唐發(fā)滿，楊紅軍，張生鵬，王 敏

（1.五礦鹽湖有限公司，青海西寧810003；2.中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所，中國(guó)科學(xué)院鹽湖資源綜合高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.青海省鹽湖資源化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

全球鋰資源儲(chǔ)量（以鋰計(jì)）約為8 000萬(wàn)t［1］，主要集中在玻利維亞、阿根廷和智利等（已探明儲(chǔ)量約占全球儲(chǔ)量的60%），中國(guó)的儲(chǔ)量約為450萬(wàn)t。全球鋰資源的35%賦存于偉晶巖中，65%存在于鹵水中［2］。傳統(tǒng)的提鋰原料為鋰輝石等偉晶巖，隨著液體鋰礦開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，液體礦提鋰以資源豐富、工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)勢(shì)，已成為世界上生產(chǎn)鋰鹽的主要途徑，目前，國(guó)內(nèi)外從鹵水資源中生產(chǎn)的鋰產(chǎn)品（以Li2CO3計(jì)）已占鋰產(chǎn)品總量的85%以上［3］。

中國(guó)的液體鋰礦主要分布于青藏高原的鹽湖中，與國(guó)外“鋰三角”鹽湖相比，中國(guó)青海鹽湖鋰資源的特點(diǎn)是鋰含量相對(duì)較低、鎂鋰比高，高鎂鋰比是造成中國(guó)鹽湖提鋰進(jìn)展遲滯的主要因素之一。位于青海省柴達(dá)木盆地中部鹽湖帶西部的一里坪鹽湖，是中國(guó)重要的含鋰鹽湖之一［4］。該鹽湖鹵水水化學(xué)類型屬硫酸鎂亞型，其中富含鈉、鉀、鎂、硼、鋰等資源，是特大型鋰、鉀、硼等綜合性礦床，現(xiàn)已探明該鹽湖中鉀、鋰、硼資源儲(chǔ)量分別為1 640萬(wàn)t（KCl）、178萬(wàn)t（LiCl）、89萬(wàn)t（B2O3），具有極大的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)價(jià)值。東臺(tái)吉乃爾鹽湖、西臺(tái)吉乃爾鹽湖和大柴旦鹽湖等與一里坪鹽湖類似，均為硫酸鎂亞型富鋰鹽湖。

