袁寰宇 吳立冉

(成都中藍(lán)匯翔環(huán)境工程有限公司，四川成都，610041)

1 鹵水簡介和分類

鹵水是重要的礦產(chǎn)資源之一，工藝提取后可得到氯化鋇、氯化鈉、碳酸鈉、氯化鉀、芒硝、硼酸、硼砂、硫酸鎂、碳酸鋰、碘和溴等；鹵水中還賦存鍶、釷、鈾等資源。

鹵水是液態(tài)礦產(chǎn)，鹽含量大于百分之五。表鹵水(湖鹵水)聚集于地表；地下鹵水聚集于地面以下。鹵水可分為沉積型鹵水、淋濾型鹵水和混合成因鹵水[1]。

表1 鹵水的簡介

2 鹵水的成因

邸賀等[1]研究了地下水中的脫硫系數(shù)、鈉氯系數(shù)、鈉鈣系數(shù)、鈣鎂系數(shù)、氯鉀系數(shù)和溴氯系數(shù)等化學(xué)特征。研究地下鹵水成因，由鈉氯物質(zhì)的量比值推測鹵水蒸發(fā)濃縮和巖鹽溶解淋氯作用，再來判斷鹵水形成過程；由氯溴的濃度比值判斷鹵水的物源。

國外關(guān)于鹵水形成原因的說法有7種[4]： 滲入淋濾說、沉積說、重力說、蒸發(fā)說、巖漿說、物理化學(xué)說和薄膜說；國內(nèi)地下鹵水形成原因的說法有3種:滲濾說、升聚說和沙洲說。

3 鹵水資源的分布

我國鹽湖鹵水資源主要分布在四個(gè)省份：新疆、西藏、青海和內(nèi)蒙古。鹽湖中鹽類礦物有70種，主要包括：硝酸鹽類礦物5種、氯化物鹽類礦物8種、硼酸鹽類礦物14種、鹽湖碳酸鹽類礦物18種、硫酸鹽類礦物25種；鹽湖鹵水中富含Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-和CO32-等為主要成分的化學(xué)組分60種；還有富含重金屬元素、放射性元素、稀有元素和堿金屬元素。這四個(gè)省份是鉀、鋰、鍶、溴、硼和芒硝等的重要產(chǎn)地[5]。

我國地下鹵水分布的地區(qū)在柴達(dá)木盆地(察爾汗地區(qū))、新疆羅布泊地區(qū)、江漢盆地(江陵凹陷地下鹵水)、四川盆地(如臥龍河儲(chǔ)鹵構(gòu)造地下鹵水)、山東地區(qū)(青島沿海地區(qū))和渤海灣地區(qū)(如盤錦)等。

4 鹵水的開采

沉積盆地的深層地下鹵水處于高壓、封閉和深埋狀態(tài),特點(diǎn)是不可恢復(fù)、無補(bǔ)給和彈性儲(chǔ)存量較大[6]。韓積斌等[5]介紹了傳統(tǒng)的3種采鹵方法，主要有:井采，渠采和井渠結(jié)合開采。不同開采技術(shù)的比對(duì)見表2。

表2 不同開采技術(shù)的比對(duì)[5]

5 綜合利用

5.1 工藝研究

陳俠等[7]以江陵地下鹵水為研究對(duì)象，采用蒸發(fā)結(jié)晶分離法進(jìn)行提鋰析鹽規(guī)律研究。鹵水提鋰方法有離子交換吸附法、沉淀法、溶劑萃取法、碳化法、蒸發(fā)結(jié)晶分離法和煅燒浸取法等。通過對(duì)地下鹵水的化學(xué)組成、相圖和鹵水化學(xué)組成與蒸發(fā)率的關(guān)系、蒸發(fā)濃縮過程鋰帶失率和常壓蒸發(fā)析鹽規(guī)律(模擬母液)的研究，得出以下結(jié)論：鉀離子濃度與蒸發(fā)率的關(guān)系是：隨蒸發(fā)率的增大先增大，再減小，然后又增大；氯離子和鋰離子的濃度與蒸發(fā)率的關(guān)系單向：隨蒸發(fā)率增大而增大；鹵水蒸發(fā)濃縮過程鋰帶失率為10.96%；母液蒸發(fā)結(jié)晶過程中，鋰離子的濃度與蒸發(fā)率的關(guān)系也是隨著蒸發(fā)率增大而增大。

