井發(fā)啟

（青海省安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)中心，青海西寧810008）

青海鹽湖鉀資源平衡開采研究

井發(fā)啟

（青海省安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)中心，青海西寧810008）

鉀資源是一種戰(zhàn)略資源，鉀肥的生產(chǎn)關(guān)系到國(guó)家糧食安全。近年來中國(guó)鉀肥需求缺口不斷增大，鉀肥產(chǎn)量也在逐年增加，導(dǎo)致鉀資源被單一、片面地開采，直接影響鹽湖資源綜合利用和平衡開采。在分析青海鉀資源開發(fā)利用的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算分析對(duì)鉀資源的平衡開采進(jìn)行了研究，確定了青海鉀肥的合理開采量，有助于實(shí)現(xiàn)鉀資源開發(fā)利用的可持續(xù)性。

青海鹽湖；鉀資源；平衡開采

中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，全國(guó)84%耕地土壤鉀元素匱乏，中國(guó)鉀肥用量大但資源缺乏［1-2］。目前中國(guó)本土鉀肥供給遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，自給率僅為20%~ 30%，國(guó)家每年都要進(jìn)口大量鉀肥，在國(guó)內(nèi)產(chǎn)量增長(zhǎng)的同時(shí)，中國(guó)鉀肥進(jìn)口量也成上升趨勢(shì)［3-5］。2012年中國(guó)鉀肥消費(fèi)量為900萬(wàn)t，進(jìn)口量為591萬(wàn)t，鉀肥對(duì)外依存度為65.7%。2005—2007年中國(guó)鉀肥對(duì)外依存度一直在80%以上。2008年進(jìn)口鉀肥價(jià)格高漲，但中國(guó)鉀肥對(duì)外依存度仍然達(dá)到78.5%。2009年受金融危機(jī)影響中國(guó)對(duì)進(jìn)口鉀肥的需求下降，使當(dāng)年鉀肥的對(duì)外依存度下降為52.9%。2009年至今中國(guó)鉀肥對(duì)外依存度一直在高位運(yùn)行，雖然近年下降趨勢(shì)增大，但仍然在50%以上。隨著鉀肥的供不應(yīng)求，近年來中國(guó)鉀肥的產(chǎn)量也在逐年上升［6］。

雖然青海省鹽湖鉀資源儲(chǔ)量非常豐富，但近年來隨著鉀肥產(chǎn)量的逐年攀升，青海省的鉀資源尤其是高品位的鉀資源鹵水礦已被逐漸開發(fā)殆盡。在鹽湖提鉀過程中，每生產(chǎn)1t氯化鉀就會(huì)副產(chǎn)10 t以上的氯化鎂，隨著鉀資源開采量的逐漸增大，氯化鎂資源在鹽湖中大量富集，破壞了鹽湖資源的平衡開采。因此，合理控制青海鹽湖鉀資源的開采量，對(duì)于實(shí)現(xiàn)鉀資源的可持續(xù)開采以及鹽湖資源的綜合利用具有重要意義。筆者結(jié)合青海鹽湖鉀資源的開采現(xiàn)狀，通過計(jì)算分析對(duì)鉀資源的合理開采規(guī)模進(jìn)行研究，為鹽湖鉀資源的可持續(xù)開發(fā)利用提供基礎(chǔ)理論指導(dǎo)。

1 青海鹽湖鉀資源分布

青海鹽湖鉀資源儲(chǔ)量豐富，編入資源儲(chǔ)量的礦產(chǎn)地有23處，有固體氯化鉀和液體氯化鉀兩種類型，保有資源儲(chǔ)量為8.70億t，其中固體氯化鉀保有資源儲(chǔ)量為2.2億t，液體氯化鉀保有資源儲(chǔ)量為6.5億t。鉀鹽95%以上以晶間或孔隙鹵水形態(tài)產(chǎn)出，少部分以固體形態(tài)產(chǎn)出，儲(chǔ)量大、品位高，共（伴）生鎂、鈉、硼、鋰、溴、碘等有益組分。青海鹽湖鉀資源主要分布在察爾汗、昆特依、大浪灘、馬海等鹽湖，儲(chǔ)量占青海省鉀鹽總量的84.5%，是中國(guó)鉀鹽開發(fā)的主要礦產(chǎn)地；其次分布在一里坪、東臺(tái)吉乃爾湖、西臺(tái)吉乃爾湖、大柴旦、小柴旦、察汗斯拉圖等伴生鉀礦區(qū)［7］。