鹽湖鹵水蒸發(fā)析鹽規(guī)律是鹽湖資源開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，許多研究者針對(duì)硫酸鎂亞型含鋰鹽湖鹵水蒸發(fā)濃縮的析鹽規(guī)律和鋰、硼等的富集規(guī)律進(jìn)行了研究。陳 敬 清 等［5］、唐 發(fā) 滿 等［6］、張 寶 全 等［7-8］和 其 他 研 究者［9-13］研究了東臺(tái)吉乃爾鹽湖鹵水在不同條件下的蒸發(fā)結(jié)晶路線和析鹽規(guī)律，表明鋰以一水硫酸鋰析出，硼則富集在液相中；余明祥等［14］和郭愛(ài)武等［15］研究了西臺(tái)吉乃爾鹽湖鹵水不同條件下蒸發(fā)析鹽順序，表明鋰和硼一直在液相富集；高世揚(yáng)等［16-17］研究了大柴旦鹽湖鹵水蒸發(fā)析鹽順序，表明鋰和硼在液相富集濃縮；邊紹菊［18］研究了從大柴旦鹽湖鹵水中結(jié)晶高品位鉀鋰硼礦的工藝，得到硼酸鹽固體礦和一水硫酸鋰礦，液相中鋰可富集到1.01%。陳敬清等［19］研究了一里坪冬季晶間鹵水25℃等溫蒸發(fā)過(guò)程，表明析出了五水硫酸鎂和四水硫酸鎂，蒸發(fā)路線與25℃Na+，K+，Mg2+∥Cl-，SO42-—H2O五元體系介穩(wěn)相圖理論預(yù)測(cè)結(jié)果基本相符；時(shí)歷杰等［20］研究了一里坪晶間鹵水在20～25℃蒸發(fā)過(guò)程中析鹽規(guī)律和鉀鋰硼行為，表明在水氯鎂石析出前鋰和硼均在液相富集；析鹽規(guī)律與25℃Na+，K+，Mg2+∥Cl-，SO42-—H2O五元體系介穩(wěn)相圖理論預(yù)測(cè)結(jié)果基本相符；預(yù)測(cè)老鹵深度蒸發(fā)至Li+質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.30%～0.50%時(shí)鋰以Li2SO4·H2O析出。李建國(guó)等［21］利用35℃Na+，K+，Mg2+∥Cl-，SO42-—H2O五元體系介穩(wěn)相圖對(duì)一里坪鹽湖鹵水35℃等溫蒸發(fā)過(guò)程的析鹽規(guī)律進(jìn)行分析，表明蒸發(fā)過(guò)程中依次析出石鹽、鉀石鹽、鉀鹽鎂礬、光鹵石、六水瀉利鹽和水氯鎂石等，析出光鹵石后的老鹵中LiCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)0.779%，得到極大富集。李俊德等［22］研究了一里坪鹽湖晶間鹵水自然蒸發(fā)的析鹽規(guī)律，表明蒸發(fā)過(guò)程中依次析出石鹽、鉀石鹽、瀉利鹽、光鹵石和水氯鎂石等，老鹵中Li+質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.48%。畢思峰［23］研究了一里坪鹽湖鹵水的自然蒸發(fā)析鹽規(guī)律，表明蒸發(fā)過(guò)程中鹵水依次析出石鹽、光鹵石、鉀石鹽、鉀鹽鎂礬、水合硫酸鎂和水氯鎂石等，鋰和硼在液相富集。楊春節(jié)等［24］研究了一里坪鹽湖冬季鹵水的自然蒸發(fā)過(guò)程，表明蒸發(fā)過(guò)程中依次析出石鹽、鉀石鹽、光鹵石、水合硫酸鎂和水氯鎂石等，鋰和硼富集在老鹵中。

前人研究了冬季鹵水的25℃等溫蒸發(fā)和自然蒸發(fā)過(guò)程［19-20］和一里坪鹽湖鹵水的自然蒸發(fā)過(guò)程［21-23］，并對(duì)一里坪鹽湖鹵水35℃等溫蒸發(fā)過(guò)程進(jìn)行了理論分析［24］；一里坪鹽湖區(qū)氣候干燥、多風(fēng)少雨，夏季平均氣溫可達(dá)25℃左右；夏季鹽湖鹵水組成與冬季鹵水不同，夏季是主要的蒸發(fā)季節(jié)，也是主要的鹽田生產(chǎn)期，夏季鹽田蒸發(fā)析鹽的種類和數(shù)量對(duì)于生產(chǎn)有重要影響。研究該鹽湖夏季鹵水25℃等溫蒸發(fā)的析鹽規(guī)律和鋰、硼等的富集規(guī)律可為鹽湖資源開(kāi)發(fā)工藝提供依據(jù)，然而這方面的研究未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道，因此有必要進(jìn)行一里坪夏季鹵水25℃等溫蒸發(fā)研究。夏季鹽湖鹵水主要化學(xué)組成可簡(jiǎn)化為Na+，K+，Mg2+∥Cl-，SO42-—H2O五元水鹽體系，本文依據(jù)Na+，K+，Mg2+∥Cl-，SO42-—H2O五元體系25℃介穩(wěn)相圖［25］，對(duì)一里坪鹽湖夏季鹵水進(jìn)行了25℃等溫蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)，以揭示蒸發(fā)過(guò)程中鹵水析鹽規(guī)律和鋰、硼等元素的富集規(guī)律，指導(dǎo)鹽湖資源開(kāi)發(fā)的鹽田工藝，并與南美阿塔卡瑪鹽湖資源開(kāi)發(fā)鹽田工藝進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于一里坪鹽湖鉀鋰硼資源綜合利用具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料鹵水

