察爾汗鹽湖富鋰區(qū)域鹵水鋰資源開采前瞻分析

李慶香(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司鉀肥分公司，青海 格爾木 816000)

0 引言

察爾汗鹽湖是一個(gè)固液并存的大型綜合性鹽類礦床，固體礦主要發(fā)育有鉀鎂鹽礦和石鹽礦，鋰硼等固相礦物在地層中富集度差；液相鹵水中含KCl、MgCl2、LiCl、B2O3、NaCl等多種礦物組分。礦區(qū)鋰資源主要賦存于西采區(qū)、中采區(qū)和東采區(qū)三個(gè)采區(qū)地下鹵水和達(dá)布遜湖湖水中；其中西采區(qū)是礦區(qū)的富鋰區(qū)，地下鹵水LiCl含量相對(duì)較高，鋰資源體量較大。

1 礦體地質(zhì)特征

1.1 固相鋰資源

礦區(qū)固相鋰資源主要以鋰光鹵石及其他鋰鹽的形式產(chǎn)出于鹽類沉積層中，但鋰含量很低，暫不具備獨(dú)立開采價(jià)值。

1.2 液相鋰資源

礦區(qū)液相鋰資源主要賦存于地表鹵水和地下鹵水中。地表鹵水即達(dá)布遜湖湖水，湖水LiCl含量主要取決于格爾木西河淡水及老鹵排入情況，以淡水排入為主時(shí)湖水LiCl含量較低，以老鹵排入為主時(shí)LiCl含量向老鹵LiCl含量靠攏，根據(jù)近幾年取樣分析結(jié)果，湖水LiCl含量為413～1346mg/L，變化較大。

根據(jù)2010年青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院編制提交的《青海省格爾木市察爾汗鹽湖別勒灘礦區(qū)鉀鎂鹽礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》和《青海省格爾木市察爾汗鹽湖察爾汗礦區(qū)鉀鎂鹽礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》中對(duì)鋰礦資源的累積查明統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，西采區(qū)地下鹵水鋰礦平均LiCl含量1330mg/L，中采區(qū)和東采區(qū)地下鹵水鋰礦平均LiCl含量279.35mg/L。

基于1967年青海省地質(zhì)局第一地質(zhì)隊(duì)編制的《察爾汗鹽湖鉀鎂鹽礦床別勒灘儲(chǔ)量報(bào)告附表》中鉆孔晶間鹵水分析結(jié)果表和鉆孔鹵水礦層表中數(shù)據(jù)的綜合分析結(jié)果，對(duì)西采區(qū)地下鹵水鋰資源分布特征進(jìn)行簡要描述。

(1)采區(qū)地下鹵水鋰工業(yè)礦層厚度變化較大，最小僅有0.18m，最厚達(dá)61.87m，平均厚度15.57m?？碧骄€472～488間澀聶湖北側(cè)區(qū)塊和澀聶湖東岸至6#采鹵渠區(qū)塊礦層厚度相對(duì)較大，厚度一般可達(dá)20m以上。

(2)采區(qū)地下鹵水LiCl含量平面變化特征如圖1所示，平面分異特征明顯，南北向呈北高南低的特征，東西向呈中間高兩側(cè)低的特征。工業(yè)礦層(LiCl含量600mg/L以上)絕大部分位于內(nèi)部輸鹵主渠和7#采鹵渠北側(cè)，且工業(yè)礦層分布區(qū)域除南部、東南和西南三個(gè)方向外圍條帶區(qū)外，LiCl含量普遍在1200mg/L以上，其中勘探線488～552間的6#采鹵渠和5#采鹵渠末端連線北側(cè)區(qū)塊LiCl含量最高，一般在3000mg/L以上。低品位礦層(LiCl含量為150～600mg/L)主要呈條帶狀分布于工業(yè)礦層?xùn)|南兩側(cè)外圍，工業(yè)礦層下方也有零星分布。

(3)根據(jù)現(xiàn)有深部鹵水分層取樣鉆孔資料分析，采區(qū)西北部地下鹵水LiCl含量一般垂向變化不明顯，LiCl含量一般在1200mg/L以上；采區(qū)中部和東北部地下鹵水LiCl含量一般垂向變化明顯。

(4)采區(qū)地下鹵水鋰工業(yè)礦層孔隙度14.17%～53.2%，平均為21.55%；給水度2.30%～22.21%，平均為9.51%。低品位礦層孔隙度16.63%～28.76%，平均為20.92%；給水度5.13%～12.49%，平均為8.91%。

