盐湖研究

研究亮点

  • 察尔汗盐湖铷资源利用——从基础认知到技术创新

    高丹丹;李东东;樊燕飞;李武;

    铷是诸多高新技术领域中的关键元素。青海察尔汗盐湖卤水中蕴藏着丰富的铷资源,但由于铷浓度极低,且与大量钠、钾、镁等离子共存,提取难度极大。利用已知技术从察尔汗盐湖卤水中直接提取铷难以满足经济性约束的前提,这成为察尔汗盐湖铷资源难以利用的症结之一。本文从理论和实验两个方面分析了NaCl+KCl+RbCl+MgCl_2+H_2O体系中(K,Rb)Cl和铷钾光卤石固溶体—水溶液平衡对察尔汗盐湖卤水中铷分布的制约作用,确定了钾光卤石基固溶体是控制卤水中微量铷进入固相的关键矿物,钾光卤石的形成会使卤水中的铷浓度迅速下降至极低水平。用光卤石矿生产氯化钾,铷几乎全部进入氯化钾产品中,这一结论得到了现场盐田样品分析结果的支持。在上述新认知的启发下,我们设计了从察尔汗盐湖氯化钾产品中浓缩铷的工艺流程,并进行了公斤级小试和吨级放大试验,获得了铷浓度为400 mg/L的富铷料液,其中镁/铷比和钾/铷比均大幅降低;此外,进一步利用本团队成熟的t-BAMBP萃取方法可高效提取氯化铷,其工艺综合成本约为2 090元/kg,较好满足了察尔汗盐湖铷资源开发的经济性前提。

    2022年03期 v.30 1-11+41页 [查看摘要][在线阅读][下载 726K]
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  • 柴达木盆地盐湖K、B、Li资源的成矿地球化学系统

    李建森;蔡进福;樊启顺;山发寿;凌智永;韩元红;张永兴;

    柴达木盆地是我国极为重要的K、B、Li盐类资源富集区,承担着建设世界级盐湖产业基地的重任,却存在成矿规律不明确、可采卤水资源找矿效果不显著的瓶颈,盐湖资源面临着严重的可持续发展问题。本文强调将柴达木盆地盐湖作为一个地球化学系统进行探讨,重点梳理了盐湖元素富集机制的核心问题,集成分析了盐湖同位素地球化学所面临的机遇与挑战,并总结提出柴达木盆地盐湖K、B、Li成矿地球化学系统,以服务于盐湖成矿规律研究和资源勘查评价。盐湖成矿地球化学系统是指在地质单元和时空区域的多维系统内,控制成盐元素活化—迁移—富集—保存的多种地球化学过程子系统的总和,是各类地质动力条件、构造成矿要素、气候水文过程及所形成的矿床系列组合的有机整体,并十分注重地球化学在其中的应用。盐湖成矿地球化学系统的提出,可以在一定程度上对研究对象、研究技术方法体系和研究视角进行有效限定,属于盐湖矿床研究的一种思维方法,并有望为盐湖成矿规律研究提供一种科学范式。

    2022年03期 v.30 12-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 505K]
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简讯

  • 《盐湖研究》征稿简则

    <正>《盐湖研究》正式创刊于1992年,是由中国科学院主管,中国科学院青海盐湖研究所主办,科学出版社出版,面向全球盐湖资源、环境研究的学术类自然科学期刊。连续出版物号:ISSN1008-858X;CN63-1026/P。《盐湖研究》旨在搭建盐湖资源、环境研究的学术交流平台,服务于建设世界级盐湖产业基地的战略任务,推动盐湖科技工作的进步,促进盐湖科技事业的繁荣。

    2022年03期 v.30 2+139页 [查看摘要][在线阅读][下载 3759K]
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基础研究

  • 球形MnO2·0.5H2O提锂性能及其机理研究(英文)

    张果泰;漆贵财;海春喜;周园;

    考察了形貌对尖晶石型锂离子筛吸附剂MnO_2·0.5H_2O吸附性能的影响。实验证明,反应物Mn_2O_3的形貌在很大程度上决定了前驱体及其吸附剂的形貌。采用XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS和N_2吸附—解吸等温线等对样品进行了表征。表征和吸附实验结果表明,与立方形锂离子筛相比,球形锂离子筛具有较高的吸附容量(42.46 mg/g),同时对溶液中的Li+具有较高的选择性。表面脱质子和离子交换过程的共同作用增强了离子筛型吸附剂的提锂Li~+性能。此外,本文对Li_(1.6)Mn_(1.6)O_4与MnO_2·0.5H_2O的吸附—解吸机理进行了解释。

