劉 氘，石 華，李文波，武麗平，袁紅戰(zhàn)，祝云軍

（1.青海省地質礦產測試應用中心，青海 西寧 810008；

2.青海省柴達木綜合地質礦產勘查院測試中心，青海 格爾木 816000）

1 鹵水樣品的化學性質

紅南凹地位于柴達木盆地之東北緣，屬于現代鹽湖小型蒸發(fā)成因的鉀鎂鹽礦床，鹵水樣品化學組成見表1，根據庫爾納科夫特征系數的計算，R值為0.153，鹵水樣品水化學性質屬于硫酸鹽型鹵水中的硫酸鎂亞型鹵水，其在Na+、K+、Mg2+/Cl-，SO42--H2O(25℃)五元水鹽體系相圖上的位置標示見圖1。樣品與同一個礦區(qū)的樣品化學組成相近，具有代表性，在相圖上的位置位于鉀石鹽區(qū)內。

2 鹵水樣品夏季自然蒸發(fā)試驗

2.1 試驗過程

硫酸鹽型鹵水(14SY2566-1)在相圖中的位置及其夏季自然蒸發(fā)過程的結晶路線(25℃介穩(wěn)相圖)

鹵水樣品(14SY2566-1)屬于硫酸鹽型鹵水中的硫酸鎂亞型鹵水，根據前人多年來對柴達木盆地鹵水礦利用研究的結果和該鹵水樣在相圖上所處的位置，該鹵水樣品可采用Na+、K+、Mg2+/Cl-，SO42--H2O五元水鹽體系25℃介穩(wěn)相圖理論和觀察新相產生為分離點，進行分離取樣分析固、液化學組成。但該鹵水樣品中含有少量的鈣，隨著樣品的蒸發(fā)會有硫酸鈣生成，硫酸根離子相對鎂離子會減少，庫爾納科夫特征系數R值會由剛開始的0.153逐步的降低而＜0.075(硫酸鎂亞型鹵水和氯化物型鹵水的分界值)，當R值＜0.075時鹵水樣品為氯化物型鹵水，此時可采用Na+、K+、Mg2+/Cl--H2O四元水鹽體系25℃等溫相圖理論和觀察新相產生為分離點，進行分離取樣分析固、液化學組成。有些區(qū)間適當增加(分離)取樣點，從而了解該鹵水樣品在夏季自然蒸發(fā)過程中各類鹽類礦物的析出種類、順序，各組分的富集區(qū)間、富集規(guī)律和固液分離點的合理選擇。每天定時觀測，觀測內容包括蒸失水量、母液密度、新礦物的析出情況等，并根據試驗需要及時取樣進行化學分析。對樣品14SY2566-1進行夏季自然蒸發(fā)試驗，共進行了九次固液分離，固液組分含量及其相圖指數載于表1，此時樣品進入老鹵階段，故對樣品停止蒸發(fā)。

表1 鹵水樣品(14SY2566-1)夏季自然蒸發(fā)試驗各階段組分含量及液相的相圖指數

2.2 試驗結果

樣品前五次分離出的固體(14SY2566-5、14SY2566-9、14SY2566-12、14SY2566-14、14SY2566-16)都是以石鹽(NaCl)為主，鉀、鎂沒有結晶析出，硫酸根因為有硫酸鈣生成有少量析出，石鹽階段第五次分離出的石鹽有少量鉀石鹽析出。石鹽固體采用堆空空干，母液密度愈大固體夾帶的母液愈多。石鹽階段共產出石鹽16.427kg，產率為2 6.4 1%，鈉的析出率為9 8.1 8%，鉀飽和液(14SY2566-16)5.490kg，產率為8.83%，共失水(包括損失)40.283kg，石鹽階段比蒸發(fā)系數為0.743 7。

樣品在10月6日分離出的固體(14SY2566-20)以鉀石鹽、石鹽為主，共計0.360kg，產率為0.58%，此階段產出鉀飽和液(14SY2566-19)4.350kg，產率為6.99%，共失水(包括損失)0.780kg，鉀石鹽階段比蒸發(fā)系數為0.597 0。

樣品在10月9日、10月13日和10月17日三次分離出的固體(14SY2566-22、14SY2566-24、14SY2566-26)以光鹵石為主，含少量氯化鈉，共計0.865kg，產率1.39%，此階段產出老鹵(14SY2566-25)2.370kg，產率3.81%，共失水1.115kg，光鹵石階段比蒸發(fā)系數為0.372 2。

