卤水提钾 多国“各显神通”

本刊记者 李金贵

对盐湖卤水资源进行综合利用

随着科学技术进步，盐湖资源开发以多元水盐体系相图为依据，确定原则工艺流程，利用多种先进的物理化学工艺手段和设备，将卤水中的化学资源进行综合利用，以盐湖资源为依托，建成了大型的无机化工产品基地。

按照卤水成分的差异，一般将盐湖卤水分为三大类：氯化物型盐湖卤水、硫酸盐型盐湖卤水、碳酸盐型盐湖卤水。世界上著名的氯化物型盐湖为约旦“死海”和中国察尔汉盐湖，美国的大盐湖为硫酸盐型盐湖，美国的西尔斯湖为碳酸盐型盐湖。国外盐湖的开发已有一百余年历史，国外开发初期是利用盐湖资源生产一至两种产品。

以色列和约旦利用“死海”卤水资源进行了大规模开发。

以色列死海工程公司已形成年产250万t氯化钾、15万t硫酸钾、10万t溴素、57万t精制氯化钠、7万t高纯镁砂、18万t磷肥、33万t磷钾复合肥、30万t硝酸钾和9万t烧碱的生产能力。针对死海盐田光卤石矿便宜易得的特点，最近又开发了光卤石脱水炼镁技术，并建成了2.5万t金属镁工厂，正在进行5.5万t扩产改造。

“死海”北岸的约旦阿拉伯钾盐公司也不甘示弱。在年产100万t氯化钾的基础上，近年来，该公司自行研究成功了冷结晶法制取氯化钾的技术，将产量扩展到176万t，正筹建25万t工业盐、3.1万t食用盐、3.5万t溴素、2.5万t的光卤石炼镁工厂和4万t溴化合物生产厂，并已完成150kg/h的氧化镁中间试验。

美国大盐湖位于犹他州西北部，属于典型的硫酸盐型盐湖，盐湖盐类储量为：氯化钠32.3亿t、氯化镁2100万t、硫酸镁1700万t、氯化钾1700万t、硼60万t、锂56万t。当地盆地气候波动较大，夏季干燥炎热，降雨量主要发生在冬季和春季，大部分蒸发是在夏季进行，美国大盐湖矿物化学公司利用这些气候特点，在北部盐湖周围建立了日晒池，将大盐湖卤水分步蒸发，制取不同的盐类，将日晒不同盐类送往不同加工车间制成不同种类的化工产品，形成了年产钾盐45万t（其中硫酸钾20万t）、硫酸钠20万t、氯化锂3600t、硼砂4500t、溴素3600t生产规模的综合利用化工基地，该公司还利用提钾后母液中的氯化镁制取氧化镁和金属镁。

西尔斯湖位于美国加利福尼亚州，是一个干湖。它的中心含有大量的盐结晶，暴露在外面的晶体周围为泥滩。盐层中的空隙率占25%，为晶间卤水所填充，晶间卤水为典型的碳酸盐盐湖卤水。西尔斯湖的晶间卤水是利用钻孔进行开采的，其上层卤水深度在27.5～30.5m，下层卤水深度91.5m。

西尔斯湖的盐湖化工生产工艺流程是以水盐体系相图理论为依据制定，其卤水综合利用采用三效蒸发，蒸发所得盐类通过盐分离系统、煮解工序、硫酸盐工序、碳酸盐工序、锂回收工序、钾盐工厂、硼砂工厂等针对不同物料性质分别加工，制成氯化钾、硼砂及硼化物、芒硝、纯碱、锂盐等。

1870～1918年，美国利用西尔斯湖晶间卤水小规模生产粗硼砂、纯碱和烧碱。1918年开始生产氯化钾，年产量1800t。1927年美国钾碱和化学公司在托罗钠重建了工厂，采用较先进的工艺和设备使生产能力提高3倍。1938年建成了利用碱石法进行工业生产的大型化工厂，通过技术改造，至上世纪60年代，形成了年产29万t钾盐(氯化钾、硫酸钾)、9万t硼砂和其它硼化物、18万t无水硫酸钠和9万t纯碱及碳酸锂、磷酸、溴、工业盐等11种化工产品的生产能力。

