專利名稱：通過人造蒸發泵方法生產來自地表和地下鹵水中的鉀礦的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種富集沙漠區湖水中鉀離子的方法，該方法使得鹵水鉀離子富集到一個可以開采鉀礦的程度。鉀在很多農業國家作為非常重要的肥料。該項發明是鑒于中國西北的青海省察爾汗地區開采鉀鹵水所觀察到的現象而致力于研究。產生能夠被開采的鉀鹵水是因為1.鹵水由于充分地蒸發而富集足夠的K。2.其它離子，如Ca.Na.Mg等也作為碳酸鹽，硫酸鹽或氯化物全部或部分地沉淀下來。
我們發現鉀鹵水不是一個來自特殊的淵源，而是通過在地表以下地下水的蒸發作用而富集，發明者把這個地質富集作用叫作蒸發泵機理。
察爾汗地區的地下水的天然作用過程是由于地下水沿水動力勢差方向垂直上升，而這種水主要是來自昆侖山上的冰川雪水，并含有Na.K.Mg.Ca.陽離子及SO4.Cl和HCO3陰離子。引起該地區地下水垂直上升的基本原理基于Darcy-Hubbert-Hsü公式Q＝K.dh/dl
K傳導性系數;dh/dl水勢差;Q由于蒸發作用被搬運水的總量。本發明利用這個原則使Q值越大，K離子作為鉀鹵水的富集量越大，本發明的要點是用人工方法改變動力條件(dh/dl)去增加鉀的搬運量及蒸發作用。
在蒸發泵作用過程中K離子的富集作用也引起一系列的化學作用。
地下水在流動過程中和圍巖發生的反映如下(1)Ca離子先沉淀，這樣溶液中就少含Ca2+.CO2-3.HCO-3(2)隨后石膏沉淀，溶液中少含Ca2+.SO2-4(3)再者氯化鈉沉淀，溶液少含Na+和Cl-(4)最后水氯鎂石沉淀，溶液少含Mg2+和SO2-4我的觀察是蒸發泵有效的條件造成其他離子分餾的作用是和地下水位有關，假如地下水位太低，蓋層有一米多厚，蒸發太少，而地下水不能富集鹵水，鉀離子。若地下水位太淺，通過蒸發泵作用，在鉀的富集作用產生時出現的問題是鎂也增加。鹽湖鹵水的表面蒸發作用不能產生鉀鹽，因為表面蒸發作用過程中同時增加了鉀和鎂的富集度，在地下水的蒸發作用過程中，水氯鎂石的沉淀導致鉀的富集分餾作用，水氯鎂石沉淀作用區域僅限定在天然蒸發泵最有效的地方。此發明的基本方法是用人工改變地表條件去增加蒸發泵效益，實驗已經表明，最有利的蒸發作用發生在地表以下20-30厘米深的地下水位處，在那里地下水的蒸發速率將比在地下30-130米處快2-10倍，在地表下幾米的地下水則不發生蒸發作用。
我們的觀察已系統表明蒸發泵的天然作用在特殊的自然條件下對于從鹵水中富集K離子是很有效的。如前所述，本發明的目的是改變那里的水動力條件、模擬產生鉀鹵水的條件。關鍵的因素是地下水位的深度。
a).假如現在自然地下水位太深，例如，假如現在水位是1米多，而蒸發泵最有效的水位是20-30米，那么可以用推土機推走地表的泥土直到人工造成水位能使蒸發泵作用最好。
b).假如現在地下水位太淺，那么可以用推土機推來泥土直到人工造成水位能使蒸發泵作用最好。
c).假如地下水位高于地面，造成鹽湖，那么用推土機推土把鹽湖逐漸填土，而填干了的鹽湖水變成地下水，它的水位是最適宜蒸發的。
我們還可以利用一個地方須要搬走的泥土到另外一個地方，這個發明還指明有其他的方法來調整地下水位和地下水勢，例如引河水、泉水或其淡鹵水，或排地下鹵水到用人工造的池里去。
因為蒸發作用造成不但鉀離子而且其他離子都富集，該專利進一步介紹了應用添加劑減少鹵水中溶解的離子，例如Mg，添加劑的化學性能取決于地下水的化學性質，象在察爾汗地區富鉀的地下水區域應該用碳酸鹽，天然堿(蘇打堿)最合適的。
總之，除掉鎂的有效方法當然是加入添加劑，使其與鎂構成混合的沉淀體系，這種天然堿添加劑并不貴，不但沉淀了鎂，同時通過正離子在添加劑中沉淀而增加了鹵水中鉀的富集度，發明者注意到，在該地區蘇打水中地下水消耗了鎂，因為它作為碳酸鹽(碳酸鈣鎂礦、水菱鎂礦)而沉淀。應用天然堿(鈉碳酸鹽)作為一種添加劑能引起鎂(作為碳酸鹽)而沉淀，并且由于進一步蒸發作用最終沉淀下來作為氯化物的鈉。
碳酸天然堿的添加量取決于鹵水中鎂富集度，鎂與鈉的每個單位體積的磨碎比例大約應為1∶2，通過一種“管道式”的湖鹵水進入人造蒸發池中的過程就能產生富鉀鹵水，同時天然堿添加劑也加到蒸發池中去。
綜上所述，該項發明的基本原理是1.更有效地利用太陽能富集地下水中的鉀。
2.添加劑鈉碳酸鹽促使鎂的沉淀。
等到地下鹵水鉀增加到一定濃度(例如在察爾汗百分之十)而其他離子減少到一定濃度后，此鹵水已成礦水，可用現有方法泵出或導出到廠中用現有方法加工。
權利要求
1.通過人造蒸發泵方法利用太陽能生產來自地表和地下鹵水中的鉀礦，該方法是用人工推土的方法來調節地下水位之高低，以人工造成地下水水位和自然鉀礦鹵水區的水位高低相似，形成人工造成蒸發泵生產鉀礦鹵水的條件，這個作用造成其他離子沉淀，而鉀離子在鹵水中富集增大到一個程度，以致在不能供給鉀鹵水的地方經過人工作用也可以供給鉀鹵水了。
2.按照權利要求1所述的方法，該方法還可以用碳酸鹽添加劑來使鹵水中鎂離子沉淀成碳酸鹽，然后經過蒸發鈉離子沉淀氯化鈉，最后鉀離子可以在鹵水中更加富集，該添加劑增加到蓄地下水的沉淀物中。
全文摘要
本發明是用人工方法富集天然水的鉀離子，使大地區的地下含鉀不多的鹵水變成鉀礦鹵水。物理原理是Darcy-Hubbert-Hsii規律Q＝K.dh/dl。該作用叫作蒸發泵，在蒸發時，地下水起化學作用，使鉀離子富集而其他離子沉淀。現在生產鉀離子礦鹵水是限于小區域在那里地下水位偶然正好使自然蒸發泵發揮效用，而本發明是調劑水勢差造成蒸發泵效用最大的條件，該方法是用推土機使每一地下水位變淺或變深。此外，還用添加劑部分沉淀鹵水中的鎂離子，以使地下水的鉀更富集，而其他離子格外少，造成最好的礦鹵水。
文檔編號E21C41/20GK1086578SQ9311740
公開日1994年5月11日 申請日期1993年9月20日 優先權日1992年10月26日
發明者許小義 申請人:塔里木公司