2 中國(guó)鉀肥供需平衡分析

長(zhǎng)期以來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大量施用氮肥，造成作物奪取了土地中過多的鉀元素。而中國(guó)耕地原本就缺少鉀元素，這也加劇了土壤缺鉀的狀況。因此，若想不斷提高中國(guó)農(nóng)作物產(chǎn)量，對(duì)全國(guó)土地實(shí)行大范圍補(bǔ)

鉀已經(jīng)勢(shì)在必行。

2010年中國(guó)鉀肥消費(fèi)量為785.6萬(wàn)t，進(jìn)口量為535萬(wàn)t，鉀肥對(duì)外依存度為68.1%。2005—2007年中國(guó)鉀肥對(duì)外依存度一直持續(xù)在80%以上。2008年進(jìn)口鉀肥價(jià)格高漲，但中國(guó)鉀肥對(duì)外依存度仍然達(dá)到78.5%。2009年受金融危機(jī)影響和中國(guó)鉀肥長(zhǎng)單談判破裂，兩個(gè)因素造成了鉀肥進(jìn)口量的下降，使當(dāng)年鉀肥對(duì)外依存度下降為52.9%。中國(guó)鉀肥對(duì)外依存度一直在高位運(yùn)行，雖然近年下降趨勢(shì)增大，但仍然在50%以上。表1為2005—2012年中國(guó)鉀肥消費(fèi)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

3 中國(guó)鉀肥生產(chǎn)現(xiàn)狀

根據(jù)中國(guó)無機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會(huì)鉀鹽行業(yè)分會(huì)資料，中國(guó)現(xiàn)有規(guī)模以上資源類鉀肥企業(yè)25家，加工型鉀肥企業(yè)140家。2010年中國(guó)資源型鉀肥產(chǎn)量為350萬(wàn)t（K2O折純，以下均為折純量）；2011年鉀肥產(chǎn)量為385.6萬(wàn)t。2012年中國(guó)鉀肥產(chǎn)量達(dá)到529.9萬(wàn)t；2013年中國(guó)鉀肥總產(chǎn)量為620萬(wàn)t，自給率達(dá)到56.4%。

青海省是中國(guó)鉀肥的主要產(chǎn)地，鉀肥產(chǎn)量約占全國(guó)產(chǎn)量的70%以上。從1955年建設(shè)的第一座“察爾汗鉀肥廠”開始，經(jīng)過近60 a的不斷發(fā)展，提鉀工藝技術(shù)不斷進(jìn)步，鉀肥的生產(chǎn)規(guī)模逐年增加。到目前為止，青海鹽湖鉀資源的開發(fā)主要以氯化鉀為主，總產(chǎn)能在380萬(wàn)t/a（K2O折純）左右［8］。

鉀肥規(guī)模的逐年擴(kuò)大，導(dǎo)致鹽湖鉀資源開采量逐年提高，為鹽湖鉀資源的平衡開采帶來了壓力。因此如何合理確定鉀肥的生產(chǎn)規(guī)模，是實(shí)現(xiàn)鹽湖鉀資源平衡開采的主要途徑之一。

4 青海鹽湖鉀資源理論計(jì)算

鉀資源開采年限與開采量的關(guān)系，可以借鑒礦山開采年限和開采量的計(jì)算公式，見式（1）。根據(jù)式（1）可以確定鉀資源的合理年開采量和開采年限。