譚秀民等[8]利用氫氧化鈉沉淀、機(jī)械攪拌氧化法對(duì)江陵凹陷富鉀地下鹵水進(jìn)行凈化除雜工藝研究，鐵、硫化氫的凈化率分別在99%、95%以上。

王振等[9]利用鹵水預(yù)處理，預(yù)處理除雜，除去鹵水中的泥沙、含硫物質(zhì)。脫硫可用物理、化學(xué)結(jié)合的工藝方法，空氣吹出法。

李憲璀等[10]在文獻(xiàn)中表述脫除SO42-的方法：吸附法、冷凍法、膜分離法、離子交換法和化學(xué)沉淀法(包括BaCl2法、鈣法和BaCO3法)。

地下鹵水綜合利用工藝比對(duì)見表3。

表3 地下鹵水綜合利用工藝的闡述

5.2 超濾技術(shù)的應(yīng)用

超濾技術(shù)處理地下鹵水應(yīng)用信息見表4。

表4 地下鹵水處理中超濾技術(shù)的應(yīng)用

文獻(xiàn)[11]和[12]介紹了地下鹵水應(yīng)用中的超濾、納濾技術(shù)。

張秀峰等[13]用樹脂(D564)采用離子交換的方法分離地下鹵水中的微量硼。主要從樹脂的選擇、流速的影響、穿漏曲線三個(gè)方面進(jìn)行了研究，結(jié)論是選用的樹脂不同，離子交換性能不同，如D564樹脂比D403樹脂交換吸附性能更優(yōu)；流速大時(shí)，穿漏就早出現(xiàn)，流速影響吸附效果。

5.3 鹵水綜合利用工藝路線

四川盆地地下鹵水中鉀資源豐富。楊能紅等[14]以四川某地下鹵水作為研究對(duì)象，研究單元工藝、開發(fā)方案。工藝路線見圖1。

圖1 鹵水綜合利用工藝路線圖

最后是母液經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、除雜提碳酸鋰。

詹涵鈺等[15]調(diào)查了自貢地區(qū)地下鹵水分布情況，自流井背斜、鄧關(guān)井背斜為主要的儲(chǔ)鹵構(gòu)造，并做了樣品分析。Li+與Na+、K+、NH4+、Cl-含量的正相關(guān)性明顯，可預(yù)測地下鹵水中鋰的資源量。與黃鹵相比黑鹵采鋰可行性更大。

6 實(shí)例闡述

某公司針對(duì)四川某地下鹵水特點(diǎn)進(jìn)行資源綜合開發(fā)，此處資源地處內(nèi)陸地區(qū)，鹵水綜合利用工藝要求做到綠色、環(huán)保和無排放開發(fā)，其中各元素應(yīng)做到盡最大可能利用。根據(jù)此原則，設(shè)計(jì)科學(xué)、合理的各元素提取工藝總體方案，工藝方案確定中盡量采用安全、環(huán)保的分離單元，做到資源充分利用，無廢物排放。具體工藝方案見圖2。

圖2 鹵水綜合利用工藝路線圖

7 存在的問題

周訓(xùn)等[6]研究了沉積盆地深層地下鹵水資源量，并做了評(píng)價(jià)，指出鹵水資源開發(fā)存在的問題：(1)地下鹵水的分布難以確定。(2)儲(chǔ)鹵層的水文地質(zhì)參數(shù)難以獲得。(3)地下鹵水的開采量影響因素多、不易把握。鄒祖光等[16]針對(duì)山東省地下鹵水資源開發(fā)利用的現(xiàn)狀指出了環(huán)境地質(zhì)問題、地下鹵水開采引發(fā)的浪費(fèi)和污染問題；韓積斌等[4]在地下鹵水水文地質(zhì)研究進(jìn)展的文中也提到人們?cè)诘叵蔓u水的利用過程中造成資源的浪費(fèi)。

8 結(jié)語

地下鹵水是我國重要的資源之一，在勘察、開采和綜合利用等實(shí)際工作方面都需要解決大量的問題，以實(shí)現(xiàn)地下鹵水的綜合利用。