科學管理鹽田意義的探討

包玉存，王海平，蔣中華，屈小榮

(青海鹽湖工業股份有限公司鉀肥分公司，青海省鹽湖資源綜合利用工程技術研究中心，青海格爾木 816000)

1 前言

鹽田是以鹵水為原料，經過蒸發、析鹽等工藝生產光鹵石原礦的重要生產設施，也是生產鉀肥必不可少的重要工藝之一。在中國最大的鹽湖—察爾汗鹽湖中具有豐富的鉀、鎂、鈉、鋰、硼、碘等多種礦產資源。以往的鹽田管理都是操作人員根據經驗來控制整套工藝，當原礦質量出現較大波動，氯化鈉顆粒增大的情況下，通過化驗數據和檢測濃度等控制手段具有一定的滯后性；并且鹽田的生產主要針對鉀資源的提取，其他資源(如鈉、鎂、鋰等)的浪費，為使鹽湖資源高效合理利用，鹽湖產業得到循環發展，對鹽田設施和鹽田管理實行科學化迫在眉睫。

科學合理管理鹽田，實現自動化是用一種科學的方法對鹽田鹵水流動量進行控制。控制鹵水流動量首先要熟悉鹽田生產工藝、確定鹵水各工藝點排放的最佳組分和影響鹽田生產的因素，從工藝流程、鹵水組分及影響因素分析制定管理方法，運用科學合理的鹽田管理方法來有效地開發利用資源，為鹽湖循環生產模式提供高質量高產量的原料。

2 鹽田最佳工藝點控制的分析

2.1 鹽田工藝流程(圖1)

察爾汗鹽田是Mg2+、K+、Na+//Cl-—H2O四元水鹽體系型為主的鹵水。鹽田系統分為鈉鹽池、光調池和光鹵石池。原料鹵水首先進入鈉鹽池，在鈉鹽池中蒸發并析出氯化鈉，然后進入光調池。光調池的主要作用是控制鹵水進入光鹵石池的組成，使得光鹵石最大限度的析出在光鹵石池中，而氯化鈉盡可能析出在鈉鹽池和光調池中，以保證光鹵石的品質和收率。同時，當溫度、原料鹵水組分等條件發生變化，導致鹵水在蒸發過程中可能析出鉀石鹽時，可在光調池中調節鹵水的鉀鎂比。鹵水在光調池中蒸發至光鹵石階段時，進入光鹵石池進行蒸發，并析出光鹵石，曬完光鹵石后的老鹵排到尾鹽池。

圖1 鹽田生產工藝流程圖Fig.1 Flow chart of salt field production process

2.2 鹽田最佳工藝點控制的分析

鹽田生產的最終產品是光鹵石礦，不考慮氣候條件的影響，光鹵石礦的產、質量是通過控制鹽田各個工藝點參數來實現，鹽田的工藝點主要有原鹵、鈉鹽池、光調池、光鹵石池。

2.2.1 原鹵的管理

察爾汗鹽田原鹵的組成可以大致分為兩類：一類是無鉀石鹽析出，一類是有鉀石鹽析出。代表組分如表1、表2。

表1 無鉀石鹽析出原鹵組分Tab.1 Components of raw brine from potassium-free salt precipitation %

表2 有鉀石鹽析出原鹵組分Tab.2 Components of raw brine from potash salt precipitation %

以15 ℃ Mg2+、K+、Na+//Cl-—H2O 四元水鹽體系等溫相圖對原鹵進行管理，以上兩組數據標于圖2。

圖2 15 ℃ Mg2+、K+、Na+//Cl-—H2O四元水鹽體系等溫相圖Fig.2 Isothermal phase diagram of Quaternary water-salt system of Mg2+、K+、Na+//Cl--H2O at 15 ℃

圖2顯示，表1原鹵組成點在干基圖為B點，相應的水點為B0，由圖2可看出此原鹵沒有鉀石鹽析出，且為不飽和溶液。在渠道輸送中盡可能使鹵水濃縮至飽和，即干基圖中液相點和系統點B點不變，水圖中濃縮至NaCl剛飽和的系統點B1，所以，在渠道輸送中盡可能使鹵水的液相點和系統點濃縮至B1，再進入鈉鹽池。

表2的原鹵組成點在干基圖為A點，從圖2可看出此原鹵有鉀石鹽析出，有鉀石鹽析出的原鹵濃縮至飽和后進入鈉鹽池繼續蒸發結晶至相應的濃度，然后進入光調池，在光調池加入定量的老鹵消除鉀石鹽。

原鹵點的控制主要是將濃度高的原鹵直接進入鈉鹽池，濃度低的原鹵通過堵挖渠道控制濃度達到相應的濃度后進入鈉鹽池，以及通過原鹵的組分判斷是否有鉀石鹽析出。鹽田中原鹵的基本操作是濃度≥27 °Be′時，向鈉鹽池灌鹵，當濃度≥27 °Be′時原鹵中氯化鈉<6%，會使原鹵中氯化鈉進入鈉鹽池之前結晶出來，這樣可以有效的延長鈉鹽池的使用壽命。

