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四川恒成钾盐科技产业开发建设

情 况 简 介

 

根据达州市委、市政府要求,达州市恒成能源(集团)有限责任公司自2002年以来致力于达州市钾盐资源的勘探、开发及综合利用,已累计完成投资3亿多元,取得了重大成果,系中国(普光)锂钾资源综合开发园区目前唯一可实现钾盐资源就地产业化的企业。

一、基本情况

(一)资源勘探

1.探矿权

按照国家相关规定,恒成集团公司以申请在先的方式于2003年取得达州市宣汉县钾盐探矿权,现有探权矿面积26.33km2(有效期限:2023年3月1日2028年2月29日),位于宣汉钾盐资源富集核心区域。

2.勘探工程

2002年以来,公司根据矿产资源勘查的要求,进行了资源的预查、普查、详查、勘探等工作。在完成了北2井的修复加深工程后,完成了北2井卤水产能测试,随后开展了矿区地质、物探等基础资料的收集、整理、分析工作,确定了新井的钻井井位,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分支井共七口探采结合井的钻探工程,并同时完成了恒成1井与2井、3井、3-1井的深井井下对接,形成了1组生产井。

 

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(二)技术研发

1.研发机构及团队

川东北钾盐资源成份复杂、埋藏深,国内科研机构和专家学者都没有进行过提取利用的深入研究,国外也没有类似的成功应用经验可供借鉴,为此,公司决定走独立自主的研发道路,于2008年组建了“恒成盐卤研发中心”,后申报为“达州天然气能源化工产业区盐卤和天然气伴生资源技术研发中心”,成为达州市首家,也是唯一一家专门从事钾盐资源勘探及综合利用技术深入研究的企业。

中心成立之初由青海中信国安科技发展有限责任公司总工程师夏康明(现已退休离职)带队开展工作,完成了项目总体工艺流程规划和基础理论研究,后续通过不断的优化流程和汲取新的技术和方法,形成现在设计所用的工艺方案。目前,公司技术团队有在职正高级工程师1名、高级工程师1名、工程师和助理工程师等近10名,另有外聘专家5名,涉及地质、物探、化工等多专业多学科。

2.产学研合作

(1)与中国地质科学院合作开展找矿及成因分析研究工作。公司在找钾方面所取得的成果得到中国地质科学院郑绵平院士的认可和肯定,双方开展了技术合作,签订了战略合作协议,成立了院士工作站,重点开展找矿及成因分析研究工作。

(2)与天津科技大学、中国轻工业制盐与盐化工重点实验室开展了多项技术合作,设立了“中国轻工业制盐与盐化工重点实验室恒成中心”,解决资源开发利用技术问题。

(3)与成都理工大学合作,为项目提供地质、物探以及开发利用等方面的技术支持;

(4)与中盐工程技术研究院有限公司合作,为项目提供工程应用及工程设计等方面的支持。

二、恒成钾盐科技产业项目取得的成果

 (一)资源勘探取得重大成果,锁定了矿区资源

1.查明了矿床基本性质

通过对基础数据的收集、整理和分析,已基本查明矿床主要含水层的岩性、厚度、产状、分布、埋藏条件、水力性质、富水性、渗透性、水位、水质以及地下水、地表水动态变化特征和地下水的补给、排泄条件,勘探区水文地质条件。

2.证实川东北钾盐资源储量丰富,品质优良

通过勘探,不仅发现了天然富钾卤水,还发现了新型杂卤石钾盐矿(石盐型杂卤石钾盐)。天然富钾卤水位于矿床上层,平均埋深3200米,新型杂卤石钾盐矿位于矿床下层,平均厚度约15米。经中国科学院盐湖研究院检测:天然富钾卤水中富含钾、锂、铯、铷、溴、硼、碘等多种高附加值元素,多种元素含量高于国家单独矿种开采品位标准,综合利用价值巨大,其中钾离子含量30.12g/L,高于工业开采品位3.5倍,锂离子含量427mg/L,高于国家开采标准8倍以上,是目前已知世界范围内第二优良的富钾卤水。新型杂卤石钾盐矿是杂卤石与石盐伴生,有别于传统杂卤石与石膏伴生的矿种,易溶易采,经山东鲁南地质工程勘测院检测,钾离子含量4.76%,高于国家工业采品位超4倍。

                     

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3.探索到科学的找矿模式,为川东北寻找钾盐资源奠定了基础

