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    青海柴达木盆地盐湖资源保障能力分析与对策研究

    时间：2023-06-29 09:45:05来源：百花范文网本文已影响人

    王振东，时 贞，童海奎，任 鑫，石海岩

    (1.自然资源部高原荒漠区战略性矿产勘查开发技术创新中心，青海 西宁 810001;2.青海省地质调查局，青海 西宁 810001)

    青海柴达木盆地盐湖资源种类齐全，富含钾、锂、镁、硼、钠、溴、碘、铷等，根据《2020年全国矿产资源储量统计表》数据，青海钾盐(氯化钾)、锂矿(氯化锂)、镁盐(氯化镁和硫酸镁)保有资源储量居全国首位，盐矿(氯化钠)和硼矿(氧化硼)保有资源储量分别居全国第二位和第三位[1]，柴达木盆地盐湖资源储量在全国占有绝对优势。当前青海盐湖资源开发已建成“镁、锂、钾”三大工业基地和“钾、钠、镁、锂、氯”五大产业集群，尤其是钾肥生产量和销售量在全国占比较高，对保障国家粮食安全发挥了重要的支撑作用。锂被称为“21世纪的新能源”，是国防尖端工业和新能源电池领域的重要原料，近些年青海盐湖卤水提锂工业化进程发展较快，今后有望成为国内锂资源供给的最大来源，对提升我国新材料、新能源等多个重要产业在全球的战略竞争力，助力实现碳达峰、碳中和目标具有重大意义。2016年以来，习近平总书记在参加十三届全国人大四次会议青海代表团审议和两次考察青海时强调，盐湖是青海最重要的资源，要结合青海优势和资源，贯彻创新驱动发展战略，加快建设世界级盐湖产业基地，这为新发展阶段青海盐湖资源勘查开发利用与保护、可持续发展指明了前进方向，提供了根本遵循。

    柴达木盆地是我国主要的盐湖资源富集区，盆地内分布有面积大小不一的盐湖33个，现阶段主要开发利用的盐湖资源有钾盐、锂矿、镁盐、盐矿、硼矿。根据资源特点和地理位置可分为东部、中部和西部三个区域：东部以盐矿为主，包括柯柯盐湖、茶卡盐湖和柴凯盐湖；
    中部以钾盐、锂矿、镁盐、硼矿为主，包括察尔汗盐湖、东台吉乃尔盐湖、西台吉乃尔盐湖、一里坪盐湖、马海盐湖、大柴旦盐湖、小柴旦盐湖；
    西部以钾盐、锂矿为主，包括尕斯库勒盐湖、大浪滩盐湖、察汗斯拉图盐湖、昆特依盐湖、牛郎织女盐湖。根据《截至二○二○年底青海省矿产资源储量简表》数据，青海省钾盐累计查明资源储量10.30亿t，保有资源储量7.77亿t；
    锂矿累计查明资源储量1 787.46万t，保有资源储量1 418.63万t；
    镁盐累计查明资源储量62.90亿t，保有资源储量51.40亿t；
    盐矿累计查明资源储量3 540.28亿t，保有资源储量3 531.63亿t；
    硼矿累计查明资源储量4 210.27万t，保有资源储量1 732.11万t[2]。

    柴达木盆地盐湖资源按赋存深度分为浅层和深层。浅层主要为地表盐湖晶间卤水型矿床，固液并存，赋存深度为0～200 m，钾、钠、镁、锂、硼品位高；
    深层分为“砂砾型”孔隙卤水和背斜构造裂隙-孔隙卤水型矿床，赋存深度>200 m，均以液体为主，其中，“砂砾型”孔隙卤水成矿元素简单，以钾元素为主；
    背斜构造裂隙-孔隙卤水成矿元素复杂，富含钾、锂、硼等元素，伴生溴、碘、铷、铯等元素，镁元素含量低。

    《青海省矿产资源潜力评价成果报告》 预测，柴达木盆地浅层盐湖资源量钾盐6.74亿t、锂矿0.24

    图1 柴达木盆地盐湖资源勘查开发总体布局示意图Fig.1 General layout diagram of exploration and exploitation for the salt lake resources in Qaidam Basin

    亿t、硼矿0.27亿t;深层盐湖资源量为钾盐8.01亿t、 锂矿0.48亿t、 硼矿1.21亿t[3]， 资源潜力评价结果反映出柴达木盆地内钾、 锂、 硼资源前景广阔。