實(shí)驗(yàn)所用鹵水為2019年7月3日取自一里坪鹽湖晶間鹵水，該鹵水密度為1.226 6 g/cm3（25℃），其主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 原鹵主要化學(xué)組成Table 1 Main composition of brine

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

等溫蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)所用的簡(jiǎn)易恒溫裝置用通風(fēng)柜作蒸發(fā)室，以紅外燈作熱源和排風(fēng)扇吹風(fēng)模擬自然蒸發(fā)條件，用電子繼電器和接觸溫度計(jì)控制鹵水蒸發(fā)溫度。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

取一里坪鹽湖晶間鹵水5.0 L盛于35.0 cm×10.5 cm的搪瓷盆中，在簡(jiǎn)易恒溫蒸發(fā)裝置中設(shè)置溫度為（25±0.3）℃，定時(shí)觀察空氣的溫度、濕度及鹵水的密度、溫度和結(jié)晶情況。每次觀察取所析出的固相樣品采用偏光顯微鏡進(jìn)行鹽礦鑒定，適時(shí)進(jìn)行固液分離，分離后量取余鹵體積、測(cè)定鹵水液相密度，固液相分別稱重、分別取樣品進(jìn)行化學(xué)分析。

1.4 分析方法

Mg2+測(cè)定采用EDTA容量法；K+測(cè)定采用四苯硼鈉-季銨鹽容量法；B2O3測(cè)定采用甘露醇-氫氧化鈉容量法；Cl-測(cè)定采用硝酸銀容量法；SO42-測(cè)定采用EDTA-鋇鹽容量法；Na+測(cè)定采用差減法；Li+測(cè)定采用火焰原子吸收分光光度法［26-27］；礦物鑒定采用X射線粉末衍射法（SIEMENS D500型）；溶液密度測(cè)定采用密度計(jì)（KEM DA-130N型）。

2 結(jié)果與討論

2.1 鹵水蒸發(fā)過(guò)程的理論分析

根據(jù)表1鹵水組成和圖1的相圖數(shù)據(jù)與原理［25，28-30］對(duì)鹵水25℃等溫蒸發(fā)的結(jié)晶路線進(jìn)行理論預(yù)測(cè)：原鹵組成的系統(tǒng)點(diǎn)L0點(diǎn)位于被氯化鈉飽和的氯化鉀相區(qū)，在蒸發(fā)過(guò)程中首先析出氯化鈉，當(dāng)氯化鉀飽和后與氯化鈉共析；繼續(xù)蒸發(fā)則七水硫酸鎂逐漸飽和，氯化鉀、氯化鈉和七水硫酸鎂共析，液相點(diǎn)將沿石鹽、鉀石鹽和七水硫酸鎂共飽線向石鹽、鉀石鹽、光鹵石與七水硫酸鎂共飽點(diǎn)方向運(yùn)動(dòng)直至光鹵石飽和析出，在該共飽點(diǎn)體系的自由度為零；隨著蒸發(fā)進(jìn)行氯化鉀溶解而光鹵石析出直至氯化鉀溶解完全；繼續(xù)蒸發(fā)，液相點(diǎn)將沿氯化鈉、光鹵石和瀉利鹽共飽線向氯化鈉、光鹵石、瀉利鹽和氯化鎂共飽點(diǎn)移動(dòng)并最終在此點(diǎn)蒸干，預(yù)測(cè)的結(jié)晶路線見(jiàn)圖1綠色線。

圖1 鹵水蒸發(fā)結(jié)晶路線Fig.1 The crystallization path for evaporation of brines

根據(jù)一里坪鹽湖鹵水的主要化學(xué)組成，在圖2的簡(jiǎn)化干基圖、水圖和鈉圖上分別標(biāo)出鹵水組成的初始系統(tǒng)點(diǎn)M0（M0′、M0″），對(duì)原始鹵水在一個(gè)蒸發(fā)池中的25℃等溫蒸發(fā)過(guò)程進(jìn)行分析，以100 g鹵水為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。

