参天水利资源工程研考会《工作通报》No.2001-37
2001年11月15日
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察尔汗盐湖：开发前景美（镁）不胜收
-青海调研访谈纪要之六
编者按：2001年8月14日，课题组部分成员与中国科学院西宁盐湖研究所就柴达木盐湖的开发前景及存在的主要问题进行座谈。参加座谈的有副所长张军，科技处副处长宋粤华，研究员于升松、张绍成，高级工程师褚敏雄、王敏。为方便起见，下文不再具体注明发言人，简称"盐湖研究所"。本文根据录音和笔记整理，未经本人审阅，错误和遗漏之处由编者负责。
课题组：是不是先介绍一下全国盐湖资源的情况，给我们一个大的概念？
盐湖研究所：先说说资源分布。我国的盐湖资源在世界上是非常雄厚的、富有的，比美、俄等大国都有优势。一是数量多、规模大，二是埋藏比较浅。按照我国自己定的标准，50克含盐量以上才算盐湖；而一般标准是35克，世界上则五克就算盐湖了。按照我国的标准，整个西北地区就有1000多个盐湖。具体点说，我国的盐湖资源从东北大兴安岭到阴山、贺兰山、冈底斯山以北、以西，占了绝大部分。按省区分，主要集中在新疆、内蒙、青海和西藏，宁夏、甘肃、吉林也有盐湖资源，但为数不多。
从资源成分看，新疆的盐湖主要是硫酸盐型的。也有一部分硝酸盐型的，如可做炸药的硝石。硫酸钾主要分布在罗布泊，是70年代发现的，特点是分布集中、储量大，有二亿多吨硫酸钾，品位也比较高。青海的盐湖主要是盐酸型的，氯化钾的地质储量是五亿多吨，可采储量是二亿多吨。除钠、钾、镁等主要成分外，青海的盐湖还有硼、锂等重要矿物，也相当丰富。硼主要在大、小柴旦，锂主要在东台基南尔盐湖和西台基南尔盐湖，品位国外没有这么高的，可直接提取锂。我国的盐湖资源，锂、钾、硼、镁是特色，比国外富。西藏的盐湖资源特色主要是硼，班戈湖的硼是最好的，1958年还债主要靠这个湖。有的盐湖除了卤水，几乎都成了固体，盐底很厚，象白砂糖一样，叫朱硼镁石，非常纯。西藏的钾比青海的品位高。
我国盐湖资源的开发，主要劣势是加工技术不如西方国家先进，综合利用程度低。例如钾的生产，我国比美国从规模到质量等方面都有差距。锂的开发与美国在智利阿塔卡玛盐湖相比，起步较晚。硼的开发，早期主要在苏联，我国是初步开发。我国盐湖资源的实际开发，首先是盐巴，即氯化钠。例如内蒙古的吉兰台，年产100多万吨。吉兰台还从氯化钠生产金属钠，产能从一万吨达到二万吨；同时生产氯气和高氯酸。青海没有进行这个产品方向的开发。不过内蒙的开发，主要还是以天然碱的开发为龙头，搞得很不错。青海以察尔汗盐湖开发带动了盐化工工业，也是搞得比较好的。目前察尔汗主要开发的是钾盐。新疆的盐湖资源根据最新的调查研究，资源总量有可能超过青海，或至少跟青海差不多。其中罗布泊可望超过察尔汗成为全国第一大盐湖；但其资源特点不一样，是以硫酸盐型为主的钾盐。在此基础上，新疆开始筹划对罗布泊进行大规模开发，计划先生产钾肥20万吨。最近我们去新疆考察盐湖开发，看到新疆的盐湖开发抓的比较紧，有一个跨越式发展，尤其是近二年投入力度相当大，而且起点高，多方面引进人才、资金，出台优惠政策，发展速度比青海快得多。但总的来说，新疆的基础差，前期工作不足。我国盐湖资源的另一个宝库是西藏，但那里情况比较特殊，地理等因素造成的困难大，绝大多数盐湖甚至没有去看过。1978年我们曾去西藏考察盐湖八个月，也只去了很少的盐湖。至于说到考察过的，那就更少了。近些年地质工作不受重视，不给钱搞详勘。因此虽然开发的前期工作做了一些，开发还谈不上。