高效分离提取技术是未来方向

当今，储量丰富的海洋钾资源和盐湖钾资源，越来越引起人们的关注和重视。自1940年挪威化学家Kielland利用二苦胺沉淀法从海水中提钾获得专利，1975年美国科学家利用盐析法从海水盐卤中获得含钾复合盐专利以来，各国都加大力度，进行海水和盐湖卤水提钾技术和方法的研究。

这些方法多涉及沉淀法和萃取法等，尤其是美国和日本两国，利用这些方法从海水和盐湖卤水中提钾，取得突出成果。但这些方法在经济上不很合理，会造成对海水和盐湖卤水的严重污染，危害人体健康，所以未实现工业化生产。

然而，随着世界经济发展对钾资源开发使用量的持续加大，现有钾资源储量日渐枯竭，为满足经济发展需要，研究盐湖钾资源和海洋钾资源的高效分离提取技术，将是世界钾盐资源开发利用的一个方向。

各国提钾“各显神通”

加拿大是世界上钾资源储量最大的国家，也是最大的钾盐生产国和出口国。其钾盐矿主要分布在中南部的萨斯喀彻温省和东南部的新不伦瑞克省，均为固体钾矿，开采的矿石以钾石盐为主，夹杂少量的光卤石，原矿中钾的品位较高，因而生产工艺较为简单。

俄罗斯的钾储量居于世界第二位，占世界总量的34%以上。现今开采的主要是位于别尔姆斯克边区的维尔赫涅卡姆斯克氯化钾矿床，该矿区的矿物主要以钾石盐和光卤石为主，生产的产品主要以氯化钾为主。氯化钾的生产工艺主要是使用胺类捕收剂对氯化钾进行正浮选。前期浮选出矿泥将矿物纯化，后期利用胺类捕收剂和乳化剂经过2～3次的粗选和精选，将氯化钾分离提取出来。

美国大盐湖位于犹他州北部，通过自然蒸发，摊晒后去除卤水中的氯化钠，继续蒸发剩余含有较高钾、镁、氯、硫酸根的卤水，这些卤水在采收盐田中蒸发后便形成含金属盐混合物，主要为钾盐镁矾，其余有光卤石、软钾镁矾、七水镁矾，再经过分离浮选、热分解、干燥、筛析等步骤，可以得到不同品位的硫酸钾。

以色列“死海”卤水进入盐田，全年的日照即可提供蒸发所需的热量。盐田蒸发，先析出硫酸钙，然后析出氯化钠，直到90%的氯化钠晶体，浓卤水再进入第二系列盐田，结晶出光卤石。然后通过浮选法、热溶解法、冷结晶法，对上述盐进行进一步处理，得到纯度较高的氯化钾。

目前从盐湖卤水中提钾，还有很多研究成果，如预先将卤水中的硫酸根去除，通过日晒蒸发得到纯度较高的光卤石之后，分解得到氯化钾和氯化钠的混合盐，再利用热萃取技术生产氯化钾，得到的氯化钾纯度高达99.5%。

再如：采用溶剂萃取法对钾进行富集，通过澄清、离子交换、中和、浓缩和结晶提取纯度较高的磷酸钾和硝酸钾。

还有，采用淘洗的方式使盐粒重结晶，进而分离钾盐与岩盐。或者通过沸石离子交换制得富钾溶液，再对富钾溶液利用萃取等。

目标：实现经济与环境的双赢

如今钾盐生产的产业化发展已初具规模，然而钾盐生产过程中产生的废液排放及利用问题尚未得到妥善解决，因此，有关钾盐综合利用方面的研究还有待进一步发展。

盐湖作为一种综合性资源，除富含矿产资源和水资源外，还具有极高的科研价值，在不对环境造成危害的前提下，对其进行充分合理的开发利用，便是科研工作的重中之重。近年来，世界盐湖资源综合利用蓬勃发展，世界各国在盐湖资源综合利用方面均做出了一定的贡献，但在此过程中出现的资源贫化、浪费及环境污染等问题，也使得盐湖资源开发的前景蒙上了一层阴影。

由于长期单一且不合理的开发利用，导致盐湖卤水“老化”现象频发，相当一部分盐湖资源已逐步转化为尾矿、贫矿等低品位资源。现在各国的研究者已经将目光转向了这类低品位资源，以实现这部分低品位资源的高值化利用，对资源进行循环开发及利用。

总之，在深度开发盐湖资源的基础上，实现经济与环境的双赢，将是未来盐湖资源综合利用的目标和宗旨。