圖2 Na+，K+，Mg2+∥Cl-，SO42-—H2O體系25℃介穩(wěn)相圖Fig.2 Metastable phase diagram of Na+，K+，Mg2+∥Cl-，SO42-—H2O at 25℃

進(jìn)行蒸發(fā)過(guò)程中蒸發(fā)水量與析鹽量的理論計(jì)算，結(jié)果如下：

1）氯化鈉析出階段：鹵水組成的初始系統(tǒng)點(diǎn)位于氯化鈉飽和的鉀石鹽結(jié)晶區(qū)，結(jié)合鈉圖可知，氯化鈉首先飽和析出至氯化鉀飽和；干基圖系統(tǒng)點(diǎn)一直為M0；本階段需蒸發(fā)水量46.00 g，析出氯化鈉13.75 g，鈉的析出率為88.7%；本階段鹵水最多可濃縮2.48倍。

2）氯化鉀與氯化鈉共析階段：本階段氯化鉀與氯化鈉共同析出至瀉利鹽剛剛飽和，固相點(diǎn)為K（KCl），液相點(diǎn)由M0移至E。

本階段需蒸發(fā)水量4.12 g，析出KCl 0.67 g、NaCl 1.17 g，鉀的析出率為31.7%，鈉的析出率為96.2%；本階段鹵水最多可濃縮1.17倍。

3）氯化鈉、氯化鉀與瀉利鹽共析階段：本階段氯化鈉、氯化鉀與瀉利鹽共同析出至光鹵石剛剛飽和，固相點(diǎn)由K移至F，液相點(diǎn)由E移至D；本階段需蒸發(fā)水量1.80 g，共析出KCl 1.08 g、NaCl 0.41 g、MgSO4·7H2O 2.37 g，鉀的析出率為50.7%，鈉的析出率為98.8%；本階段鹵水最多可濃縮1.20倍。

4）光鹵石析出段：本階段光鹵石析出同時(shí)氯化鉀溶解至完全，固相點(diǎn)由F移至H，液相點(diǎn)D不動(dòng)；本階段析出光鹵石4.80 g，鉀的析出率為60.8%；本階段鹵水最多可濃縮1.24倍。

5）氯化鈉、光鹵石與瀉利鹽共析階段：本階段氯化鈉、光鹵石與瀉利鹽共同析出至水氯鎂石剛剛飽和，固相點(diǎn)由H移至J，液相點(diǎn)由D移至P；本階段需蒸發(fā)水量3.96 g，共析出光鹵石7.70 g、MgSO4·7H2O 6.75 g，析出NaCl 0.15 g，鉀的析出率為97.6%，鈉的析出率為99.8%；本階段鹵水最多可濃縮1.97倍；當(dāng)水氯鎂石剛剛飽和時(shí)鹵水量為11.79 g，相比原始鹵水濃縮了約8.5倍。

6）水氯鎂石析出階段：本階段氯化鈉、瀉利鹽、光鹵石與水氯鎂石共同析出至鹵水蒸干。

2.2 鹵水蒸發(fā)結(jié)晶路線及析鹽順序

鹵水等溫蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行了11次固液分析，最后氯化鎂飽和析出，先后析出9種鹽類：NaCl、KCl、MgSO4·7H2O、KCl·MgSO4·3H2O、MgSO4·6H2O、KCl·MgCl2·6H2O、MgSO4·5H2O、MgSO4·4H2O和MgCl2·6H2O等。液、固樣品主要化學(xué)組成分析結(jié)果分別列于表2和表3，鹵水的蒸發(fā)結(jié)晶路線見(jiàn)圖1藍(lán)色線。表2、表3和圖1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鹵水蒸發(fā)過(guò)程和結(jié)晶路線與預(yù)測(cè)結(jié)果基本一致。

表2 蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)分離的液相組成Table 2 Composition of the liquids by isothermal evaporation

表3 蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)分離的固相主要化學(xué)組成Table 3 Composition of the solids by isothermal evaporation %

