察尔汗盐湖别勒滩区段固态锂的赋存状态与分布特征_张宇萌.pdf

矿床地质MINERAL DEPOSITS2023年2月February，2023第 42 卷第 1 期42（1）：7789张宇萌等：察尔汗盐湖别勒滩区段固态锂的赋存状态与分布特征*本文得到青海省自然科学基金项目“察尔汗盐湖低品位固态钾锂溶采机理与应用研究”（编号：2019-ZJ-917）和国家重点研发计划项目“盐湖资源开采与综合利用关键技术研究与示范”项目第一课题“深部盐湖资源勘查与开采技术”（编号：2018YFC0604801）共同资助第一作者简介张宇萌，女，1997 年生,硕士研究生,主要从事低品位固体钾矿开采技术研究工作。Email:*通讯作者胡宇飞，女，1987 年生，硕士，助理研究员，从事钾盐矿物分析和流体包裹体成分分析工作。Email:收稿日期 2022-04-16；改回日期2022-12-24。秦思婷编辑。文章编号：0258-7106（2023）01-0077-13Doi:10.16111/j.0258-7106.2023.01.006察尔汗盐湖别勒滩区段固态锂的赋存状态与分布特征*张宇萌1,2，胡宇飞1*，王笛2，刘成林1,3，李瑞琴1，王罗海4，刘万平4，沈立建1，焦距1（1 中国地质科学院矿产资源研究所 自然资源部深地资源成矿作用与矿产资源预测重点实验室，北京100037；2 中国地质大学，北京100083；3 中国地质大学，湖北 武汉430074；4 青海盐湖工业股份公司，青海 格尔木816000）摘要察尔汗盐湖别勒滩区段赋存大量具有开发潜力的固态锂资源，但目前对固态锂的赋存状态和分布特征研究较少。文章利用水溶法、稀酸溶法和全岩溶解法 3 种方法对该区 4 个钻孔的 15 件岩芯样品进行主微量元素分析。研究结果显示，水溶法的 w(Li)（Li 溶出量，余同）为 23.3710-685.9810-6，稀酸溶法的 w(Li)为 47.7710-6139.5810-6，全岩溶解法 w(Li)为 49.4710-6151.6410-6。以同一样品全岩溶解所得的 w(Li)为 100%，水溶法、稀酸溶法的 w(Li)平均值分别为 56.44%和 92.83%。结合矿物薄片鉴定、扫描电镜分析和 X 射线衍射的鉴定结果，岩芯样品中的矿物主要是石盐、杂卤石、光卤石、石英、绿泥石、钠长石、硬石膏、白云石、伊利石、菱镁矿和方解石等，推测固态锂大部分赋存于易溶盐类矿物，其余赋存于不易溶的碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐等矿物中。根据 4 个钻孔岩芯样品的 Li 溶出量来看，察尔汗盐湖别勒滩区段固体钾盐层中固态锂的分布特征是由西向东逐渐递减，与别勒滩区段卤水 Li 含量在空间上的规律性相同，说明别勒滩区段固态锂的含量可能受到卤水中 Li 浓度的影响。关键词地质学；固态锂；赋存状态；分布特征；别勒滩区段；察尔汗盐湖中图分类号：P618.71文献标志码：AOccurrence state and distribution characteristics of solid lithium in Bieletansection of Qarhan Salt LakeZHANG YuMeng1,2,HU YuFei1,WANG Di2,LIU ChengLin1,3,LI RuiQin1,WANG LuoHai4,LIU WanPing4,SHEN LiJian1and JIAO Ju1(1 MNR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Assessment,Institute of Mineral Resources,CAGS,Beijing 100037,China;2 China University of Geosciences,Beijing 100083,China;3 China University of Geosciences,Wuhan 430074,Hubei,China;4 Qinghai Salt Lake Industry Co.Ltd.,Golmud 816000,Qinghai,China)AbstractThe Bieletan section of Qarhan Salt Lake hosts abundant solid lithium resources with high potential for exploitation.However the studies with respect to the distribution and characteristics of those solid lithium resourcesare very scanty.This study analyzed the major and trace elements of 15 samples from 4 boreholes dissolved bydistilled water,dilute acid,and strong acid,respectively.The results show that the samples dissolved by above solvents generate solutions with Li concentrations ranging from 23.3710-685.9810-6,47.7710-6139.5810-6and49.4710-6151.6410-6,respectively.We postulate the leaching amount of Li by strong acid was thorough78矿床地质2023 年锂是一种重要的战略性矿产资源，因为锂资源对环境无污染，故又被称为“绿色能源”，其主要用于电池、玻璃陶瓷、润滑剂等行业（邢佳韵等，2015；李建康等，2014；李康等，2016；刘成林等，2016；王登红等，2017；Li et al.,2018；王核等，2020）。