世界現代鹽湖較集中地分布于南北半球的干旱帶中。西亞的死海、美國的大鹽湖和中國的察爾汗鹽湖位于北半球干旱帶中,智利的阿塔卡瑪鹽湖和玻利維亞的烏尤尼鹽湖位于南半球干旱帶中,以上五大鹽湖(按面積大小排序)基本情況如表1所示。
據文獻(宋彭生等,2000)修改
1. 玻利維亞烏尤尼(Uyuni)鹽湖
烏尤尼鹽湖位于玻利維亞西南部的波托西?。?/span>Potosi)安第斯高原上,海拔為3650m。鹽湖長180km,寬80km,面積達10582km2,是世界最大的鹽湖。在每年11月份的雨季,表面鹵水可升至鹽殼以上幾十公分,形成巨大的鹽沼湖面,并有三條河流注入湖中。旱季到來后,由于氣候干燥,湖面蒸發(fā)速度很快,鹽沼可以在幾周之內就完全干掉,留下非常平滑的鹽殼表面。烏尤尼鹽湖的儲量目前還只是一個大概數,估計蘊藏有100億t的鹽類,是察爾汗鹽湖的5倍以上。按美國地質調查局數據,鉀資源儲量(折合氯化鉀)約4億噸,鋰資源量2100萬噸。
烏尤尼鹽湖(圖片來自《中國國家地理》2011年第03期)
玻利維亞政府在積極推進烏尤尼鹽湖礦產資源的開發(fā)利用,專門成立了玻利維亞礦業(yè)公司(Corporatiion Minera de Bolivia,COMIBOL),政府占51%股份,致力于烏尤尼鹽湖礦產資源的開發(fā)。玻利維亞政府在2010年左右針對烏尤尼鹽湖制定了詳細的開發(fā)計劃,包括鉀鹽、基礎鋰鹽以及鋰電全產業(yè)鏈的規(guī)劃。2011年完成了試驗工廠的建設、小范圍的勘探工作以及配套的生活設施。現已建成35萬噸/年氯化鉀生產線,于2018年正式運營投產。正在建設年產1.5萬噸電池級碳酸鋰生產裝置,尚未正式投產。
2. 中國察爾汗鹽湖(Qarhan Salt Lake)
察爾汗鹽湖是中國最大的鹽湖,位于青海省海西州,距格爾木市60公里,海拔2650米。察爾汗鹽湖自西向東分為別勒灘、達布遜、察爾汗和霍布遜4個湖區(qū),總面積為5856平方公里,是中國最大的可溶性鉀鎂鹽礦床。湖中蘊藏著極為豐富的鉀、鈉、鎂、硼、鋰、溴等自然資源,總儲量為600多億噸,其中僅氯化鉀表內儲量為5.4億噸,占全國已探明儲量的97%;氯化鎂儲量為16.5億噸,氯化鋰儲量800萬噸,氯化鈉儲量426.2億噸,均占全國首位。
中國察爾汗鹽湖
察爾漢鹽湖以青藏鐵路為界線劃分為東、西兩個開發(fā)區(qū)域。鐵路西由青海鹽湖工業(yè)股份有限公司開發(fā),鐵路東由格爾木藏格鉀肥有限公司開發(fā)。青海鹽湖工業(yè)股份是柴達木循環(huán)經濟試驗區(qū)內的龍頭骨干企業(yè),已建成鉀鹽、鋰鹽、鎂鹽、鈉鹽、氯堿五大產業(yè)集群,實現了由單一提鉀向鉀鹽、鹽湖化工、天然氣化工、有色金屬、冶金冶煉等多產業(yè)融合發(fā)展。公司現擁有500萬噸/年氯化鉀、40萬噸/年硝酸鉀、40萬噸/年氫氧化鉀、7.2萬噸/年碳酸鉀、3萬噸/年碳酸鋰等生產裝置。鉀肥和碳酸鋰生產是公司的核心業(yè)務,2020年氯化鉀產量約553萬噸,占全國鉀肥產量的60%;碳酸鋰產量1.36萬噸,居全國第四,鹽湖鹵水提鋰第一。經過60余年的發(fā)展,鉀肥產業(yè)無論是技術工藝水平還是生產規(guī)模,均處于全球領先地位。格爾木藏格鉀肥有限公司氯化鉀年產能200萬噸/年、碳酸鋰年產能1萬噸,是中國氯化鉀行業(yè)第二大生產企業(yè)。
3. 美國大鹽湖(Great Salt Lake)
位于美國猶他州西北部的大鹽湖是北美洲最大的內陸鹽湖,湖長約160km,寬約60.5km,總面積3600km2。目前有兩家公司開發(fā)鹽湖,一個是在大鹽湖西南岸的美國道氏化學公司所屬金屬鎂生產廠(國家鉛公司),另一個是大鹽湖礦物和化學公司。據美國地質部門調查的估計,該湖氯化鈉儲量32.3億t,氯化鎂1700萬噸、硫酸鎂1700萬t、氯化鉀1億t、硼60萬t、鋰56萬t,礦物資源十分豐富,每年由地面水補給的總鹽量約200萬t。
美國大鹽湖(圖片來自《中國國家地理》2011年第03期)
美國大鹽湖礦物化學公司利用當地盆地氣候波動較大、夏季干燥炎熱、降雨量主要發(fā)生在冬季和春季、大部分蒸發(fā)是在夏季進行的氣候特點,在北部鹽湖周圍建立了日曬池,將大鹽湖鹵水分步蒸發(fā),制取不同的鹽類,將日曬不同鹽類送往不同加工車間制成不同種類的化工產品。