實(shí)驗(yàn)過(guò)程固相中檢測(cè)到了溶解度數(shù)據(jù)［25］中不存在的鉀鹽鎂礬、五水硫酸鎂和四水硫酸鎂等礦物，李紅霞［31］研究發(fā)現(xiàn)在Li+，Mg2+∥Cl-，SO42-—H2O四元水鹽體系25℃相圖中出現(xiàn)的四水硫酸鎂、五水硫酸鎂是介穩(wěn)相，實(shí)驗(yàn)過(guò)程固相中四水硫酸鎂和五水硫酸鎂也可能屬于介穩(wěn)固相；陳敬清等［19］認(rèn)為一里坪鹽湖鹵水蒸發(fā)過(guò)程中鉀鹽鎂礬的出現(xiàn)是氯化鉀與硫酸鎂反應(yīng)的結(jié)果，水溫越高轉(zhuǎn)化越快，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鉀鹽鎂礬的出現(xiàn)可能是溫度波動(dòng)造成的。

2.3 蒸發(fā)過(guò)程中鹵水離子濃度變化規(guī)律

蒸發(fā)過(guò)程中，鹵水中Na+、K+、Mg2+、Li+和B2O3等組分的濃度變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3。根據(jù)圖3可知：1）在蒸發(fā)過(guò)程中，NaCl始終處于飽和狀態(tài)而大量析出，液相中Na+濃度隨蒸發(fā)進(jìn)行呈逐漸下降趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)氯化鈉幾乎析出完全，液相中Na+質(zhì)量濃度降至1.65 g/L。2）液相中K+變化為先升高后降低的趨勢(shì)。蒸發(fā)初期，液相中K+不斷富集，K+濃度呈緩慢上升趨勢(shì)，當(dāng)K+質(zhì)量濃度達(dá)到最大30.61 g/L時(shí)氯化鉀開(kāi)始飽和析出，隨后K+濃度逐步降低，到實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)液相中K+質(zhì)量濃度降至0.75 g/L，液相中的鉀幾乎完全析出；蒸發(fā)過(guò)程中析出的含鉀礦物有鉀石鹽、鉀鹽鎂礬和光鹵石等。3）液相中Mg2+濃度在蒸發(fā)過(guò)程中逐步升高，到結(jié)束實(shí)驗(yàn)時(shí)Mg2+質(zhì)量濃度達(dá)到120.37 g/L，此時(shí)MgCl2·6H2O飽和析出，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中累計(jì)有7種鎂鹽即MgSO4·7H2O、KCl·MgSO4·3H2O、MgSO4·6H2O、KCl·MgCl2·6H2O、MgSO4·5H2O、MgSO4·4H2O和MgCl2·6H2O析出。4）蒸發(fā)過(guò)程中Li+在液相中得到富集，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)液相中Li+質(zhì)量濃度為2.369 g/L，比原鹵濃縮了7.5倍左右，說(shuō)明在一里坪鹽湖夏季利用鹽田日曬蒸發(fā)獲取富鋰濃縮鹵水是可行的。5）蒸發(fā)過(guò)程中硼在液相富集而沒(méi)有硼酸鹽析出，最后的母液中B2O3的質(zhì)量濃度為3.15 g/L，為進(jìn)一步加工提硼提供了基礎(chǔ)。

圖3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中液相主要化學(xué)組分濃度變化趨勢(shì)Fig.3 Trend of main composition in the liquids in the course of evaporation

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)鹽田生產(chǎn)的啟示

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及鹵水開(kāi)發(fā)鉀、鋰、硼等資源的需求，可把鹵水蒸發(fā)過(guò)程分成不同的析鹽階段，見(jiàn)圖4，鹽田可設(shè)計(jì)成四級(jí)蒸發(fā)池，分別是石鹽池、鉀混鹽池、光鹵石池和老鹵池等。石鹽池主要析出NaCl，NaCl可作為生產(chǎn)食鹽、工業(yè)鹽的原料；鉀混鹽池 析出NaCl、KCl、KCl·MgSO4·3H2O和MgSO4·7H2O等礦物，可用來(lái)生產(chǎn)鉀鎂肥（或進(jìn)一步轉(zhuǎn)化生產(chǎn)K2SO4產(chǎn)品）；光鹵石池析出NaCl、KCl·MgCl2·6H2O和MgSO4·7H2O等，可作為生產(chǎn)KCl的原料，富鋰、硼老鹵作為生產(chǎn)Li2CO3、LiOH和H3BO3、Na2B4O7·10H2O的原料。

