我国深层地下卤水钾、锂资源及其开发前景.pdf

收稿日期：2022-09-01；修回日期：2022-10-24基金项目：国家自然科学基金联合基金项目（U20A20148，U21A2017）；中国地质调查项目（DD20221913）作者简介：韩佳欢（1996-），女，博士研究生，主要研究方向：盐湖资源综合利用。Email：。通讯作者：乜贞（1972-），男，研究员，主要从事盐湖资源综合利用的研究工作。Email：。韩佳欢，郑绵平，乜贞，等.我国深层地下卤水钾、锂资源及其开发前景 J.盐湖研究，2024，32（2）：90-100.Han J H，Zheng M P，Nie Z，et al.Lithium and Potassium Resources of Oilfield Brine and Development Prospects in China J.Journal of Salt Lake Research，2024，32（2）：90-100.DOI：10.12119/j.yhyj.202402012我国深层地下卤水钾、锂资源及其开发前景韩佳欢1，郑绵平2，乜贞2*，郭廷峰3，伍倩2，王云生2，崔政东4，丁涛1（1.中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京100083；2.中国地质科学院矿产资源研究所，自然资源部盐湖资源与环境重点实验室，北京100037；3.青海省地质矿产勘查开发局，青海 西宁810000；4.沈阳地震监测中心站，辽宁 沈阳110165）摘要：我国已探明的钾、锂资源大多赋存于盐湖卤水矿床中，但经过多年生产地表盐湖资源消耗严重，海相地层寻找钾、锂的工作还未取得突破，深层地下卤水则可成为解决我国锂钾资源需求的后续储备。我国深层地下卤水主要分布在柴西、四川、湖北、江西等地，资源丰富，其中富含高品位的钾、锂、硼等元素，具有很好的经济利用价值，但是目前工作程度还不够，并由于开采技术、成本等问题，还未实现工业开采。文章对我国重点区块深层地下卤水的水化学特征、分布规律等进行了总结，结合已有的深层卤水资源量评价等数据，提出了下一步重点研究的建议区块，可为后续我国深层卤水钾、锂资源评价、综合提取工艺研究等提供科技支撑。关键字：深层地下卤水；油田水；锂资源；钾资源中图分类号：TS322文献标志码：A文章编号：1008-858X（2024）02-0090-111我国钾、锂资源现状1.1我国钾资源现状作为一个农业大国，我国对钾肥的需求比较大。钾盐包括氯化钾、硫酸钾以及硫酸钾镁等，其 95%被用于肥料，是植物、动物以及人类的必需营养素。目前没有发现可以替代的元素，剩余的 5%则用于工业原料。世界范围内的钾资源储量非常丰富，但分布不均匀，主要集中在加拿大、俄罗斯、白俄罗斯、德国等少数几个国家。据2021年美国地质调查局统计数据（https：/www.usgs.gov/centers/nmic/mineral-commodity-summaries），世界钾资源总量约 2 500108t，已探明可开采储量超过 36108t（K2O 当量计），我国可开采储量 3.5108t，位居全球第四，仅占世界的 9%。2021 年消费量 4 500104t，产量 6 230104t。亚洲和南美洲为主要消费地区，预计 2024 年全球钾盐产能增加到 6 900104t。表 1 是 20172021 年全球以及我国钾盐矿山产量和储量的数据。根据中国钾盐网（KCl 计）的数据，我国钾盐产量虽然每年增加，但是仅有供应量的一半，仍有将近50%依靠进口，对外依存度从 2017 年的 51%增加到2020 年的 55%，并且还要受制于其他国家的对华政策。因此，钾矿被列为我国最紧缺矿产资源之一，我国要加大钾肥自给能力，发现并利用新资源，提高钾表120172021年全球以及我国钾盐矿山产量以及储量（K2O当量计，单位：104t）Table 1Global and chinese potashmine production andreserves in 201720212017年2018年2019年2020年2021年可开采储量全球390 000580 000360 000370 000350 000中国36 00035 00035 00035 00035 000矿山产量全球4 1404 3304 1304 4004 600中国551500500600600资源的保障能力。