美國大鹽湖礦物化學公司以鹽湖鹵水為原料,形成年產鉀鹽45萬t(其中硫酸鉀20萬t)、硫酸鈉20萬t、氯化鋰3600t、硼砂4500t、溴素3600t生產規(guī)模的綜合利用化工基地,該公司還利用提鉀后母液中的氯化鎂制取氧化鎂和金屬鎂。公司采取以銷定產經營戰(zhàn)略,組織經營氯化鈉、工業(yè)無水硫酸鈉、氯化鎂產品產量。只要市場需要,價格合理,就組織大量生產,反之就限產或停產。
4. 智利阿塔卡瑪(Atacama)鹽湖
南美洲智利的阿塔卡瑪鹽湖是世界上第三大干鹽湖,位于智利東北部,距安托法加斯特(Antofagasto)港280km,海拔2300m,面積超3200km2,鹵水屬于海水型硫酸鎂亞型,是業(yè)界公認的世界最優(yōu)鹽湖。該鹽湖從1975年正式開發(fā)到1982年投產。開發(fā)阿塔卡瑪鹽湖資源的公司有兩家,分別是智利SQM公司(Sociedad Quimica y Minera de Chile S.A.)和Chemetall SCL公司。
智利阿塔卡瑪鹽湖(圖片來自科學網博客)
SQM公司是全球領先的碘、鋰、鉀以及專用化肥生產商,其92%的產品向全球出口銷售。SQM公司對阿塔卡瑪鹽湖資源的開發(fā)可分為兩條路線;一條以智利硝石為原料,產品有碘、硝酸鹽(鈉鉀)專用肥;一條是以阿塔卡瑪鹽湖鹵水為原料,產品為碳酸鋰、硫酸鉀、氯化鉀、硼酸等。兩條生產線相結合,生產硝酸鉀。SQM公司氯化鉀和硫酸鉀的產能達到260萬噸/年,氯化鉀產量約占全球產量的3%。SQM還是全世界最大的鋰生產商,目前現有產能約4.7萬噸,按照原擴產計劃,2020年產能將達到10萬噸,但受新冠疫情及政策不穩(wěn)定影響,項目擴產不及預期。
Chemetall SCL公司是德國Chemetall GmbH的子公司,利用阿塔卡瑪鹽湖鹵水生產碳酸鋰,除鹽田在湖區(qū),生產車間等設在安托法加斯塔港,生產能力約2.3萬t。產品全部運往Chemetall GmbH在美國的加工廠,用于生產下游鋰產品。Chemetall GmbH以生產各種鋰鹽產品而聞名,特別是鋰電池中使用的各種鋰化合物,包括原電池、可充電電池和鋰離子電池的金屬氧化物陽極、鋰金屬陰極、電解質鹽類和添加物。此外,Chemetall GmbH也是世界生產銫化合物的大廠家。
5. 死海(The Dead Sea)
死海位于中東最干燥沙漠地帶的閉流盆地中,是世界大陸標高的最低點,海拔-418m,湖水最深處為360m,是世界最大的鹽湖水體,其總礦物儲量達430億t。
死海衛(wèi)星地圖(來源百度百科)
死海鹵水屬于氯化物型,湖水含鹽量約340 g /L,比海水濃10倍,在南部較淺的湖區(qū)濃度更高,甚至可到達飽和結鹽;另一特點是溴的濃度很高。死海是世界鹽湖開發(fā)程度最高的,出產的化工產品數量最大。死海中間以堤為界,西邊由以色列化工集團(Israel Chemicals Ltd.,簡稱ICL)開發(fā),東邊由阿拉伯鉀肥公司(Arab Potash Company,簡稱APC)開發(fā)。ICL和APC利用死海鹵水資源和當地干燥的氣候,采用灘曬制備工業(yè)鹽、光鹵石、溴素、氯化鎂、氧化鎂和金屬鎂等產品。
ICL是世界第七大鉀肥生產商,是全球水肥一體化概念的發(fā)明者、全球最大的特種肥料生產者和緩控釋肥料的發(fā)明者。除鉀肥外,還生產全世界三分之一的溴,并為世界上最大的純磷酸生產商之一。2020年氯化鉀產能450萬噸,產量400萬噸以上;溴素產能28萬噸,產量約17萬噸。
APC是世界第八大鉀肥生產商。公司死海鉀鹽開發(fā)項目于1976年開始,通過工藝的不斷優(yōu)化和改進,尤其是鹽田太陽能蒸發(fā)關鍵工藝的改進,在80年代末,產能達到140萬噸(KCl,下同)。2018年,國家開發(fā)投資集團有限公司所屬全資子公司國投礦業(yè)投資有限公司與加拿大Nutrien公司就約旦阿拉伯鉀肥公司股權收購項目簽署股權購買協議,國投礦業(yè)投資有限公司持有阿拉伯鉀肥公司28%股權,成為第一大持股方。目前APC鉀肥產能為270萬噸,2020年產量約250萬噸,銷量262萬噸。
(孫小虹整理編輯)