青海察爾汗鹽湖鎂鹽礦資源潛力分析

青海察爾汗鹽湖鎂鹽礦資源潛力分析

青海查爾汗鹽湖位于柴達(dá)木盆地的中東部。這是中國(guó)最大的可溶性鉀鹽礦床，擁有5556km。湖泊中的各種鹽酸鹽儲(chǔ)量為600億噸，氯化鎂含量超過(guò)30億噸。居全國(guó)之冠,占全國(guó)鎂鹽資源的74%。這里日照時(shí)間長(zhǎng),輻射能量大,是世界上蒸發(fā)量最大的地區(qū)之一。獨(dú)特的地形條件及得天獨(dú)厚的氣候條件,為資源開(kāi)發(fā)利用創(chuàng)造了有利條件。1鎂的價(jià)值和導(dǎo)致礦物資源性低察爾汗鹽湖鎂資源主要以液體形式存在于晶間鹵水中。表(1)是察爾汗鹽湖鹵水成分及儲(chǔ)量。察爾汗鹽湖的開(kāi)發(fā)始于1958年,主要開(kāi)發(fā)與利用晶間鹵水中的鉀。目前,氯化鉀生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到55萬(wàn)t/a,由于鉀儲(chǔ)量?jī)H占總儲(chǔ)量的0.25%,價(jià)值僅占總鹽類(lèi)潛在價(jià)值的5%左右。察爾汗鹽湖氯化鎂總儲(chǔ)量超過(guò)氯化鉀十幾倍,一般每生產(chǎn)1t氯化鉀將副產(chǎn)8～12t水氯鎂石(MgCl2·6H2O)礦,或生產(chǎn)1t氯化鉀可排放老鹵(含MgCl233%左右)40m3左右。經(jīng)過(guò)鹽田日曬可以直接得到廉價(jià)的水氯鎂石礦,表(2)為鹽田法生產(chǎn)的水氯鎂石礦組成。鎂資源目前尚未得到綜合利用,這不僅造成資源的浪費(fèi),更主要是造成環(huán)境污染。這是因?yàn)?鹽湖資源開(kāi)采對(duì)象,主要是液體礦,其所含鹽類(lèi)礦物相互溶解于液相中。開(kāi)采的液相晶間鹵水提取鉀資源后,大量老鹵被作為廢棄物而排放回鹽湖,這樣反過(guò)來(lái)將影響提鉀的難度。如果我們處理不好察爾汗鹽湖主要產(chǎn)品鉀鹽與鎂鹽開(kāi)發(fā)的關(guān)系,察爾汗鹽湖巨大的鎂資源對(duì)察爾汗鹽湖開(kāi)發(fā)的“瓶頸”作用將越來(lái)越大。2綜合利用無(wú)法建立目前,在察爾汗鹽湖每年僅生產(chǎn)鎂鹽的初級(jí)產(chǎn)品—鹽田水氯鎂石礦數(shù)十萬(wàn)t,產(chǎn)品質(zhì)量差,價(jià)格低,應(yīng)用范圍小。“七五”期間,在格爾木市建設(shè)了年產(chǎn)5000t的高純鎂砂廠,采用石灰沉淀法首先得到氫氧化鎂,進(jìn)而煅燒得到高純電熔砂產(chǎn)品。但是由于該法熱能耗量大,原料石灰活性要求高,產(chǎn)品質(zhì)量不易控制等原因,建設(shè)后一直未能正常生產(chǎn)。利用鹽湖鎂資源生產(chǎn)鎂鹽產(chǎn)品比較成功的企業(yè)當(dāng)屬青海民和鎂廠,但生產(chǎn)能力小,綜合利用也不盡人意,難以形成大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用鹵水鎂資源的局面。另外,格爾木市地方企業(yè)生產(chǎn)少量二號(hào)溶劑產(chǎn)品,但用量較小。所以,察爾汗鹽湖鎂資源利用幾乎是空白,這與其充足的資源優(yōu)勢(shì)不相匹配,嚴(yán)重制約了資源的開(kāi)發(fā)建設(shè)步伐。3氫氧化鎂阻燃劑的應(yīng)用氯化鎂作為重要的工業(yè)原料,可制造金屬鎂、二號(hào)溶劑、碳酸鎂、氫氧化鎂、氧化鎂、鹽酸、鎂砂、鎂氧水泥、豆制品的凝固劑等。氫氧化鎂作為一種高效、低毒、低煙的無(wú)機(jī)阻燃劑正日益受到關(guān)注。目前,我國(guó)氫氧化鎂生產(chǎn)廠家有溫州鉀肥廠,年生產(chǎn)能力1000t,河北武邑縣阻燃劑廠,年生產(chǎn)能力500t,山東膠州沽河鎂鹽廠,年生產(chǎn)能力2000t。隨著我國(guó)對(duì)塑料、橡膠及電子產(chǎn)品的阻燃法規(guī)的建立及健全,這些領(lǐng)域?qū)溲趸V阻燃劑的需求將大幅增長(zhǎng)。察爾汗鹽湖應(yīng)針對(duì)自身資源優(yōu)勢(shì),開(kāi)發(fā)鎂鹽產(chǎn)品。