青海盐湖开发程度最高的主要是察尔汗。察尔汗开发是从60年代开始，初期主要产品是钾肥。一期项目设计产能20万吨，经不断的技术改造产能发展到58万吨。二期计划100万吨，加上地方小厂，共形成产能200万吨。钾肥开发，在国际上技术最好的是以色列，国内则首推察尔汗。对此，我们研究所提供了一系列技术，经过这么多年的不断改进、完善，技术已经与以色列不相上下。二期项目本来准备与以色列合作，但评价下来，我们的技术与以色列差不多；以色列也有缺陷，我们的技术不仅成熟，而且适合自己的特点。所以最后决定自己做，计委先批准了30万吨，而后又批了70万吨，总共100万吨。钾肥主要用于农业。以前主要靠进口，察尔汗盐湖的开发对缓解我国钾肥供给紧张的局面起到了决定性的作用。目前我国钾肥的来源基本是三三制，即三分之一进口，三分之一国内自产，三分之一以技术输出等方式在国外开矿生产。国内自制的重点在察尔汗，作用举足轻重。
再说说开发的主要问题。
察尔汗盐湖开发的首要问题是镁的综合开发问题。因为每生产一吨钾肥即氯化钾，就产生10吨的水氯镁石即含有六个结晶水的氯化镁。水氯镁石是化工原料，可以生产很多种下游产品，如氧化镁、高纯镁产品、光氯石等。但现在的问题是产生的水氯镁石的量特别大，很难利用。而因为不可能运送太远进行排放，就地近距离排放对盐湖资源、特别是矿区造成很严重的二次污染，造成镁害。除了排放的，还有大量固体镁盐废弃物，你们看到在车间后面堆成了山，也没有地方存放，占了大片地方。钾肥厂鼓励别人把这些东西拉走，开始还收点钱，现在不仅不要钱，还给钱。因此这确实是很大的课题，如下游产品如何开发？如何合理排放？怎么不造成二次污染？这一系列问题都有大量工作有待去做。对此，各个方面，包括政府、企业、研究院所，做了很大的努力。成效不能说没有，但不大。因此察尔汗上二期项目面临着很大的问题。总数200万吨的生产规模，使如何保护盐湖资源成为了一个非常迫切需要解决的问题。
第二个问题是，盐湖资源的开发要结合资源的特点进行。例如内蒙盐湖是以天然碱为主，青海是氯化盐和硫酸盐型，西藏的情况就更复杂。每个盐湖的资源情况和开发条件都不一样，根据具体情况进行开发，既有技术问题、工业化问题，也有环保问题。察尔汗盐湖，钾、钠、镁、溴、碘、锂、铀等等成分都有。有的成分含量非常少，但因为盐湖太大了，所以总储量很可观。如何通过综合开发把这些有用成分都开发出来，首先是个技术问题。现在重点开发的产业化示范项目是察尔汗盐湖西北170公里的东塔盐湖。
东塔盐湖主要开发锂矿，技术问题也比较困难。世界上锂的生产，原来是采用矿石法，从锂硅石生产出锂金属，加工工艺非常复杂。90年代美国在大盐湖中提取锂获得成功，在智利的阿塔卡玛盐湖进行生产，1996年开始大量销售产品，1998年11月公开发表报告说，它已经占有了锂盐世界市场65％以上的份额，形成了垄断地位。从价格上说，用盐湖法生产锂的成本远远低于矿石法。因此从那时起，世界上的矿石法生产厂家纷纷倒闭。象新疆的锂厂也倒闭了。不过我国所有的锂矿石资源极其有限，在四川找到一个，而成本又居高不下。所以，世界锂的生产，已经是以盐湖法为主导方向。盐湖有锂资源的在世界上很少，分布集中而不广泛。南美有一些，美国、中国有一些。盐湖法生产锂的技术开发很难。主要也是镁的分离问题。一般锂盐湖的镁锂比值很大，镁多锂少，二者的性质又很相近，分离起来很难。我们的研究工作已经取得了初步的成功。国外的锂盐湖，镁锂比值低，所以我国资源存在不利的一面。另外，国外技术如以色列的技术也不适应我国的资源特点，并不是现有技术拿来就能进行开发。所以还是要靠自己搞技术开发。盐湖中的成分，除了提到的各种主要成分外，还有很多稀有元素。对此虽然也做了一些工作，但还没有提到开发日程上。因为这些元素虽然绝对储量大，但相对含量低，目前的技术还达不到开发的要求。