项目勘探过程中克服川东北地区地质复杂、层位比对困难等难题,利用所实施几口井所获得的基础数据,结合多年对地质成因的研究分析,对川东北钾盐资源的分布有了新的认识,形成了科学的找矿模式,为今后川东北寻找钾盐资源奠定了理论基础。

4.发现易溶易采的海相钾盐矿床,推进了我国海相找钾战略

公司在属于海相的宣汉富钾卤水层下部首次发现了石盐与杂卤石共生的新型杂卤石钾盐矿。该矿杂卤石、石盐共生,是易溶易采的杂卤石矿床,颠覆了专家对杂卤石难溶的传统认识,为寻找钾盐资源奠定新的理论基础,为国家找钾采钾提供新的方向和思路,推进了我国海相找钾战略。中国地质科学院郑绵平院士对该矿的取得高度重视,并对该矿的成因及利用进行深入研究。

(二)具有自有知识产权的产业化关键技术取得重大突破,为项目建设提供了技术保障

1.掌握了具有自主知识产权将卤水中全部有用元素榨干吃尽的工艺技术

通过设计合适的工艺路线,选择适宜的工艺方法,从卤水资源中提取出了碳酸锂、氯化钾、氯化铷、溴素、碘素、硼酸等十余种化工产品,做到了有用元素应提尽提,且工艺简单、成本低廉、操作宽松、环境友好,易于工业化实现。不仅解决从资源溶采、分离、提取到三废处理的系统性工程技术,而且所有技术具有完全自主知识产权,取得了全国首创率先发现特大型易溶易采新型杂卤石钾盐矿、首创的资源固液混采,原创的复杂卤水体系定向提取高附加值产品的技术成果。并先后取得了“一种卤水综合利用的方法”“一种杂卤石-石盐伴生矿床的开采利用方法”“一种含硼卤水中钙镁渣回收硼镁的方法”等8项发明专利,另有多项技术申请专利中。

2.新技术、新设备的应用,绿色节能,解决了“三废”处理技术难题

在工艺方案规划的过程中,始终坚持绿色、节能、环保的理念,开发的硫化氢脱除利用新技术、钙镁废渣回收利用新技术,选用的MVR制盐新技术等,解决了卤水综合利用过程中三废处理的问题,确保项目实施过程中不会受制于环保的影响。

3.开发出天然低钠盐新产品

为了发掘资源优势,恒成提出了天然低钠盐的理念并付诸实施,采用先进的MVR制盐技术将卤水中的钾钠加工成需求比例的钾石盐,并进一步通过育晶生长控制氯化钾、氯化钠的品相与粒度,生产高品质的低钠盐,生产技术国内首创。与目前国内采用食用氯化钠和食用氯化钾掺混工艺生产的低钠盐相比具有明显的优势:

(1)原料来自于2亿年前的三叠系,埋深地表3200米以下,加之大量新技术的使用,使整个产品从原料到生产加工环节都没有受到任何污染,具有井盐绿色的特点;

(2)该资源来自于海相沉积,富含多种对人体有益的微量元素,具有海盐天然营养的特点,是目前国内唯一的天然绿色低钠盐,市场前景可期。公司与有“盐业黄埔”之称的天津科技大学合作开展《恒成多组份卤水蒸发结晶过程》的中试研究,取得了较好的研究成果。

4.开展及完成了“资源混采中试”和“混采卤水综合利用中试”双试,打通了产业化最后一公里。

为实现工业化生产,公司立足自身力量完成试验工程设计及建设,于2020年6月、12月先后开展了“资源混采中试”和“混采卤水综合利用中试”,双试取得重大成果:

(1)资源混采中试成果:通过固液资源混采工艺,成功采卤1.1万m3,检验溶浸混采技术可靠性,井下溶腔1100m3,为后续对富钾卤水及新型杂卤石钾盐矿定量定质奠定基础,整个采输卤系统运行良好,为采输卤系统安全运行积累经验。

(2)混采卤水综合利用中试成果:①通过产品提取放大试验为今后生产装置设计取得相关参数;②生产氯化钠、氯化钾、低钠盐、碳酸锂等产品,检验工艺技术,成为国内首家完成一次性生产低钠盐企业; ③发现和解决在实验室阶段没有显现的工艺技术问题,避免和减少投产后技改难题;④优化提取硼工艺技术;⑤优化提取锂工艺技术;⑥开展了高盐分状况下提取铷铯工艺技术攻关;⑦为招商引资顺利实施提供技术支撑,打消合作方对技术、产品顾虑;⑧培养和锻炼一批青年技术人才,为工业化生产做好人才储备;⑨试验设备、设施70%以上可用于今后项目生产,不会产生浪费。