式中：Qa為礦山年產(chǎn)量；Qig為礦床可采儲(chǔ)量；ke為采礦回收率；kc為采礦貧化率；Tp為合理的礦山服務(wù)年限。

為進(jìn)一步證明式（1）計(jì)算鉀資源合理開采量的正確性，對(duì)式（1）進(jìn)行了驗(yàn)證。鉀資源總量為29 861.99萬(wàn)t；折算系數(shù)取0.65；可采儲(chǔ)量（Qig）=地質(zhì)儲(chǔ)量×折算系數(shù)。綜合回收率（ke）按50%計(jì)算，貧化率（kc）按10%計(jì)算，KCl生產(chǎn)規(guī)模（Qa）按100萬(wàn)t/a計(jì)算（產(chǎn)品KCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)按95%計(jì)算）。則礦床KCl可采儲(chǔ)量Qig=29 861.99×0.65=19 410.29萬(wàn)t。氯化鉀開采年限Tp=Qigke/［Qa（1-kc）］=19 410.2×0.5/［100× 0.95（1-0.1）］=113.5 a。該計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)［9］數(shù)據(jù)一致。通過上述分析，說明式（1）在計(jì)算鉀資源開采平衡過程中的可靠性。

5 青海鹽湖鉀資源平衡開采研究

根據(jù)青海省鉀肥生產(chǎn)規(guī)模及鉀資源儲(chǔ)量等因素，預(yù)測(cè)到2015年青海省鹽湖氯化鉀年開采總量約為703萬(wàn)t，折純量為387萬(wàn)t。根據(jù)式（1），對(duì)于青海省所有統(tǒng)計(jì)的鹽湖，開采年限按70 a計(jì)算，其他參數(shù)均設(shè)置到較優(yōu)條件，可以計(jì)算出鉀資源的年平均開采量，如表2所示。通過對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，若開采年限為70 a，青海鹽湖鉀資源年合理開采量約為776萬(wàn)t，該數(shù)值與目前青海鹽湖鉀資源開采量基本一致。

從青海各個(gè)鹽湖資源稟賦及開發(fā)現(xiàn)狀，對(duì)各個(gè)鹽湖取其相對(duì)較好的參數(shù)，可以求得各個(gè)鹽湖最佳鉀肥開采量，最終可求得青海鹽湖鉀肥最佳開采量。各鹽湖鉀資源年合理開采量具體估算結(jié)果如表3所示。

根據(jù)青海各鹽湖年合理開采量估算結(jié)果分析如下。

1）察爾汗鹽湖。察爾汗鹽湖是中國(guó)最大的鹽湖，包括察爾汗、別勒灘、霍布遜、達(dá)布遜4個(gè)干鹽湖（灘）和霍布遜、南霍布遜、協(xié)作、團(tuán)結(jié)、達(dá)布遜、達(dá)西等11個(gè)水湖。以液相鉀鎂鹽為主，伴生固體鉀鎂鹽、石鹽等，為大型鉀鎂鹽礦床，氯化鉀保有資源儲(chǔ)量為28 845.5萬(wàn)t。以青藏鐵路為界，采礦權(quán)以鐵路東、西進(jìn)行劃分。鐵路以東為格爾木市地方企業(yè)開采，鐵路以西為青海鹽湖工業(yè)集團(tuán)公司開采。目前，鹽湖集團(tuán)年產(chǎn)氯化鉀規(guī)模為 370萬(wàn)t，格爾木藏格鉀肥有限公司年產(chǎn)氯化鉀160萬(wàn)t，氯化鉀年總產(chǎn)能為530萬(wàn)t，折純量為291.5萬(wàn)t，是中國(guó)重要的鉀肥供應(yīng)地。按此開采規(guī)模估算，察爾汗礦區(qū)服務(wù)年限為19 a，別勒灘礦區(qū)服務(wù)年限為25 a。

