四川恒成鉀鹽科技產業開發建設
情 況 簡 介
根據達州市委、市政府要求,達州市恒成能源(集團)有限責任公司自2002年以來致力于達州市鉀鹽資源的勘探、開發及綜合利用,已累計完成投資3億多元,取得了重大成果,系中國(普光)鋰鉀資源綜合開發園區目前唯一可實現鉀鹽資源就地產業化的企業。
一、基本情況
(一)資源勘探
1.探礦權
按照國家相關規定,恒成集團公司以申請在先的方式于2003年取得達州市宣漢縣鉀鹽探礦權,現有探權礦面積26.33km2(有效期限:2023年3月1日—2028年2月29日),位于宣漢鉀鹽資源富集核心區域。
2.勘探工程
2002年以來,公司根據礦產資源勘查的要求,進行了資源的預查、普查、詳查、勘探等工作。在完成了北2井的修復加深工程后,完成了北2井鹵水產能測試,隨后開展了礦區地質、物探等基礎資料的收集、整理、分析工作,確定了新井的鉆井井位,先后完成了北2井、恒成1井、恒成2井、恒成7井、恒成7-1分支井、恒成3井和恒成3-1分支井共七口探采結合井的鉆探工程,并同時完成了恒成1井與2井、3井、3-1井的深井井下對接,形成了1組生產井。
(二)技術研發
1.研發機構及團隊
川東北鉀鹽資源成份復雜、埋藏深,國內科研機構和專家學者都沒有進行過提取利用的深入研究,國外也沒有類似的成功應用經驗可供借鑒,為此,公司決定走獨立自主的研發道路,于2008年組建了“恒成鹽鹵研發中心”,后申報為“達州天然氣能源化工產業區鹽鹵和天然氣伴生資源技術研發中心”,成為達州市首家,也是唯一一家專門從事鉀鹽資源勘探及綜合利用技術深入研究的企業。
中心成立之初由青海中信國安科技發展有限責任公司總工程師夏康明(現已退休離職)帶隊開展工作,完成了項目總體工藝流程規劃和基礎理論研究,后續通過不斷的優化流程和汲取新的技術和方法,形成現在設計所用的工藝方案。目前,公司技術團隊有在職正高級工程師1名、高級工程師1名、工程師和助理工程師等近10名,另有外聘專家5名,涉及地質、物探、化工等多專業多學科。
2.產學研合作
(1)與中國地質科學院合作開展找礦及成因分析研究工作。公司在找鉀方面所取得的成果得到中國地質科學院鄭綿平院士的認可和肯定,雙方開展了技術合作,簽訂了戰略合作協議,成立了院士工作站,重點開展找礦及成因分析研究工作。
(2)與天津科技大學、中國輕工業制鹽與鹽化工重點實驗室開展了多項技術合作,設立了“中國輕工業制鹽與鹽化工重點實驗室恒成中心”,解決資源開發利用技術問題。
(3)與成都理工大學合作,為項目提供地質、物探以及開發利用等方面的技術支持;
(4)與中鹽工程技術研究院有限公司合作,為項目提供工程應用及工程設計等方面的支持。
二、恒成鉀鹽科技產業項目取得的成果
(一)資源勘探取得重大成果,鎖定了礦區資源
1.查明了礦床基本性質
通過對基礎數據的收集、整理和分析,已基本查明礦床主要含水層的巖性、厚度、產狀、分布、埋藏條件、水力性質、富水性、滲透性、水位、水質以及地下水、地表水動態變化特征和地下水的補給、排泄條件,勘探區水文地質條件。
2.證實川東北鉀鹽資源儲量豐富,品質優良