    2.1 勘查现状

    1) 浅层卤水勘查。柴达木盆地浅部盐湖资源多集中于第四系现代盐湖，分液体和固体两种类型。浅部盐湖资源地质勘查工作始于1957年，先后在察尔汗盐湖、大浪滩盐湖、昆特依盐湖、马海盐湖、尕斯库勒盐湖、一里坪盐湖、大柴旦盐湖、小柴旦盐湖、茶卡盐湖、柯柯盐湖等地开展了盐湖资源找矿勘查工作。1982—1990年开展了第二轮盐湖资源普查，主要对大浪滩盐湖、昆特依盐湖、察汗斯拉图盐湖、尕斯库勒盐湖、大风山盐湖、马海盐湖等矿床进行了普查和局部详查工作。第三轮盐湖资源勘查自1998年开始，先后在东台吉乃尔盐湖、西台吉乃尔盐湖、马海盐湖、尕斯库勒盐湖、大盐滩盐湖、大柴旦盐湖、察尔汗盐湖、大浪滩盐湖等地区开展了详查和补充勘探等工作，基本查明了柴达木盆地内各主要盐湖的资源储量、开采技术条件等，为矿区开发提供了详实的地质依据。经过三轮盐湖资源勘查工作，柴达木盆地内第四系浅部盐湖资源已全面评价，除少量矿区勘查程度为普查外，其余矿区勘查程度均达到详查及勘探。

    2) 深层卤水勘查。柴达木深层盐湖资源主要赋存于中西部各主要凹地第四系松散岩类的孔隙和新近系背斜构造区岩层裂隙孔隙中。自1999年开展国土资源大调查以来，特别是随着近年来“青海省358地质勘查工程”“青海省找矿突破战略行动”的推进和实施，柴达木盆地西部深层卤水找矿取得重大进展，在大浪滩盐湖、察汗斯拉图盐湖、昆特依盐湖、马海盐湖等地发现的“砂砾型”卤水钾盐矿初步累计估算预测氯化钾资源量约7.31亿t[4]，资源潜力巨大。

    在南翼山等背斜构造区发现了较好的锂、钾、硼找矿靶区，开拓了柴达木盆地新的找矿空间，展示了良好的找矿前景。柴达木盆地西部有望成为我国最大钾肥生产基地察尔汗盐湖的后备资源接替区。

    2.2 开发现状

    柴达木盆地盐湖资源开发历史久远。早在东汉以前,青海的湖盐便被当地居民采挖，其后一直有小规模和零星开采，主要开采茶卡盐湖的钠盐。到清朝后期,除开采钠盐以外，还少量开采硼矿、石膏、天然碱等。1949年以后，盐湖资源开发开始走向规模化生产，自1950年开始，先后在茶卡盐湖、柯柯盐湖生产钠盐，在大柴旦盐湖开采硼矿，在察尔汗盐湖建厂生产钾肥。柴达木盆地盐湖资源开发经过70年的发展，基本形成了钾盐、钠盐、镁盐、锂盐、氯碱五大产业群。

    目前大部分盐湖矿山以钾盐开发为主，综合利用锂、硼、钠、镁等共伴生元素，少数矿山分别以锂矿、镁盐、硼矿、盐矿开发为主。钾盐生产以察尔汗盐湖为主，其次为西台吉乃尔盐湖、马海盐湖、大浪滩盐湖、昆特依盐湖、尕斯库勒盐湖等，钾盐产品主要有氯化钾、硫酸钾，“十三五”期间年均钾肥(折合氯化钾)产量为812.89万t。锂矿生产主要在察尔汗盐湖、西台吉乃尔盐湖、东台吉乃尔盐湖、一里坪盐湖，锂矿产品主要有碳酸锂，“十三五”期间年均碳酸锂产量为2.996万t。镁盐生产以团结湖为主，镁盐产品主要有氢氧化镁，“十三五”期间年均镁盐产量为36.35万t。硼矿生产主要在大柴旦盐湖、西台吉乃尔盐湖，硼矿产品主要是硼酸，“十三五”期间年均硼酸产量为4.593万t。盐矿生产主要在茶卡盐湖、柯柯盐湖及察尔汗盐湖达布逊矿区，盐矿产品主要有食用盐、工业盐、纯碱，“十三五”期间年均钠盐氯化钠产量为138.03万t[5]。

    盐湖资源的保障程度依据可采储量结合目标产能对比剩余服务年限分析得出。可采储量以探明资源量+控制资源量+推断资源量×系数为基础，按照盐田回采率计算确定，保有资源量为探明资源量、控制资源量、推断资源量三者之和，计算可采储量时，探明资源量、控制资源量取可信度系数为1，推断资源量取可信度系数为0.8[6]，可采储量计算见式(1)。

    Q可采=(探明资源量+控制资源量+推断资源量×0.8)×ε回采

    (1)

