中国天然碱课件

一、天然碱的基本概念
天然碱的常见类型是倍半碳酸钠(Na2CO3•NaHCO3• H2O） 。目前，所谓天然碱一般均指Na2CO3及NaHCO3的盐类矿 物。它所包含的主要矿物、矿石类型有二十几种。
二、中国天然碱资源分布与探明储量
中国天然碱资源遍布内蒙古、吉林、河南、青海 新疆和西藏，主要集中于河南和内蒙古
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2.1 矿床特点
2.1.3吴城碱矿 吴城碱矿 该天然碱矿床占地面积约4.66平方公里，埋深约643974米，分两个含矿组，36个含矿层。上段为盐碱矿段， 21层，厚1-3米，最厚4.56米。矿层平均含34%的碳酸钠， 45%的氯化钠；下段为碱矿层，15层，厚度从0.5-1.5米， 最厚2.38米。矿层平均含碳酸钠55%，氯化钠小于0.3% 。 碳酸盐矿物主要包括天然碱以及与钠钙石、氯碳钠镁石和 伴生的碳氢钠石。顶底板及尾矿矿层是油页岩、白云岩和 泥灰岩。
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2.2 开采技术——钻井溶解法开采
双井压裂连通溶采工艺 优点：具有生产能力高、生产成本低、碱卤浓度高而且稳 定等优点。 利用水力压力和溶解作用，迫使矿层形成开放式裂隙，提 高渗透率使矿石不断溶解，在井间沿矿层形成必要的通道 。然后采用泵从一口井注入溶剂，由另一口井采出碱卤， 达到溶采的目的。 双井压裂过程可分为压裂期、扩展期和生产期三个阶段。
已探明储量2.6亿吨
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中国天然碱储量分布情况
中国是天然碱资源丰富的国家之一，已探明 的天然碱矿总储量约2.6亿吨
查干淖尔碱矿 储量 4350万吨 鄂尔多斯碱湖储 量 1370万吨
安棚碱矿储量 12080万吨
吴城碱矿储量 6900万吨
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三.中国天然碱矿矿床特点和开采技术 中国天然碱矿矿床特点和开采技术 2.1矿床特点 矿床特点 查干诺尔碱矿 安棚碱矿 吴城碱矿 2.2开采技术 开采技术 露天开采 钻井溶解法开采
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2.2 开采技术——钻井溶解法开采
水平井溶采工艺 优点： 建设期短，占地面积小； 回采率高，生产能力大，生产成本低； 卤井使用寿命长； 劳动强度低，卤井事故少，维护费用少； 连通的几率高，缩短了卤井达产期； 避免矿层间的相互污染及地下水的污染；
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钻井溶解法开采——水平井溶采示意图 水平井溶采示意图 钻井溶解法开采
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钻井溶解法开采——安棚采集卤系统 安棚采集卤系统 钻井溶解法开采
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四、现有纯碱产能及产量
现有纯碱加工装置的生产工艺和生产能力 已形成纯碱生产能力1725kt/a
生产厂 企业名称 安棚碱矿 新型化工 博源集团 吴城碱矿 海晶碱业 苏尼特碱业 合同查汗淖 其他 合计 察汗淖马尔太等 1785 纯碱生产 生产能力(kt/a) 工艺 纯碱 小苏打 倍半碱法 300+400 一水碱法 倍半碱法 碳化法 一水碱法 碳化法 一水碱法 400 100 150 135 250 100 120 100 100 400 70
中国天然碱简介
内蒙古博源工程公司 2010年 2010年7月
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主要内容
天然碱的基本概念 中国天然碱资源分布与探明储量 中国天然碱矿矿床特点和开采技术 中国现有纯碱产能及产量 天然碱主要加工工艺
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一、天然碱的基本概念
在地壳里及其地表，不仅有丰富的各种水不性溶物矿 物、矿藏，还有大量可溶性盐类矿物。这些可溶性盐类矿 物可能是固体，也可能是液体，或者二者并存。这些矿物 是在地球漫长的地质年代里，当有利于生成盐类矿物的地 球化学、水文地质以及气候条件出现时而形成的。从古生 代直到现代，每一个地质年代都有盐类矿物形成、沉积。 天然碱就属于这类可溶性盐类矿物。大多数碱（包括现代 盐碱湖）是地质年代第三纪、第四纪开始发育的盐类沉积 矿床，它们大都属于陆相沉积盐类矿床。这类盐类矿床常 见的还有石盐（NaCl)、、钾碱、钾盐、石膏、硼砂、芒 硝等人们所熟悉的矿物。
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2.2 开采技术——查干诺尔露天碱矿
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2.2 开采技术——查干诺尔露天碱矿
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2.2 开采技术——钻井溶解法开采
2.2.2 钻井溶解法开采 2.2.2.1溶剂选择 溶剂选择 钻井溶解法开采法开采天然碱矿的溶剂经历了淡烧碱 液、热杂水+回注卤水以及碳化母液湿分解后注井溶解三 个主要阶段。目前安棚碱矿主要采用热杂水+回注卤水； 吴城碱矿采用碳化母液湿分解后注井溶解。
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烧碱
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50 20
三、现有纯碱产能及产量
纯碱产量 随着产能的增加，产量从2000年的224kt/a增长至 2009年的1685kt/a。
装置简介
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安棚碱矿一期装置——30万吨/年纯碱(倍半碱工艺) 安棚碱矿一期装置——30万吨/年纯碱(倍半碱工艺) ——30万吨