    2022年03期 v.30 21-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1558K]
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  • 三元体系LiCl-Li2SO4-H2O和Li2SO4-Na2SO4-H2O 333.15 K相平衡研究

    张永明;张志宏;崔瑞芝;李武;

    采用等温溶解平衡法研究了三元体系LiCl-Li_2SO_4-H_2O和Li_2SO_4-Na_2SO_4-H_2O在333.15 K下的相平衡关系,测定了333.15 K条件下两个体系平衡溶液的溶解度,根据溶解度数据绘制了两个三元体系的相图。研究发现:在三元体系LiCl-Li_2SO_4-H_2O中,相图由两条单变曲线、一个不变点和两个结晶区组成,平衡固相为LiCl·H_2O和Li_2SO_4·H_2O;在三元体系Li_2SO_4-Na_2SO_4-H_2O中,相图由两个不变点、三条单变曲线和三个结晶区组成,平衡固相分别为Li_2SO_4·H_2O、Na_2SO_4和Li_2SO_4·Na_2SO_4。

    2022年03期 v.30 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 830K]
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  • 基于主成分分析法油气田污染物迁移特征分析

    王健宇;宋晶晶;陈蓓;

    为改善油气田开采环境,结合主成分分析法(Principal Component Analysis)与污染物迁移模型,对研究区的油气田开采过程中的污染物进行了分析。介绍了油气田开采产生污染物的研究背景,其次结合PCA对污染物中的主要成分进行了筛选,构建了污染物迁移模型。结果表明,本文中的主要污染物为石油类、酸、氟离子、氯离子和COD(Chemical Oxygen Demand)、BOD(Biochemical oxygen demand),石油类所占比重最大,为23.63%;石油类污染物在黑钙土中的迁移最广,直至土层厚度为35 cm;石油类污染物在黑钙土中的迁移符合负指数规律;当酸液浓度在1%、2%、3%、4%时,氢离子在土壤中随深度的变化一致,土层厚度为20 cm时,11%的酸液酸值高于低浓度土壤酸值;氯离子和氟离子的迁移深度变化基本符合负指数变化规律;低浓度的污染物比高浓度的污染物更早达到定值;石油类污染物在土壤中的迁移能力较弱;研究实验值与模拟值基本一致,研究成果良好。石油类污染物在土壤中的迁移能力较弱,酸性污染物对土壤有一定影响。

    2022年03期 v.30 42-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1034K]
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  • 昌都—兰坪思茅盆地含盐系地层地球化学特征及物源属性探讨

    韩文华;马海州;程怀德;李斌凯;海擎宇;

    碎屑岩的地球化学特征对应于特定的源区和构造环境,本文利用主微量元素对昌都盆地的早白垩纪景星组地层进行了地球化学分析,并与兰坪思茅盆地的早白垩纪地层进行了物源对比研究。岩相学研究显示景星组沉积岩的成分成熟度较低,其物源以火山岩为主。昌都地区景星组的主量元素地球化学分析显示其源区为石英质沉积岩源区和长英质火成岩源区。相比兰坪思茅地区早白垩纪地层,景星组地层物源的输入比较单一。景星组地层的CIA在59~78之间,平均为67,明显低于扒沙河组地层,表明兰坪思茅盆地的早白垩纪地层的风化强度明显高于昌都盆地。主微量构造环境判别图解显示昌都—兰坪思茅盆地早白垩纪地层的物源构造环境主要为被动大陆边缘与活动大陆边缘,同时具有大陆岛弧的特征。

    2022年03期 v.30 53-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1122K]
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  • 罗布泊罗北西3号断陷带固体钾盐矿地质特征及成因分析

    李博昀;张凡凯;邓宇飞;于咏梅;董连兵;李文学;王凌芬;马宝成;

    经遥感解译及地表调查,在罗布泊新庆台地罗北西3号断陷带内存在固体钾盐矿化带。为初步查明该断陷带钾盐矿化带的矿体赋存特征、矿物组分、矿石类型及矿体规模,开展了系统的坑探揭露、刻槽取样、盐矿鉴定、X射线衍射及化学分析测试等工作。经勘查,钾盐矿层赋存于洼地内第四系全新统化学沉积层中,呈似层状分布。面积约30 km~2,矿层厚0.30~2.73 m,平均1.02 m。经X射线衍射及盐矿鉴定,矿石中含钾矿物以杂卤石为主,钾盐镁矾次之,局部见含光卤石,矿石中KCl含量在2.07%~8.44%,平均含量在3.55%。通过本次研究,确认该区存在一低品位固体钾盐矿床,初步查明了矿床地质特征,其成因为台地内的局部洼地汇水经蒸发作用沉积形成,为进一步的勘查及开发提供了地质依据。