我国找钾目前有三个方向：一是盐湖卤水，以青海柴达木盆地以及新疆罗布泊区域的盐湖地表卤水为主，多年来开展工业利用，盐湖工业应用技术成熟，开采潜力小，同时钾盐产量较国家需求供应不足；二是海相地层找钾，工作任务艰巨、难度大，到目前为止尚未取得突破性进展；三是深层地下卤水，也就是从油气田水中找钾，油气田盆地内卤水富含高品位的钾，且近年来已经取得丰硕的成果，在柴达木、四川、江汉及塔里木盆地等地均有所获。因此，油气田水钾矿是解决我国钾资源燃眉之急的最有效方法1。1.2我国锂资源现状锂是 21 世纪的新能源，也是市场需求增长最快的高科技金属之一。近年来，从消费领域来看，锂产品主要应用于充电电器锂电池、玻璃陶瓷、润滑脂、医药、空气处理、航空航天以及可控核聚变等领域，一直是行业关注的热点2。根据美国地质调查局20172021 年锂产品消费的占比数据显示，在锂的行业应用中，电池领域的锂需求比非电池领域要多。在电池领域，随着各国对电动自行车、新能源汽车、手机通讯以及电子计算机等设备的需求的增加，锂的需求也逐年增加，锂电池消费份额从 56%增加至74%。预计未来我国锂需求的增加主要源于锂电产业，而新能源汽车更是未来锂消费增加的主要领域。全球锂资源十分丰富，已查明富含锂矿的国家就有 20 多个，包括智利、玻利维亚、中国、澳大利亚等3。根据美国地质调查局数据，2021 年全球已查明的锂资源量约为 8 900104t，储量约 1 700104t（以金属锂当量计）。全球卤水锂主要分布在南美锂三角以及我国的青藏高原。经调查，全球锂盐生产主要靠卤水锂和矿石锂两种原料。综合对比，卤水锂资源储量大，且提锂技术能耗低，成本低，回收率高。因此，卤水提锂是未来锂矿的开发趋势。我国卤水锂资源分布广泛，资源储量大，表 2 是近年来我国锂资源量的数据。我国锂资源大部分来自于国内的卤水和硬岩矿山，主要是从西藏和青海的含锂盐湖卤水中生产碳酸锂、氯化锂和氢氧化锂等，矿石锂生产大部分依赖进口锂辉石。我国盐湖产锂虽然技术相对成熟，但是青海盐湖卤水多数镁锂比高，分离难度大，开发程度低，产量不够（2018年，察尔汗盐湖产能 1104t，西台吉乃尔 0.5104t，东台吉乃尔1104t，扎布耶5 000 t，一里坪预计1104t）；而我国矿石提锂技术成熟，但由于其地理环境差，开采成本高，且 2018 年以后我国基本停产矿石锂5；盐湖卤水提锂和矿石提锂的现状导致我国现有锂资源提取难度整体较高，多数依靠进口锂矿原材料。早在 20 世纪 70 年代，我国对地下卤水有用组分资源量以及经济效益进行了评价工作，发现在我国存在着拥有丰富资源的深层地下卤水，其资源储量巨大，卤水品位高，矿化度高，富含钾、锂、硼、溴等多种元素，但是由于技术、设备等条件限制，导致其无法进行开采利用。因此，为了解决我国长期依赖进口锂资源的现状，需尤为重视深层地下卤水提锂的开发及前景。2我国深层卤水的分布卤水是一种高矿化度水，按其埋藏深度分为地表和地下卤水。地表卤水（盐湖）存在于地表不深的含卤层中，甚至会出露地表，形成条件取决于自然地理条件和气候特点。地下卤水则是埋藏于地下数百米至数千米的高矿化度的水，包括与古生盐矿有关的卤水和晶间卤水，以及与油气伴生赋存于深部的油田水，其具有封闭性，形成条件取决于古地质构造、古气候和水文地质条件等。表 3 是世界上目前表2我国锂资源量数据Table 2Lithium resources data of China104t第 32 卷第 2 期2 0 2 4年 4 月JOURNAL OF SALT LAKE RESEARCH盐湖研究Vol.32 No.2Apr.2024韩佳欢，等：我国深层地下卤水钾、锂资源及其开发前景第2期资源的保障能力。我国找钾目前有三个方向：一是盐湖卤水，以青海柴达木盆地以及新疆罗布泊区域的盐湖地表卤水为主，多年来开展工业利用，盐湖工业应用技术成熟，开采潜力小，同时钾盐产量较国家需求供应不足；二是海相地层找钾，工作任务艰巨、难度大，到目前为止尚未取得突破性进展；三是深层地下卤水，也就是从油气田水中找钾，油气田盆地内卤水富含高品位的钾，且近年来已经取得丰硕的成果，在柴达木、四川、江汉及塔里木盆地等地均有所获。因此，油气田水钾矿是解决我国钾资源燃眉之急的最有效方法1。1.2我国锂资源现状锂是 21 世纪的新能源，也是市场需求增长最快的高科技金属之一。近年来，从消费领域来看，锂产品主要应用于充电电器锂电池、玻璃陶瓷、润滑脂、医药、空气处理、航空航天以及可控核聚变等领域，一直是行业关注的热点2。