2023年6月16日,宣汉县政府和公司隆重举行了恒成钾盐项目中试成果发布会,达州市委邵革军书记亲临会场,市委、政府、人大、政协及相关部门领导以及专家、企业家200多人参加了会议。会上,郑绵平院士、中国地质科学院矿产研究所首席专家张永生、中盐研究院常务副院长张仂作了恒成钾盐项目中试成果专题报告,对中试成果给予了充分肯定和高度评价,认为公司通过二十余年的研发攻关掌握了具有自主知识产权的三大关键技术,即:固液资源兼采的资源开采技术、高附加值产品定向提取技术、能源循环利用技术,解决了从资源溶采、分离、提取到三废处理系统性难题,具有全面、可靠、领先的特点,取得了“两个首创、一个原创”的重大技术成果。

三、产品定位及产业规划

(一)主要产品定位、行业现状及市场前景

1.氯化钠:氯化钠目前处于市场饱和状态,由于附加值较低,辐射范围有限,为此,恒成公司依托绿色、天然、营养丰富的资源特色,走少而精的发展路子,大力发展高端多品种食用盐,产品面向全国销售。

2.氯化钾:氯化钾是国家战略资源,产品定位高品质食品级氯化钾,具有较好的市场竞争力,取得食用盐生产资质后,氯化钾全部用于生产低钠盐。低钠盐是一种健康食盐,以加碘食盐为基础,添加一定量氯化钾(含量约20%),有助人体钠钾平衡,降低高血压、心血管疾病的风险。最适合中老年人和患有高血压,以及孕妇长期服用。为落实《“健康中国2030”规划纲要》,国务院发布了《关于实施健康中国行动的意见》,鼓励全社会减盐、减油、减糖,并将减盐放在首位,在保证口感不变的前提下,低钠盐成为了减盐的首选,也更易被市场所接受。恒成低钠盐项目充分发掘了资源潜力,打造绿色天然、营养健康的高端低钠盐产品,为全国首例,不仅符合国家发展方向,还大幅提升了产品附加值,市场前景较好。

3.碳酸锂:锂是国家战略资源,主要用于储能领域。随着国家新能源和清洁能源的发展规划的实施,特别是国家对新能源汽车的大力支持和新能源汽车的高速发展,迎来了锂行业的飞速发展,锂产品量价都达到了历史高位,一大批锂行业相关项目上马,许多提锂新技术得以应用。但由于投资过热,锂产品的价格迎来了大起大落,目前在10万元/吨左右。由于国家新能源、清洁能源总体发展规划未变,在锂电没有新的替代产品前,锂行业仍处于发展的黄金期。

4.溴素:自然界中,溴主要存在于大海之中。溴的用途十分广泛,可用作溴化银感光剂、溴化锂制冷剂、有机灭火剂和阻燃剂、杀虫剂等的原材料,在青霉素等抗菌素生产过程也需要溴。我国溴素产需基本持平,但随着国内溴主产区山东东营、潍坊等地长期开采,资源品质严重下降,国内溴素产量日益减少,溴进口量持续增加,国内溴素价格不断上扬,两个间已上涨了超过50%,目前达到3万元/吨。本项目的溴素产品可向重庆等地制药企业就近销售。

(二)产业规划

近期规划以《钾锂资源采输卤项目》《富钾岩盐制3万吨氯化钾/年及卤水综合利用项目》《智慧制盐+工业旅游项目》工程实现钾盐资源综合开发利用。

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二期规划占地500亩,建设年产7万吨氯化钾、3000吨碳酸锂、63万吨氯化钠、50吨碘素、2500吨溴素、11000吨硼酸、45吨氯化铷等产品生产装置,并配套建设120万吨联碱项目。

四、项目意义

1、钾盐是我国大宗紧缺战略性粮食矿产,关系到国家粮食安全

中国钾盐资源匮乏,截至2019年底查明资源储量为101539万吨(以KCl计),主要集中在青海和新疆两地。钾盐是可溶性含钾盐类矿物,是钾肥和含钾肥料的最主要矿物原料。钾是农作物生长所必需的三大营养元素之一,具有多方面的抗逆功能,能增强作物的抗旱、抗寒、抗病、抗盐和抗倒伏能力,是粮食的“食粮”。因此,保障钾盐资源对我国农业的持续、安全供应,就是保卫我国粮食供应安全,就是保卫14亿人口的吃饭安全。

