現代鹽湖是鹽礦物的聚寶盆。通常固體礦物和液體礦物是壹體的,固體和液體可以相互轉化,可以形成層狀分布的礦體。此外,鹽湖多呈凹形,各種可溶性鹽類礦物被周圍地表水、地下水和多年大氣降水帶入,然後蒸發至過飽和臨界濃度,再自行結晶或沈澱。因此,鹽湖不同於其他礦產,它具有可再生資源的性質。此外,鹽湖與許多礦物質有關,這些礦物質往往構成鉀鹽、鎂鹽、鈉鹽、鈣鹽、鋰鹽和芒硝的生物成因礦床。而且鹵水和晶間鹵水含有多種稀散元素和溴、碘等元素,可進壹步綜合利用。
新疆目前有100多個鹽礦,但列入資源儲量表的現代鹽湖礦山有16個。65438年至0989年中央“西鹽東調”期間,新疆原鹽(NaCl)產量達到每年260萬噸。但由於鐵路運輸運價和出疆物資能力的限制,維持了國內對自產自銷產品的需求。
此外,現代鹽湖芒硝和硫酸鈉、硫化鈉等加工產品,新疆在全國也是壹個大產地。
(壹)羅布泊——中國鉀鹽最多的地方
羅布泊發現並探明了中國急需的鉀礦。不久,羅布泊將以嶄新的面貌屹立在大漠上,成為中國最大的鉀肥生產基地。
1.鉀鹽的應用及我國需求現狀
鉀鹽是指含鉀的鹽類沈積物,往往是海水、地表大陸水或鹵水自然蒸發形成的濃度超過飽和的化學沈積物。
自然界中約有100種含鉀礦物,包括氯化鉀、硫酸鹽、硼酸鹽、硝酸鹽以及更多的矽酸鹽。而能利用的鉀(礦藏)只有10多種。再看鉀礦,氯化鉀(如著名的柴達木察爾汗鹽湖)往往是最常見的礦床,而硫酸鉀是新疆羅布泊的鉀礦。
鉀鹽主要用於制備鉀肥,壹部分用作化工原料。在加工鉀肥或化工原料的過程中,可以綜合回收其他原鹽和鹽湖沈積物中的碘、溴、硼、鋰、銫、銣。
農業肥料主要是氮、磷、鉀,加上植物生長中的光合作用,這包括了所有綠色植物生長條件的總和。
鉀肥主要有氯化物和硫酸鉀,兩者都是酸性肥料。青海柴達木的察爾汗鹽湖主要生產氯化鉀,新疆羅布泊未來主要生產硫酸鉀。
化學工業用鉀主要是KCl,用於火柴、煙花、黑火藥、醫藥、農藥、紡織、染料、制革、制皂、印刷、玻璃、陶瓷、電子管、電池、顯像管、攝影等。
此外,鉀化合物還用於航空汽油、鋼和鋁合金的熱處理。硝酸鉀可用作鹵族元素的發熱劑,鐵氰化鉀可用作藍色曬幹紙的活化劑,高錳酸鉀可用於處理大量鈾,碳酸鉀是生產金屬鎂的促進劑。
總之,鉀鹽及其化合物的應用非常廣泛,甚至與人們的日常生活息息相關,比如替代鹽(KCl代替NaCl),也叫鉀鹽,還有洗果蔬時常用的高錳酸鉀。
受限於國內鉀鹽資源的匱乏,我國鉀的產量極其有限。目前,除青海柴達木的察爾汗鹽湖外,KCl年產量為654.38+0.2萬噸,其他如雲南江城的猛野井鉀鹽礦,以及山東、四川、甘肅等地的產量均不足654.38+0萬噸。到2007年底,其產能僅為200萬噸,而年需求量約為500萬噸,仍有300萬噸的缺口必須從國外進口才能滿足國內需求。
2.鉀鹽的主要產地和儲量
新疆有許多鹽湖和鹽湖礦物。近年來,羅布泊發現超大型鉀鹽礦床後,先後由新疆地礦局第三地質大隊和第二水文地質工程地質大隊進行勘探,並提交了相關勘探地質報告,證實羅布泊鹽湖鉀鹽規模大於青海柴達木察爾汗。