通過勘探,不僅發現了天然富鉀鹵水,還發現了新型雜鹵石鉀鹽礦(石鹽型雜鹵石鉀鹽)。天然富鉀鹵水位于礦床上層,平均埋深3200米,新型雜鹵石鉀鹽礦位于礦床下層,平均厚度約15米。經中國科學院鹽湖研究院檢測:天然富鉀鹵水中富含鉀、鋰、銫、銣、溴、硼、碘等多種高附加值元素,多種元素含量高于國家單獨礦種開采品位標準,綜合利用價值巨大,其中鉀離子含量30.12g/L,高于工業開采品位3.5倍,鋰離子含量427mg/L,高于國家開采標準8倍以上,是目前已知世界范圍內第二優良的富鉀鹵水。新型雜鹵石鉀鹽礦是雜鹵石與石鹽伴生,有別于傳統雜鹵石與石膏伴生的礦種,易溶易采,經山東魯南地質工程勘測院檢測,鉀離子含量4.76%,高于國家工業采品位超4倍。
3.探索到科學的找礦模式,為川東北尋找鉀鹽資源奠定了基礎
項目勘探過程中克服川東北地區地質復雜、層位比對困難等難題,利用所實施幾口井所獲得的基礎數據,結合多年對地質成因的研究分析,對川東北鉀鹽資源的分布有了新的認識,形成了科學的找礦模式,為今后川東北尋找鉀鹽資源奠定了理論基礎。
4.發現易溶易采的海相鉀鹽礦床,推進了我國海相找鉀戰略
公司在屬于海相的宣漢富鉀鹵水層下部首次發現了石鹽與雜鹵石共生的新型雜鹵石鉀鹽礦。該礦雜鹵石、石鹽共生,是易溶易采的雜鹵石礦床,顛覆了專家對雜鹵石難溶的傳統認識,為尋找鉀鹽資源奠定新的理論基礎,為國家找鉀采鉀提供新的方向和思路,推進了我國海相找鉀戰略。中國地質科學院鄭綿平院士對該礦的取得高度重視,并對該礦的成因及利用進行深入研究。
(二)具有自有知識產權的產業化關鍵技術取得重大突破,為項目建設提供了技術保障
1.掌握了具有自主知識產權將鹵水中全部有用元素榨干吃盡的工藝技術
通過設計合適的工藝路線,選擇適宜的工藝方法,從鹵水資源中提取出了碳酸鋰、氯化鉀、氯化銣、溴素、碘素、硼酸等十余種化工產品,做到了有用元素應提盡提,且工藝簡單、成本低廉、操作寬松、環境友好,易于工業化實現。不僅解決從資源溶采、分離、提取到三廢處理的系統性工程技術,而且所有技術具有完全自主知識產權,取得了全國首創率先發現特大型易溶易采新型雜鹵石鉀鹽礦、首創的資源固液混采,原創的復雜鹵水體系定向提取高附加值產品的技術成果。并先后取得了“一種鹵水綜合利用的方法”“一種雜鹵石-石鹽伴生礦床的開采利用方法”“一種含硼鹵水中鈣鎂渣回收硼鎂的方法”等8項發明專利,另有多項技術申請專利中。
2.新技術、新設備的應用,綠色節能,解決了“三廢”處理技術難題
在工藝方案規劃的過程中,始終堅持綠色、節能、環保的理念,開發的硫化氫脫除利用新技術、鈣鎂廢渣回收利用新技術,選用的MVR制鹽新技術等,解決了鹵水綜合利用過程中三廢處理的問題,確保項目實施過程中不會受制于環保的影響。
3.開發出天然低鈉鹽新產品
為了發掘資源優勢,恒成提出了天然低鈉鹽的理念并付諸實施,采用先進的MVR制鹽技術將鹵水中的鉀鈉加工成需求比例的鉀石鹽,并進一步通過育晶生長控制氯化鉀、氯化鈉的品相與粒度,生產高品質的低鈉鹽,生產技術國內首創。與目前國內采用食用氯化鈉和食用氯化鉀摻混工藝生產的低鈉鹽相比具有明顯的優勢:
(1)原料來自于2億年前的三疊系,埋深地表3200米以下,加之大量新技術的使用,使整個產品從原料到生產加工環節都沒有受到任何污染,具有井鹽綠色的特點;
(2)該資源來自于海相沉積,富含多種對人體有益的微量元素,具有海鹽天然營養的特點,是目前國內唯一的天然綠色低鈉鹽,市場前景可期。公司與有“鹽業黃埔”之稱的天津科技大學合作開展《恒成多組份鹵水蒸發結晶過程》的中試研究,取得了較好的研究成果。
4.開展及完成了“資源混采中試”和“混采鹵水綜合利用中試”雙試,打通了產業化最后一公里。
為實現工業化生產,公司立足自身力量完成試驗工程設計及建設,于2020年6月、12月先后開展了“資源混采中試”和“混采鹵水綜合利用中試”,雙試取得重大成果:
(1)資源混采中試成果:通過固液資源混采工藝,成功采鹵1.1萬m3,檢驗溶浸混采技術可靠性,井下溶腔1100m3,為后續對富鉀鹵水及新型雜鹵石鉀鹽礦定量定質奠定基礎,整個采輸鹵系統運行良好,為采輸鹵系統安全運行積累經驗。
(2)混采鹵水綜合利用中試成果:①通過產品提取放大試驗為今后生產裝置設計取得相關參數;②生產氯化鈉、氯化鉀、低鈉鹽、碳酸鋰等產品,檢驗工藝技術,成為國內首家完成一次性生產低鈉鹽企業; ③發現和解決在實驗室階段沒有顯現的工藝技術問題,避免和減少投產后技改難題;④優化提取硼工藝技術;⑤優化提取鋰工藝技術;⑥開展了高鹽分狀況下提取銣銫工藝技術攻關;⑦為招商引資順利實施提供技術支撐,打消合作方對技術、產品顧慮;⑧培養和鍛煉一批青年技術人才,為工業化生產做好人才儲備;⑨試驗設備、設施70%以上可用于今后項目生產,不會產生浪費。
2023年6月16日,宣漢縣政府和公司隆重舉行了恒成鉀鹽項目中試成果發布會,達州市委邵革軍書記親臨會場,市委、政府、人大、政協及相關部門領導以及專家、企業家200多人參加了會議。會上,鄭綿平院士、中國地質科學院礦產研究所首席專家張永生、中鹽研究院常務副院長張仂作了恒成鉀鹽項目中試成果專題報告,對中試成果給予了充分肯定和高度評價,認為公司通過二十余年的研發攻關掌握了具有自主知識產權的三大關鍵技術,即:固液資源兼采的資源開采技術、高附加值產品定向提取技術、能源循環利用技術,解決了從資源溶采、分離、提取到三廢處理系統性難題,具有全面、可靠、領先的特點,取得了“兩個首創、一個原創”的重大技術成果。
三、產品定位及產業規劃
(一)主要產品定位、行業現狀及市場前景
1.氯化鈉:氯化鈉目前處于市場飽和狀態,由于附加值較低,輻射范圍有限,為此,恒成公司依托綠色、天然、營養豐富的資源特色,走少而精的發展路子,大力發展高端多品種食用鹽,產品面向全國銷售。
2.氯化鉀:氯化鉀是國家戰略資源,產品定位高品質食品級氯化鉀,具有較好的市場競爭力,取得食用鹽生產資質后,氯化鉀全部用于生產低鈉鹽。低鈉鹽是一種健康食鹽,以加碘食鹽為基礎,添加一定量氯化鉀(含量約20%),有助人體鈉鉀平衡,降低高血壓、心血管疾病的風險。最適合中老年人和患有高血壓,以及孕婦長期服用。為落實《“健康中國2030”規劃綱要》,國務院發布了《關于實施健康中國行動的意見》,鼓勵全社會減鹽、減油、減糖,并將減鹽放在首位,在保證口感不變的前提下,低鈉鹽成為了減鹽的首選,也更易被市場所接受。恒成低鈉鹽項目充分發掘了資源潛力,打造綠色天然、營養健康的高端低鈉鹽產品,為全國首例,不僅符合國家發展方向,還大幅提升了產品附加值,市場前景較好。
