柴达木盆地马海地区深层卤水室内蒸发及元素行为研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0564

Abstract

Abstract:

In order to develop potassium and lithium resources in the deep brine from Mahai region，through the statistics and comprehensively comparison of hydrochemical characteristics of the deep brine and subsurface brine from Mahai region firstly，it was determined that the deep brine of this experiment was in the transition stage from subsurface brine to deep brine.The type of experimental brine was still magnesium sulfate subtype，and its hydrochemical characteristic parameter m（KCl）/m（MgCl₂） was so high to 0.519 that it was nearer to the composition point of phase KCl，with prolonged precipitation rate of the sylvinite section.Then，through the indoor evaporation experiment at 15~25 ℃，chemical compositions of stage liquid and solid phase，and XRD patterns analysis，laws including the evaporation route of Mahai deep brine，hydrochemical characteristics，elemental behaviors were determined.The evaporation was divided into three stages：halite，sylvinite and carnallite，potassium was deposited in two phases，KCl and Car，with phase KCl accounting for 61% of total potassium precipitation，and the carnallite section was accompanied by deposition of phase epsomite and phase bischofite.Trace elements such as Li，B，and Br were always concentrated in the form of ions，and the ion concentration had reached more than 0.2 g/L in the bittern.Finally，there was a good match between experimental results and theoretical evaporation calculations，theoretical calculations of the metastable phase diagram 25 ℃ Na⁺，K⁺，Mg²⁺//Cl^-，SO₄^2--H₂O could be used to guide the actual Mahai deep brine evaporation better.The results provided theoretical support for the exploitation and comprehensive utilization of Mahai deep brine.

Key words: deep brine, hydrochemical characteristics, phase diagram calculations, potash deposit, elemental behaviors, magnesium sulfate subtype

CLC Number:

TS392

SHI Lijie, ZHANG Xiufeng, ZHANG Lizhen, YI Yuejun, TAN Xiumin. Study on indoor evaporation and elemental behaviors of deep brine from Mahai region in Qaidam Basin[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2025, 57(10): 41-48.

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编号	质量浓度/（g·L^-1）
编号	Na⁺	K⁺	Mg²⁺	Ca²⁺	Cl^-	SO₄^2-	B₂O₃	Li⁺	Br^-
L0	107.26	5.28	5.96	0.86	183.02	6.04	0.11	5.72×10^-3	9.12×10^-3

阶段	编号	计算工艺参数			液、固相质量分数/%
阶段	编号	成卤率/%	析盐率/%	蒸失率/%	Na⁺	K⁺	Mg²⁺	Ca²⁺	Cl^-	SO₄^2-
石盐段	L_E-1	12.01	21.76	66.23	3.66	3.64	4.11	0.017	17.78	2.74
石盐段	S_E-1	12.01	21.76	66.23	38.78	0.00	0.00	0.330	59.81	0.78
钾石盐段	L_E-2	6.81	23.40	69.79	0.32	1.96	7.24	0.009	17.86	4.84
钾石盐段	S_E-2	6.81	23.40	69.79	25.44	18.53	0.00	—	56.03	—
钾混盐段	L_E-3	6.69	23.45	69.86	0.31	1.86	7.33	0.009	18.03	4.75
钾混盐段	S_E-3	6.69	23.45	69.86	2.83	17.88	5.79	—	20.58	22.88
光卤石段	L_E-4	4.10	24.83	71.07	0.06	0.03	9.00	0.012	20.58	3.42
光卤石段	S_E-4	4.10	24.83	71.07	1.31	8.94	8.82	—	26.35	12.91

编号	工艺参数					液相质量浓度/（g·L^-1），固相质量分数/%
编号	成卤率/%	析盐率/%	蒸失率/%	ρ/ （g·mL^-1）	pH	Na⁺	K⁺	Mg²⁺	Ca²⁺	Cl^-	SO₄^2-	B₂O₃	Li⁺	Br^-
L0	100.00	0.00	0.00	1.208	6.97	107.26	5.28	5.96	0.86	183.02	6.04	0.11	5.72×10^-3	9.12×10^-3
L1	66.94	9.04	24.02	1.210	6.83	107.16	7.92	9.10	0.92	193.16	8.28	0.18	8.20	10.05
S1	66.94	9.04	24.02			37.55	0.09	0.10	0.26	58.50	0.71	2.80×10^-3	1.00×10^-4	3.30×10^-3
L2	30.43	21.24	48.33	1.220	6.78	89.88	17.04	19.57	0.56	200.00	14.28	0.38	18.00	30.16
S2	30.43	21.24	48.33			35.62	0.17	0.20	0.35	57.31	1.00	1.30×10^-2	3.00×10^-4	4.00×10^-3
L3	15.44	25.51	59.05	1.246	6.40	55.56	32.08	38.60	0.28	207.48	24.80	0.69	33.04	50.08
S3	15.44	25.51	59.05			36.82	0.30	0.36	0.27	56.99	0.90	8.30×10^-3	3.00×10^-4	4.20×10^-3
L4	10.76	26.80	62.44	1.266	5.96	34.56	37.40	54.64	0.23	222.60	33.28	0.98	46.84	80.24
S4	10.76	26.80	62.44			31.70	5.26	0.62	0.15	54.81	1.31	1.30×10^-2	5.00×10^-4	3.10×10^-3
L5	7.50	27.84	64.66	1.287	5.33	16.40	24.44	76.50	0.14	236.16	45.12	1.38	65.24	100.13
S5	7.50	27.84	64.66			20.17	17.00	1.34	0.12	50.28	1.43	2.40×10^-2	1.10×10^-3	5.90×10^-3
L6	4.33	29.28	66.39	1.312	4.05	6.56	10.00	95.00	7.20×10^-2	264.44	42.44	2.15	105.20	178.51
S6	4.33	29.28	66.39			5.71	8.12	8.53	4.70×10^-2	34.64	8.70	4.20×10^-2	1.50×10^-3	1.20×10^-2
L7	1.71	30.71	67.58	1.360	3.65	1.72	0.76	126.08	5.00×10^-2	338.32	43.40	4.44	216.68	312.72
S7	1.71	30.71	67.58			1.63	2.72	12.65	1.50×10^-2	36.40	7.04	0.12	5.70×10^-3	1.70×10^-2

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Study on indoor evaporation and elemental behaviors of deep brine from Mahai region in Qaidam Basin

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