2006年提交的《蘿北坳陷鉀鹽礦床詳查地質報告》確認其硫酸鉀資源儲量為654.38+0.5億噸。蘿北凹陷東部和西部兩個平臺尚未正式勘探。預計兩個平臺的資源量也在654.38+0.5億噸左右,但羅布泊以北的資源量已經達到3億噸,羅布泊以南的廣大地區還在等待未來的勘探。羅布泊硫酸鉀資源量預測為5億噸,勘探開發潛力巨大。
世界鉀鹽資源相當豐富,但分布極不均勻,大多在北半球,並集中在加拿大、前蘇聯和德國。這三個國家占世界資源儲量(按K2O計算)6543.8+065億噸的90%。所以這三個國家也是世界鉀鹽出口大國。
中國是壹個急需鉀礦的國家。截至2005年底,中國已探明的資源儲量(以KCl計算)為5億噸,青海柴達木的察爾汗鹽湖為2.89億噸,其余分布在山東、四川和甘肅。新疆羅布泊鉀鹽礦的勘探成果和開發,有效緩解了我國鉀鹽短缺的局面。其全國總量也增加到8億噸。
3.前景和展望
目前,新疆羅布泊鉀鹽礦的開發和基本建設正在積極進行。預計2065.438+00年硫酸鉀和氯化鉀產量為654.38+20萬噸,2065.438+00年全國總產能(按KCl計算)為300萬噸。其中新疆和青海各產654.38+0.2萬噸(以氯化鉀或硫酸鉀計),其余60萬噸產於雲南、山東、四川、甘肅四省。
國內總需求500萬噸,產量逐年增加25萬噸。因此,新疆鉀鹽礦的開發建設更加突出和重要,必須加快推進,任重道遠。2010年後,在年產1.2萬噸硫酸鉀的基礎上,是否有可能擴產1萬噸硫酸鉀,只能由專家進行科學論證。
(2)巖鹽和巖鹽
鹽是壹種重要的經濟資源,不僅在工業上應用廣泛,而且與人們的壹日三餐密不可分。
鹽在古今中外都有很好的經濟效益。大約2000年前,漢武帝實行“鹽鐵官營”政策。並實現“世界上的鹽有益於壹半”的經濟效益。
新疆鹽礦的開采始於春秋戰國時期。據史書記載,如《水經註》說:“龍城,千裏之地,因鹽而堅堅”(龍城即羅布泊地區),《周樹博物誌》記載:“滇石之地,肥而近鹽”(滇誌即今若羌)。《晉亮四公紀》記載:“高昌國送貢鹽二兩,壹個大如鬥”。《北史·西域傳》記載:“高昌紅鹽鮮美,覆以白鹽,其形如玉,故取為枕。”唐代地理記載:“益州(伊吾縣)南有鹽池”。另外,《新疆圖冊》上說,“新疆鹽礦遍布全疆……”可見新疆采鹽歷史悠久。
1.巖鹽和巖鹽
巖鹽和巖鹽統稱為鹽,是民間的稱謂,而把鹽分為巖鹽和巖鹽是地質礦物學的稱謂。
鹽的化學含義是酸分子中的氫原子被金屬原子取代的化合物。根據鹽的分子式,可以給金屬成分命名,如鈉鹽、鉀鹽、鎂鹽、鈣鹽等。若以酸根命名,可分為氯化物鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、硝酸鹽等。
天然礦物的鹽是在表生地質作用下,從天然化學溶液中沈澱出來的沈積物。它由鈉、鉀、鎂和鈣的氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽和硝酸鹽組成。但巖鹽和巖鹽僅限於鈉鹽和氯化物。
鹽類沈積壹般分為第四紀以前的古鹽類沈積和第四紀以來形成的現代鹽湖沈積。如果按賦存形式細分,也可分為鹵水礦床和海水鹽場海鹽兩大類。