2、我国钾盐对外依存度居高不下,资源安全形势严峻

近十多年以来,我国已稳居全球最大的钾盐(肥)消费国地位,但由于我国的钾盐资源和产能有限,国产钾肥自给率仅能保持在50%左右,不足部分严重依赖来自加拿大、白俄罗斯和俄罗斯三国的进口钾肥,进口来源国过于集中,极容易受到国际政治环境变化的影响。2022年俄乌战争爆发,波罗的海被封锁海运受阻就对我国钾肥进口造成了冲击。

3、落实中央领导决策部署,保障钾盐资源战略安全

习总书记指出“要把中国人的饭碗牢牢端在自己手中”。

2023年4月,中共中央 国务院印发《关于促进初级产品供给保障和价格稳定的意见》,明确提出:“聚焦重要农产品、基础性能源、战略性矿产资源等初级产品,区分国内自主可控和外采比例较高等不同类别,分类精准施策,着力补短板、强弱项、固底板,增强保供稳价政策的针对性、有效性。”同年7月,习近平总书记来川视察时强调:要强化粮食和战略性矿产资源等生产供应,打造保障国家重要初级产品供给战略基地。达州天然气、海相钾锂资源丰富,省委十二届二次全会赋予建设万达开天然气钾锂综合利用集聚区战略定位。

为解决钾盐资源的安全保障问题,必须进一步加快国内钾矿资源勘探,努力在境内找到更多的钾盐资源,除青海、新疆等重点省区外,加快推进川东北普光海相钾盐基地建设显得尤为迫切。

4、达州宣汉普光地区有望建成中国首个亿吨级大型海相钾盐资源基地和百万吨级钾肥产能基地

2022年,郑绵平院士团队编制完成《四川省达州市宣汉县普光地区新型杂卤石钾盐矿调查评价报告》,得出:“估算普光地区630km2范围内新型杂卤石钾盐矿推断资源量2.45亿吨、潜在资源4.65亿吨、合计7.1亿吨,总体达超大型规模;恒成钾盐公司经对接井溶采提钾中试,产出25吨氯化钾工业产品(KCl含量98.37%),表明“新型杂卤石钾盐矿”工业化开发利用前景良好,实现了我国海相可溶性固体钾盐找矿重大突破,开拓了四川盆地海相钾盐找矿新领域和新方向,证明宣汉普光地区有望成为全国首个亿吨级海相钾盐基地,对支撑服务国家钾盐战略有重大意义。”

2023年10月,中国地质学会盐类资源环境专业委员会第一届学术会议暨海相钾盐与油钾锂兼探研讨会在达州举行,来自中国工程院、无机盐协会、国内科研院所和钾肥生产企业的近百名业内权威专家参加会议。会议一致认为:当前,国家钾盐资源短缺,国内钾肥需求高居不下,钾肥生产能力已达上限,保供前景堪忧;宣汉普光地区钾盐潜在资源丰富,规模超亿吨,应加强新型杂卤石钾盐矿成矿规律和理论认识研究,加快编制深部海相可溶性固体钾盐勘查规范实施细则,为推动中国深部海相钾盐资源勘查开发夯实基础。

五、恒成钾盐科技产业核心竞争力及其发展优势

(一)核心竞争力优势明显

1.具有无可比拟的资源:达州宣汉勘探发现的钾锂资源以其稀缺性独树一帜,具有不可复制性,且储量丰富,品位极高,其中钾锂属于国家战略资源,硼、溴等属国家短缺化工资源,具有得天独厚天然的核心竞争力,公司所获得的探矿权面积为26.33km2,位于宣汉钾、锂资源富集核心区,经郑棉平院士专家团队测算,恒成26.33km2钾盐探矿权范围内预测资源量为:氯化锂12万吨,氯化钾280万吨,溴15万吨,新型杂卤石钾盐矿硫酸钾1亿吨。为项目发展提供可靠、持续的资源保证。

2.具有先进可靠的技术:恒成集团通过十多年的研发攻关掌握了具有自主知识产权的项目产业化三大关键技术,即:固液资源兼采的资源开采技术、高附加产品定向提取技术、能源循环利用技术,该技术解决了从资源溶采、分离、提取到三废处理系统性难题,具有全面、可靠、领先的特点。