3.碳酸鋰:鋰是國家戰略資源,主要用于儲能領域。隨著國家新能源和清潔能源的發展規劃的實施,特別是國家對新能源汽車的大力支持和新能源汽車的高速發展,迎來了鋰行業的飛速發展,鋰產品量價都達到了歷史高位,一大批鋰行業相關項目上馬,許多提鋰新技術得以應用。但由于投資過熱,鋰產品的價格迎來了大起大落,目前在10萬元/噸左右。由于國家新能源、清潔能源總體發展規劃未變,在鋰電沒有新的替代產品前,鋰行業仍處于發展的黃金期。
4.溴素:自然界中,溴主要存在于大海之中。溴的用途十分廣泛,可用作溴化銀感光劑、溴化鋰制冷劑、有機滅火劑和阻燃劑、殺蟲劑等的原材料,在青霉素等抗菌素生產過程也需要溴。我國溴素產需基本持平,但隨著國內溴主產區山東東營、濰坊等地長期開采,資源品質嚴重下降,國內溴素產量日益減少,溴進口量持續增加,國內溴素價格不斷上揚,兩個間已上漲了超過50%,目前達到3萬元/噸。本項目的溴素產品可向重慶等地制藥企業就近銷售。
(二)產業規劃
近期規劃以《鉀鋰資源采輸鹵項目》《富鉀巖鹽制3萬噸氯化鉀/年及鹵水綜合利用項目》《智慧制鹽+工業旅游項目》工程實現鉀鹽資源綜合開發利用。
二期規劃占地500畝,建設年產7萬噸氯化鉀、3000噸碳酸鋰、63萬噸氯化鈉、50噸碘素、2500噸溴素、11000噸硼酸、45噸氯化銣等產品生產裝置,并配套建設120萬噸聯堿項目。
四、項目意義
1、鉀鹽是我國大宗緊缺戰略性糧食礦產,關系到國家糧食安全
中國鉀鹽資源匱乏,截至2019年底查明資源儲量為101539萬噸(以KCl計),主要集中在青海和新疆兩地。鉀鹽是可溶性含鉀鹽類礦物,是鉀肥和含鉀肥料的最主要礦物原料。鉀是農作物生長所必需的三大營養元素之一,具有多方面的抗逆功能,能增強作物的抗旱、抗寒、抗病、抗鹽和抗倒伏能力,是糧食的“食糧”。因此,保障鉀鹽資源對我國農業的持續、安全供應,就是保衛我國糧食供應安全,就是保衛14億人口的吃飯安全。
2、我國鉀鹽對外依存度居高不下,資源安全形勢嚴峻
近十多年以來,我國已穩居全球最大的鉀鹽(肥)消費國地位,但由于我國的鉀鹽資源和產能有限,國產鉀肥自給率僅能保持在50%左右,不足部分嚴重依賴來自加拿大、白俄羅斯和俄羅斯三國的進口鉀肥,進口來源國過于集中,極容易受到國際政治環境變化的影響。2022年俄烏戰爭爆發,波羅的海被封鎖海運受阻就對我國鉀肥進口造成了沖擊。
3、落實中央領導決策部署,保障鉀鹽資源戰略安全
習總書記指出“要把中國人的飯碗牢牢端在自己手中”。
2023年4月,中共中央 國務院印發《關于促進初級產品供給保障和價格穩定的意見》,明確提出:“聚焦重要農產品、基礎性能源、戰略性礦產資源等初級產品,區分國內自主可控和外采比例較高等不同類別,分類精準施策,著力補短板、強弱項、固底板,增強保供穩價政策的針對性、有效性。”同年7月,習近平總書記來川視察時強調:要強化糧食和戰略性礦產資源等生產供應,打造保障國家重要初級產品供給戰略基地。達州天然氣、海相鉀鋰資源豐富,省委十二屆二次全會賦予建設萬達開天然氣鉀鋰綜合利用集聚區戰略定位。