根据美国地质调查局20172021 年锂产品消费的占比数据显示，在锂的行业应用中，电池领域的锂需求比非电池领域要多。在电池领域，随着各国对电动自行车、新能源汽车、手机通讯以及电子计算机等设备的需求的增加，锂的需求也逐年增加，锂电池消费份额从 56%增加至74%。预计未来我国锂需求的增加主要源于锂电产业，而新能源汽车更是未来锂消费增加的主要领域。全球锂资源十分丰富，已查明富含锂矿的国家就有 20 多个，包括智利、玻利维亚、中国、澳大利亚等3。根据美国地质调查局数据，2021 年全球已查明的锂资源量约为 8 900104t，储量约 1 700104t（以金属锂当量计）。全球卤水锂主要分布在南美锂三角以及我国的青藏高原。经调查，全球锂盐生产主要靠卤水锂和矿石锂两种原料。综合对比，卤水锂资源储量大，且提锂技术能耗低，成本低，回收率高。因此，卤水提锂是未来锂矿的开发趋势。我国卤水锂资源分布广泛，资源储量大，表 2 是近年来我国锂资源量的数据。我国锂资源大部分来自于国内的卤水和硬岩矿山，主要是从西藏和青海的含锂盐湖卤水中生产碳酸锂、氯化锂和氢氧化锂等，矿石锂生产大部分依赖进口锂辉石。我国盐湖产锂虽然技术相对成熟，但是青海盐湖卤水多数镁锂比高，分离难度大，开发程度低，产量不够（2018年，察尔汗盐湖产能 1104t，西台吉乃尔 0.5104t，东台吉乃尔1104t，扎布耶5 000 t，一里坪预计1104t）；而我国矿石提锂技术成熟，但由于其地理环境差，开采成本高，且 2018 年以后我国基本停产矿石锂5；盐湖卤水提锂和矿石提锂的现状导致我国现有锂资源提取难度整体较高，多数依靠进口锂矿原材料。早在 20 世纪 70 年代，我国对地下卤水有用组分资源量以及经济效益进行了评价工作，发现在我国存在着拥有丰富资源的深层地下卤水，其资源储量巨大，卤水品位高，矿化度高，富含钾、锂、硼、溴等多种元素，但是由于技术、设备等条件限制，导致其无法进行开采利用。因此，为了解决我国长期依赖进口锂资源的现状，需尤为重视深层地下卤水提锂的开发及前景。2我国深层卤水的分布卤水是一种高矿化度水，按其埋藏深度分为地表和地下卤水。地表卤水（盐湖）存在于地表不深的含卤层中，甚至会出露地表，形成条件取决于自然地理条件和气候特点。地下卤水则是埋藏于地下数百米至数千米的高矿化度的水，包括与古生盐矿有关的卤水和晶间卤水，以及与油气伴生赋存于深部的油田水，其具有封闭性，形成条件取决于古地质构造、古气候和水文地质条件等。表 3 是世界上目前表2我国锂资源量数据Table 2Lithium resources data of China104t年份2014201520162017201820202021锂资源量714卤水锂矿388.9，矿石锂152.1961.46锂储量383456.17967.38（氧化物）1 092.0（氧化物）234.47（氧化物）404.68（氧化物）数据来源中国有色金属工业协会42中国矿产资源报告中国矿产资源报告中国矿产资源报告中国矿产资源报告91盐湖研究第 32卷已知的地下卤水的成分特征。我国地下卤水根据其储卤层的埋藏深度可以分为浅层地下卤水（100 m）7。深层地下卤水多处于封闭、埋藏深的环境，并且深层卤水资源具有天然补给和开采动态呈衰减型的资源特性，因此要实现资源综合利用的同时还要考虑技术、经济条件以及生态环境的影响8。深层地下卤水富含高浓度的 Na+、K+、Ca2+、Mg2+、CO32-、HCO3-、SO42-和 Cl-等离子以及不同浓度的 I、Li、B、Fe 和 F 等部分微量元素。根据柴达木盆地深层卤水区域研究，深层卤水又可分为构造裂隙孔隙卤水（油田卤水）、化学类晶间卤水以及“砂砾型”孔隙卤水。构造裂隙孔隙卤水深度在 2 000 m 以下，水化学类型为氯化钙型，矿化度高，卤水层分布不均匀，富含 K、Na、B、Li、Br 等，LiCl 含量 230255 mg/L；化学盐类晶间卤水一般赋存于盐类化学沉积物中，埋藏深度不等；卤水矿化度高，钠镁含量高，硼溴碘锂等微量元素含量较低，属硫酸镁亚型；“砂砾型”孔隙卤赋存于山前冲洪积物中，埋深可达 1 000 m 以下，钾含量高，硼锂溴碘含量低，但高于化学盐类晶间卤水，属卤化物型9。我国地下卤水资源丰富，开发历史悠久，但对于深层地下卤水的综合开发利用研究不足。主要分布在柴达木盆地、四川盆地、江汉盆地、吉泰盆地以及塔里木盆地等区域，且每个地区的深层卤水特征不同（见表 4）。