专利名称：通过人造蒸发泵方法生产来自地表和地下卤水中的钾矿的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种富集沙漠区湖水中钾离子的方法，该方法使得卤水钾离子富集到一个可以开采钾矿的程度。钾在很多农业国家作为非常重要的肥料。该项发明是鉴于中国西北的青海省察尔汗地区开采钾卤水所观察到的现象而致力于研究。产生能够被开采的钾卤水是因为1.卤水由于充分地蒸发而富集足够的K。2.其它离子，如Ca.Na.Mg等也作为碳酸盐，硫酸盐或氯化物全部或部分地沉淀下来。
我们发现钾卤水不是一个来自特殊的渊源，而是通过在地表以下地下水的蒸发作用而富集，发明者把这个地质富集作用叫作蒸发泵机理。
察尔汗地区的地下水的天然作用过程是由于地下水沿水动力势差方向垂直上升，而这种水主要是来自昆仑山上的冰川雪水，并含有Na.K.Mg.Ca.阳离子及SO4.Cl和HCO3阴离子。引起该地区地下水垂直上升的基本原理基于Darcy-Hubbert-Hsü公式Q＝K.dh/dl
K传导性系数;dh/dl水势差;Q由于蒸发作用被搬运水的总量。本发明利用这个原则使Q值越大，K离子作为钾卤水的富集量越大，本发明的要点是用人工方法改变动力条件(dh/dl)去增加钾的搬运量及蒸发作用。
在蒸发泵作用过程中K离子的富集作用也引起一系列的化学作用。
地下水在流动过程中和围岩发生的反映如下(1)Ca离子先沉淀，这样溶液中就少含Ca2+.CO2-3.HCO-3(2)随后石膏沉淀，溶液中少含Ca2+.SO2-4(3)再者氯化钠沉淀，溶液少含Na+和Cl-(4)最后水氯镁石沉淀，溶液少含Mg2+和SO2-4我的观察是蒸发泵有效的条件造成其他离子分馏的作用是和地下水位有关，假如地下水位太低，盖层有一米多厚，蒸发太少，而地下水不能富集卤水，钾离子。若地下水位太浅，通过蒸发泵作用，在钾的富集作用产生时出现的问题是镁也增加。盐湖卤水的表面蒸发作用不能产生钾盐，因为表面蒸发作用过程中同时增加了钾和镁的富集度，在地下水的蒸发作用过程中，水氯镁石的沉淀导致钾的富集分馏作用，水氯镁石沉淀作用区域仅限定在天然蒸发泵最有效的地方。此发明的基本方法是用人工改变地表条件去增加蒸发泵效益，实验已经表明，最有利的蒸发作用发生在地表以下20-30厘米深的地下水位处，在那里地下水的蒸发速率将比在地下30-130米处快2-10倍，在地表下几米的地下水则不发生蒸发作用。
我们的观察已系统表明蒸发泵的天然作用在特殊的自然条件下对于从卤水中富集K离子是很有效的。如前所述，本发明的目的是改变那里的水动力条件、模拟产生钾卤水的条件。关键的因素是地下水位的深度。
a).假如现在自然地下水位太深，例如，假如现在水位是1米多，而蒸发泵最有效的水位是20-30米，那么可以用推土机推走地表的泥土直到人工造成水位能使蒸发泵作用最好。
b).假如现在地下水位太浅，那么可以用推土机推来泥土直到人工造成水位能使蒸发泵作用最好。
c).假如地下水位高于地面，造成盐湖，那么用推土机推土把盐湖逐渐填土，而填干了的盐湖水变成地下水，它的水位是最适宜蒸发的。
我们还可以利用一个地方须要搬走的泥土到另外一个地方，这个发明还指明有其他的方法来调整地下水位和地下水势，例如引河水、泉水或其淡卤水，或排地下卤水到用人工造的池里去。
因为蒸发作用造成不但钾离子而且其他离子都富集，该专利进一步介绍了应用添加剂减少卤水中溶解的离子，例如Mg，添加剂的化学性能取决于地下水的化学性质，象在察尔汗地区富钾的地下水区域应该用碳酸盐，天然碱(苏打碱)最合适的。
总之，除掉镁的有效方法当然是加入添加剂，使其与镁构成混合的沉淀体系，这种天然碱添加剂并不贵，不但沉淀了镁，同时通过正离子在添加剂中沉淀而增加了卤水中钾的富集度，发明者注意到，在该地区苏打水中地下水消耗了镁，因为它作为碳酸盐(碳酸钙镁矿、水菱镁矿)而沉淀。应用天然碱(钠碳酸盐)作为一种添加剂能引起镁(作为碳酸盐)而沉淀，并且由于进一步蒸发作用最终沉淀下来作为氯化物的钠。
碳酸天然碱的添加量取决于卤水中镁富集度，镁与钠的每个单位体积的磨碎比例大约应为1∶2，通过一种“管道式”的湖卤水进入人造蒸发池中的过程就能产生富钾卤水，同时天然碱添加剂也加到蒸发池中去。
综上所述，该项发明的基本原理是1.更有效地利用太阳能富集地下水中的钾。
2.添加剂钠碳酸盐促使镁的沉淀。
等到地下卤水钾增加到一定浓度(例如在察尔汗百分之十)而其他离子减少到一定浓度后，此卤水已成矿水，可用现有方法泵出或导出到厂中用现有方法加工。
权利要求
1.通过人造蒸发泵方法利用太阳能生产来自地表和地下卤水中的钾矿，该方法是用人工推土的方法来调节地下水位之高低，以人工造成地下水水位和自然钾矿卤水区的水位高低相似，形成人工造成蒸发泵生产钾矿卤水的条件，这个作用造成其他离子沉淀，而钾离子在卤水中富集增大到一个程度，以致在不能供给钾卤水的地方经过人工作用也可以供给钾卤水了。
2.按照权利要求1所述的方法，该方法还可以用碳酸盐添加剂来使卤水中镁离子沉淀成碳酸盐，然后经过蒸发钠离子沉淀氯化钠，最后钾离子可以在卤水中更加富集，该添加剂增加到蓄地下水的沉淀物中。
全文摘要
本发明是用人工方法富集天然水的钾离子，使大地区的地下含钾不多的卤水变成钾矿卤水。物理原理是Darcy-Hubbert-Hsii规律Q＝K.dh/dl。该作用叫作蒸发泵，在蒸发时，地下水起化学作用，使钾离子富集而其他离子沉淀。现在生产钾离子矿卤水是限于小区域在那里地下水位偶然正好使自然蒸发泵发挥效用，而本发明是调剂水势差造成蒸发泵效用最大的条件，该方法是用推土机使每一地下水位变浅或变深。此外，还用添加剂部分沉淀卤水中的镁离子，以使地下水的钾更富集，而其他离子格外少，造成最好的矿卤水。
文档编号E21C41/20GK1086578SQ9311740
公开日1994年5月11日 申请日期1993年9月20日 优先权日1992年10月26日
发明者许小义 申请人:塔里木公司