科学管理盐田意义的探讨

包玉存，王海平，蒋中华，屈小荣

(青海盐湖工业股份有限公司钾肥分公司，青海省盐湖资源综合利用工程技术研究中心，青海格尔木 816000)

1 前言

盐田是以卤水为原料，经过蒸发、析盐等工艺生产光卤石原矿的重要生产设施，也是生产钾肥必不可少的重要工艺之一。在中国最大的盐湖—察尔汗盐湖中具有丰富的钾、镁、钠、锂、硼、碘等多种矿产资源。以往的盐田管理都是操作人员根据经验来控制整套工艺，当原矿质量出现较大波动，氯化钠颗粒增大的情况下，通过化验数据和检测浓度等控制手段具有一定的滞后性；并且盐田的生产主要针对钾资源的提取，其他资源(如钠、镁、锂等)的浪费，为使盐湖资源高效合理利用，盐湖产业得到循环发展，对盐田设施和盐田管理实行科学化迫在眉睫。

科学合理管理盐田，实现自动化是用一种科学的方法对盐田卤水流动量进行控制。控制卤水流动量首先要熟悉盐田生产工艺、确定卤水各工艺点排放的最佳组分和影响盐田生产的因素，从工艺流程、卤水组分及影响因素分析制定管理方法，运用科学合理的盐田管理方法来有效地开发利用资源，为盐湖循环生产模式提供高质量高产量的原料。

2 盐田最佳工艺点控制的分析

2.1 盐田工艺流程(图1)

察尔汗盐田是Mg2+、K+、Na+//Cl-—H2O四元水盐体系型为主的卤水。盐田系统分为钠盐池、光调池和光卤石池。原料卤水首先进入钠盐池，在钠盐池中蒸发并析出氯化钠，然后进入光调池。光调池的主要作用是控制卤水进入光卤石池的组成，使得光卤石最大限度的析出在光卤石池中，而氯化钠尽可能析出在钠盐池和光调池中，以保证光卤石的品质和收率。同时，当温度、原料卤水组分等条件发生变化，导致卤水在蒸发过程中可能析出钾石盐时，可在光调池中调节卤水的钾镁比。卤水在光调池中蒸发至光卤石阶段时，进入光卤石池进行蒸发，并析出光卤石，晒完光卤石后的老卤排到尾盐池。

图1 盐田生产工艺流程图Fig.1 Flow chart of salt field production process

2.2 盐田最佳工艺点控制的分析

盐田生产的最终产品是光卤石矿，不考虑气候条件的影响，光卤石矿的产、质量是通过控制盐田各个工艺点参数来实现，盐田的工艺点主要有原卤、钠盐池、光调池、光卤石池。

2.2.1 原卤的管理

察尔汗盐田原卤的组成可以大致分为两类：一类是无钾石盐析出，一类是有钾石盐析出。代表组分如表1、表2。

表1 无钾石盐析出原卤组分Tab.1 Components of raw brine from potassium-free salt precipitation %

表2 有钾石盐析出原卤组分Tab.2 Components of raw brine from potash salt precipitation %

以15 ℃ Mg2+、K+、Na+//Cl-—H2O 四元水盐体系等温相图对原卤进行管理，以上两组数据标于图2。

图2 15 ℃ Mg2+、K+、Na+//Cl-—H2O四元水盐体系等温相图Fig.2 Isothermal phase diagram of Quaternary water-salt system of Mg2+、K+、Na+//Cl--H2O at 15 ℃

图2显示，表1原卤组成点在干基图为B点，相应的水点为B0，由图2可看出此原卤没有钾石盐析出，且为不饱和溶液。在渠道输送中尽可能使卤水浓缩至饱和，即干基图中液相点和系统点B点不变，水图中浓缩至NaCl刚饱和的系统点B1，所以，在渠道输送中尽可能使卤水的液相点和系统点浓缩至B1，再进入钠盐池。

表2的原卤组成点在干基图为A点，从图2可看出此原卤有钾石盐析出，有钾石盐析出的原卤浓缩至饱和后进入钠盐池继续蒸发结晶至相应的浓度，然后进入光调池，在光调池加入定量的老卤消除钾石盐。

原卤点的控制主要是将浓度高的原卤直接进入钠盐池，浓度低的原卤通过堵挖渠道控制浓度达到相应的浓度后进入钠盐池，以及通过原卤的组分判断是否有钾石盐析出。盐田中原卤的基本操作是浓度≥27 °Be′时，向钠盐池灌卤，当浓度≥27 °Be′时原卤中氯化钠<6%，会使原卤中氯化钠进入钠盐池之前结晶出来，这样可以有效的延长钠盐池的使用寿命。