    2022年03期 v.30 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1453K]
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  • 地震多属性分析技术预测和评价盐下碳酸盐岩储层厚度分布

    张勇刚;范国章;王红平;王朝锋;左国平;杨柳;刘艳红;

    某海上盐下L区火成岩发育、碳酸盐岩储层厚度预测难度大,地震单属性分析已不能满足研究需求,本文尝试利用地震多属性分析技术进行了储层参数预测。通过属性与已钻井储层参数交会图分析进行地震属性集优选,通过主成分分析(PCA法)和K-L变换进行地震属性压缩,通过人工神经网络技术进行全区定量预测储层厚度,计算结果与实钻井误差范围不超过5.5%,大部分井多属性方法预测精度明显高于单属性方法,储层厚度平面分布特征与地质规律吻合。实践结果表明此方法在原理和实际应用上都是可行的,能够有效地提高储层定量预测精度,为探明油田储层分布特征和后续部署开发井网方案提供了参考。

    2022年03期 v.30 72-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1595K]
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实验报告

  • 摩尔配比和矿物掺合料对盐湖提锂镁渣制作磷酸钾镁水泥性能影响的研究

    陈文海;吴成友;

    使用盐湖提锂镁渣和矿物掺合料,如粉煤灰、硅灰和矿渣等,与磷酸二氢钾反应,制作磷酸钾镁水泥(Magnesium Potassium Phosphate Cement, MKPC)。研究了MgO/KH_2PO_4摩尔配比(M/K)和矿物掺合料对MKPC凝结时间、抗压强度和水化放热速率的影响,并使用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)和低真空扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy, SEM)分析MKPC的水化产物。研究表明,M/K对MKPC抗压强度影响显著,最佳M/K为4~6。M/K为5时,MKPC在各龄期的抗压强度值均较高,28d抗压强度高达98MPa。掺加矿物掺合料会降低MKPC的抗压强度,当粉煤灰、硅灰和矿渣的掺量分别为水泥质量的20%,10%和20%时,28d抗压强度可以分别达到45.9MPa、33.3MPa和36.7MPa。凝结时间超过20min,能够满足快速修复的要求。在不考虑Mg_3B_2O_6的影响下,掺加矿物掺合料会延缓MKPC凝结时间和降低放热速率。

    2022年03期 v.30 83-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 838K]
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  • 原料配比对硫氧镁水泥力学性能、物相和微观形貌的影响

    刘秀泉;董金美;常成功;郑卫新;刘启元;肖学英;文静;

    以盐湖提锂副产镁渣为原料,经洗涤煅烧制备活性MgO,并与七水硫酸镁混合制备硫氧镁水泥。研究了原料配比(活性MgO:MgSO_4:H_2O,摩尔比)对硫氧镁水泥试件凝结时间、安定性和抗压强度的影响,并利用XRD和SEM分析试件的物相组成和微观形貌。结果表明:固定H值,随着M值的增大,MOS浆体的凝结时间缩短,28 d的抗压强度先增加后降低,主要水化产物517相先增多后减少,晶体的微观形貌经历了由针丝状晶体—针丝状、短棒状晶体并存—凝胶状、针棒状晶体并存的转变过程;当M=9时,MOS浆体的安定性较差,主要水化产物逐渐变为Mg(OH)_2相;固定M值,随着H值的增大,MOS浆体的凝结时间延长,28 d的抗压强度先增加后降低,主要水化产物的种类没有发生明显的变化,当H≥26时,MOS浆体的安定性较差;得出较佳的M值范围为5~7,H值范围为20~24。

    2022年03期 v.30 89-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 776K]
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  • 马蔺根系固土护坡效应研究

    石川;李湘;余冬梅;马政;吉海龙;王芃;刘亚斌;胡夏嵩;朱海丽;李国荣;

    研究以青藏高原东北部观赏地被植物马蔺为研究对象,通过野外调查和材料力学、土力学试验,定量评价了野生马蔺植株和根系生长特征、单根抗拉特性以及根系对土体抗剪强度的增强效应。结果表明,马蔺平均株高、冠幅和植株密度分别为(75.22±11.40)cm、(106.09±25.62)cm和(1.51±0.55)株/m~2;马蔺标准株根系分布深度可达50 cm,主要分布在0~30 cm深度范围内,根幅约40~50 cm。马蔺根径为0.20~0.70 mm,单根抗拉力、抗拉强度和延伸率平均值分别为(7.94±2.91)N,(46.30±11.06)MPa和54.17%±17.08%。随着根径的增大,单根抗拉力和单根抗拉强度分别呈幂函数增大和幂函数降低趋势,单根极限延伸率随着根径的增大呈逐渐增大变化趋势,但二者之间未表现出相对显著性的关系。马蔺根系对土体黏聚力和内摩擦角均有增强作用,可分别显著增强0~30 cm和0~10 cm深度范围内土体黏聚力和内摩擦角,增长率分别为9.48%~17.40%和7.62%。本文研究成果对马蔺用于坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象的生态防护工作,具有实际指导意义。