除表4数据之外，据调查统计，钾资源在河北翼中平原区第三系地下卤水也有赋存，埋藏深度为2 5003 000 m，预测卤水资源分布面积约 1 670 km2，KCl含量 2.86%3.52%，超过钾最低工业品位0.5%1%。锂资源除上述数据外，我国塔里木盆地区域的120 个油田卤水 Li 含量在 210 mg/L 之间，锂资源整体含量不高，仅有极少数油田水达到开采；松辽盆地扶余油田 1982 年查明锂含量 1.35 mg/L；1986 年南襄盆地查明油田水中锂含量在 0.073.47mg/L之间；2001年河北任丘油田锂含量4.7 mg/L；2012 年鄂尔多斯盆地靖边气田锂 23 mg/L；2015 年珠江口盆地的坳陷和隆起区域的油田水锂含量0.797.01 mg/L13。这些区域的调查研究较早，但是锂相对较低，达不到综合利用开采品位，不具备经济利用价值。因此对于我国钾、锂含量相对较高、卤水储量丰富的柴达木盆地、四川盆地、江汉盆地以及江西吉泰盆地区域的油田卤水，应加大资源综合开采利用，为我国后续所需的大量锂资源产品提供原材料。2.1柴达木盆地深层地下卤水位于我国西部的柴达木盆地，是封闭的山间断陷盆地。盆地内能源资源极为丰富，现已探明矿点两百多处，矿产类型五十余种，盆地内储油构造广布，西部有重要油气聚集带。除油气资源很丰富外，盐类矿产在柴达木盆地中的储量是最为丰富的14。其西部有着丰富的第三系地下卤水资源，既有与石油、天然气共生的油田卤水，也有砂卵砾石型地下卤水，都富含储量巨大的钾及硼、锂资源，具有广阔的表3世界上部分已知地下卤水的成分特征及水化学数据6Table 3The composition characteristics and water chemistry data of known underground brine in the worldmgL-1卤水名称中国柴达木盆地油田水中国四川盆地气田水美国Arkansas油田水美国Texas油田水美国Missisibi油田水俄罗斯Udachinaya油田水俄罗斯Kuturminsk油田水俄罗斯Balagankinskaya油田水伊朗Marun油田水水化学类型氯化物型Na+11 14092 20064 20069 30055 20012 9088 7642 77571 000K+4 54252 00011 1006 9307 56015 65619 84315 1411 600Ca2+12 8884 28044 60028 30045 20061 20296 02111 98819 900Cl-13 90219 87020 27017 07018 55017 90916 16920 57815 570SO42-1 7321 91223412395444327CO32-88B2O31 77312 672800692534374Br-1072 5905 4402 3702 1004 9104 2525 135980Li+15173382804849329131811.8表4我国油田卤水锂、钾含量数据（平均值）Table 4Lithium and potassium content data of Chinaoilfield brinemgL-1地区柴达木盆地吉泰盆地四川盆地江汉盆地塔里木盆地钾离子含量1 04818 8647 215233锂离子含量1511007358.92-10数据来源61161213注：表中钾离子数据来源穆延宗等，2016.92韩佳欢，等：我国深层地下卤水钾、锂资源及其开发前景第2期综合开发利用前景。柴达木盆地由于印支期和燕山期形成的中酸性火山岩等岩石，经过长时间的风化淋滤作用，是 K、B、Ca、Na、Li 等元素进入水中富集，又由于火山活动形成的地热水将元素带入地下卤水中，由此蒸发形成富锂的深层地下卤水11，同时也与油气共伴生，称之为油田水。柴西区域的油田水主要集中在大浪滩、黑北凹地、小梁山、南翼山、开特米里克、油泉子、油墩子、狮子沟等构造中（图 1）。