2.2.2 钠盐池、光调池操作分析

当原卤达到灌卤相应的浓度(也可以是相应的密度)时，首先进入钠盐池，在钠盐池中卤水进行浓缩和蒸发结晶析出氯化钠两个阶段。

钠盐池的管理主要在于两点：(1) 防止大量的氯化钠进入下一个工序；(2) 防止光卤石在钠盐池析出。

当原卤在水图中的系统点为M1时进入钠盐池，此时NaCl刚饱和，在钠盐池继续蒸发，析出大部分NaCl，图2干基图中液相点从B点蒸发至N点后导入光调池。水图中，液相点相应的从B1到N0。

在光调池中继续蒸发结晶至液相点到“E”点，光调池的管理是盐田生产中最重要的一个环节，做到既不能损失钾，又不能多带进钠盐，确保光卤石矿的质量和产量。

如果生产中出现如表2组分的有钾石盐析出的原卤，需要加入定量的老卤来消除钾石盐段。根据图2中的干基图,原卤在钠盐池中蒸发结晶，液相点由A点移至P点后进入光调池，在光调池加入定量的老卤兑卤，液相点由P点移至M点后停止兑卤，继续蒸发至液相点接近至E点后进入光卤石池。

2.2.3 确定光卤石排放点指标

光卤石池中蒸发结晶至接近F点时(也可以通过测比重或浓度确定取样时间)开始取样分析，当KCl=0.3%时根据排卤能力确定排卤量，在KCl<0.12%前要排完，否则在光卤石池中会有MgCl2析出影响光卤石质量。光卤石池的走水以“串联为主，并联为辅”的路线， 具体路线根据实际情况确定。

3 影响盐田生产的因素

盐田的管理不仅要控制好工艺点的排放指标，还要分析影响盐田的影响因素，科学管理盐田生产是在结合影响因素的的基础上控制各排放点。影响盐田生产的外在因素主要有卤深、卤温、气象条件等，一般盐田的深度在1.0 m以上时昼夜温差小，对浓缩结晶过程没有大的影响；卤水的温度越高蒸发速率越快，察尔汗盐湖每年6月～8月是温度最高的季节，成矿速率也最快，所以，每年温度最高的季节加强盐田的控制，把成矿达到最佳的效果，最大限度的产出高质量、高产量的矿，在温度低的季节进行采矿生产，使盐田生产到最优化。

4 科学管理盐田的途径

4.1 建立数学模型，发展自动化

生产上要根据原卤的变化和季节的不同，调整工艺条件来稳定光卤石矿的产、质量。把盐田中各工艺点的卤水组分绘于相图中，就可以清楚地看到光卤石点的位置。每天对每个控制点进行描述分析，如果描述的点都相同，则盐田系统处于平衡状态。然而，如果所描述的点是向同一个方向偏移，则系统处于不平衡状态。如果描述的点是向相图中更为浓缩的方向移动，就应加大卤水流量。因此，加强盐田生产的定量管理，逐步建立起卤水控制点的数学模型，建立盐田生产管理系统，利用计算机采集各工艺数据，输入卤水分析数据和当前气象资料，根据建立的数学模型进行计算，通过技术员判断软件，及时对生产过程进行分析、决策、实施生产控制，并利用历史数据库中多年气象资料，对生产前景进行预测，优化盐田管理，是提高盐田生产经济效益的重要途径。

目前，盐田生产管理都向自动控制进军，美国大盐湖70 km2的盐田只需一人进行管理，自动化管理不仅节省人力，更使盐田的管理更精准，为生产提供高质量、高产量的原料。

4.2 综合开发盐湖资源，走可持续发展之路

盐湖资源不仅富有丰富的钾资源还伴生有钠、镁、锂、硼和溴等多种元素。如果利用时只进行钾肥能力的扩张，而不重视资源的综合利用和新兴产业的发展，最终面临的是矿山枯竭。

科学管理盐田就要使盐田中的每种资源得到充分的利用。察尔汗盐湖中各类资源有数百亿吨。其中氯化钾储量占全国的97%，氯化钠占81%，锂占83%，氯化镁占99.7%，另外还有硼、溴、碘、铷、铯等多种金属和非金属元素。目前，青海盐湖工业股份有限公司钾肥分公司(以下简称“公司”)走可持续发展道路在生产钾肥的同时，已经开发了锂、镁、钠的生产基地，逐步做到盐湖资源物尽其用和资源环境的良性开发。

5 科学管理盐田的意义

科学管理盐田对盐田生产和加工厂生产都具有重大意义，主要有：会使盐田生产得到良性循环；盐田面积的到合理、高效的利用；盐田产出高质量、高产量的光卤石；降低加工厂生产成本；盐湖资源中得到综合利用，使公司走可持续发展之路。