圖1 西采區(qū)LiCl含量等值線圖

2 資源儲(chǔ)量工業(yè)指標(biāo)

基于1967年青海省地質(zhì)局第一地質(zhì)隊(duì)編制的《察爾汗鹽湖鉀鎂鹽礦床別勒灘儲(chǔ)量報(bào)告附表》中鉆孔晶間鹵水分析結(jié)果表和鉆孔鹵水礦層表中數(shù)據(jù)以鋰礦作為主礦種，對(duì)鋰礦層進(jìn)行重新圈定和資源儲(chǔ)量估算。

根據(jù)青海鹽湖現(xiàn)有提鋰生產(chǎn)工藝水平，為滿足碳酸鋰生產(chǎn)需求，進(jìn)入碳酸鋰裝置提鋰的鹽田老鹵Li+含量需不低于200ppm，按原鹵到老鹵Li+含量濃縮2倍粗略估算，對(duì)應(yīng)礦區(qū)采出原鹵Li+含量應(yīng)不小于100ppm，換算成LiCl含量約600mg/L。為便于礦層圈定及資源儲(chǔ)量估算，暫將地下鹵水LiCl工業(yè)品位定為600mg/L，邊界品位參照《鹽湖和鹽類礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T0212—2002)推薦參考值取150mg/L。

3 資源儲(chǔ)量估算

基于1967年青海省地質(zhì)局第一地質(zhì)隊(duì)編制的《察爾汗鹽湖鉀鎂鹽礦床別勒灘儲(chǔ)量報(bào)告附表》中鉆孔晶間鹵水分析結(jié)果表和鉆孔鹵水礦層表中數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)工業(yè)品位600mg/L和邊界品位150mg/L兩個(gè)工業(yè)指標(biāo)，分別對(duì)西采區(qū)地下鹵水鋰工業(yè)礦層和低品位礦層進(jìn)行了重新劃分及圈定，并分別對(duì)其資源儲(chǔ)量采用地質(zhì)塊段法進(jìn)行了重新估算。地下鹵水鋰資源儲(chǔ)量重新估算的范圍也僅限于西采區(qū)。

3.1 資源量估算方法選擇和依據(jù)

西采區(qū)總體上是以晶間地下鹵水為主的礦床，鹵水礦層的產(chǎn)狀為水平狀，礦體的連續(xù)性較好，而且較穩(wěn)定；在平面上鉆探工程布置成網(wǎng)格狀，間距大致規(guī)則；剖面上礦體的連續(xù)較好；地下鹵水的水質(zhì)、礦層厚度均具有一定的規(guī)律性。因此資源量估算的方法采用地質(zhì)塊段法，其在平面上劃分簡便，面積計(jì)算誤差小。

3.2 相關(guān)參數(shù)的確定及礦層圈定原則

共有185個(gè)鉆孔參與資源儲(chǔ)量估算，其中地下鹵水鋰工業(yè)礦層131個(gè)，地下鹵水鋰低品位礦層62個(gè)(部分鉆孔兩個(gè)礦層均有揭露)。相關(guān)參數(shù)確定及礦層圈定原則基本參照2010年儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告相關(guān)內(nèi)容，簡要敘述如下。

(1)單工程礦層厚度：單工程內(nèi)LiCl含量滿足礦層品位指標(biāo)要求的各鹵水樣對(duì)應(yīng)含水層厚度之和。

(2)單工程礦層品位：單工程礦層鹵水LiCl含量根據(jù)礦層范圍內(nèi)各鹵水礦樣LiCl含量值算數(shù)平均求得。

(3)單工程礦層孔隙度和給水度取值：分兩種情況取值。如該單工程中有取樣測(cè)定礦層孔隙度和給水度，則該單工程礦層孔隙度和給水度取其礦層范圍內(nèi)各礦樣測(cè)定值的算數(shù)平均值；如該單工程未取樣測(cè)定礦層孔隙度和給水度，則該單工程礦層孔隙度和給水度分別取礦層資源儲(chǔ)量估算范圍內(nèi)所有有礦層孔隙度和給水度礦樣單工程的孔隙度算數(shù)平均值和給水度算數(shù)平均值。

(4)如相鄰兩鉆孔分屬于不同鹵水礦層時(shí)，則兩礦層資源儲(chǔ)量估算內(nèi)邊界線尖滅于相鄰勘探工程中點(diǎn)，各礦層資源儲(chǔ)量估算外邊界線則根據(jù)基本工程控制網(wǎng)度(4km×2km)的1/4外推。