2）東臺(tái)吉乃爾鹽湖。該鹽湖為硫酸鎂亞型，富含鋰、硼、鉀、鎂等元素，氯化鉀保有資源儲(chǔ)量為1 828.9萬(wàn)t。目前，青海鋰業(yè)有限公司年產(chǎn)硫酸鉀鎂肥 35萬(wàn) t、硫酸鉀 2.5萬(wàn) t、碳酸鋰 1.3萬(wàn) t、硼酸3萬(wàn)t。硫酸鉀鎂肥折純量為5.78萬(wàn)t。按此開采規(guī)模估算，礦區(qū)服務(wù)年限為77 a。

3）西臺(tái)吉乃爾鹽湖。該鹽湖為硫酸鎂亞型，富含鋰、硼、鉀、鎂等元素，氯化鉀保有資源儲(chǔ)量為4 418.3萬(wàn)t。鹵水為晶間鹵水和空隙水，以晶間鹵水為主，鹽類沉積以石鹽為主，并有少量芒硝和粉砂。目前，青海中信國(guó)安科技發(fā)展有限公司年產(chǎn)硫酸鉀鎂肥60萬(wàn)t、碳酸鋰1萬(wàn)t、氫氧化鎂7萬(wàn)t、硼酸3萬(wàn)t。硫酸鉀鎂肥折純量為9.9萬(wàn)t。按此開采規(guī)模估算，礦區(qū)服務(wù)年限為109 a。

4）馬海鹽湖。馬海鹽湖包括鉀礦區(qū)、巴倫馬海鹽湖，固液相并存，以大中型鉀礦為主，是鉀、鎂、鈉等多種組分共生的綜合型鹽類沉積區(qū)，其中固體礦分布于地表及地下淺部，主要成分為鉀石鹽和光鹵石；液相分布于近地表及地下較深處，鹵水礦的化學(xué)類型主要為硫酸鎂亞型，少部分呈氯化物型；礦床除含有豐富的鈉、鉀、鎂外，還含有少量的硼、鋰組分。氯化鉀保有資源儲(chǔ)量為6 665萬(wàn)t。目前，中航資源公司開發(fā)馬海鉀礦年生產(chǎn)氯化鉀25萬(wàn)t，錦泰礦業(yè)公司年產(chǎn)氯化鉀6萬(wàn)t，氯化鉀總產(chǎn)量為31萬(wàn)t，折純量為17.05萬(wàn)t。按此開采規(guī)模估算，馬海鉀礦區(qū)服務(wù)年限為111 a，巴倫礦區(qū)服務(wù)年限為26 a。

5）大柴旦鹽湖：該鹽湖鹽類沉積和鹽湖鹵水并存，氯化鉀保有資源儲(chǔ)量為259.8萬(wàn)t。固體鹽類資源主要有硼酸鹽、芒硝和石鹽，尤其是硼酸鹽類礦物種類比較多。鹵水資源為湖表鹵水和晶間鹵水，湖表鹵水富含硼、鉀、鋰等；晶間鹵水賦存于石鹽層中，富含鈉、鉀、鎂、硼、鋰等物質(zhì)。目前，大華化工有限公司、中天硼鋰礦業(yè)有限公司等年產(chǎn)氯化鉀12萬(wàn)t、硼礦25萬(wàn)t、硼酸5萬(wàn)t。氯化鉀折純量為6.6萬(wàn)t。按此開采規(guī)模估算，礦區(qū)服務(wù)年限為10 a。

6）大浪灘鹽湖。大浪灘鹽湖由梁中、風(fēng)南、黃瓜梁、雙泉礦區(qū)和黑北、風(fēng)北礦點(diǎn)構(gòu)成，是以鉀鹽沉積為主的干鹽湖類型礦床，鹵水為硫酸鎂亞型，氯化鉀保有資源儲(chǔ)量為 22 522.7萬(wàn) t，其中梁中礦床為20 029萬(wàn)t。目前，中農(nóng)興元鉀肥、康泰鉀肥公司在大浪灘梁中礦床中農(nóng)青海投資公司大浪灘鉀肥一期規(guī)劃年產(chǎn)氯化鉀10萬(wàn)t、康泰鉀肥公司年產(chǎn)氯化鉀15萬(wàn)t，年總開采量為25萬(wàn)t，折純量為13.75萬(wàn)t。按此開采規(guī)模估算，梁中礦區(qū)服務(wù)年限為355 a。

