品位变化,利用K^(+),Na^(+),Mg^(2+)/Cl^(-),SO_(4)^(2-)-H_(2)O五元体系298K介稳相图研究了主要元素之间相对含量的变化关系。根据西台开发现状建立数学模型,预测了未来10年钾硼锂元素品位变化趋势,为西台盐湖钾硼锂镁等资源的开发和综合利用提供依据。

图解法和矩值法计算西台吉乃尔盐湖沉积物粒度参数的差异

柴达木盆地西部的西台吉乃尔盐湖既是研究成盐演化的典型湖泊,也是一个重要的盐湖资源产地。盐湖沉积物的粒度组成记录了湖泊沉积环境和动力条件的变化,对于理解盐湖的形成演化具有指示意义。目前有关盐湖沉积物粒度参数(平均粒径、标准偏差、偏度和峰度)计算的报道较少。采用Beckman Coulter LS 13320激光粒度仪测定了西台吉乃尔盐湖沉积剖面(XT剖面,240 cm厚)121个样品的粒度组成,并对图解法和矩值法计算出来的粒度参数进行了比较。分析结果表明,1)图解法和矩值法得出的平均粒径和标准偏差非常一致,二者可以相互替代;2)两种方法得出的偏度和峰度存在显著差别,二者不可替代;3)矩值法计算整体考虑了样品粒度的频率分布特征,得到的粒度参数比图解法更全面。