為解決鉀鹽資源的安全保障問題,必須進一步加快國內鉀礦資源勘探,努力在境內找到更多的鉀鹽資源,除青海、新疆等重點省區外,加快推進川東北普光海相鉀鹽基地建設顯得尤為迫切。
4、達州宣漢普光地區有望建成中國首個億噸級大型海相鉀鹽資源基地和百萬噸級鉀肥產能基地
2022年,鄭綿平院士團隊編制完成《四川省達州市宣漢縣普光地區新型雜鹵石鉀鹽礦調查評價報告》,得出:“估算普光地區630km2范圍內新型雜鹵石鉀鹽礦推斷資源量2.45億噸、潛在資源4.65億噸、合計7.1億噸,總體達超大型規模;恒成鉀鹽公司經對接井溶采提鉀中試,產出25噸氯化鉀工業產品(KCl含量98.37%),表明“新型雜鹵石鉀鹽礦”工業化開發利用前景良好,實現了我國海相可溶性固體鉀鹽找礦重大突破,開拓了四川盆地海相鉀鹽找礦新領域和新方向,證明宣漢普光地區有望成為全國首個億噸級海相鉀鹽基地,對支撐服務國家鉀鹽戰略有重大意義。”
2023年10月,中國地質學會鹽類資源環境專業委員會第一屆學術會議暨海相鉀鹽與油鉀鋰兼探研討會在達州舉行,來自中國工程院、無機鹽協會、國內科研院所和鉀肥生產企業的近百名業內權威專家參加會議。會議一致認為:當前,國家鉀鹽資源短缺,國內鉀肥需求高居不下,鉀肥生產能力已達上限,保供前景堪憂;宣漢普光地區鉀鹽潛在資源豐富,規模超億噸,應加強新型雜鹵石鉀鹽礦成礦規律和理論認識研究,加快編制深部海相可溶性固體鉀鹽勘查規范實施細則,為推動中國深部海相鉀鹽資源勘查開發夯實基礎。
五、恒成鉀鹽科技產業核心競爭力及其發展優勢
(一)核心競爭力優勢明顯
1.具有無可比擬的資源:達州宣漢勘探發現的鉀鋰資源以其稀缺性獨樹一幟,具有不可復制性,且儲量豐富,品位極高,其中鉀鋰屬于國家戰略資源,硼、溴等屬國家短缺化工資源,具有得天獨厚天然的核心競爭力,公司所獲得的探礦權面積為26.33km2,位于宣漢鉀、鋰資源富集核心區,經鄭棉平院士專家團隊測算,恒成26.33km2鉀鹽探礦權范圍內預測資源量為:氯化鋰12萬噸,氯化鉀280萬噸,溴15萬噸,新型雜鹵石鉀鹽礦硫酸鉀1億噸。為項目發展提供可靠、持續的資源保證。
2.具有先進可靠的技術:恒成集團通過十多年的研發攻關掌握了具有自主知識產權的項目產業化三大關鍵技術,即:固液資源兼采的資源開采技術、高附加產品定向提取技術、能源循環利用技術,該技術解決了從資源溶采、分離、提取到三廢處理系統性難題,具有全面、可靠、領先的特點。
3.具有無可競爭的成本:恒成集團鉀鹽科技項目依托良好的資源開發了10多種附加值高的產品,且產業鏈長,其綜合利用可以互攤綜合成本,單項成本遠低于同行業同產品,具有強有力的競爭力。
(二)發展前景十分良好
1.產品及市場優勢。氯化鉀、硼酸、碳酸鋰、溴素、碘素等產品均具有良好的市場前景。鉀、鋰屬于國家戰略資源,硼、溴等是國家短缺化工資源。