根据 2006 年直至现今所有学者对柴达木盆地油田卤水井位的取样分析数据，包括南翼山、油墩子、开特米里克、油泉子、花土沟、黑北凹地、涩北、尖顶山、大风山-小梁山、扎哈泉、七个泉等多个区域在内的钻井取样分析，发现柴西地区钾、锂的含量分布不均，即使同一地区，不同井位元素含量也有较大差表5柴西部分油田卤水水化学数据Table 5Brine water chemical data of some oil fields in western Qaidam basingL-1井位南7-2#南翼山南翼山南5南6南2-3南13南V9-2南13井翼坪1狮28井狮221狮49H4狮49H4-1-512狮23-1狮新28狮20狮32-3狮47油墩子开1#油54#花ZK-5034#咸新 6 井扎209井尖II3-7七7-13砂102井砂102井油3-68井S29-3风27-5-3风5-5风3-6海拔/层位2 795 m2 797 m2 797 mE31/4 068-4 153E3g2E3g2E3g22 792 m2 780 m2 902 m2 974 mN1/700-950N1/3 575-3 584N21/200-600E31/1 276.6-1 323E31/3 912-3 922N21/2 336-2 339N21/200-6001 229.4-1 238N22/958-1 124N22/866-959水化学类型氯化钙氯化钙氯化钙氯化钙氯化钙氯化钙氯化钙氯化钙氯化钙硫酸钠氯化钙氯化钙硫酸钠氯化钙重碳酸钠氯化钙氯化镁氯化钙氯化镁氯化钙氯化钙氯化钙Li+/（mgL-1）1801 8901 1202002532542302242381231331.31491304.6927.1877.588.58820409003612.4102823.6719491897187K+4.2143.0435.757.487.527.665.2112.055.275.175.787.083.523.631.91.494.665.017.022.50.180.750.300.410.960.830.421.231.101.840.9470.9010.7610.994Na+105.7115.0444.8478.585.6884.9287.5871.1489.0254.9117.0093.558.370.357.1849.91121.1098.4398.35117.77124.27178.3168.4874.9244.0278.8575.7339.5195.9091.4413.6664.66865.15764.94Ca2+12.92117.9169.1014.1215.8615.7514.7318.3715.038.940.490.1170.5980.250.680.500.460.564.842.2513.296.511.470.997.260.124.340.9612.390.7373.4942.733.81Mg2+2.487.785.050.41.091.381.492.181.470.9580.000.1180.1110.110.100.290.090.120.090.841.682.541.300.760.032.660.000.6211.894.524.250.7560.7980.918B2O32.8212.8110.732.5772.2462.542.5313.542.494.554.78.186.706.339.537.9932.3937.1627.951.560.610.670.812.842.131.5441.140.8070.3992.1570.3161.991.8671.79SO42-0.660.030.160.40.220.320.272.371.1048.8052.212.2415.0313.80.967.893.9157.7551.344.080.230.570.003.510.024.630.904.910.064.010.570.3770.896Cl-194.44296.96237.73161.8169170.3172.2166.59174.58176.18192.281.39179.32129.99118.9967.79142.85107.7273.3561.49179.9832.52107.736107.267104.05Br-/（mgL-1）805402804651993863601000084.65736.0567.234.220.37917485669数据来源1515151617171710102019自测102019自测2019自测2019自测2019自测2019自测2019自测2019自测2019自测151515151010101010101010101010注：自测数据出自于自然资源部掩护与环境重点实验室，ICPS-75100 20 40 km研究区域构造单元南斜坡三湖凹陷昆北断阶大风山凸起一里坪坳陷祁 连 山北斜坡阿 尔 金 山狮子沟茫崖凹陷赛昆断陷昆仑南翼山图1柴西油田卤水区域图（改编自文献 14）Fig.1Chaixi Oilfield brine area map93盐湖研究第 32卷异。