    式中：Q可采为可采储量；
    ε回采为开采回采率。

    剩余服务年限以可采储量为基础，按照不同生产规模和综合回收率计算确定，剩余服务年限计算见式(2)。

    t=(Q可采/β×ε回收)/A

    (2)

    式中：t为服务年限；
    Q可采为可采储量；
    β为产品品位；
    ε回收为选矿回收率；
    A为生产规模

    1) 钾资源保障程度。根据《青海省矿产资源开发综合利用调查评价报告(2020年)》数据，柴达木盆地氯化物型盐湖钾盐开采回采率平均达87%、选矿回收率平均达63%[7]，计算得出柴达木盆地钾盐可采储量4.63亿t。按《青海建设世界级盐湖产业基地行动方案(2021—2035年)》规划产能1 000万t/a计算，静态保障年限为28 a，保障程度中等偏下。

    2) 锂资源保障程度。柴达木盆地盐湖锂矿开采回采率平均达72%、选矿回收率平均达62.5%[7]，计算得出柴达木盆地锂矿(氯化锂)可采储量917.21万t，折合为碳酸锂797.97万t。按《青海建设世界级盐湖产业基地行动方案(2021—2035年)》规划产能18万t/a计算，静态保障年限为30 a，保障程度中等偏下[6]。

    3) 硼资源保障程度。柴达木盆地盐湖硼矿开采回采率平均达80%、选矿回收率平均达95%[7]，计算得出柴达木盆地硼矿可采储量1 238.05万t。按《青海建设世界级盐湖产业基地行动方案(2021—2035年)》规划产能14万t/a计算，静态保障年限为61 a，保障程度高[6]。但高品位固体硼矿已基本消耗殆尽，目前可开采利用资源储量多为低品位固体硼矿和液体硼矿，开采技术尚未取得突破，开发利用难度较大。

    4) 钠资源保障程度。柴达木盆地盐湖钠矿开采回采率平均达91%、选矿回收率平均达83%[5]，计算得出柴达木盆地盐矿可采储量2 823.60亿t。按《青海建设世界级盐湖产业基地行动方案(2021—2035年)》规划两碱产能500万t，折合成氯化钠约900万t/a计算，静态保障年限为30 745 a，保障程度很高[6]。

    5) 镁资源保障程度。柴达木盆地盐湖镁矿开采回采率平均达82%、选矿回收率平均达61%[7]，计算得出柴达木盆地镁盐可采储量36.44亿t。按《青海建设世界级盐湖产业基地行动方案(2021—2035年)》规划金属镁产能30万t，折合成氯化镁约120万t/a计算， 静态保障年限为889 a， 保障程度很高[6]。

    4.1 盐湖资源接续保障问题突出

    我国钾盐资源缺乏，全国钾盐资源储量占全球总量比例约为6%，对外依存度在52%左右。锂矿资源储量占全球总量比例约为7%、硼矿资源储量占全球总量比例仅为2%，锂矿、硼矿对外依存度高达80%以上[8]。建设盐湖资源产业基地对钾盐、锂矿、硼矿等资源需求将会不断上升，青海盐湖资源经过几十年开发，浅层盐湖资源已消耗部分储量，且盐湖资源固液相并存，未根据储卤层特征开展过系统核查保有资源储量和可采储量工作，各开发矿区固液相资源实际消耗量、实际保有量，特别是可采资源储量不明。柴达木盆地西部发现的深层松散岩类孔隙卤水和背斜构造区岩层裂隙孔隙卤水资源潜力巨大，但受勘查成本高、施工难度大等条件制约，对盐湖接续资源深层卤水的勘查力度及可利用性评价研究不足，盐湖资源接续保障问题突出。

    4.2 盐湖资源综合利用率不高

    盐湖资源组分丰富、种类齐全、富含多种矿产，但目前多数盐湖以开发钾盐为主，锂、硼、镁、溴、碘、铷等共伴生资源综合利用效率不高。对低品位、低渗透性、低溶解度固体钾盐矿的开发利用和溶解转化率提升研究不足[9]，低品位硼矿的高效提取有待进一步攻关。受卤水组分镁锂比高、提锂工艺复杂等因素影响，锂矿资源规模化开发程度有待提升。

    4.3 盐湖资源保护利用与储备体系尚不健全

    近年来钾肥产业快速发展，产量逐年增长，导致盐湖卤水开采量快速增长，盐湖卤水水位下降幅度较大，浅卤水减少速率较快，部分湖区卤水品位逐渐降低，资源品质逐年下降。目前盐湖矿山对盐湖资源动用量及卤水组分、水位降深、卤水品位变化缺乏统一的监测管理，除个别矿山建立了卤水资源动态监测平台，多数中小型矿山尚未建立卤水资源动态监测系统，对盐湖资源保护利用监督体系不够健全。同时对盐湖资源储备体系的建设也尚不完善，长此以往，盐湖资源可持续利用将难以为继。