2.政策優勢。一是鉀、鋰作為國家戰略資源,其開發會得到國家政策支持,特別是國家近年為保障我國鉀肥穩定供應及糧食安全,高度重視鉀資源的替代及新的鉀資源的開發,為此,國家發改委委托中國國際工程咨詢公司專程達州考察調研我市海相鉀資源的勘探開發情況,調研組已向國家建議將我市建設為國家級鉀肥戰略保供基地。建議批準后,達州鉀資源開發會得到國家特殊政策的支持;二是國家實施新一輪西部大開發戰略,給予了西部企業2021-2030年所得稅15%征收優惠政策。三是宣漢縣已創建為全國百強縣,省、市、縣出臺了一系列特殊政策支持企業發展。四是宣漢縣鋰鉀產業園開發建設被列為宣漢縣三大任務、達州市10件大事和四川省100個重點項目。2022年,四川省委又賦予達州建設天然氣鋰鉀綜合利用集聚區的“戰略定位”。省、市、縣黨委、政府對園區相關項目建設十分關心,在政策、資金等方面給予了大力支持。五是恒成鉀鹽項目經過二十多年的艱苦努力,已完成資源勘探、技術研發、產業規劃等重要環節工作,作為園區首個可實現鋰鉀資源工業化生產的企業,項目土地、水、電、氣等得到最優惠政策的支持。目前,項目一期3萬噸已具備建設條件,實現工業化生產后,將會得到更多的政策、資金等支持。
3.區位及交通優勢明顯。項目地處川渝陜結合部,位于成都、重慶、西安“西三角經濟圈”重要地帶以及成渝雙城經濟圈的萬達開統籌發展示范區國家戰略的核心地區,發展余地大,產品輻射范圍廣闊,交通發達,公路、鐵路、高速、航空立體交錯,四通八達。
六、近期工作計劃及開展情況
為了認真落實四川省委十二屆二次全會和達州市委第五屆五次全會部署,公司加快推動項目建設,為把達州建設為萬達開天然氣鋰鉀綜合利用集聚區發揮示范和引領作用。
1.項目建設方面啟動了《富鉀巖鹽制10萬噸氯化鉀/年及鹵水綜合利用》(一期)項目(年產3萬噸氯化鉀),并配合市、縣黨委、政府將一期富鉀巖鹽制3萬噸氯化鉀/年及鹵水綜合利用項目納入國家科技攻關項目,爭取國家政策支持。為了解決制約達州鉀鋰產業發展的瓶頸問題,公司積極配合政府申報海相鉀資源開發試驗區和爭取國家政策支持等工作。公司對前期成果進行了梳理,編制了公司《川東北普光地區深部海相鉀鹽資源混采鹵水綜合利用技術方案咨詢評估報告》《川東北普光地區深部海相“新型雜鹵石鉀鹽礦”溶采中試研究咨詢報告》,2023年12月通過了中國國際工程咨詢有限公司委托中國石油和化學工業聯合會組織的專家組對兩個技術報告的審查鑒定,得到了相關專家的高度認可。經省、市、縣多次匯報和積極爭取,國家發改委委托中咨公司于2023年兩次赴達州市及宣漢縣開展調研評估后,明確提出“在研究制定國家層面鉀肥產業發展規劃中,考慮將四川達州定位為我國鉀資源重要接續地、百萬噸鉀肥產能儲備基地以及海相鉀鹽資源開發試驗區”。國家發改委明確表示大力支持四川在發展鉀肥產業的積極探索,建設海相鉀資源開發試驗區,初步同意對副產物氯化鈉采取“一事一議”的政策支持,國家自然資源部也初步同意采取“邊探邊采”政策試點解決采礦問題,逐步解決達州發展鉀肥產業的政策障礙,推動達州鉀肥產業快速發展。
2.資源勘探方面:2024年-2026年,公司繼續實施探采結合井等工程建設,與中國地質科學院礦產研究所合作開展“新型雜鹵石鉀鹽礦”綠色高效溶采技術與工程化示范研究,打造川東北普光地區海相鉀鹽基地國家品牌。