從圖中可以看出,巖鹽是古代鹽湖中的層狀固體鹽。巖鹽是現代鹽湖中的層狀固體鹽。海鹽是海水蒸發結晶的鹽,就像鹵水蒸發結晶的鹽壹樣。不同的是,前者來自海水,後者來自鹵水。
探索新疆地質礦產的奧秘
2.鹽(尤其是氯化鈉)的性質和用途
鹽的結構簡單,是第壹種用X射線分析其結構的礦物。它具有以下屬性:
化學式:NaCl (Na原子占39.34%,Cl原子占60.66%)。
晶體:等軸晶系,六方八面體對稱型,普通立方體,稀有八面體。
外觀:塊狀、顆粒狀、致密。
折射率:1.554。
雙胞胎:{111}。
卵裂:{001}完成。
骨折:貝殼狀,易碎。
硬度:莫氏硬度2。
相對密度:2.168。
熔點:804℃。
沸點:1412℃。
光澤:玻璃光澤。
顏色:無色,白色,淺黃色,淺藍色。
溶解度:0℃,100份水溶解35.7份鹽;100℃,100份水溶解了39.8份鹽。
味道:鹹。
在當今世界,鹽產品用於大約1500個部門和超過15000個用途。隨著化學工業的快速發展,世界範圍內對鹽的需求不斷增加,鹽、油、煤都被作為基本的工業原料,可見鹽礦的重要性已經被人們所熟知。
鹽是人類賴以生存的基本物質,是制備鈉和氯的最廉價、最豐富的來源,可用於制備大量化學品,如純堿、氯燒堿、金屬鈉等。
鹽雖然有15000種用途,但只有很少的幾種用途會消耗大量的鹽。表中給出了幾大類的用途,並對石鹽制取的主要化工產品進行了細分,還列出了這些產品生產的重要產品(圖7-3-1)。
3.資源分布和生產需求
新疆的鹽資源在全疆分布廣泛,但主要分布在經濟發達的鐵路沿線,如哈密七角井、次海、應時灘、烏永布拉克、烏爾卡什布拉克、七泉湖、艾丁湖、達阪城、瑪納斯鹽湖、達巴松諾爾鹽湖、艾比湖、博斯騰南岸、庫車、拜城、博斯騰。
歷史上有500多個礦區(包括小規模私采)。截至2007年,每年投入地質勘探的現代鹽湖有15個,已探明固體鹽和鹵水鹽資源儲量* * *其中基礎儲量68460萬噸。此外,巖鹽的資源量為83365438+億噸,且出露於裸露地面,易於開采。
目前,鹽業生產主要是為了新疆的需要。目前開采湖鹽的企業有20多家,開采巖鹽的企業有6家,年產原鹽654.38+20萬噸。其中用量最大的是民用(食用)鹽,約40萬噸,工業鹽20萬噸(多為鍋爐鹽和腸衣鹽),其余多為PVC鹽40 ~ 60萬噸。到2010,由於PVC產量大幅增加,全區原鹽年產量將達到200萬噸。
可以看出,新疆碘鹽和牲畜用鹽的消費量僅維持在50萬噸以內,用鹽主要是工業部門,尤其是化工PVC生產企業,這將是未來新疆的用鹽大戶。新疆鹽資源豐富,是滿足21世紀經濟發展的可靠保證。
(3)國內最高——硝酸鈉和硝酸鉀。
硝酸鈉和鉀芒硝是新疆特有礦物。除了智利,世界上含有這兩種礦物的國家是中國的新疆,自然是新疆的優勢礦物。
新疆獨特的地質背景、地貌單元、地理位置、氣候條件和水文地質條件促成了硝酸鹽礦床的形成。近年來,在青海西寧和甘肅省的紅壤層中發現了巨大厚度的硝酸鈉。
