鹽田成礦規律及礦石采收體系研究*

劉清旺

(國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司，新疆 哈密 839000)

0 引言

羅布泊鹽湖是我國迄今為止發現的最大的硫酸鎂亞型含鉀鹵水礦床，鉀鹽近期儲量為1億t，遠景儲量為2.5億t。依托于新疆羅布泊獨特的鉀鹽資源，國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司(簡稱“羅鉀公司”)建立了年產120萬t硫酸鉀生產線，是目前世界最大的硫酸鉀生產基地。

羅鉀公司硫酸鉀生產工藝是將晶間鹵水抽至鹽田，采用日曬工藝對鹵水進行濃縮析鹽。礦量測評通過日常監測和定期評估獲取，測評的準確性依賴于技術人員的經驗。

由于各鹽田鹵水實際蒸發析鹽的結晶路線與Na+、K+、Mg2+//Cl-、SO42-—H2O五元體系介穩相圖中的順序有較大差別，蒸發結晶(即二次成礦)有其獨特性。因此，對鹽田產能進行精準控制、科學合理配礦、提高鹽田使用效率和鹽田使用壽命、降低生產成本等仍是困擾企業的難題。

基于羅鉀公司生產工藝路徑，研究和掌握鹽田二次成礦規律，清晰掌握鹽田礦量賦存狀態，將經驗上升為理論，并以此指導鹽田生產實際，已成為制約羅鉀公司擴大產能、提升硫酸鉀質量的關鍵[1]。研究鹽田鹵水品位分布規律，建立鹽田鹵水品位分布數學模型和鹽田礦量分布模型，建立礦石采收體系，實現鹽田生產的定量管理，可以為解決配礦的含鉀品位和硫鉀比不穩定的問題奠定基礎，對合理開發利用鹽湖資源、提高企業經濟效益具有重要意義。

1 鹽田礦量數據采集、處理

鹽田數據采集主要包括：鹽田礦樣數據采集、鹽田水下礦床地理數據采集和鹽田干灘地理數據采集。鹽田水下礦床地理數據采集利用RTK測量儀和水位測量儀測量[2]。測量的網格密度為：光鹵石鹽田150 m×50 m、鉀混鹽鹽田100 m×50 m。現場根據單個鹽田的面積，增大網格測量密度，提高測量準確性。干灘數據利用 RTK測量儀測量。礦物密度及孔隙度通過查閱相關文獻后采用環刀法測定。

采集的數據經Surfer軟件處理后得到礦體的形狀，然后據此進行礦體體積計算，以便得出每月各鹽田的成礦和采收情形(繪制出鹽田每月的等高線圖和三維立體圖，反映各鹽田的每月礦量分布、硬礦和軟礦分布、礦石的品位分布等)[3]。

1.1 鹽田礦質數據采集

鹽田采樣是一個基礎性工作，具體包括采樣點布局設計、采樣點位置確定、樣品的收集與分析。鹽田樣品的采集是決定分析結果是否準確可靠的重要環節，應遵循以下原則：①代表性。從理論上講，采樣點愈多，代表性就愈強，準確性也愈高；結合鹽田水鹽體系相圖理論曬礦路線特點，數據采集的代表性需要綜合考慮采樣點布局的代表性、采樣時間的代表性、采樣與成礦階段的代表性等。②采樣誤差的控制。采樣誤差主要與采樣方法和采樣工具有關，在采樣方法上盡量保證采樣位置準確、采樣條件(氣象因素、生產因素等)相同、數據精度有足夠的位數。③要求采樣工具方便、快捷，且不能損壞芯樣。

1.1.1 采樣點的布局設計

120 萬t/a 成品鹽田由6個2 000 m×1 000 m鉀混鹽鹽田和6個3 000 m×1 000 m光鹵石鹽田組成，鉀混鹽鹽田采樣點布置按200 m×100 m建立矩形網格，光鹵石鹽田按300 m×100 m建立矩形網格，網格交點即為采樣點。各鹽池采樣點的數量由鹽池大小決定，鹽池采樣點通過GPS定位。

