盐湖固体矿床天然沉积旋回中受风积泥砂污染。采出矿石一般要经溶解、净化、物理分选和化学加工。利用盐类矿物易溶于水的特点,对赋存条件复杂、品位低的矿床,采用溶解法开采,把
采矿和加工结合起来,显然在经济上是合理的。
一、溶解开采实践 盐湖固体矿床出露地表或浅埋,根据布液、集液方式及手段,有漫流溶采、集液沟溶采、钻孔和射流穿孔注液溶采几种方式。 (一)地表漫流布液溶采实例 地表布液溶采,溶剂可用大气降水,盐湖周边或湖底低矿化水。 实例1 内蒙额吉淖尔盐湖天然沉积一层石盐矿,因受风砂污染含大量泥砂,直接开采,盐质差不能食用。每年雨季利用大气直接降水和草原水汇入盐湖,漫流溶解表层石盐,经日晒蒸发再结晶,析出一层厚约10cm的洁白石盐。先用齿式松矿机松碎,归垅机归垅,然后用连续式铲装机铲装,
拖拉机牵引拖车把盐运出湖外堆坨。 实例2 墨西哥卡门岛中间有一干涸盐湖,面积约3km
2,盐层厚3m,含不溶物达8%~10%。该地区年蒸发量大于25000mm,蒸发条件好。利用明渠把海水引入盐湖溶解盐层,溶液达饱和后渗入盐井,用泵汲取,通过管道输送到盐田日晒,获得高纯度的石盐产品,年采收石盐8~15万吨。 (二)沟槽集液溶采实例 新疆七角井盐湖,上部石盐层出露地表,厚约1~2m。盐层除含泥砂等不溶物外,还发育有泥垅、泥柱(图1)。泥垄长度一般2~10m,最长达几十米,宽一般小于1m,厚度一般0.1~0.3m,垄间距3~5m。泥柱呈透镜状或不规则状。
图1 不规则状泥柱示意图 1-盐壳;2-石盐层;3-无水
芒硝层;4-芒硝层;5-
粘土层;6-泥柱 盐层最初用沟槽采挖。沟内卤水洗盐。由于大量挖掘沟槽,天然蒸发,卤水位下至低板,无法直接采固体盐,矿改用沟槽溶解开采。打井把湖区外地下承压淡水通过沟渠引流入湖,灌入沟中,灌水深度0.2~0.3m,溶解沟底和两侧盐层,卤水达饱和后就地蒸发结晶,析出洁白石盐,然后用人工开采,就地装袋堆存外销。 (三)热液射流穿孔溶采实例 加拿大麦地斯科湖面积1.64km
2,芒硝矿层厚最大达9~17m,硫酸钠储量350万t。矿体含15%~50%以上有机质、粘土和砂的混合物,与芒硝矿互为夹层。 该湖芒硝矿原为季节性表层溶采,冷冻析出芒硝。因溶液浓度低。卤量及冷冻析出芒硝量不能满足生产用矿,矿体含不溶物,芒硝溶解后,残留泥砂覆盖被溶面,妨碍继续溶解,矿改为热液射流穿孔溶解开采。 热溶开采工艺如图2所示。湖内抽出卤水配以加工厂返回母液。经加热器加热到37.8℃,输送到湖区汇水槽,槽上根据需要均匀布置出口,接上带
喷嘴的软管,借射流冲刷和溶解作用很快插入矿层底部,形成溶孔。然后从底部逐渐溶解扩大。在矿层含矿高的地段,每小时能冲、溶5m深。由于溶解是自下而上进行,泥砂沉积到底板,克服了表面布液溶采的缺点。洁净卤水自上部抽取。
图2 芒硝热液射孔溶采工艺 1-芒硝、泥砂互层;2-粘土、砂底板;3-卤水;4-残留泥砂;5-泵;6-加热器;7-至加工厂管道
二、盐湖矿床溶解开采评价 首先,从技术的难易程度和经济的合理性看,矿体厚度大、埋藏深的充水矿床,用常规的或疏干开采不仅工程量大,而且很难直接采掘,显然,溶解开采在技术和经济上是合理的。 泥垄、泥柱充填的矿层,与泥砂成互层的薄矿层,一般机械无法选别开采,只能用溶解法开采。 矿体呈
鸡窝状、扁豆状零星分布,且矿石品位低;或与其它矿物伴生,品位低、储量大,无直接开采价值,如察尔汗盐湖固体钾
镁盐矿主要赋存在石盐层中,自下而上划分为K
1~K
7七个层次,且有厚度薄(0.5~1.5m)、品位低(KCl平均含量2.47%)、形态复杂(呈似层状、扁豆状、小透镜状)、储量大(KCl含量大于2%的达一亿多吨)的特点,含钾矿物以光卤石为主,还有少量钾石盐。若能用高钠卤水促使固体光卤石向液相转化,以补充开采晶间卤水时KCl的消耗,则能变废为宝。 其次,盐湖矿床赋存条件上有许多利于溶解开采的因素: (一)盐湖盐类矿物多数在不同程度上具有良好的可溶性。首先是水的易溶盐,常温下饱和溶液的浓度约大于17%,如石盐、钾石盐、光卤石、水氯
镁石、芒硝、
天然碱等;其次是热水易溶盐,热水中溶解度显著提高,如天然碱、芒硝、
硼砂等;还有些是酸、碱液可溶盐,如
石膏、钠硼解石、柱硼镁石、水方棚石等。 (二)水是溶解开采的基本“工具”。盐湖所处闭流盆地的汇水面积常比盐湖本身面积大几十至几百倍,周围高山积雪融水为盐湖盆地提供充足水源。一般盐湖周边和底部赋存低矿化度水,为溶解开采提供了必要条件。 (三)盐湖地处干旱地区,具有良好的蒸发和冷冻条件,通过盐田充分利用太阳能,实现液-固转化和产品加工是比较经济的。