青海察尔汗盐湖镁盐矿资源潜力分析

青海察尔汗盐湖镁盐矿资源潜力分析

青海查尔汗盐湖位于柴达木盆地的中东部。这是中国最大的可溶性钾盐矿床，拥有5556km。湖泊中的各种盐酸盐储量为600亿吨，氯化镁含量超过30亿吨。居全国之冠,占全国镁盐资源的74%。这里日照时间长,辐射能量大,是世界上蒸发量最大的地区之一。独特的地形条件及得天独厚的气候条件,为资源开发利用创造了有利条件。1镁的价值和导致矿物资源性低察尔汗盐湖镁资源主要以液体形式存在于晶间卤水中。表(1)是察尔汗盐湖卤水成分及储量。察尔汗盐湖的开发始于1958年,主要开发与利用晶间卤水中的钾。目前,氯化钾生产能力已经达到55万t/a,由于钾储量仅占总储量的0.25%,价值仅占总盐类潜在价值的5%左右。察尔汗盐湖氯化镁总储量超过氯化钾十几倍,一般每生产1t氯化钾将副产8～12t水氯镁石(MgCl2·6H2O)矿,或生产1t氯化钾可排放老卤(含MgCl233%左右)40m3左右。经过盐田日晒可以直接得到廉价的水氯镁石矿,表(2)为盐田法生产的水氯镁石矿组成。镁资源目前尚未得到综合利用,这不仅造成资源的浪费,更主要是造成环境污染。这是因为:盐湖资源开采对象,主要是液体矿,其所含盐类矿物相互溶解于液相中。开采的液相晶间卤水提取钾资源后,大量老卤被作为废弃物而排放回盐湖,这样反过来将影响提钾的难度。如果我们处理不好察尔汗盐湖主要产品钾盐与镁盐开发的关系,察尔汗盐湖巨大的镁资源对察尔汗盐湖开发的“瓶颈”作用将越来越大。2综合利用无法建立目前,在察尔汗盐湖每年仅生产镁盐的初级产品—盐田水氯镁石矿数十万t,产品质量差,价格低,应用范围小。“七五”期间,在格尔木市建设了年产5000t的高纯镁砂厂,采用石灰沉淀法首先得到氢氧化镁,进而煅烧得到高纯电熔砂产品。但是由于该法热能耗量大,原料石灰活性要求高,产品质量不易控制等原因,建设后一直未能正常生产。利用盐湖镁资源生产镁盐产品比较成功的企业当属青海民和镁厂,但生产能力小,综合利用也不尽人意,难以形成大规模开发利用卤水镁资源的局面。另外,格尔木市地方企业生产少量二号溶剂产品,但用量较小。所以,察尔汗盐湖镁资源利用几乎是空白,这与其充足的资源优势不相匹配,严重制约了资源的开发建设步伐。3氢氧化镁阻燃剂的应用氯化镁作为重要的工业原料,可制造金属镁、二号溶剂、碳酸镁、氢氧化镁、氧化镁、盐酸、镁砂、镁氧水泥、豆制品的凝固剂等。氢氧化镁作为一种高效、低毒、低烟的无机阻燃剂正日益受到关注。目前,我国氢氧化镁生产厂家有温州钾肥厂,年生产能力1000t,河北武邑县阻燃剂厂,年生产能力500t,山东胶州沽河镁盐厂,年生产能力2000t。随着我国对塑料、橡胶及电子产品的阻燃法规的建立及健全,这些领域对氢氧化镁阻燃剂的需求将大幅增长。察尔汗盐湖应针对自身资源优势,开发镁盐产品。4可选择技术4.1在缺乏氯化镁的废水中烧除镁该工艺由奥地利Andritz公司Ruthner分公司发明,主要工艺流程为:提钾后的卤水进一步浓缩至一定浓度后,直接将其喷入Aman反应炉中热解,热解后产生的粗氧化镁含有未分解的氯化镁、氯化钙和氯化钾等氯化物,可用水多级洗涤除去,并使粗氧化镁全部水化,形成氢氧化镁。过滤后的滤饼在多膛炉加热至800～1000℃,形成苛性氧化镁,苛性氧化镁经造粒,再在2000℃的竖炉中烧结成纯度为99%以上烧结氧化镁,同时副产20%左右的盐酸。此方法要求卤水中MgCl2的浓度为550g/L,低于该浓度时可进行脱水浓缩,同时要求脱除掉SO2−442-及硼(5～10mg/L)。SO2−442-可采用CaCl2法脱除,硼可以采用离子交换树脂法脱除。4.2氢氧化镁砂法由氯化镁溶液和石灰生产氧化镁的工艺包括:石灰乳制备,氢氧化镁沉淀,固液分离,氢氧化镁煅烧4个过程。生产氢氧化镁只包括前面3个过程,经干燥、粉碎得到氢氧化镁产品。采用该法可获得高纯电熔镁砂产品。其MgO含量可达98%～99%以上,B2O3小于0.04%。其优点在于工艺流程简单、操作简便,生产成本低,获得的产品纯度高;缺点是热能耗量大,石灰活性要求高,控制不好容易产生包裹现象,造成CaO含量高,影响产品纯度。4.3存在于表观密度的氯化铵回收利用该法是用碳酸氢铵或二氧化碳与氨水作沉淀剂,同氯化镁溶液反应,生成碱式碳酸镁和氯化铵,碱式碳酸镁再经煅烧分解成氧化镁。该法可得到轻质氧化镁产品。纯度MgO≥99.40%,Cl-≤0.05%,表观密度(mL/g)为9～10。此方法需要回收母液中的氯化铵,1t轻质氧化镁副产2.6t氯化铵(95%)。优点是:产品纯度高,副产的氯化铵可作为肥料,缺点是蒸发水量大,致使热能耗量增大。经过技术改造,可以采用蒸氨回收工艺,使氨得到循环使用,仅需补充少量氨即可,大大降低了生产成本。沉淀剂也可以用纯碱,但是纯碱价格高,造成生产成本高,而且产生的大量氯化钠需回收利用。4.4氢氧化镁回收利用氨法流程和石灰法生产氢氧化镁流程相同,只是选用的沉淀剂改用了碱性较弱的氨水作原料。氨法生产氢氧化镁流程,氯化镁溶液含Mg2+浓度可以高达1.5～4.0mol/L,大大减少了反应器体积,而且可以连续化生产,得到的产品纯度高,结晶性能好,易过滤、易洗涤,工艺操作简便,而且氨可以循环使用,大大降低了生产成本。5氢氧化镁、碳酸镁的生产技术目前国内使用的碳化法、石灰法,一是做不到高的品位,二是钙含量超标。如果也采取增加氧化镁和氧化钙的混合物,用氯化镁和纯水除钙的工艺势必增加生产路线、投入、能耗、成本,延长生产周期。而国内较为先进的是氨法和碳氨法。这两种方法是可以生产高品位的氧化镁,但氧化镁和碳酸镁要溶于氯化铵中,有一个平衡问题,氨虽可以补充,但有污染问题存在。如用烧碱或纯碱生产氧化镁,则成本很难过关。我国科研人员经过多年的努力,四川省的白朝洪发明了一种只用氯化