盐湖资源开发的第三个问题是如何把初级产品加工成高级产品，如何进行综合开发，大幅度拓展市场。以镁盐为例来说，由于用光氯石炼镁的成本比较高，因此如何将水氯镁石去掉结晶水生产出适合炼镁的氯化镁就非常重要。另外，高纯镁砂以及其他一系列氯化镁产品的开发，也有非常好的市场前景。水氯镁石可以搞镁水泥，用镁水泥制造镁水泥瓦、桌面、板面、支护架等。阻燃剂也是一种重要的镁产品，目前国内总产量也就是几千吨。通过这样多方面的开发开拓，尽可能消耗排放的氯化镁。但各种用途加在一起，包括一些建筑材料等等大宗物资，尽可能用镁去做，也只能用掉所排放镁的一个零头。
课题组：这里的问题究竟在哪？主要是开采的技术工艺，还是市场需求，或者与市场需求联系在一起的成本问题？
盐湖研究所：技术问题是第一位的问题。盐湖产的氯化镁是以水氯镁石的形式存在，而水氯镁石含有六个结晶水。这里的技术关键是如何把这六个结晶水完全去掉。氯化镁的特点是脱水难度非常大，往往脱到还剩下一两个结晶水。有时瞬间完全脱掉了，但氯化镁又立刻吸附了水。这个问题如果解决了，就会有人投资生产。中铅公司有一位老板来看过，他说，只要技术解决了，我们有的是钱上项目。但现在没办法，只能把排放的高含镁卤水存在近处的低洼地里，由此产生了镁污染的问题。实际上，金属镁的国际市场是看好的。在飞机、笔记本电脑、以至烟花等方面有很多用途。
课题组：世界金属资源的利用有一个转化趋势，从铜到钢铁到铝，等等，镁能否作为主要金属例如铝的替代而得到更广泛的应用？因为从物理特性等方面看，镁与铝很接近，替代某些结构金属而成为主要材料似乎是可能的。还听说镁可以作为添加剂，有多方面的用途。是不是这样呢？
盐湖研究所：镁本身就是金属材料，而且是非常好的金属材料。镁的加工性、延展性好于铝，强度比铝高，质量比铝轻，取代铝是一个趋势。目前在汽车、冶金合金、航天、航空等领域已经应用很广了。例如在汽车压铸件中已经占了30％。但目前镁的成本还比较高，大约二万多元一吨。在解决了水氯镁石脱水的技术后，进行盐湖的综合开发，成本一下子就下来了。
课题组：以水氯镁石为原料提炼镁金属是不是世界的发展方向？
盐湖研究所：是这样的。炼镁可以用各种含镁矿石，如菱镁石、镁辉石、钾光氯石、水氯镁石等等。我国镁金属的产量，过去占世界9~10位，现在是世界第一。主要产能来自陕西、山西、河南等土法炼镁企业，近些年上了很多。他们的方法是矿石法，缺点非常明显，就是成本高、污染大、资源消耗大。现在世界上最先进的方法是电解法，电解无水的氯化镁。这种技术很成熟，问题是所用的原料不一样。我国原来用东北的菱镁矿，进行高温冶炼。青海民和镁厂则用钾光氯石。这种光氯石脱水比较容易，但工艺很复杂，脱水后也要水解，水解后又要用很大的氯化炉来加氯气，在高温下重新把镁氯化回来，得到纯氯化镁后，再电解得到镁金属。从理论上说，以水氯镁石为原料提炼镁最有前途。因为一来水氯镁石的储藏集中，品位极高。仅察尔汗盐湖就有氯化镁40几亿吨，是氯化钾的十多倍。从盐湖卤水中得到水氯镁石，比开采矿山得到含镁矿石，一般要容易的多。二来水氯镁石是目前生产氯化钾的最大宗副产品，因此在车间得到水氯镁石并不需要增加多少成本。目前开发盐湖生产氯化钾的成本，很大一块产生于盐田这个环节，包括从引卤水到盐田再到厂房的许多环节。要得到水氯镁石，这些环节都完全节省了。但前提是要解决水氯镁石的脱水技术。
课题组：盐湖开发镁的技术难点是不是集中在水氯镁石的脱水问题上？
盐湖研究所：是这样。从盐湖里提炼镁，必须用水氯镁石，因此必须解决脱水问题。这个问题解决了，一切就好办了。电解氯化镁得到镁金属是非常成熟的技术。
课题组：脱水的难点主要在哪里？是还没有找到脱水的技术，还是现有技术的成本太高？是根本没有技术，还是实验室技术没有实现工业化？
