破解缺钾魔咒

　　中国钾肥奇缺，这是一个不争的事实，也是亟待破解的难题之一。

　　作为国内少数对盐湖资源利用技术进行研究的科研机构，中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所持续进行着盐湖及地下卤水的综合利用研究，在缓解我国钾资源短缺方面，做出了积极贡献。

　　近日，记者专程赶赴中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，对该所的盐湖课题组进行了采访。

　　紧盯难题 加强基础研究

　　我国是一个严重缺钾的国家。截至目前，我国已查明钾盐（KCl）储量2.4亿吨，基础储量约5亿吨，分别约占世界的1.83%和1.86%。目前，我国钾盐产品年消耗量达1100余万吨，其中70%以上依赖进口。钾盐是我国对外依存度超过50%的为数不多的大宗矿产之一。同时，我国许多含钾资源因赋存条件复杂、开发利用技术不高等原因，无法得到高效综合利用。

　　此外，作为新型战略产业，锂电新能源需要的碳酸锂原料也主要取自盐湖卤水。世界锂储量的91%来自盐湖卤水，卤水提锂占世界锂盐产量的80%以上。除了富含钾、锂之外，我国盐湖及地下卤水还有大量的硼、镁、碘、溴、铷、铯等元素，是我国丰富的盐类资源，具有较高的开发利用价值。

　　为此，近几年我国大力开展钾盐资源战略勘查，切实落实国务院领导“油钾兼探”的批示。盐湖及地下卤水是钾盐的主要来源，我国钾资源的97%来于此。

　　上世纪80年代，中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所启动了“川25井富卤水综合利用研究”，对富钾卤水进行了综合提取锂、硼、碘、溴的试验。30多年来，该所一直把钾资源开发利用工作作为重中之重，并进行了持续攻关。

　　毕业于天津大学化学工程专业的谭秀民博士，一直从事盐湖资源利用技术研究，现已成为该所金属矿研究室主持工作的副主任。他说，盐湖课题组依托中国地质科学院盐湖与热水资源研究发展中心综合利用研究室而成立，专门从事盐湖矿产资源的开发与综合利用技术的研究，具有较强的科技攻关能力，获得了省部级以上奖励的科技成果有5项（其中，国家科技进步奖2项，部级一等奖1项、二等奖1项、三等奖1项）。目前，该课题组承担国家863计划项目子课题1项、地质矿产评价调查项目1项、国土资源部公益性行业科研专项1项、市场项目多项。

　　近年来，他们主要以盐湖及地下卤水资源的综合利用技术研究、卤水稀有元素提取技术研究与开发、卤水初级产品深加工与高值化利用研究为研究方向，先后主持参与了“川25井富卤水综合利用研究”，开展了提取锂、硼、碘、溴等试验，主持完成了原地矿部“八五”科技攻关项目——辽宁翁泉沟铁硼矿综合利用工艺研究项目，参与了国家计委“九五”重点科技攻关项目——西藏扎布耶盐湖锂、硼、钾综合开发扩大试验等基础课题研究。

　　同时，该课题组开发了工业碳酸锂的深加工技术，采用碳化－离子交换的工艺制备高纯碳酸锂，扩大了产品的应用领域，提高了产品的经济价值。他们还对西藏结则茶卡盐湖卤水综合提取硼、锂，进行了试验研究，对西藏扎仓茶卡盐湖硼矿进行了选矿提纯研究，对西藏聂尔错盐湖卤水进行了综合利用试验研究。

　　针对新疆罗布泊地区硫酸钾镁肥浮选尾矿的组成情况，他们还结合当地自然条件，采用分步溶解-蒸发结晶工艺，进行了提取七水硫酸镁技术研究。另外，他们对湖北荆州江陵凹陷富钾卤水综合利用技术进行了试验研究，采用分阶段提取、多种工艺相结合的方法，对卤水中多种有价元素进行了有效提取。