圖4 蒸發(fā)各階段析鹽規(guī)律Fig.4 Crystallization rules from the brine in the course of evaporation

由圖4實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為一里坪鹽湖鹵水鹽田控制節(jié)點(diǎn)提供依據(jù)，具體如下：1）原鹵在鈉鹽池中經(jīng)過(guò)濃縮蒸發(fā)至進(jìn)入調(diào)節(jié)池時(shí)，鹵水中氯化鈉含量是主要控制指標(biāo)，其次鉀、硫酸根含量比也要進(jìn)行控制。根據(jù)文獻(xiàn)［25］和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整進(jìn)入調(diào)節(jié)池中鹵水組成為W1（見(jiàn)表4）；2）在調(diào)節(jié)池中控制進(jìn)入鉀混鹽池鹵水中鈉鹽含量，進(jìn)入鉀混鹽池鹵水組成為W2（見(jiàn)表4）；3）進(jìn)入光鹵石池中鹵水組成是根據(jù)濃縮鹵水中鉀的濃度確定的，在此點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)鹵儲(chǔ)備，進(jìn)入光鹵石池中鹵水組成為W3（見(jiàn)表4）；4）進(jìn)入儲(chǔ)鹵池中鹵水組成是根據(jù)濃縮鹵水中鋰的濃度確定的，在此點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)鹵儲(chǔ)備，一般情況下水氯鎂石飽和的鹵水中鋰的濃度可滿足提鋰要求，為了后續(xù)鋰車間提鋰控制要求還必須控制鉀、硼、硫酸根等離子濃度，尤其是鉀離子質(zhì)量濃度必須控制在1 g/L（0.075%）以下，進(jìn)入儲(chǔ)鹵池中鹵水組成為W4（見(jiàn)表4）。

表4 鹽田蒸發(fā)控制節(jié)點(diǎn)Table 4 Evaporation control nodes of salt-field

2.5 與南美阿塔卡瑪鹽湖開(kāi)發(fā)的鹽田工藝比較

南美阿塔卡瑪鹽湖的資源開(kāi)發(fā)是全球鹽湖開(kāi)發(fā)成功的典范［2］。阿塔卡瑪鹽湖鹵水組成見(jiàn)表5，該鹵水組成的特點(diǎn)是鹵水含鹽量高、重要組分鉀、鋰、硼等的濃度高且鎂鋰比低（鎂鋰比為6左右），鹵水水化學(xué)類型屬于硫酸鎂亞型，目前開(kāi)發(fā)的鹽田工藝見(jiàn)圖5。

表5 阿塔卡瑪鹽湖鹵水主要化學(xué)組成Table 5 Main composition of the Atacama salt lake brine %

阿塔卡瑪鹽湖鹽田工藝采用4級(jí)蒸發(fā)，分別是石鹽池、鉀石鹽池、硫酸鹽池和老鹵池。加工工藝是：鉀石鹽池得到的鉀石鹽礦用于生產(chǎn)氯化鉀或硝酸鉀；硫酸鹽池得到的礦物用于加工硫酸鉀；濃縮鹵水中鋰質(zhì)量濃度達(dá)到30 g/L左右，先送往硼酸加工廠生產(chǎn)硼酸，脫硼后的鹵水送往碳酸鋰加工廠生產(chǎn)碳酸鋰。