钾、锂含量南翼山地区最高，锂含量其次为狮子沟地区，大风山、尖顶山、油砂山等地区不同井位含量同样相差较大，高者可接 200 mg/L，低者近乎 0，咸水泉、扎哈泉含量少且不同井位含量分布稳定，小梁山也有一定含量的锂，除此之外其它地区含量甚少1。钾含量其次为油墩子、大风山、黑北凹地等，其他区域含量较少。最终得出柴西地区南翼山区域钻井的钾、锂以及狮子沟背斜区域钻井的油田卤水中锂含量较高，并达到工业开采品位，应该进一步对钾、锂离子含量高的井位进行资源量的评估，并开始进行卤水资源的综合利用。表 7 是盐湖卤水资源工业开采品位的数据。1）南翼山油田水位于柴达木盆地西部的南翼山背斜构造，卤水类型为构造裂隙孔隙卤水，埋于地下 2 000 m 以下，该区油田卤水为钾、硼、锂、碘的资源富集区，水化学类型以苏林分类属氯化钙型，主要特点为高矿化度、高钙、低镁和低硫酸根，经过蒸发结晶能够得到钾盐产品和锂、硼、碘等多元素富集的卤水，且钾含量达工业品位以及锂、硼等微量元素均达到最低工业品位，溴和碘含量达到综合利用指标，具有极大的综合利用价值。根据现有数据整理，南翼山钾、锂含量普遍高，锂资源除了南 105、南浅 23-17、南浅12-10 之外的钻井，锂离子含量均达到工业开采品位；钾离子除南V6-1、南浅 1-07-1、南浅 7-013、南浅 23-18 等钻井外，钾离子均超过综合开采品位，且油田卤水中富含多种元素，具有很高的综合利用价值；除南浅 23-17卤水为硫酸钠型外，其余均为氯化钙型卤水，卤水分布层位多位于 N2、N21；但是钾、锂含量较高、品质好的卤水分布于 2 0003 000 m 之间。20002002年，青海省地质调查院估算出了柴西地区油田水潜在油田水资源量为691.06108m3，其中钾、硼、锂、碘的 334 资源量，分别为：KCl：11.3108t，B2O3：4.05108t，LiCl：1.21108t，I：488104t14；针对南翼山油田水的研究，20002004 年进行了采油自喷井卤水野外蒸发实验，得到结晶析盐规律18；2011 年青海油田第一支钾盐试采队伍成立，并投入到南翼山油田水提取钾盐的先导性试验中；2012 年起，进行连续 24 个月的盐田制卤和抽取钾混盐中试试验，制定了南翼山盐田试验的控制参数14；2013 年进行了南翼山部分钻井卤水室内外蒸发实验，选择了区域内 17 口老井，优选出南 13、14、6#优质油田水，钾含量 5.37.8 g/L，采用容积法估算 E32地层含水量 9 396104m3，同时在南翼山建立中试盐田，选用南 13 井的卤水；2015 年青海省科技支撑计划项目表6柴西地区深层地下卤水特征对比Table 6Comparison of characteristics of deep underground brine in western qaidam region地区南翼山狮子沟油墩子小梁山大风山大浪滩、黑北凹地向斜柴西向斜凹地和断陷凹地Li+10/（mgL-1）72180最高237.5503003.164.870.673.8433.2K+13/（gL-1）0.927.880.3240.5980.76基本特征矿化度高，118.2287.9 g/L，构造裂隙孔隙卤水，埋深2 0003 000 m，氯化物型，高溴、钾、钙、锂，贫镁，钾含量最高，9207 880 mg/L，锂含量最高，潜在资源量691.06108m3，KCl 0.66108t，有提锂工艺和综合开发利用路线矿化度高，构造裂隙孔隙卤水，硫酸盐型，埋深2 0003 000 m，狮子沟仅处于资源量评价阶段矿化度高，钾、硼含量最低，锂离子含量未达工业开采品位矿化度低，锂离子含量未达工业开采品位矿化度低，钾含量较高，760 mg/L，硼其次，1 490 mg/L，锂离子超边界品位，未达工业开采品位“砂砾型”孔隙卤水，氯化物型，高钠、低硫酸、低硼、低锂，化学成分单一，仅KCl、NaCl达到工业开采品位，易于开采化学盐类晶间卤水，硫酸镁型，NaCl、MgSO4含量高，B、Li、Br、I含量低，开采难度大，不易于开发利用表7盐湖卤水工业品位标准Table 