    2022年03期 v.30 98-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 854K]
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  • DS18B20温度传感器在地下盐湖遥测系统中的应用与改进

    房毅卓;陈亮;

    介绍了DS18B20温度传感器在地下盐湖遥测系统中实现远距离温度检测应用的关键编程、传感器铠装壳体的封装工艺2个方面的改进与实施方法,实现了DS18B20在地下盐湖遥测系统中卤水温度参数的长距离、低成本、高质量的数据采集。

    2022年03期 v.30 107-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 678K]
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进展评述

  • 沉积硼酸盐矿物硼同位素组成特征及控制因素研究

    彭章旷;马云麒;彭齐鸣;

    硼资源主要来自沉积硼酸盐矿床,其硼同位素组成携带着丰富的成矿及蚀变信息。通过室内模拟实验及统计全球沉积硼酸盐矿物δ~(11)B值,分析发现硼酸盐矿物δ~(11)B值主要受硼源、硼酸盐结构、pH值、后期蚀变及瑞利过程影响。不同试剂合成及不同盐湖产出的硼酸盐矿物δ~(11)B值存在显著差异,说明硼源是决定δ~(11)B值的第一要素。同一矿床及全球沉积硼酸盐矿物间δ~(11)B值均表现出钠硼酸盐(硼砂、三方硼砂、贫水硼砂)>钠—钙硼酸盐(钠硼解石、硼钠钙石)>镁硼酸盐(多水硼镁石、柱硼镁石、库水硼镁石)>钙硼酸盐(硬硼钙石、板硼石、白硼钙石、三斜硼钙石)>钙—镁硼酸盐(砷硼镁钙石、水方硼石),这与硼酸盐矿物中BO_3/BO_4比值及卤水pH值有关。原始沉积硼酸盐后期埋藏过程经历的蚀变反应会改变δ~(11)B值:(1)次生硼酸盐矿物δ~(11)B值比原生硼酸盐矿物低2‰~4‰,这是由于脱水反应中~(11)B倾向进入流体相;(2)次生硼酸盐矿物δ~(11)B值比原生硼酸盐矿物高0‰~1‰,这是因为瑞利过程中~(10)B优先进入固相造成后期沉积硼酸盐矿物δ~(11)B值升高0.3‰~2.5‰;(3)后期流体作用会显著改变δ~(11)B值,主要表现在硅—锶硼酸盐矿物δ~(11)B值与原生硼酸盐矿物具有显著差异。

    2022年03期 v.30 112-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 454K]
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  • 北美板块海相钾盐沉积特征、控制因素及其对中国找钾启示

    丁婷;刘成林;郭福生;赵艳军;王春连;

    北美钾盐探明资源量占全球已探明资源量的一半以上。本文介绍了北美板块的形成和北美每个成钾盆地成钾环境和盆地演化。从钾盐沉积的条件出发重点论述了钾盐沉积的板块漂移位置的关系,指出北美每个时期的钾盐沉积都与北美板块所处的位置相关;大型和超大型钾盐矿床的形成时期,北美板块都处在中低纬度地区,且因板块的位置而形成了钾盐沉积所需的气候条件。中国的海相盆地在一些时期也具有与北美相似的大地构造环境,如三叠纪的华南陆块、石炭纪的塔里木陆块,因此深刻了解北美大型海相钾盐矿床的成矿规律,对于寻找中国古代海相钾盐矿床有一定的启示意义。

    2022年03期 v.30 122-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1076K]
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  • 碱式碳酸镁的制备方法及应用现状

    张果泰;海春喜;周园;

    碱式碳酸镁是一种重要的无机化工产品,在现代社会中具有广泛的应用。随着现代化进程的加速,世界各国对碱式碳酸镁的需求量增加,现有的产品已不能满足其日益增长的需求,解决供需矛盾问题已迫在眉睫。这里介绍了碱式碳酸镁的物理化学性质,详细总结了碱式碳酸镁的主要合成方法及应用,并对其中存在的一些问题进行了探讨,最后对碱式碳酸镁今后的发展方向进行了预测和展望,希望能为碱式碳酸镁的研究工作提供参考。

    2022年03期 v.30 131-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 377K]
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