硝酸鹽礦物主要分布在世界現代幹旱沙漠地區,層位(成礦礦床)在第四系殘積層中,常集中在砂礫巖底部及其裂隙中,其次為現代幹鹽湖和沖積砂質土層。
1.成礦機制
硝酸鹽礦物只存在於炎熱幹旱的沙漠地區,主要由地表有機質分解生成硝酸鹽,與土壤中遷移出來的鈉、鉀結合而成。或者來自沙漠中火山巖和巖漿巖的鈉鉀礦物,在大自然的搬運和地球化學遷移下發生反應。在新疆,多分布於幹鹽湖表層、幹鹽湖周圍、現代鹽湖的粒間鹵水中(如羅布泊坳陷的硝酸鹽礦床是第四紀以來現代內陸鹽湖固液相共存的沈積物)。
2.硝酸鈉和硝酸鉀的使用
硝酸鈉,因其分子式中含有硝酸鹽(NO-3),主要用於制造氮肥、硝酸鉀、炸藥等含氮化合物。硝酸鈉在冶金工業中用作鎳冶煉的強氧化劑,在玻璃工業中用作清洗劑。此外,硝酸鈉往往伴隨著碘,可以在加工流程中作為副產品回收。
硝酸鉀是農用肥料的最愛,硝酸鉀是農用肥料中三種成分中唯壹的壹種,所以是當今各國青睞的理想肥料。
鉀硝石主要用作農業肥料,也用於化工、軍工、冶金、機械、建材、醫藥、食品、煙花爆竹。發達國家70%的硝酸鉀用作農業肥料,而我國主要用於工業。KNO3是壹種含鉀、氮的無氯二元肥料,能為作物生長提供充足的養分,提高作物品質和產量,是未來肥料生產的方向。
3.資源分布和資源儲量
截止2007年6月5438+2月底,新疆共有硝酸鹽礦床12處,其中硝酸鉀礦床7處,硝酸鈉礦床5處。
主要分布在哈密和吐魯番:已查明硝酸鉀資源儲量為1,304,38+0,000噸。硝酸鈉資源探明儲量242.28萬噸。
新疆地礦局第壹地質大隊開展了“鄯善縣小草湖-河湖地區亞硝酸鹽礦床普查”,預計資源量6543.8+億噸。中國是世界上硝酸鹽礦產資源第二大國(智利第壹)。
4.硝酸鹽生產現狀及供需前景
由於硝酸鉀在制造化肥中具有不可替代性,並廣泛應用於現代工業中,世界各發達國家都在盡力開發先進技術,采用人工合成法生產硝酸鉀,但其成本仍然較高。因此,天然硝酸鉀資源非常珍貴。目前世界硝酸鉀年產量約為200萬噸,但消費量正以每年10%的速度遞增。其中智利生產約50萬噸,其余由發達國家采用復合法生產。
國內也有不少工廠采用復合法生產硝酸鉀,但規模較小,工藝陳舊,產品質量略差,成本較高,年產量約為5萬噸。目前國內年需求量50萬噸,大部分用於工業。僅硝酸鉀用於生產顯像管,短缺僅依賴進口。
我國硝酸鈉的生產和硝酸鉀的生產是壹樣的。大多數廠家采用化學合成法,但也存在規模小、技術不先進、成本高、質量不穩定等問題。年產量20萬噸,年需求量30萬噸。短缺是從智利進口的。
通過以上分析可以看出,我國的硝酸鹽壹直處於產量小需求大的困境,不足部分不得不依賴進口。這種年復壹年消耗大量外匯的被動局面不僅困擾著市場,供需矛盾也日益擴大。因此,新疆必將肩負重任,盡快完善新壹輪硝酸鹽礦產勘查、大窪地硝酸鉀礦山建設、吐魯番地區化工廠硝酸鈉生產線擴建等工作迫在眉睫,意義重大。
目前新疆的生產規模為:硝酸鉀5萬噸,硝酸鈉5萬噸/年。因為硝酸鉀資源儲量是1,302,1,000噸,基礎儲量只有40.32萬噸,年產量只能在654.38+萬噸以內。基礎儲量的不足必須盡快通過新壹輪的勘探項目來彌補。
