柴达木盆地昆特依盐湖杂卤石矿溶浸及储层孔隙变化特征研究

发布时间：2020-10-17 08:58

　　 杂卤石是一种重要的钾盐矿物,同时是生产钾肥的主要矿物原料之一。迄今为止,国内外对杂卤石矿床的开采已初具规模。昆特依盐湖位于柴达木盆地西北缘,盐湖中杂卤石储量丰富,但是目前对于杂卤石矿的开发利用比较薄弱。水溶开采是杂卤石开采经济可行的方法,但是由于储卤盐层的可溶性及结构的复杂性,粗放的注水溶矿方法遇到很多问题,极易产生单一溶解通道而使得前人研究的主要方法为注水溶矿,溶矿效率低下,不仅未能达到溶矿的目的,而且容易引发地面塌陷等次生灾害。本文以昆特依盐湖含杂卤石盐层岩芯为研究溶浸对象,通过实验选择最佳溶浸剂,并通过静态/动态试验对比研究,并分析研究和探讨溶浸过程中溶钾性能与孔隙度之间的变化关系。本次研究对研究区提高杂卤石矿的有效开采利用具有一定的指导意义。静态溶浸实验结果表明,在选取的十种溶浸剂中,氯化物型溶浸剂溶浸效果优于硫酸盐型和碳酸盐型溶浸剂;MgCl_2溶液溶K~+的效果最好,最佳的溶浸时间在72 h左右;H_2O溶Mg~(2+)的效果最好,最佳的溶浸时间在48 h左右;MgCl_2溶浸Ca~(2+)的效果最好,最佳的溶浸时间在48 h左右。综合分析对比,确定MgCl_2为溶矿的最佳溶浸剂。室内动态溶浸实验结果表明,持续注入5%MgCl_2饱和NaCl溶液,最高K~+浓度出现时间在24 h左右。动态实验和静态实验对于溶钾具有相似的溶浸趋势,动态实验加速了这一过程。浸出液中K~+浓度和储卤层孔隙度具有相似的变化趋势。在5%MgCl_2饱和NaCl溶液溶浸剂溶浸作用下,K~+浓度和储卤层孔隙度最终趋于稳定。基于以上研究,本文认为选用5%MgCl_2饱和NaCl溶液作为溶浸剂,可以实现在对杂卤石矿层结构较小破坏的情况下实现最大程度溶钾的效果。这一研究对于杂卤石优化开采具有一定的指导意义。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD871.1
【部分图文】：

第 2 章 研究区概况2.1 自然地理概况2.1.1 地理位置研究区昆特依盐湖地处柴达木盆地北部，位于海西蒙古族藏族自治州冷湖行委辖区内（图 2.1），该盐湖西距冷湖镇仅 30km。湖区长约 80km，宽约 20km，面积约 1680 km2，海拔超过 2700 m，基本呈长椭圆形且为北西-南东向展布。本区交通较为便利，湖区北缘为当金山-茫崖公路，其东缘为茶冷口-冷湖公路，西南缘为茫崖-一里坪-茶冷口公路（王弥力 等，1997）。在长期的干旱环境下，盐湖区已无表面卤水，目前为干盐湖，地表盐壳高低不平，湖区内交通条件比较差。由于其区域内气候极为干燥，并且降雨量极少，区内地貌主要为风蚀地貌，周围背斜构造可见典型的雅丹地貌。

图 2.2 昆特依盐湖及周围地区地质简图（据黎成忠等，1990）igure 2.2 Simplied geological map of Kunteyi Playa and it’s around areas （by Li et al.1990）.2.1 地层研究区跨越了塔里木、昆仑和祁连三个地层区，包含了从老到新的元古界生界、中生界、新生界等地层。由于本文研究的储卤层主要赋存于第四系中仅对区内第四系含盐地层以及下伏的新近系地层进行叙述。研究区新近系主布在区内褶皱构造内及阿尔金山、赛什腾山一带，其岩性主要为中新统的紫和灰色泥岩及砾岩，出现泥岩与砂岩互层，并且与下伏地层为平行不整合接触上新统红色、灰色及土黄色的砂粒岩、砂岩和泥岩，并且出现了互层。第四积物在山前及盆内广泛分布，以滨湖相、湖沼相和湖泊碎屑沉积的粘土和细

砂为主（沈振枢 等，1993）。研究区内盐类沉积发育，并且主要分布在新近系褶皱带内。岩性主要为各类含碎屑或其他盐类矿物的石盐层，赋存大量杂卤石矿物是其沉积特色。主要钾盐矿物中，可溶性固体钾矿杂卤石主要分布在钾湖、北部新盐带及冷湖四号东侧等而难溶的杂卤石则主要分布在大盐滩和大熊滩。2.2.2 构造昆特依盆地位于柴达木盆地北缘断块带的西段，是在阿尔金山走滑大断裂的强烈影响下形成的一个次级断陷盆地（孙国强 等，2011）。该区历经多次强烈的构造运动，褶皱和断裂广泛发育，同时伴随着不同程度的岩浆活动及区域变质作用。这些不同期次、不同规模和不同性质的构造活动，是影响盐湖形成和成盐演化的重要因素。
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本文编号：2844571