各階段組分含量、組分中鉀鈉鎂硫酸根的分布率、組分產率、比蒸發(fā)系數等見表2，各階段鹽類礦物質組成見表3。

表2 鹵水樣品(14SY2566-1)夏季自然蒸發(fā)試驗結果

2.3 試驗流程

鹵水樣品夏季自然蒸發(fā)試驗流程見圖2。

圖2 鹵水樣品夏季自然蒸發(fā)試驗流程

3 討論

(1) 紅南凹地鹵水礦的鹵水為硫酸鎂亞型鹵水，夏季自然蒸發(fā)試驗時其相圖點位于鉀石鹽區(qū)內，但鉀含量(KCl為0.566%)較低，鈉含量(NaCl為23.62%)較高，故石鹽階段很長，為減少母液夾帶量要考慮兩次以上分離NaCl。

(2) 紅南凹地鹵水樣品中含有少量的鈣，隨著樣品的蒸發(fā)會有硫酸鈣生成，硫酸根相對鎂離子會減少，庫爾納科夫特征系數R值會由剛開始的0.153逐步的降低而＜0.075(硫酸鎂亞型鹵水和氯化物型鹵水的分界值)，當R值＜0.075時鹵水樣品為氯化物型鹵水，此時應采用Na+、K+、Mg2+/Cl--H2O四元水鹽體系25℃等溫相圖理論。試驗樣品轉為氯化物型鹵水后的整個結晶路線與Na+、K+、Mg2+/Cl--H2O四元水鹽體系25℃等溫相圖基本符合。

(3) 由表2可知氯化鈉的析出區(qū)間主要集中在14SY2566-1至14SY2566-16。在此區(qū)間內鈉的析出率為98.18%，產率為8.83%，而鉀、鎂沒有結晶析出，硫酸根因為有硫酸鈣生成有少量析出，石鹽階段第五次分離出的石鹽有少量鉀石鹽析出。此時鉀、鎂的損失為母液夾帶損失。如果再繼續(xù)蒸發(fā)將有大量鉀鹽析出，故14SY2566-16點為鈉的分離點，此時鉀的含量為2.57%。

(4) 鉀的析出區(qū)間為14SY2566-19至14SY2566-26，鉀的析出率占鹵水總鉀的76.68%。此區(qū)間前半段產出的鉀石鹽(14SY2566-20)重0.360kg，產率為0.58%，平均品位KCl 33.29%、NaCl 43.60%、MgCl25.74%，是提取氯化鉀的優(yōu)質原料(一般鉀石鹽礦采用先磨礦再浮選生產氯化鉀)，該段鉀的析出率只占鹵水中總鉀的34.50%，14SY2566-19點為鉀石鹽的分離點(此時已有鎂鹽晶體析出)；區(qū)間后半段14SY2566-22至14SY2566-26獲得的光鹵石平均品位KCl 16.95%、NaCl 10.80%、MgCl230.07%，其也是提取氯化鉀的優(yōu)質原料(一般光鹵石礦直接采用浮選法生產氯化鉀)，該段鉀的析出率占鹵水中總鉀的42.18%，重0.865kg，產率1.39%。

表3 鹵水樣品(14SY2566-1)夏季自然蒸發(fā)試驗各階段鹽類礦物質組成

(5) 鹵水樣品在夏季自然蒸發(fā)試驗中，硫酸根以硫酸鈣形式析出一部分，析出率占鹵水中總硫酸根的76.83%，其余23.17%沒有結晶析出，在老鹵中為2.04%，得到了富集。鹵水樣品中的硼、鋰在整個夏季自然蒸發(fā)試驗過程中沒有結晶析出，在老鹵中三氧化二硼為0.211%，鋰為0.018%，硼、鋰得到了富集。

(6) 通過對鹵水樣品進行夏季自然蒸發(fā)試驗，了解了蒸發(fā)過程中鹵水的化學組成變化，水分的蒸失量，鹽類礦物的析出順序、種類和數量及物理化學性質的特導變化，獲得了鹽類礦物的分離控制條件，取得了試驗所需的各項數據結果，達到了試驗的目的。

[1]牛子得，陳芳琴.水鹽體系相圖及其應用[M].天津：天津大學出版社，2005.

[2]李剛.利用鹽湖鹵水制取七水硫酸鎂的研究[J].海湖鹽與化工，2000，29(3)：27-29.

[3]高世楊.從大柴旦鹽湖鹵水中分離提取鈉鹽鉀鹽硼酸和鋰鹽[J].鹽湖研究，1988(1)：17.

[4]青海大柴旦鎮(zhèn)西臺吉乃爾湖鋰礦礦區(qū)勘探報告附件(第二冊)[M].2002：48-76.