4可選擇技術(shù)4.1在缺乏氯化鎂的廢水中燒除鎂該工藝由奧地利Andritz公司Ruthner分公司發(fā)明,主要工藝流程為:提鉀后的鹵水進(jìn)一步濃縮至一定濃度后,直接將其噴入Aman反應(yīng)爐中熱解,熱解后產(chǎn)生的粗氧化鎂含有未分解的氯化鎂、氯化鈣和氯化鉀等氯化物,可用水多級(jí)洗滌除去,并使粗氧化鎂全部水化,形成氫氧化鎂。過(guò)濾后的濾餅在多膛爐加熱至800～1000℃,形成苛性氧化鎂,苛性氧化鎂經(jīng)造粒,再在2000℃的豎爐中燒結(jié)成純度為99%以上燒結(jié)氧化鎂,同時(shí)副產(chǎn)20%左右的鹽酸。此方法要求鹵水中MgCl2的濃度為550g/L,低于該濃度時(shí)可進(jìn)行脫水濃縮,同時(shí)要求脫除掉SO2?442-及硼(5～10mg/L)。SO2?442-可采用CaCl2法脫除,硼可以采用離子交換樹(shù)脂法脫除。4.2氫氧化鎂砂法由氯化鎂溶液和石灰生產(chǎn)氧化鎂的工藝包括:石灰乳制備,氫氧化鎂沉淀,固液分離,氫氧化鎂煅燒4個(gè)過(guò)程。生產(chǎn)氫氧化鎂只包括前面3個(gè)過(guò)程,經(jīng)干燥、粉碎得到氫氧化鎂產(chǎn)品。采用該法可獲得高純電熔鎂砂產(chǎn)品。其MgO含量可達(dá)98%～99%以上,B2O3小于0.04%。其優(yōu)點(diǎn)在于工藝流程簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便,生產(chǎn)成本低,獲得的產(chǎn)品純度高;缺點(diǎn)是熱能耗量大,石灰活性要求高,控制不好容易產(chǎn)生包裹現(xiàn)象,造成CaO含量高,影響產(chǎn)品純度。4.3存在于表觀密度的氯化銨回收利用該法是用碳酸氫銨或二氧化碳與氨水作沉淀劑,同氯化鎂溶液反應(yīng),生成堿式碳酸鎂和氯化銨,堿式碳酸鎂再經(jīng)煅燒分解成氧化鎂。該法可得到輕質(zhì)氧化鎂產(chǎn)品。純度MgO≥99.40%,Cl-≤0.05%,表觀密度(mL/g)為9～10。此方法需要回收母液中的氯化銨,1t輕質(zhì)氧化鎂副產(chǎn)2.6t氯化銨(95%)。優(yōu)點(diǎn)是:產(chǎn)品純度高,副產(chǎn)的氯化銨可作為肥料,缺點(diǎn)是蒸發(fā)水量大,致使熱能耗量增大。經(jīng)過(guò)技術(shù)改造,可以采用蒸氨回收工藝,使氨得到循環(huán)使用,僅需補(bǔ)充少量氨即可,大大降低了生產(chǎn)成本。沉淀劑也可以用純堿,但是純堿價(jià)格高,造成生產(chǎn)成本高,而且產(chǎn)生的大量氯化鈉需回收利用。4.4氫氧化鎂回收利用氨法流程和石灰法生產(chǎn)氫氧化鎂流程相同,只是選用的沉淀劑改用了堿性較弱的氨水作原料。氨法生產(chǎn)氫氧化鎂流程,氯化鎂溶液含Mg2+濃度可以高達(dá)1.5～4.0mol/L,大大減少了反應(yīng)器體積,而且可以連續(xù)化生產(chǎn),得到的產(chǎn)品純度高,結(jié)晶性能好,易過(guò)濾、易洗滌,工藝操作簡(jiǎn)便,而且氨可以循環(huán)使用,大大降低了生產(chǎn)成本。5氫氧化鎂、碳酸鎂的生產(chǎn)技術(shù)目前國(guó)內(nèi)使用的碳化法、石灰法,一是做不到高的品位,二是鈣含量超標(biāo)。如果也采取增加氧化鎂和氧化鈣的混合物,用氯化鎂和純水除鈣的工藝勢(shì)必增加生產(chǎn)路線、投入、能耗、成本,延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。而國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的是氨法和碳氨法。這兩種方法是可以生產(chǎn)高品位的氧化鎂,但氧化鎂和碳酸鎂要溶于氯化銨中,有一個(gè)平衡問(wèn)題,氨雖可以補(bǔ)充,但有污染問(wèn)題存在。如用燒堿或純堿生產(chǎn)氧化鎂,則成本很難過(guò)關(guān)。我國(guó)科研人員經(jīng)過(guò)多年的努力,四川省的白朝洪發(fā)明了一種只用氯化