硝酸鈉年產量2010年可達65438+萬噸,2012年可達15萬噸,2015年可達20萬噸。由於地礦局第壹地質大隊提交的硝酸鈉資源量超過654.38+1億噸,提供了充足的礦源。這樣對緩解國內市場的需求會起到積極有效的作用。
(D)新疆芒硝礦,產量居中國首位。
芒硝礦床是現代鹽湖蒸發作用下,鹵水介質中可溶性鹽類發生化學沈澱而形成的層狀固體鹽類礦床或鹵水(液體)礦床。這就是新疆芒硝的成因類型——現代內陸鹽湖芒硝礦床。此外,我國還有古芒硝礦床(第四紀前形成)和地下鹵水芒硝礦床。
1.屬性和用途
芒硝是壹種硫酸鹽礦物,包括芒硝、無水芒硝和鈣芒硝。
芒硝:Na2SO4 H2O,含Na2O 19.3%和SO2 -424.0%。
無水芒硝:Na2SO4,純礦物含Na2O4 43.68%,SO256.32%。
鈣芒硝:CaSO4 NaSO4,純礦物含CaO 2.01%,Na2O 22.3%,SO2-457.6%。
新疆主要生產元明粉和無水元明粉,是全國供應大戶。羅布泊的芒硝鹽湖有847億噸芒硝資源,尚未開發利用。
芒硝,長針狀,結晶後呈板狀集合體,白色多,淡黃色少。
元明粉是輕工業和化學工業的重要原料,是制備硫酸鈉(硫酸鈉)、硫化堿、硫酸銨和硫磺的主要原料,主要用於造紙、玻璃、洗衣粉、洗滌劑、制革、印染、橡膠、人造纖維等。
2.資源和分配
新疆芒硝資源豐富,已探明的產地有24個。除羅布泊鈣芒硝外,其余23個產區有19處,其他4個產區未列入儲量表。未列入儲量表的有:八裏湖芒硝礦、裕民縣吉耶巴芒硝礦、阿圖什吐孜蘇蓋特芒硝礦、和田市苦水湖芒硝礦。
新疆芒硝礦最大的特點是質量好,Na2SO4平均≥ 70%,礦石品位高。如哈密老鴉芒硝品位為98.81%,阿勒泰若斯庫爾為96.68%。巴裏坤湖芒硝品位87.85%,瑪納斯鹽湖芒硝品位85%。哈密七角井芒硝品位82.13%,達阪城鹽湖芒硝品位81.59%。
此外,由於新疆的芒硝礦床無壹例外都產於第四紀現代鹽湖中,產狀近水平,地表基本裸露,地形較為平坦,非常便於露天開采,對擴大生產規模適應性強,產量可根據市場需求靈活調整。
從已探明資源儲量的23個產地來看,分布在新疆各地,但產地集中在烏魯木齊達阪城鹽湖、哈密七角井鹽湖和吐魯番艾丁湖。23個產區基礎儲量6257.8萬噸,資源量2502989.78萬噸,資源量32068.78萬噸。可見,新疆芒硝資源豐富,但基礎儲量與資源的比例不盡合理。原因是新疆鹽湖多,勘探程度低。到目前為止,位於新疆東南邊緣的幾個鹽湖還沒有開展任何地質工作。即便如此,目前只有少數鹽湖被開發利用,如瑪納斯湖、達巴松諾爾湖、若羌縣吳尊鹽湖、吐魯番烏雍布拉克鹽湖。這些芒硝資源較多的鹽湖還沒有被開發。所以新疆芒硝礦的資源儲量還是很樂觀的。
3.生產現狀及發展前景
從70年代中期到1997年底,新疆幾乎占據了國內芒硝產品的半壁江山,壹度以百萬噸元明粉和50萬噸硫化鈉支援了內地和香港近20個省區的經濟建設。但是隨著新壹代洗滌劑的出現,新疆的產量直線下降,已經減少到原來的三分之壹。如1997蕭條時期,新疆芒硝產量保持在100萬噸,而到2000年底僅生產137500噸。近年來產量緩慢回升,2005年達到50萬噸,2007年達到70萬噸,2065.438+00年達到654.38+0.2萬噸。