1.1.2 采樣周期

設計每月為一個采樣周期，但可根據礦石品位變化適時調整周期間隔。每次采樣應該在較短的時間(3 d)內完成。考慮到成礦不同階段(如兌鹵期、蒸發期等)的特殊性，在各成礦階段(周期)的起始期、中期、終期必須增加1次采樣。

1.1.3 樣品分析

對采集的樣品進行化驗分析及鏡像鑒定，以全面了解鹽田成礦品位分布，其主要包括不同季節鹽田平面區域品位分布、不同礦層品位分布及礦物組成。

1.2 鹽田礦量數據處理

對采集的鹽田數據要進一步處理，以便更好地運用于生產。在數據處理過程中引入MRP-ERP的管理理念[4]，主要措施：①根據鹽田綜合礦質和生產工藝要求編制原礦供應標準[光鹵石礦ω(K+)在6.8%～8.0%，鉀混鹽礦ω(SO42-)/ω(K+)≥3.2]。②根據光鹵石鹽田和鉀混鹽鹽田池系之間余礦量平衡、成品鹽田曬礦量與采礦量之間的平衡(含質量情況等)，編制曬礦計劃、水采機礦石采收計劃(設備能力、設備完好狀況及鹽田的水位等)。

2 鹽田成礦規律

采用RTK、水位測量儀、Surfer 3D軟件建立的成礦三維立體圖見圖1。

圖1 鹽田成礦三維立體圖

結合羅布泊鹽湖鹵水主蒸發期蒸發結晶路線圖，得出如下規律：①鹽田礦質隨鹵水走向存在差異，其中光鹵石鹽田出水端礦中光鹵石含量高于進水端，鉀混鹽鹽田進水端礦中鉀鹽鎂礬和瀉利鹽含量高于出水端。②鹽田受大風影響，同時因析出的細顆粒氯化鈉、鉀鹽鎂礬和瀉利鹽被風刮至迎風面形成干灘，造成迎風面干灘礦質劣于正常鹵水下析出沉積的礦質，且迎風面礦厚度大于背風面。③夏季鹽田鹵水平均溫度約為28 ℃，鉀混鹽鹽田鹵水蒸發過程中析出的鉀石鹽和瀉利鹽轉化為鉀鹽鎂礬，光鹵石鹽田在鹵水蒸發過程中光鹵石也次生為鉀鹽鎂礬[5]；冬季鉀混鹽鹽田主要析出瀉利鹽和氯化鉀，光鹵石鹽田主要析出光鹵石及少量瀉利鹽。

3 礦石采收體系

根據鹽田成礦規律結合MRP-ERP管理理念，編制鹽田曬礦計劃和礦石采收計劃，確定年、月、日硫酸鉀產量和鹽田供礦量，通過水采機智能采收礦石。礦石采收體系見圖2。

圖2 礦石采收體系

4 結論與展望

4.1 結論

采用RTK測量儀、水位測量儀、Surfer 3D軟件建立了成礦三維立體圖，結合羅布泊鹵水主蒸發期蒸發結晶路線圖總結出了羅布泊鹽田成礦規律。在此基礎上結合 MRP-ERP管理理念，編制了曬礦計劃和礦石采收計劃，建立了羅布泊鹽田礦石采收體系，達到了合理采礦、配礦、穩定生產的目的，為實現羅鉀公司可持續發展戰略目標打下了堅實的基礎。

4.2 展望

當前，水采機采礦尚不能與鹽田礦石采收體系結合，無法智能化控制采礦的質和量。今后計劃利用規劃求解方案，從諸多措施中選擇最優的工藝采配礦路線、選用5G技術，增強水采機對自身運行狀態與運行環境的精準感知能力、對復雜供礦的智能化識別及處理能力，即讓水采機能夠根據采區礦質、自身狀態、水礦界面、礦層硬度等條件的變化自動調整工作狀態，實現鹽田礦石的智能化采收。