目前，中国探明的锂资源以盐湖卤水型锂矿为主，主要分布在柴达木盆地中部的一里坪、西台吉乃尔、东台吉乃尔和察尔汗等盐湖，构成中国最大的卤水锂矿富集区，但是由于盐湖卤水中Mg/Li比高、杂质多等不利因素限制了卤水锂资源的开采（李康等，2016；赵旭等，2017；邓小川等，2018；Li et al.,2018；曹兆江等，2019；刘成林等，2021）。随着中国新能源汽车等行业的高速发展，中国对锂资源的需求量也越来越高，2017 年中国锂消费量为 12.47 万 t，对外依存度为73%，由于国内锂资源供应能力弱，供应缺口将长期存在，并将在一定时期内保持在70%左右，因此，进一步进行锂矿勘查和加强现有锂资源的开发利用日益迫切（周园园，2019）。最近，中国地质调查局全球矿产资源战略研究中心发布了 全球锂、钴、镍、锡、钾盐矿产资源储量评估报告（2021），评估结果显示，截至2020年底，中国锂矿资源量1914万t（碳酸锂当量）。据“察尔汗盐湖低品位固态钾锂溶采机理与应用研究科技报告”，估算察尔汗盐湖固态氯化锂资源量达152万t，固态锂是指在盐湖地层中与低品位固体钾盐伴生的除卤水锂之外的其他锂资源，因此，对察尔汗盐湖别勒滩区段中固态锂资源进行开发利用可在一定程度上缓解中国锂资源的供应缺口。早前研究者们主要关注钾的开发利用，对于察尔汗盐湖别勒滩区段中固态锂的赋存状态、分布特征等相关研究较少，李波涛等（2010）通过对察尔汗盐湖别勒滩区段固体钾盐层液化前后物质的组成进行研究，发现别勒滩区段固体钾盐层中的Li在液化前属于强富集元素，液化后属于中等富集元素，具有开采潜力；焦鹏程等（2020）对别勒滩地区 ZCS2T3、ZCS2T4、ZCS2T5三个钻孔的岩芯样品进行了主微量元素分析。研究结果表明，3个钻孔中Li含量最高值出现在离涩聂湖最近的ZCS2T3钻孔，但是3个钻孔中Li含量的平均值很相近，而且Li含量都具有由浅部到深部逐渐增加的趋势。因此，本文对察尔汗盐湖别勒滩段4个钻孔的岩芯样品进行地球化学和扫描电镜分析，揭示了低品位钾盐层中固态锂的分布特征和赋存状态，为锂资源的开发利用提供科学依据。1地质背景察尔汗盐湖位于柴达木盆地中东部（图1），盐湖为北西西-南东东向延伸，面积约5800 km2。察尔汗盐湖是一个以钾盐为主，伴有B、Li、Mg、Br等多种有用元素的固液体并存的综合型矿床，地表出露地层主要为全新统，部分地区见有上更新统。盐湖区内地层为第四系湖相沉积且以盐类沉积为主，分为 4个含盐组（S1、S2、S3、S4），厚度最大可达70 m（牛雪等，2015）。依地质、矿产特征自东向西又被划分为4个区段，从西至东分别是别勒滩区段、达布逊区段、察尔汗区段和霍布逊区段（图2）（张彭熹，1987；于升松，2000）。别勒滩区段位于察尔汗盐湖的最西部，矿区面积约1500 km2，属于开发利用比较晚的地区，别勒滩区段S4盐层储存有1.8108t的低品位固体钾盐（牛雪等，2015；田润等，2007）。2样品采集和研究方法2.1样品采集本文的研究样品均取自于别勒滩区段GTB03、GTB13、GTB18 和 GTB25 四个钻孔。其中，GTB03(100%),then the average leaching efficiencies by distilled water and dilute acid are 56.44%and 92.83%,respectively.Those samples are composed of halite,polyhalite,carnallite,quartz,chlorite,albite,anhydrite,dolomite,illite,magnesite,calcite,etc.,based on thin section observation,XRD and SEM analyses.Thus it is suggested thatmost Li resources are present in soluble salt minerals,and the rest Li resources occur within silicates,sulfate andcarbonates.In the light of leaching amount of Li from 4 boreholes,the contents of solid Li within Bieletan sectionof the Qarhan Salt Lake show a decreasing trend from west to east,which is consistent with the distribution patternof Li concentrations of brines,thus suggesting the contents of solid Li is influenced by Li concentrations of brines.Key words:geology,solid lithium,occurrence state,distribution characteristics,Beletan section,QarhanSalt Lake第 42 卷 第 1 期张宇萌等：察尔汗盐湖别勒滩区段固态锂的赋存状态与分布特征79图1柴达木盆地盐湖分布图（据杨谦，1988；王弭力等，1997修改）Fig.1Distribution map of salt lakes in the Qaidam Basin(modified from Yang,1988;Wang et al.,1997)图2察尔汗盐湖区段划分示意图及钻孔位置（据于升松，2000修改；焦鹏程等，2020）Fig.2Schematic section distribution and borehole location of