盐田成矿规律及矿石采收体系研究*

刘清旺

(国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司，新疆 哈密 839000)

0 引言

罗布泊盐湖是我国迄今为止发现的最大的硫酸镁亚型含钾卤水矿床，钾盐近期储量为1亿t，远景储量为2.5亿t。依托于新疆罗布泊独特的钾盐资源，国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司(简称“罗钾公司”)建立了年产120万t硫酸钾生产线，是目前世界最大的硫酸钾生产基地。

罗钾公司硫酸钾生产工艺是将晶间卤水抽至盐田，采用日晒工艺对卤水进行浓缩析盐。矿量测评通过日常监测和定期评估获取，测评的准确性依赖于技术人员的经验。

由于各盐田卤水实际蒸发析盐的结晶路线与Na+、K+、Mg2+//Cl-、SO42-—H2O五元体系介稳相图中的顺序有较大差别，蒸发结晶(即二次成矿)有其独特性。因此，对盐田产能进行精准控制、科学合理配矿、提高盐田使用效率和盐田使用寿命、降低生产成本等仍是困扰企业的难题。

基于罗钾公司生产工艺路径，研究和掌握盐田二次成矿规律，清晰掌握盐田矿量赋存状态，将经验上升为理论，并以此指导盐田生产实际，已成为制约罗钾公司扩大产能、提升硫酸钾质量的关键[1]。研究盐田卤水品位分布规律，建立盐田卤水品位分布数学模型和盐田矿量分布模型，建立矿石采收体系，实现盐田生产的定量管理，可以为解决配矿的含钾品位和硫钾比不稳定的问题奠定基础，对合理开发利用盐湖资源、提高企业经济效益具有重要意义。

1 盐田矿量数据采集、处理

盐田数据采集主要包括：盐田矿样数据采集、盐田水下矿床地理数据采集和盐田干滩地理数据采集。盐田水下矿床地理数据采集利用RTK测量仪和水位测量仪测量[2]。测量的网格密度为：光卤石盐田150 m×50 m、钾混盐盐田100 m×50 m。现场根据单个盐田的面积，增大网格测量密度，提高测量准确性。干滩数据利用 RTK测量仪测量。矿物密度及孔隙度通过查阅相关文献后采用环刀法测定。

采集的数据经Surfer软件处理后得到矿体的形状，然后据此进行矿体体积计算，以便得出每月各盐田的成矿和采收情形(绘制出盐田每月的等高线图和三维立体图，反映各盐田的每月矿量分布、硬矿和软矿分布、矿石的品位分布等)[3]。

1.1 盐田矿质数据采集

盐田采样是一个基础性工作，具体包括采样点布局设计、采样点位置确定、样品的收集与分析。盐田样品的采集是决定分析结果是否准确可靠的重要环节，应遵循以下原则：①代表性。从理论上讲，采样点愈多，代表性就愈强，准确性也愈高；结合盐田水盐体系相图理论晒矿路线特点，数据采集的代表性需要综合考虑采样点布局的代表性、采样时间的代表性、采样与成矿阶段的代表性等。②采样误差的控制。采样误差主要与采样方法和采样工具有关，在采样方法上尽量保证采样位置准确、采样条件(气象因素、生产因素等)相同、数据精度有足够的位数。③要求采样工具方便、快捷，且不能损坏芯样。

1.1.1 采样点的布局设计

120 万t/a 成品盐田由6个2 000 m×1 000 m钾混盐盐田和6个3 000 m×1 000 m光卤石盐田组成，钾混盐盐田采样点布置按200 m×100 m建立矩形网格，光卤石盐田按300 m×100 m建立矩形网格，网格交点即为采样点。各盐池采样点的数量由盐池大小决定，盐池采样点通过GPS定位。

1.1.2 采样周期

设计每月为一个采样周期，但可根据矿石品位变化适时调整周期间隔。每次采样应该在较短的时间(3 d)内完成。考虑到成矿不同阶段(如兑卤期、蒸发期等)的特殊性，在各成矿阶段(周期)的起始期、中期、终期必须增加1次采样。

1.1.3 样品分析

对采集的样品进行化验分析及镜像鉴定，以全面了解盐田成矿品位分布，其主要包括不同季节盐田平面区域品位分布、不同矿层品位分布及矿物组成。

1.2 盐田矿量数据处理

对采集的盐田数据要进一步处理，以便更好地运用于生产。在数据处理过程中引入MRP-ERP的管理理念[4]，主要措施：①根据盐田综合矿质和生产工艺要求编制原矿供应标准[光卤石矿ω(K+)在6.8%～8.0%，钾混盐矿ω(SO42-)/ω(K+)≥3.2]。②根据光卤石盐田和钾混盐盐田池系之间余矿量平衡、成品盐田晒矿量与采矿量之间的平衡(含质量情况等)，编制晒矿计划、水采机矿石采收计划(设备能力、设备完好状况及盐田的水位等)。

2 盐田成矿规律

采用RTK、水位测量仪、Surfer 3D软件建立的成矿三维立体图见图1。

图1 盐田成矿三维立体图

结合罗布泊盐湖卤水主蒸发期蒸发结晶路线图，得出如下规律：①盐田矿质随卤水走向存在差异，其中光卤石盐田出水端矿中光卤石含量高于进水端，钾混盐盐田进水端矿中钾盐镁矾和泻利盐含量高于出水端。②盐田受大风影响，同时因析出的细颗粒氯化钠、钾盐镁矾和泻利盐被风刮至迎风面形成干滩，造成迎风面干滩矿质劣于正常卤水下析出沉积的矿质，且迎风面矿厚度大于背风面。③夏季盐田卤水平均温度约为28 ℃，钾混盐盐田卤水蒸发过程中析出的钾石盐和泻利盐转化为钾盐镁矾，光卤石盐田在卤水蒸发过程中光卤石也次生为钾盐镁矾[5]；冬季钾混盐盐田主要析出泻利盐和氯化钾，光卤石盐田主要析出光卤石及少量泻利盐。

3 矿石采收体系

根据盐田成矿规律结合MRP-ERP管理理念，编制盐田晒矿计划和矿石采收计划，确定年、月、日硫酸钾产量和盐田供矿量，通过水采机智能采收矿石。矿石采收体系见图2。

图2 矿石采收体系

4 结论与展望

4.1 结论

采用RTK测量仪、水位测量仪、Surfer 3D软件建立了成矿三维立体图，结合罗布泊卤水主蒸发期蒸发结晶路线图总结出了罗布泊盐田成矿规律。在此基础上结合 MRP-ERP管理理念，编制了晒矿计划和矿石采收计划，建立了罗布泊盐田矿石采收体系，达到了合理采矿、配矿、稳定生产的目的，为实现罗钾公司可持续发展战略目标打下了坚实的基础。

4.2 展望

当前，水采机采矿尚不能与盐田矿石采收体系结合，无法智能化控制采矿的质和量。今后计划利用规划求解方案，从诸多措施中选择最优的工艺采配矿路线、选用5G技术，增强水采机对自身运行状态与运行环境的精准感知能力、对复杂供矿的智能化识别及处理能力，即让水采机能够根据采区矿质、自身状态、水矿界面、矿层硬度等条件的变化自动调整工作状态，实现盐田矿石的智能化采收。