    5.1 加快接续资源选区评价工作

    1) 针对开发矿区浅层盐湖资源，开展柴达木盆地第四系现代盐湖可采储量现状调查，对钾、钠、镁、锂、硼、溴、碘等盐湖资源的保有资源储量现状进行调查摸底。根据不同地区、不同卤水化学类型、不同储卤层条件建立相应的评价方法，对现存可采储量进行评价，查清可采资源储量。

    2) 继续加强深层卤水勘查及可利用性评价，在柴达木盆地西部进一步优选深层卤水勘查靶区，选择成矿条件有利、找矿前景好的地区开展“增储”工作。同时开展第四系“砂砾型”深层孔隙卤水和古近纪-新近纪背斜构造深层卤水资源潜力的科学论证工作，基本查明深层卤水的赋存规律，卤水水动力、品位、水位变化规律等情况，摸清深层卤水资源禀赋特征，科学指导盐湖资源接续选区。

    3) 积极推进深层卤水开发利用条件研究，加快深层卤水开发利用进程，提高深部钾锂资源利用效率，打造盐湖资源开发的接续地。

    5.2 加强盐湖资源综合高效利用

    1) 积极申报国家重点研发计划项目，设立省级重大科技专项重点项目，吸引国内外顶级科研团队，全方位、多层次推进盐湖资源利用与保护的关键核心技术攻关。针对不同类型和不同资源禀赋的盐湖，“因地制宜”选择产品结构体系和工艺路线，鼓励盐湖矿山积极引进和推广适合盐湖水化学类型的先进选矿方法、技术、生产工艺和设备，加强共性技术和先进技术的集成研究，采用多种工艺配合，强化关键技术攻关，提高资源综合利用效率及水平。

    2) 加强钾、锂、镁、硼、钠等盐湖共伴生资源的综合评价与综合利用。钾资源加强低品位、低渗透性、低溶解度高效利用技术攻关，提高“固液转化率”；
    锂资源加快突破盐湖提锂技术，以完善高镁锂比盐湖卤水提锂生产工艺为重点，优化碳酸锂生产工艺，提升盐湖卤水提锂综合回收率；
    硼资源突破低品位硼矿高效提取关键技术；
    盐湖稀散元素突破溴、碘、铷等分离提取技术，实现溴、碘、铷稀散元素提取加工，支撑新材料产业发展。

    3) 针对当前盐湖资源开发中镁、钠“产能过剩”的问题，加强资源高效利用研究，充分利用盐湖镁、钠资源优势，推动镁产品向镁合金材料、镁基土壤修复材料、镁基储能材料等方向延伸，钠向医药级钠盐加工、钠离子电池等方向研发，拓展钠资源利用新领域发展，提升镁、钠资源附加值。

    5.3 健全盐湖资源保护利用与储备体系

    1) 盐湖矿山要加强盐湖资源开发中对卤水水位和品位变化动态监测管理，建立健全卤水资源动态监测系统。

    2) 盐湖资源开采要坚持“以水定产、以资源定产”，各盐湖矿山要针对每个开发区段卤水开采技术难易程度和开采时期，严控卤水开采最大降深，并根据各盐湖保有资源储量、水资源实际和卤水开采水位降低下限，按照矿山开采规模与矿床(区)资源储量规模相适应的原则，科学合理控制开采总量。

    3) 建立盐湖矿山与科研院所“产学研”合作机制，加强对暂不能综合开发利用的矿产品及含有用组分的尾矿资源保护研究，提出绿色环保技术路线，有效保护盐湖资源。

    4) 探索建立盐湖资源钾盐、锂矿、硼矿等紧缺矿产储备体系，积极融入国内国际双循环，发挥青海盐湖资源优势对产业链企业的吸引集聚作用，对接国内外市场，加大产业合作力度，对于开发前景较好的国家或地区，可通过合资开采和购买产能等方式获取资源。对于现代盐湖型卤水资源丰富但勘查开发程度较低的国家或地区，可鼓励地勘单位及企业“走出去”，利用资金和技术的相对优势建立合作，拓宽钾盐、锂矿、硼矿资源来源渠道。通过合理调控内部资源开采总量、拓展外部资源渠道、合资和购买产能等方式，构建盐湖资源储备体系，支撑建设世界级盐湖产业基地，保障国内对盐湖资源的安全供给需求。

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