(5)鹽湖的其他礦產資源。
現代鹽湖往往是與石鹽、芒硝、硼、鉀、溴、碘、鋰、銣、銫有關的綜合礦床。
過去,人們只重視開發鹽湖中的主要生物礦物——石鹽和芒硝,而其他伴生有用元素如硼、鎂、鉀、溴、碘、鋰、銣、銫等沒有得到很好的綜合利用。因此這些有用的礦物將隨著廢物或殘渣的開采而被拋棄。雖然鹽湖科學家呼籲多年,但生產部門和企業還是老樣子,綜合利用總是不到位。青海省察爾汗大鹽湖率先邁出第壹步,鹽湖中的鎂已被回收。總之,我國鹽湖綜合礦產回收水平相對落後,與發達國家相比差距較大。
例如:
(1)美國西爾斯鹽湖。1870開始只生產硼砂,到1963生產硼化物、硼酸、氯化鉀、硫酸鉀、芒硝、石鹽、磷酸、氯化鋰、溴等幾十種產品。
②美國的大鹽湖。年產硫酸鉀20萬噸,還生產石鹽、芒硝、堿、氯化鋰、氯化鎂、溴、金屬鎂、氧化鎂、液氯、硼砂,並建立了氮磷鉀復合肥生產線。
③以色列和約旦的死海鹽湖。生產氯化鉀、硝酸鉀、溴、石鹽、高純氯化鎂、氧化鎂、磷酸、氨、鹽酸等幾十種產品。
④前蘇聯的索利卡姆斯克鹽湖和別列茲尼鹽湖。建立了鉀肥、堿、鎂、氯等化工產品的大型合資企業。
(5)比利時索爾維公司。該公司在德國和荷蘭邊境開采地下巖鹽礦,年產鹽600萬噸。另外,比利時進口鹵水,年產純堿430萬噸,堿6543.8+70萬噸,鹽6543.8+20萬噸,聚氯乙烯95萬噸,丙二醇6543.8+60萬噸,氯6543.8+80萬噸,過氧化鈣24萬噸,過硼酸鈉40萬噸,鉀鹽和年營業額達到40億美元。
相比之下,我國鹽湖礦產的綜合利用相對較差。雖然海鹽苦鹵可用於生產溴、氯化鉀、氯化鎂、硫酸鎂、氧化鎂、輕質碳酸鎂、金屬鎂、石膏、芒硝和鉀鎂復合肥,但就連浙江莒州化工廠和延東化工廠也用海鹽苦鹵生產氯油、氯化鋇、氯乙酸、氯化鉀、電石粉、液氯、聚氯乙烯、鹽酸、燒堿等產品。
古鹽礦鹵水中,四川已生產出硼砂、硼酸、氯化鉀、碘、溴、碳酸鉀、氯化鋇、碳酸鍶、氯化銣、硫酸鋇、硫酸鉀、液氯、鹽酸、磷酸鈣、三氯化鐵、氯化鉀、氯化鈉*** 18產品,並已試制出鎂和鋰。
總之,到目前為止,我國的鹽湖礦產還沒有得到綜合利用,仍然是單壹礦產的地質勘探,單壹礦產的工廠開采,單壹礦產的工藝流程,單壹礦產的各種產品。導致很多鹽湖的伴生成分不清,也就是鹽湖的伴生礦產資源不清,無法綜合利用。
因此,新疆鹽湖伴生礦產的賦存特征、品位和數量必須輔以專項地質勘探,否則鹽湖礦產的綜合利用只是紙上談兵。
根據現有資料,達阪城西鹽湖含硼高;吐魯番的七泉湖和民豐縣的碩爾湖含硼;近13萬噸硫酸鎂已在達巴松諾爾鹽湖和布夏爾縣瑪納斯鹽湖探明。托克遜縣烏爾卡什布拉克鹽湖氯化鉀654.38+0.97萬噸;瑪納斯鹽湖有氯化鎂313.4萬噸,硼礦1萬噸。因此,圍繞鹽湖伴生礦產的綜合利用,還有大量的地質工作要做。新疆鹽湖礦產的綜合利用必然要走綜合評價、綜合開采的道路,以顯示鹽湖礦產在新疆的應有地位。