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安棚碱矿二期装置——40万吨/年纯碱(一水碱工艺) 安棚碱矿二期装置——40万吨/年纯碱(一水碱工艺) ——40万吨
一、天然碱的基本概念
天然碱属于可溶性盐类矿物，是因为它的主要成分碳 酸钠和碳酸氢钠实质上不是“碱”而是“盐”。它不具备 “碱”的化学分子结构特征，而是强碱金属和弱酸根所组 成的额离子型化合物——盐。然而，由于这类化合物溶水 后因离子化作用，及离子间的相互结合而产生较多的氢氧 离子根，使溶液呈碱性。又由于它在400℃以上的高温下分 解能得到与氢氧化钠起类似作用的氧化钠。所以工业上惯 称它为“碱”。且由于用人工合成的方法可以制得高纯度 的碳酸钠，而得名纯碱。综上所述，对其主要成分为碳酸 钠及碳酸氢钠的非金属矿物统称为天然碱。
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2.2 开采技术——钻井溶解法开采
单井对流水溶开采 单井对流法是一种常用的溶采工艺，它具有系统简单、流 程简便、劳动强度低、容易操作等优点。因此，当采用水 力压裂不成功时，也可改用单井对流法进行开采。 单井对流法的生产过程可以分为三个阶段：建槽阶段 、生 产阶段 、衰老阶段。
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钻井溶解法开采——单井溶采示意图 单井溶采示意图 钻井溶解法开采
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2.2 开采技术——钻井溶解法开采
2.2.2 钻井溶解法开采 2.2.2.1溶剂选择 溶剂选择 钻井溶解法开采法开采天然碱矿的溶剂经历了淡烧碱 液、热杂水+回注卤水以及碳化母液湿分解后注井溶解三 个主要阶段。目前安棚碱矿主要采用热杂水+回注卤水； 吴城碱矿采用碳化母液湿分解后注井溶解。 2.2.2.2开采方式 开采方式 天然碱矿开采经历了单井对流溶采、双井压裂连通溶 采及双井水平钻井连通开采三个阶段。目前开采主要以水 平井为主，其它两种开采方法为辅。
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2.2 开采技术——钻井溶解法开采
生产期注意事项 ① 控制采卤量，保持一定的出卤井口压 力，让注入的溶 剂向上壁溶蚀和冲刷。 ② 采、注井交换使用，1—2个月切换一次。 ③ 停止采卤时，先闭采卤闸，继续注入溶剂，使溶腔压 力增加，迫使侧溶。
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钻井溶解法开采——双井溶采示意图 双井溶采示意图 钻井溶解法开采
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天然碱主要加工工艺——倍半碱工艺 天然碱主要加工工艺——倍半碱工艺 ——
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天然碱主要加工工艺——碳化法工艺 天然碱主要加工工艺——2 开采技术——露天开采
2.2.1露天开采 露天开采 查干诺尔碱矿是目前国内最大的露天天然碱矿。开采 方法类似露天开采的煤矿——剥离表层土及淤泥，逐步开 采天然碱矿层。先抽干晶间卤水，用泵打到滩晒池，夏天 回收盐，冬季回收芒硝碱。由于矿体溶于水，所以碱矿必 须防止地表水及地下水的浸蚀。滩晒池夏、秋蒸发水份后 生产天然碱，固体矿床冬季在淤泥冻结时开采固体碱矿。
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2.1 矿床特点
2.1.2安棚碱矿 安棚碱矿 河南安棚碱矿是国内发现的大型天然碱矿之一，地处 淮河源头，安棚苏打石矿床是世界上埋藏最深的天然碱矿 床，矿床埋藏深约2200-2700米 。 原料组成属重碳酸钠型和倍半碱型，有17个矿层，各 层平均厚度从0.6m至1.6m不等，矿层中各组份平均为： NaHCO3 为 77.06% ，Na2CO3 为 16.33%，NaCl 小于1%； 矿层顶、底板及夹矸主要为白云岩、泥灰岩及油页岩。
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2.1 矿床特点
2.1.1查干诺尔碱矿 查干诺尔碱矿 查干诺尔碱矿床埋藏浅，顶板埋深度平均16米。共有 9个矿层，其中3个主要矿层的平均厚度分别为1.39m、 2.44m和2.46m。矿层顶、底板及夹层主要为黑色淤泥 。各 矿层的平均化学组成： Na2CO3 为24.52～26.84% ， NaHCO3为1.64～4.71%，Na2SO410.17～11.97% ，NaCl为 1.63～2.01%，水不溶物为2.07～3.97%，结晶水为54.70～ 56.95% 。
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安棚碱矿三期装置——40万吨/年纯碱(倍半碱工艺) 安棚碱矿三期装置——40万吨/年纯碱(倍半碱工艺) ——40万吨
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苏尼特碱业公司——25万吨/年纯碱(碳化工艺) 苏尼特碱业公司——25万吨/年纯碱(碳化工艺) ——25万吨
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海晶碱业公司——10万吨/年纯碱(一水碱工艺) 海晶碱业公司——10万吨/年纯碱(一水碱工艺) ——10万吨
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吴城碱矿——15万吨/年纯碱(碳化工艺) 吴城碱矿——15万吨/年纯碱(碳化工艺) ——15万吨
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原碱湖试验站装置
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五.天然碱主要加工工艺 天然碱主要加工工艺
4.1 一水碱工艺 4.2 倍半碱工艺 4.3 碳化法工艺
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天然碱主要加工工艺——一水碱工艺 天然碱主要加工工艺——一水碱工艺 ——