察尔汗盐湖低品位固体钾矿驱动溶解液化开采试验研究

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钾盐是农用钾肥的生产原料,我国是一个农业大国,但钾肥的对外依存度却高达70%以上。钾肥的短缺已成为制约我国农业发展的瓶颈因素之一。已有资料显示(王石军,1995),察尔汗矿区部分固体钾盐因1989年特大洪水已被溶解转化为液体矿,即天然的低品位固体钾盐发生液化,进入了卤水中,证明固体钾矿可以转化为液体钾矿。论文选择察尔汗盐湖的西部别勒滩区段固相钾盐为主要研究对象,分别在2007年6月-9月和2011年11月-2012年3月,开展了两次野外现场驱动溶矿试验。野外试验面积约1km2,历时3-4个月。论文介绍了察尔汗盐湖的地质条件和野外试验概况,然后分析了试验过程中的监测数据,研究了溶矿过程中水动力场和水化学场的变化。本文也对比了两次试验的异同。研究表明,试验区中监测孔水位的变化受补水渠变化的控制,越靠近补水渠,受其影响越明显;补水渠三维流的影响距离小于50m,离开补水渠50m的距离,地层中晶间卤水流动即已成为水平。在驱动溶矿过程中,一定深度范围内垂向上各离子浓度相差不大。离开补水渠相同距离,横向上的离子浓度也相差不大。在驱动溶解开采条件下,同一监测孔中10m~15m以上的离子浓度基本相同。溶矿过程符合李文鹏(李文鹏,1991)和郝爱兵(郝爱兵,1997)在博士论文中划分的阶段,但同时也有一定的差异。在驱动开采条件下,水力坡度得到了提高,从而盐溶流也变得更明显,溶塌有缝隙的地层。增程驱动模式能够有效提高晶间卤水水位,截断优势流。溶剂中石盐、钾石盐、光卤石的活度积较低,处于不饱和状态,溶剂进入地层中后,溶解了地层中的矿物,三种矿物的活度积升高。开展溶矿试验前后地层中固体KCl含量对比研究,发现3个对比钻孔液化后地层中钾含量均明显降低,平均品位降低0.47%,溶矿率21.9%,野外试验证实,使用涩聂湖湖水作为溶剂进行溶矿效果良好。
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