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技术研发指南

钾作为中国最为重要的战略性矿产资源之一,主要用于生产钾肥,被称为粮食的粮食。中国是钾盐资源严重缺乏的国家,罗布泊是世界最大的干盐湖之一,蕴藏着丰富的钾盐矿产资源,其盐湖钾资源的开发一定程度上缓解了我国缺钾状况,但随着开采,资源量逐步缩减,如何合理的开采回收更多的钾资源成为急需解决的难题。

钾矿按其物态可分为固体钾盐资源与液体钾盐资源,目前90%以上钾肥产品来自盐湖钾资源。盐湖钾资源开发主流工艺为“盐田滩晒-选矿及无机盐加工”,由于大中型钾盐矿床均分布于中国西北大型内陆干旱断陷盆地中(青海柴达木盆地、新疆塔里木盆地等),并沉积于盆地相对低洼处,受盐湖地质结构特点及周围环境条件影响,盐田滩晒过程卤水渗漏严重。生产统计数据显示,盐田卤水渗漏量≥30%,且该部分卤水为高K含量卤水,以上问题严重制约了生产效率和资源利用率的进一步提升。

研究表明沉积特征对研究区钾盐矿水溶开采具有重要影响。王凌芬等以罗北凹地钾盐矿区为研究区,通过建立基于GMS的地下卤水数值模型及预报模型,获得未来3年和5年地下卤水位变化动态及降深值。结果表明,与现状条件相比,研究区潜水水流方向总体上和初始流场形态基本一致,而承压水在开采井附近流场形态发生较大变化,出现明显的降落漏斗。经3年开采后,研究区潜水总体降深2~4 m左右,其中个别开采区中心的最大降深可达到6 m以上。降深面积分布较为广泛,开采区降深2 m以上区域面积达376.77km2;开采5年后降深2 m以上区域面积达718.60 km2。研究区承压水总体降深0~4 m左右,其中个别开采区中心的最大降深可达到10 m以上。降深面积分布较为广泛,开采区降深4 m以上区域面积达194.11km2。而开采5年后降深4 m以上区域面积达338.00 km2。模拟结果可为矿区卤水资源管理和优化开采提供依据。

针对罗布泊盐湖卤水离子浓度高、易结盐等特性,参考标记示踪技术相关研究成果,结合地质科学和探矿采矿学科相关知识,选择合适的标记方法和物质,探索成品盐田渗漏卤水走向及分布情况,掌握渗漏卤水组成变化规律,形成卤水渗漏理论模型,实现全矿区范围内的地下卤水流场分布图的绘制,渗漏卤水数质量流程图的编制,最终达到指导盐湖卤水资源开发,提高资源利用率的目的。

①找到合适的示踪技术;

②形成卤水渗漏理论模型;

③绘制单一盐田的卤水流场分布图。

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