7Industrial grade standard of Salt Lake brine标准工业品位边界品位钾/（gL-1）0.5%1%1.5Li+/（mgL-1）5025LiCl/（mgL-1）300150数据来源2012矿产资源工业要求手册编委会使用蒸发-冷冻联合法，预计在南翼山油田建成万吨级油田水资源综合利用一体化生产线，初步建成年产氯化钾 100104t、硼酸 8104t、碳酸锂 2104t、碳酸锶104t、溴 100 t、碘 1 000 t 的生产规模13；2016 年中国地质科学院对南翼山地区多个井位取样进行化学分析，研究南 13 井的成盐元素规律；2018 年根据室内及野外盐田等结果，中国地质科学院盐湖中心拟定了南翼山油田水综合利用工艺。通过自然蒸发得到浓缩老卤溶液，除去 Ca、Mg离子后，加碳酸钠沉淀后得到含碳酸锂 98.34的合格产品10。该方法基于国内多数盐湖卤水的开采工艺，经改进后在柴达木盆地油田卤水提钾、锂研究中获得成效，且同时获得钾（热溶冷结晶法）、硼（浮选及热溶冷结晶法）、碘（离子交换树脂吸附法）产品。目前已初步加工出氯化钾、硼酸和碳酸锂等矿产品，具有成本低、收益高、工艺简单等特点。2）狮子沟深层卤水柴西狮子沟背斜构造位于柴西隆起的茫崖凹陷内，该构造区内与油气共生的新近系深部卤水的研究程度尚浅。前人以“青海省茫崖狮子沟地区深层卤水钾盐资源调查评价项目”为依托，对狮子沟背斜构造区深部卤水的水化学特征及演化过程进行了调查研究。研究表明，该区域深层卤水具有高B、Li、Ca、Sr，低 Mg 的特点，该地区深层卤水水化学类型由外到内依次为碳酸钠型、硫酸钠型和氯化钙型19。狮子沟背斜地区整体来说，锂资源储量丰富，单井水量大，各成矿元素分布广并且含量高，但是不同井位元素含量却有较大差距，锂分布不均匀，目前已查明的井位有狮 40 井、狮 28 井、狮 49H4 井的锂达到工业开采品位，下一阶段应对狮子沟区域整体的油田卤水井位进行检测，需要有一个整体的方案。狮子沟背斜构造东南部是 K、B、Li、I 资源的成矿远景区，其深部岩盐层构造第三系地层油田卤水以钾硼锂碘资源为主，含水层地层年代为第三系渐新统下干柴沟组上段（E3g2）。2019 年对狮子沟第三系油田卤水进行了资源估算，E3g2层卤水 334 资源量为KCl：135 807.49 t，B2O3：37 277.94 t，LiCl：1 864.70 t，I：172.98 t。对整个远景区资源量进行了一个预测，KCl：1.55106t，B2O3：7.98105t，Br：5 731.34 t，表8南翼山油田水水化学分析数据10Table 8Water chemical analysis data of Nanyishan oilfieldmgL-1表9狮子沟油田水水化学分析数据10Table 9Water chemical analysis data of Shizigou oilfieldmgL-194韩佳欢，等：我国深层地下卤水钾、锂资源及其开发前景第2期使用蒸发-冷冻联合法，预计在南翼山油田建成万吨级油田水资源综合利用一体化生产线，初步建成年产氯化钾 100104t、硼酸 8104t、碳酸锂 2104t、碳酸锶104t、溴 100 t、碘 1 000 t 的生产规模13；2016 年中国地质科学院对南翼山地区多个井位取样进行化学分析，研究南 13 井的成盐元素规律；2018 年根据室内及野外盐田等结果，中国地质科学院盐湖中心拟定了南翼山油田水综合利用工艺。通过自然蒸发得到浓缩老卤溶液，除去 Ca、Mg离子后，加碳酸钠沉淀后得到含碳酸锂 98.34的合格产品10。该方法基于国内多数盐湖卤水的开采工艺，经改进后在柴达木盆地油田卤水提钾、锂研究中获得成效，且同时获得钾（热溶冷结晶法）、硼（浮选及热溶冷结晶法）、碘（离子交换树脂吸附法）产品。目前已初步加工出氯化钾、硼酸和碳酸锂等矿产品，具有成本低、收益高、工艺简单等特点。2）狮子沟深层卤水柴西狮子沟背斜构造位于柴西隆起的茫崖凹陷内，该构造区内与油气共生的新近系深部卤水的研究程度尚浅。前人以“青海省茫崖狮子沟地区深层卤水钾盐资源调查评价项目”为依托，对狮子沟背斜构造区深部卤水的水化学特征及演化过程进行了调查研究。研究表明，该区域深层卤水具有高B、Li、Ca、Sr，低 Mg 的特点，该地区深层卤水水化学类型由外到内依次为碳酸钠型、硫酸钠型和氯化钙型19。