盐湖研究所：难点就是技术问题，确切些说，是实验室技术的工业化问题没有解决。实验室技术我们早在90年代初就解决了。更早以前，老一辈专家还发明了其他的技术解决脱水问题。困难在于，一进行工业化，就不行了。就是说，还没有解决实验室技术条件的工业化问题。其中既有需要耐腐蚀等材料问题，调节工艺参数等工艺问题，也有设备长期运行的适应性、稳定性等问题。多方面的工业化问题都需要逐一解决。但我们也很乐观。我们的工作正在一步步往前推进。目前主要处于工业性生产的实验阶段。在这个阶段，资金也是一大困难。因为工业性实验要用很多钱。而企业要现成的技术，说有了现成的技术，要多少钱就有多少钱。但在目前阶段，谁都不肯投。最利益攸关的上市公司"青海钾肥"都不肯投。
课题组：能不能这样理解，就是盐湖镁的提炼技术，主要问题在于实验室技术的工业化放大，而不是寻找其他的新的技术路线？或者说，我们已经实现突破的实验室技术，是不是最适宜进行工业化的技术，是否存在需要寻找新技术的问题，以便更容易解决工业化问题？
盐湖研究所：不同的技术路线是存在的。比如催化剂就是一个关键问题。我们所开发的工艺，搞出来的氯化镁质量很高，所使用的催化剂是在实验室生产出来的。这种催化剂的效率是不是足够满意？能不能用工厂生产出来？还有没有更好的催化剂？肯定存在这种问题。这方面的研究是没有止境的。在这方面，前辈专家、外地研究机构都做了很多工作。因为有的方面过不了关，比如脱水过程中要产生很多腐蚀性物质，导致有的工艺路线被放弃或被放起来了。现在全国做这项研究工作的单位很多，就看谁的工艺最好，推出成熟工艺的时间最短。我们可以这么说，如果有足够资金，我们有把握在短时间内突破工业性实验技术难题。
课题组：世界上有没有从水氯镁石生产镁的工业化成熟技术？
盐湖研究所：当然有。其中最好的是挪威，据说解决了设备的腐蚀问题。但他的技术也就是老一辈研究的工艺；工艺是老工艺，只是解决了腐蚀问题。但人家技术不转让，封锁。我们去了好几次，省长还亲自带队去谈技术转让问题。但人家不让参观，也不谈转让，买产品可以。设备当然也不卖。因为化工设备通用的少，专用定制的多，卖了设备，等于技术给你了。原来还谈过买技术专利，他开价1.2亿美元，实际上是刁难；现在谈都不谈了。
课题组：接下来是不是谈谈市场问题？去了察尔汗，我们知道了，生产钾肥的同时，产生出那么多的镁盐，当然还有其他成分。所以问题是，即便解决了从水氯镁石提炼镁的技术，那么多的镁有什么用？有没有那么大的市场？
盐湖研究所：这确实是个核心问题。按察尔汗生产200万吨钾肥来说，以1：10的比例，就有大数2000万吨的水氯镁石。再按1：10的比例计算从水氯镁石生产出的镁金属，也有200万吨。大体是一吨钾肥产生一吨镁金属。这么多镁全世界肯定消化不了。
当然从水氯镁石还可以生产出其他多种东西。例如前些天日本一个代表团来考察，对高纯度的氧化镁很感兴趣。他们炼钢行业用量很大，现在是从海水中提炼出来。海水中镁的含量很少很少，日本还从中提炼氧化镁并进行商品化生产。如果察尔汗生产氧化镁，日本所需要的氧化镁完全可以由我国提供。从技术上说，从水氯镁石生产氧化镁比较容易，存在的问题主要是尾气回收。尾气中的主要成分是盐酸，是不能排放的。
总之，把有关镁的各种用途都算上，也只能用去察尔汗盐湖目前产生的水氯镁石的一个小头。
课题组：如果从比较长期的观点看问题，情况会怎么样？30~50年后，中国经济总量相当于现在美国、日本和欧盟的总和。那时的国内需求是否可能成为一个极其庞大的数字？又比如，镁的价格如果下降很多，达到类似铝价的水平，市场对镁金属的需求是否会发生很大的变化呢？是不是可以说，从长期发展趋势看，察尔汗的镁以至新疆等其他地方的镁完全可能成为一个很大的新行业、新经济支柱呢？