2.2.2 鈉鹽池、光調池操作分析

當原鹵達到灌鹵相應的濃度(也可以是相應的密度)時，首先進入鈉鹽池，在鈉鹽池中鹵水進行濃縮和蒸發結晶析出氯化鈉兩個階段。

鈉鹽池的管理主要在于兩點：(1) 防止大量的氯化鈉進入下一個工序；(2) 防止光鹵石在鈉鹽池析出。

當原鹵在水圖中的系統點為M1時進入鈉鹽池，此時NaCl剛飽和，在鈉鹽池繼續蒸發，析出大部分NaCl，圖2干基圖中液相點從B點蒸發至N點后導入光調池。水圖中，液相點相應的從B1到N0。

在光調池中繼續蒸發結晶至液相點到“E”點，光調池的管理是鹽田生產中最重要的一個環節，做到既不能損失鉀，又不能多帶進鈉鹽，確保光鹵石礦的質量和產量。

如果生產中出現如表2組分的有鉀石鹽析出的原鹵，需要加入定量的老鹵來消除鉀石鹽段。根據圖2中的干基圖,原鹵在鈉鹽池中蒸發結晶，液相點由A點移至P點后進入光調池，在光調池加入定量的老鹵兌鹵，液相點由P點移至M點后停止兌鹵，繼續蒸發至液相點接近至E點后進入光鹵石池。

2.2.3 確定光鹵石排放點指標

光鹵石池中蒸發結晶至接近F點時(也可以通過測比重或濃度確定取樣時間)開始取樣分析，當KCl=0.3%時根據排鹵能力確定排鹵量，在KCl<0.12%前要排完，否則在光鹵石池中會有MgCl2析出影響光鹵石質量。光鹵石池的走水以“串聯為主，并聯為輔”的路線， 具體路線根據實際情況確定。

3 影響鹽田生產的因素

鹽田的管理不僅要控制好工藝點的排放指標，還要分析影響鹽田的影響因素，科學管理鹽田生產是在結合影響因素的的基礎上控制各排放點。影響鹽田生產的外在因素主要有鹵深、鹵溫、氣象條件等，一般鹽田的深度在1.0 m以上時晝夜溫差小，對濃縮結晶過程沒有大的影響；鹵水的溫度越高蒸發速率越快，察爾汗鹽湖每年6月～8月是溫度最高的季節，成礦速率也最快，所以，每年溫度最高的季節加強鹽田的控制，把成礦達到最佳的效果，最大限度的產出高質量、高產量的礦，在溫度低的季節進行采礦生產，使鹽田生產到最優化。

4 科學管理鹽田的途徑

4.1 建立數學模型，發展自動化

生產上要根據原鹵的變化和季節的不同，調整工藝條件來穩定光鹵石礦的產、質量。把鹽田中各工藝點的鹵水組分繪于相圖中，就可以清楚地看到光鹵石點的位置。每天對每個控制點進行描述分析，如果描述的點都相同，則鹽田系統處于平衡狀態。然而，如果所描述的點是向同一個方向偏移，則系統處于不平衡狀態。如果描述的點是向相圖中更為濃縮的方向移動，就應加大鹵水流量。因此，加強鹽田生產的定量管理，逐步建立起鹵水控制點的數學模型，建立鹽田生產管理系統，利用計算機采集各工藝數據，輸入鹵水分析數據和當前氣象資料，根據建立的數學模型進行計算，通過技術員判斷軟件，及時對生產過程進行分析、決策、實施生產控制，并利用歷史數據庫中多年氣象資料，對生產前景進行預測，優化鹽田管理，是提高鹽田生產經濟效益的重要途徑。

目前，鹽田生產管理都向自動控制進軍，美國大鹽湖70 km2的鹽田只需一人進行管理，自動化管理不僅節省人力，更使鹽田的管理更精準，為生產提供高質量、高產量的原料。

4.2 綜合開發鹽湖資源，走可持續發展之路

鹽湖資源不僅富有豐富的鉀資源還伴生有鈉、鎂、鋰、硼和溴等多種元素。如果利用時只進行鉀肥能力的擴張，而不重視資源的綜合利用和新興產業的發展，最終面臨的是礦山枯竭。

科學管理鹽田就要使鹽田中的每種資源得到充分的利用。察爾汗鹽湖中各類資源有數百億噸。其中氯化鉀儲量占全國的97%，氯化鈉占81%，鋰占83%，氯化鎂占99.7%，另外還有硼、溴、碘、銣、銫等多種金屬和非金屬元素。目前，青海鹽湖工業股份有限公司鉀肥分公司(以下簡稱“公司”)走可持續發展道路在生產鉀肥的同時，已經開發了鋰、鎂、鈉的生產基地，逐步做到鹽湖資源物盡其用和資源環境的良性開發。

5 科學管理鹽田的意義

科學管理鹽田對鹽田生產和加工廠生產都具有重大意義，主要有：會使鹽田生產得到良性循環；鹽田面積的到合理、高效的利用；鹽田產出高質量、高產量的光鹵石；降低加工廠生產成本；鹽湖資源中得到綜合利用，使公司走可持續發展之路。