狮子沟背斜地区整体来说，锂资源储量丰富，单井水量大，各成矿元素分布广并且含量高，但是不同井位元素含量却有较大差距，锂分布不均匀，目前已查明的井位有狮 40 井、狮 28 井、狮 49H4 井的锂达到工业开采品位，下一阶段应对狮子沟区域整体的油田卤水井位进行检测，需要有一个整体的方案。狮子沟背斜构造东南部是 K、B、Li、I 资源的成矿远景区，其深部岩盐层构造第三系地层油田卤水以钾硼锂碘资源为主，含水层地层年代为第三系渐新统下干柴沟组上段（E3g2）。2019 年对狮子沟第三系油田卤水进行了资源估算，E3g2层卤水 334 资源量为KCl：135 807.49 t，B2O3：37 277.94 t，LiCl：1 864.70 t，I：172.98 t。对整个远景区资源量进行了一个预测，KCl：1.55106t，B2O3：7.98105t，Br：5 731.34 t，表8南翼山油田水水化学分析数据10Table 8Water chemical analysis data of Nanyishan oilfieldmgL-1井位南V6-1南浅1-07-1南浅7-013南浅23-18浅5-10南6井南105南105南105南105南浅23-17南V9-2南浅12-10层位/深度N21/1 439.1-1 688N21/1 460.7-1 868.2N22/876-1 435.8N22/1 336.5-1 436.4N2/2 380-2 390N21/2 249.6-2 254.8N21/1 332.4-1 333.9N21/2 380-2 390矿化度235.18199.58250.36202.62216.48292.65232.93245.85252.24248.46205.83276.70264.32Na+84.40671.98382.26774.01771.78085.8575.5580.4183.3281.4678.4771.1482.22K+0.070 50.0510.1530.0561.66.842.872.11.922.136.4312.051.88Ca2+5.0163.92710.7513.4647.4418.028.2910.2110.4610.32.0918.3711.77Mg2+1.0380.7710.7400.5721.230.9180.6991.11.11.090.3152.182.4Cl-141.461118.769152.4120.459131.27174.49139.03146.53150.28148.27118.62166.59162.23SO42-0.7971.530.7561.2750.7213.663.472.852.522.543.232.371.63B2O32.2742.452.7032.6582.232.162.772.42.382.412.343.541.92Br-/（mgL-1）48476262645580697272939966I-0.0250.0350.0260.0270.0280.0280.0210.0310.03Li+/（mgL-1）70.45115355.81062171051291311289224158Rb0.000 680.001 30.009 20.001 10.009 20.0650.0260.0120.0160.0180.0020.0710.014Cs000.005 100.008 40.0360.0180.0130.0140.0150.000 50.0390.003表9狮子沟油田水水化学分析数据10Table 9Water chemical analysis data of Shizigou oilfieldmgL-1井位狮子沟狮子沟狮37井狮37井狮40井狮深8井狮24井狮28井水化学类型硫酸钠氯化钙重碳酸钠硫酸钠硫酸钠氯化钠硫酸钠硫酸钠矿化度265.16322.93352.89326.12324.71221.72331.97313.31Na+97.576119.246134.9121.4120.683.31122.9117K+5.636.3862.060.9475.030.2476.855.78Ca2+0.1830.3290.2670.6270.4522.250.3330.486Mg2+0.019 70.0360.001 30.001 30.001 30.4150.001 30.001 3Cl-148.40184.155176.71182.99180.2130.57183.