盐湖研究所：我这里有一份材料说，由于其他金属逐步面临最经济矿体资源枯竭、成本上升的趋势，而镁的储藏量极大，随着其他金属生产成本的上升，镁的需求量将越来越大，在未来的重要性逐渐增加。镁由于具有质量轻、稳定性、良好的加工性、极好的减震性，因此在某些应用领域如汽车，可以替代铝和其他金属。其中应用最多的是压铸件的钢铁脱硫和还原法制硅。1995年估计，用于生产铝合金的镁用量占镁总产量的56％，用于脱硫的占10％。近年来，西方应用镁合金压铸件将逐年增长。西方镁的专门研究机构认为，由于在镁合金研制方面取得了极大进展，其压铸件在汽车方面的应用将以较大的幅度上升。到2001年，这方面的用量可达13.43万吨，而1995年仅为5.39万吨，占世界总产量的16.8％。另外，在航空工业、计算机金属构件工业和遥控设备等方面的应用也会越来越大。此外，镁的其他化合物在医疗、化工、建工、轻工、建材、农业等领域也将有更广泛的应用。在农业上，镁对许多作物有明显的增产作用。日本每年农业用镁肥20万吨。国内市场对镁的需求为0.6~0.8万吨。进入90年代，含镁的铝合金销售量不断上升。比如6063镁合金、稀土镁合金用量越来越大。1994年，我国镁的消费量突破了三万吨大关。1987年，我国镁产量只有0.3万吨，还基本是空白。1990年，我国原镁产量排到世界第九位，1994年升至第四位，1995年升至第二位，仅次于美国。1999年我国镁产量达到15.7万吨，居世界第一，其中出口13.7万吨。总的情况，大体是这么个概念。可以说，镁是个新兴产业，朝阳产业，将来前途不可限量。
课题组：我们听说，要维持盐湖生产可持续进行，每年要补充足够的水资源。格尔木河的水资源地表地下共七亿多立方米，一种说法是，必须确保至少二亿立方米补充盐湖，才能维持盐湖生产和盐湖的平衡。我们的问题是，这种说法是否成立？从生产和盐湖生态平衡考虑，对水资源补给有什么要求？
盐湖研究所：这从原理上说是对的。因为盐湖开发是抽取晶间卤水，抽后需要补充水进去，才能继续把固相的盐溶解变成晶间卤水。近几年晶间卤水跟不上生产需要，原来挖到4~5米深可见卤水，现在要挖到10~15米。为此钾肥厂一直引用察尔汗西北的达布逊湖水，导致湖水下降很厉害。造成这个现象的原因，表面看是没有足够的水资源补充进去。但问题还没有这么简单。盐湖地下水的平衡是一个很长的过程。察尔汗盐湖5856平方公里，分几个矿带。最东边的是霍布申矿带，然后依次是察尔汗矿带、达布逊矿带、别列滩矿带。钾肥一期项目只在铁路以西察尔汗矿带的100平方公里范围挖沟槽、取卤水，而年产20万吨氯化钾一天就要抽取卤水7000立方米。现在一天要抽取10万立方米，原产区最多保证一半，另一半就引达布逊湖水。达布逊湖水含钾少，含钠多，钠沉淀造成盐田老化，成了一个问题，研究了好几个方案解决这个问题。所以新批准的二期项目，有70万吨产量的卤水改从别列滩引，要挖很大、很长的渠道。这个情况，与格尔木河水的补充情况关系不大。察尔汗是个大盆地，大量的地下水在盆地里，引卤水的地方只占一个小小的零头，怎么能把问题归到格尔木河水上去呢？问题主要是在保证卤水供应的基础建设上不肯投资。我们的设计方案是搞两条渠道，抽一养一。因为地下水补充过来需要时间。但钾肥公司不重视，只搞一条渠道，当然供应不上，被迫从1991年开始引达布逊湖水。
至于具体分析卤水供应不足的更深刻的原因，是一个很大的课题，需要多个部门的综合研究。现在情况并不清楚。比如说，是淡水补充不足呢，还是湖下盐的结晶堵塞了卤水的流动孔隙，说不清楚。但据观测，盐田抽取卤水所形成的地下水漏斗只影响很小一块地方。所以我们倾向于认为，问题主要在死水，而不在活水，与格尔木河水的补充关系不大。察尔汗盐湖这么大，盐田这么小，如果现在这点产量就能影响到整个盐湖，那不就完了吗。
崔鹤鸣整理