3.3 資源量估算結(jié)果

為簡化計(jì)算，估算時(shí)未進(jìn)行資源儲(chǔ)量類型劃分。根據(jù)資源儲(chǔ)量估算結(jié)果，西采區(qū)地下鹵水鋰工業(yè)礦層中LiCl孔隙度資源量458.88萬噸，LiCl給水度資源量207.30萬噸；西采區(qū)地下鹵水鋰低品位礦層中LiCl孔隙度資源量29.68萬噸，LiCl給水度資源量12.56萬噸；西采區(qū)地下鹵水中LiCl孔隙度資源量共488.56萬噸，LiCl給水度資源量219.85萬噸。

3.4 損耗資源儲(chǔ)量估算

根據(jù)西采區(qū)71個(gè)長觀孔2017年觀測(cè)數(shù)據(jù)與1967年歷史數(shù)據(jù)對(duì)比分析，地下鹵水鋰工業(yè)礦層資源儲(chǔ)量估算范圍地下水位平均埋深由2.05m增大至3.31m，鹵水中LiCl平均含量由2.09g/l降至1.50g/l；低品位礦層資源儲(chǔ)量估算范圍地下水位平均埋深由2.44m增大至3.26m，鹵水中LiCl平均含量基本無變化，僅由0.39g/l降至0.35g/l。

分別按以下兩種模型對(duì)西采區(qū)地下鹵水LiCl資源損耗量進(jìn)行驗(yàn)證性估算。

(1)鑒于長觀孔中未分層取樣測(cè)定地下鹵水LiCl含量且取樣點(diǎn)多位于淺層，同時(shí)目前西采區(qū)的固體鉀礦溶解轉(zhuǎn)化影響深度主要限于10m以淺，因此簡單假定地下鹵水LiCl資源損耗主要發(fā)生在10m以淺，深部地下鹵水LiCl資源暫按不變考慮。

(2)不考慮長觀孔鹵水樣取樣位置影響，將其LiCl含量作為長觀孔內(nèi)地下鹵水鋰工業(yè)礦層LiCl含量平均值，地下鹵水LiCl資源損耗按全礦層發(fā)生考慮。

經(jīng)與《察爾汗鹽湖鹵水鋰開發(fā)規(guī)模論證》中的西采區(qū)地下鹵水LiCl資源損耗量估算結(jié)果對(duì)比，按“假定地下鹵水LiCl資源損耗發(fā)生在10m以淺”模型估算的資源耗損量與之更接近，西采區(qū)地下鹵水LiCl資源耗損量按該模型估算結(jié)果計(jì)。地下鹵水鋰工業(yè)礦層LiCl孔隙度資源量損耗按82.95萬噸計(jì)，LiCl給水度資源量損耗38.90萬噸；地下鹵水鋰低品位礦層LiCl孔隙度資源量損耗3.22萬噸，LiCl給水度資源量損耗1.32萬噸。

3.5 保有資源儲(chǔ)量估算

根據(jù)西采區(qū)地下鹵水LiCl資源儲(chǔ)量估算和西采區(qū)地下鹵水LiCl資源量損耗估算結(jié)果，截至2017年底西采區(qū)地下鹵水鋰工業(yè)礦層保有LiCl孔隙度資源量375.93萬噸，LiCl給水度資源量168.39萬噸；地下鹵水鋰低品位礦層保有LiCl孔隙度資源量26.46萬噸，保有LiCl給水度資源量11.24萬噸；西采區(qū)地下鹵水共保有LiCl孔隙度資源量402.39萬噸，保有LiCl給水度資源量179.63萬噸。

4 結(jié)語

在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中，鋰資源的戰(zhàn)略價(jià)值被越來越重視。鹽湖資源開發(fā)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)該加強(qiáng)國內(nèi)相關(guān)科研、工程設(shè)計(jì)及企業(yè)多方的交流與合作，并借鑒國外成功開發(fā)鹵水鋰資源的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國鹵水特點(diǎn)，開發(fā)適于大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的新技術(shù)，為鹽湖鹵水提鋰提供現(xiàn)實(shí)可行的技術(shù)和工藝。在開發(fā)的過程中根據(jù)我國礦產(chǎn)資源的國情和世界鋰產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，建立我國鋰資源開發(fā)的長遠(yuǎn)戰(zhàn)略規(guī)劃，合理、有序、可持續(xù)地開發(fā)我國的鋰資源。