从今天的国际钾肥市场格局而言,中国硫酸钾企业——尤其是中国资源型硫酸钾企业的发展可以说是一枝独秀。但从资源角度讲,新疆罗布泊盐湖卤水化学组成与世界上其他盐湖有很大的不同,没有任何成熟的技术可供借鉴,加上自然环境恶劣,基础设施几乎为空白,开发难度非常大。面对困难,国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司的创业者根据罗布泊盐湖资源的特点,因地制宜,自主创新,开发出了一套适合罗布泊资源特点的工艺技术。这标志着中国资源型硫酸钾从无到有,并在技术水平上走在世界前列。

重重难题阻碍钾盐开发

罗布泊盐湖总面积逾1万平方公里,已探明罗布泊钾盐资源量2.5亿吨,占全国钾盐资源量50%以上。但罗布泊盐湖跟其他国内外盐湖相比有以下特点:首先,罗布泊盐湖地下卤水层数多,埋藏深,不可能“渠采”,且易兑卤析盐堵塞地下通道; 其次,罗布泊的含钾硫酸镁亚型卤水中,钾离子的含量较低,硫酸根含量偏高,钾、硫比例严重失衡,难以得到高品质钾镁矾原料,且回收率低;第三,盐湖区酷热缺水、位置偏远,不可能得到钾石盐产品生产氯化钾,亦难有大量淡水分解光卤石生产氯化钾;第四,钾混盐硬度大、易结块,用采盐船采收国内外尚无先例;第五,氯化钾、软钾镁矾两种物料反应易分层、产品质量难控制,加上恶劣的环境和气候等因素,开发难度非常大。

自主创新打破技术桎梏

针对罗布泊盐湖的独特性,罗钾人创造性地解决了这些难题。在近期召开的一场钾盐钾肥技术交流会上,国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司总经理助理姚莫白介绍了国投罗钾开发罗布泊过程中采取的创新手段。他介绍说:“为避免地下卤水兑卤结盐,我们采取了深部、分层钻井采卤新技术,通过数值模拟分配调节各井开采量,有效控制地下卤水流场,使地下卤水被虚拟为像固体矿一样的区块‘依次有序’采出。而为了提高盐田含钾矿物品位,国投罗钾采用软钾镁矾加工技术,加入一定量老卤调整卤水体系点,采取盐田分散高效兑卤,改变蒸发结晶路线,缩短了钾盐结晶路线。并且采用加水转化方法,将含钾矿物均转化为软钾镁矾,选用特效捕收剂,针对单一矿物进行浮洗,选矿效率及浮选产品品位大幅提高。”

除了以上两点,姚莫白还补充到:“我们对蒸发路线合理分级,得到生产氯化钾产品的光卤石原料。采用特定卤水代替淡水,通过物理选矿方法,得到粗氯化钾,节约淡水资源。提高了硫酸钾转化收率,为常温或低温转化提供便利条件。设备方面,国投罗钾自主研发了国内第一台钾盐镁矾水采机,履带悬挂实现水陆两栖,可上岸检修,加压输送实现管道大块破碎。此外,还放大优化设计制造了国际同行业单体容量最大的上推下扬式混合结晶器,这套装置具有反应充分、效率高、结晶颗粒大且均匀等特点,解决了反应分层、产品粒度细及搅拌消泡等难题。”

五大工艺成就钾肥航母

据了解,依托自行研发的硫酸钾生产工艺,国投罗钾硫酸钾产品纯度达到97%以上,钾离子总回收率达到50%,每吨产品耗水量不到7吨淡水。而其硫酸钾生产工艺主要分为采输卤工艺、盐田晒矿工艺、矿物采输工艺、矿物加工工艺及产品包装五部分。

罗布泊盐湖分为7个卤水含矿层,包括1个潜水层和6个承压水层,厚度在2～160米。 潜水层卤水所占比例较大,且孔隙度较大,轻易开采利用,故目前富钾卤水一般来自潜水层,厚度在2～45米,属晶间卤水,年采卤量约4.5亿方。国投罗钾硫酸钾生产的第一步就是通过采卤泵站抽出卤水,由输卤渠送至盐田晒矿,随后将原卤注入盐田后进行日晒自然蒸发。国投在晒矿中采用四级盐池分阶段结晶,年光卤石和钾混盐晒矿量约2000万吨。

盐田中原料的采收分为旱采、旱运和水采、水运两种方式。旱采旱运方式是卤水晒制成矿石后,将卤水排干,用铲车或挖掘机把矿石收集成堆,再装车运送至生产车间。罗布泊120万吨钾盐项目主要采用水采方式采收矿物,目前共有12条水采机采收供矿,年采收钾混盐和光卤石矿量约1700万吨,旱采做为辅助方式进行配矿。 重点矿物加工工艺分为三个步骤,姚莫白说:“我们首先将光卤石矿物通过分解、浮选、过滤得到粗氯化钾 ,然后将钾混盐矿物通过球磨、转化浮选、过滤得到软钾镁矾,最后将粗氯化钾及软钾镁矾洗涤过滤去除杂质后,物料进入结晶器进行二段转化生成硫酸钾。”

而据姚莫白介绍,国投罗钾产品包装车间共有10条自动包装生产线,年包装量150万吨以上,包装的成品经公路或铁路运输至全国各中转站或客户手中。“国投罗钾自建包装袋生产厂,一方面支持公司实现生产全流程‘自给自足’,另一方面也为地方解决了部分就业难题,实现了企业和社会的双赢。”