一里坪鹽湖和南美阿塔卡瑪鹽湖的鹵水水化學(xué)類型相同，根據(jù)阿塔卡瑪鹽湖鹵水的主要組成，可簡(jiǎn) 化 為Na+，K+，Mg2+∥Cl-，SO42-—H2O五 元 水 鹽 體系，兩者鹵水組成的系統(tǒng)點(diǎn)在該體系25℃介穩(wěn)相圖（干基）上的位置如圖6所示。由圖6可知：雖然兩者位置均位于氯化鉀與氯化鈉共飽相區(qū)，但阿塔卡瑪鹽湖鹵水n（K）/n（Mg）為1.9，而一里坪鹽湖鹵水n（K）/n（Mg）為0.5，兩者差異較大。阿塔卡瑪鹽湖鹵水系統(tǒng)點(diǎn)位于氯化鈉、氯化鉀與軟鉀鎂礬共飽線附近，一里坪鹽湖鹵水系統(tǒng)點(diǎn)位于氯化鈉、氯化鉀與瀉利鹽共飽線附近。阿塔卡瑪鹽湖鹵水在25℃等溫蒸發(fā)過(guò)程中依次析出石鹽、鉀石鹽、軟鉀鎂礬、瀉利鹽和光鹵石等，其中析出的鉀鹽有鉀石鹽、軟鉀鎂礬和光鹵石等，與一里坪鹽湖鹵水蒸發(fā)析出的鉀鹽礦物明顯不同，鉀礦的后續(xù)加工也有所區(qū)別。阿塔卡瑪鹽湖鹵水鋰含量高而鎂鋰比低，經(jīng)過(guò)鹽田濃縮后鹵水中的鋰質(zhì)量濃度可達(dá)到30 g/L左右，鋰資源開(kāi)發(fā)工藝較為簡(jiǎn)單。相比之下，一里坪鹽湖鹵水鋰含量低且鎂鋰比高，經(jīng)過(guò)鹽田蒸發(fā)到老鹵階段，鹵水中的鋰質(zhì)量濃度只有2.3 g/L左右且鎂鋰比仍高達(dá)50，從而增加了鋰資源開(kāi)發(fā)的難度。雖然阿塔卡瑪鹽湖鹵水與一里坪鹽湖鹵水主要化學(xué)組成、鹽田礦物種類及加工工藝等方面存在差別，但阿塔卡瑪鹽湖開(kāi)發(fā)綜合利用了鉀、鋰和硼等資源，對(duì)于一里坪鹽湖資源開(kāi)發(fā)及綜合利用仍具有借鑒意義。

圖6 阿塔卡瑪與一里坪鹽湖鹵水在相圖上位置Fig.6 Position of brine composition of Atacama and Yiliping salt lake on the phase diagram

3 結(jié)論

通過(guò)一里坪鹽湖鹵水25℃等溫蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)，并與南美阿塔卡瑪鹽湖資源開(kāi)發(fā)工藝進(jìn)行對(duì)比，可得到如下結(jié)論：1）一里坪鹽湖夏季鹵水等溫蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)中，共結(jié)晶析出了9種鹽，分別是石鹽、鉀石鹽、瀉利鹽、鉀鹽鎂礬、六水瀉鹽、光鹵石、五水瀉鹽、四水瀉鹽和水氯鎂石；鹵水蒸發(fā)路線基本遵從Na+，K+，Mg2+∥Cl-，SO42-—H2O（25℃）五元水鹽體系介穩(wěn)相圖的規(guī)律。2）在鹵水蒸發(fā)過(guò)程中，液相中的鉀分別以鉀石鹽、鉀鹽鎂礬和光鹵石等礦物析出，可用于加工鉀鹽產(chǎn)品。3）在鹵水蒸發(fā)過(guò)程中，鋰、硼在液相中得到富集，最后液相中鋰、硼質(zhì)量濃度分別達(dá)到2.37 g/L和3.15 g/L，此富鋰、硼老鹵可作為進(jìn)一步提取鋰、硼的原料。4）蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為鹵水開(kāi)發(fā)的鹽田工藝節(jié)點(diǎn)控制提供依據(jù)。5）南美阿塔卡瑪鹽湖與一里坪鹽湖鹵水同屬于硫酸鎂亞型，阿塔卡瑪鹽湖資源的綜合利用可以為一里坪鹽湖資源開(kāi)發(fā)提供借鑒。