3.具有无可竞争的成本:恒成集团钾盐科技项目依托良好的资源开发了10多种附加值高的产品,且产业链长,其综合利用可以互摊综合成本,单项成本远低于同行业同产品,具有强有力的竞争力。

(二)发展前景十分良好

1.产品及市场优势。氯化钾、硼酸、碳酸锂、溴素、碘素等产品均具有良好的市场前景。钾、锂属于国家战略资源,硼、溴等是国家短缺化工资源。

2.政策优势。一是钾、锂作为国家战略资源,其开发会得到国家政策支持,特别是国家近年为保障我国钾肥稳定供应及粮食安全,高度重视钾资源的替代及新的钾资源的开发,为此,国家发改委委托中国国际工程咨询公司专程达州考察调研我市海相钾资源的勘探开发情况,调研组已向国家建议将我市建设为国家级钾肥战略保供基地。建议批准后,达州钾资源开发会得到国家特殊政策的支持;二是国家实施新一轮西部大开发战略,给予了西部企业2021-2030年所得税15%征收优惠政策。三是宣汉县已创建为全国百强县,省、市、县出台了一系列特殊政策支持企业发展。四是宣汉县锂钾产业园开发建设被列为宣汉县三大任务、达州市10件大事和四川省100个重点项目。2022年,四川省委又赋予达州建设天然气锂钾综合利用集聚区的“战略定位”。省、市、县党委、政府对园区相关项目建设十分关心,在政策、资金等方面给予了大力支持。五是恒成钾盐项目经过二十多年的艰苦努力,已完成资源勘探、技术研发、产业规划等重要环节工作,作为园区首个可实现锂钾资源工业化生产的企业,项目土地、水、电、气等得到最优惠政策的支持。目前,项目一期3万吨已具备建设条件,实现工业化生产后,将会得到更多的政策、资金等支持。

3.区位及交通优势明显。项目地处川渝陕结合部,位于成都、重庆、西安“西三角经济圈”重要地带以及成渝双城经济圈的万达开统筹发展示范区国家战略的核心地区,发展余地大,产品辐射范围广阔,交通发达,公路、铁路、高速、航空立体交错,四通八达。

六、近期工作计划及开展情况

为了认真落实四川省委十二届二次全会和达州市委第五届五次全会部署,公司加快推动项目建设,为把达州建设为万达开天然气锂钾综合利用集聚区发挥示范和引领作用。

1.项目建设方面启动了《富钾岩盐制10万吨氯化钾/年及卤水综合利用》(一期)项目(年产3万吨氯化钾),并配合市、县党委、政府将一期富钾岩盐制3万吨氯化钾/年及卤水综合利用项目纳入国家科技攻关项目,争取国家政策支持。为了解决制约达州钾锂产业发展的瓶颈问题,公司积极配合政府申报海相钾资源开发试验区和争取国家政策支持等工作。公司对前期成果进行了梳理,编制了公司《川东北普光地区深部海相钾盐资源混采卤水综合利用技术方案咨询评估报告》《川东北普光地区深部海相“新型杂卤石钾盐矿”溶采中试研究咨询报告》,2023年12月通过了中国国际工程咨询有限公司委托中国石油和化学工业联合会组织的专家组对两个技术报告的审查鉴定,得到了相关专家的高度认可。经省、市、县多次汇报和积极争取,国家发改委委托中咨公司于2023年两次赴达州市及宣汉县开展调研评估后,明确提出“在研究制定国家层面钾肥产业发展规划中,考虑将四川达州定位为我国钾资源重要接续地、百万吨钾肥产能储备基地以及海相钾盐资源开发试验区”。国家发改委明确表示大力支持四川在发展钾肥产业的积极探索,建设海相钾资源开发试验区,初步同意对副产物氯化钠采取“一事一议”的政策支持,国家自然资源部也初步同意采取“边探边采”政策试点解决采矿问题,逐步解决达州发展钾肥产业的政策障碍,推动达州钾肥产业快速发展。

2.资源勘探方面:2024年-2026年,公司继续实施探采结合井等工程建设,与中国地质科学院矿产研究所合作开展“新型杂卤石钾盐矿”绿色高效溶采技术与工程化示范研究,打造川东北普光地区海相钾盐基地国家品牌。