7）昆特依鹽湖。昆特依鹽湖由鉀湖、大鹽灘、北

部新鹽帶、俄博灘、大熊灘5個(gè)礦床構(gòu)成，是以石鹽為主的綜合性干鹽湖與鹵水湖并存型礦區(qū)，鹵水為氯化物型、硫酸鎂亞型共存型鹽湖，氯化鉀保有資源儲(chǔ)量為13 285.4萬(wàn)t。目前，昆特依鹽湖開發(fā)了俄博灘和大鹽灘2處礦床，冷湖濱地鉀肥有限責(zé)任公司在大鹽灘一期規(guī)劃年產(chǎn)硫酸鉀鎂肥20萬(wàn)t、氯化鉀10萬(wàn)t，二期年產(chǎn)硫酸鉀48萬(wàn)t。已開發(fā)礦區(qū)年產(chǎn)氯化鉀20萬(wàn)t、硫酸鉀48萬(wàn)t、硫酸鉀鎂肥20萬(wàn)t。俄博灘礦區(qū)年產(chǎn)氯化鉀10萬(wàn)t。折純量為34.1萬(wàn)t。按此開采規(guī)模估算，大鹽灘服務(wù)年限為104 a，俄博灘礦區(qū)服務(wù)年限為46 a。

8）尕斯庫(kù)勒鹽湖。尕斯庫(kù)勒鹽湖是典型的硫酸鎂亞型鹽湖，是固液相并存的特大型石鹽鹽湖礦床。湖表鹵水和晶間鹵水十分豐富，鹵水中富含鉀、鋰資源，鹵水化學(xué)類型為硫酸鹽型硫酸鎂亞型，氯化鉀保有資源儲(chǔ)量為981.8萬(wàn)t。目前，年產(chǎn)氯化鉀15萬(wàn)t，折純量為8.25萬(wàn)t。按此開采規(guī)模估算，礦區(qū)服務(wù)年限為29 a。

6 結(jié)論

對(duì)青海鹽湖鉀資源的儲(chǔ)量及分布進(jìn)行了總結(jié)分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)青海鹽湖鉀資源平衡開采問題進(jìn)行了探討。根據(jù)青海鉀肥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，通過計(jì)算分析，得出了青海省鹽湖鉀資源的合理開采量以及青海各個(gè)主要鹽湖鉀資源的開采年限。隨著未來資源勘測(cè)技術(shù)以及鉀肥生產(chǎn)工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，新的鉀資源、低品位鉀資源將被發(fā)現(xiàn)和利用，鉀資源的開采年限將被延長(zhǎng)，從而可實(shí)現(xiàn)鉀資源的平衡開采。

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聯(lián)系方式：jingfaqiqh@126.com

Study on balance exploitation of potash resources in Qinghai Salt Lake

Jing Faqi
（Safety Science＆Technology Centre of Qinghai Province，Xining 810008，China）

Potassium resource is a strategic resource.Potash production has a close bearing on national food security.In recent years，potash demand gap is growing fast and the potash production also increases year by year.Therefore，potassium resources were singly and sided minedly，directly affected the comprehensive utilization and balance exploitation of salt lake resources.Based on the analysis on the development and utilization of Qinghai potash resources，the balance exploitation of potassium resources was studied.Reasonable mining amount of potash was determined.The result is helpful to achieve sustainable development and utilization of potassium resources.

Qinghai Salt Lake；potassium resources；balance mining

TQ133.13

A

1006-4990（2015）03-0004-04

2014-09-28

井發(fā)啟（1981— ），男，高級(jí)工程師，主要從事鹽化工領(lǐng)域安全生產(chǎn)技術(shù)研究等工作。