　　持续攻关 促进产业化发展

　　扎布耶盐湖位于西藏日喀则仲巴县境内，海拔4422米，面积242平方千米，是一个锂、硼含量达到超大型，钾、铯等达到大规模开发的碳酸盐型盐湖。其锂储量达153万吨（按金属锂计），是世界三大锂含量超百万吨超大型盐湖之一，锂储量位居世界盐湖第二，钾含量位居国内盐湖第一，铯含量居世界第一，潜在经济价值达1500亿元以上。

　　扎布耶盐湖的整个开发过程都有中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所的参与。其提锂工艺充分利用了自然条件，采用“冬储卤、多级冷冻日晒、集温沉锂”工艺，生产碳酸锂含量60%～80%的固体锂精矿。中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所通过擦洗-分离工艺，进行了混盐选矿半工业试验，获得碳酸锂达70%的精矿，锂回收率为73%。混盐精矿经硫酸法、石灰转化法、碳化法试验比较，确定了以碳化-热解工艺作为提取商业级碳酸锂产品的方案，在国内率先从盐湖中提取品位达99%以上的国标一级品碳酸锂934千克，锂的总回收率达98%。

　　采用郑州矿产综合利用研究所提供的擦洗-分离工艺和碳化-热解工艺，西藏扎布耶盐湖锂资源开发产业化示范工程得以建成，分别在日喀则和白银建有西藏扎布耶锂业高科技有限公司和白银扎布耶锂业有限公司。

　　正是对扎布耶盐湖锂资源开发的贡献，中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所凭借参与“西藏扎布耶盐湖矿床成因、地质勘查、动态观察与开发试验”项目获得国土资源部科技一等奖和国家科技进步二等奖。

　　由于西藏当地的交通、能源及环保的限制，加之扎布耶盐湖卤水组成的复杂性，截至目前，工作人员只对扎布耶盐湖锂资源进行了产业化开发。而其含量众多的钾盐和硼还没有得以开发利用。近年来，中国地质科学院郑州矿产综合研究所盐湖课题组一直致力于扎布耶盐湖钾、硼的综合回收研究，通过多年的积累和突破，有望为钾、硼资源的产业化提供可行的方案。

　　强化研究 落实“油钾兼探”

　　湖北荆州江陵凹陷中南部深层富钾卤水整装勘查区是国土资源部设立的第二批31片找矿突破战略行动整装勘查区之一。江陵凹陷位于湖北省中南部，是江汉盆地的一个次级凹陷，在凹陷地层深部蕴藏有富钾卤水，是我国第3个深部地层蕴藏有富钾卤水的盆地之一。据中石化江汉油田分公司前期勘探初步估算，江陵凹陷卤水资源量达1000亿立方米。其中，江陵凹陷钾资源量7200万吨，金属锂资源量60万吨，钠资源量约10亿吨，潜在经济价值巨大。

　　中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所盐湖课题组率先对江陵凹陷富钾卤水进行了可利用性试验研究，经过近3年实验室研究，确定了采用分阶段提取、多种工艺相结合的方法，对卤水中有价元素进行了有效提取，各有价元素提取顺序和工艺为：钠（高温蒸发）-钾（低温冷却）-碘（空气吹出法）-硼（萃取法）-溴（空气吹出法）-锂（沉淀法）。各元素的提取阶段相辅相成，使元素得到了最大化的回收利用：钾总回收率73.02%，钠总回收率95.34%，硼总回收率81.37%，锂总回收率78%，碘、溴回收率均在80%左右，且获得的产品均达到国家质量标准。2012年，江陵凹陷深井富钾卤水主微量元素提取与综合利用技术研究作为一个子课题被列入2012年度国家863计划项目“深井盐卤资源综合利用技术研究”。

　　“通过国家863项目经费的支持，课题组将持续对江陵凹陷卤水的综合利用技术进行深入、系统的试验研究，并进行扩大试验范围，以确定出合理的工艺流程，为该卤水资源的产业化开发利用，提供可行的方案。”盐湖课题组组长谭秀民博士表示。