高三地理:盐湖提锂

文摘   2024-11-02 22:17   广东  
一、按盐湖卤水赋存状态,盐湖可分为卤水湖、干盐湖和沙下湖。

1. 卤水湖
卤水湖就是一年四季湖盆中都有表面卤水存在,而盐类沉积仅存在于岸边或者是湖底某些部位,且湖水在一年四季有涨有落,但湖中总有自由表面卤水。

2. 干盐湖

干盐湖的主要特征是在一年内绝大部分时间是干枯的,只有在潮湿季节才有暂时性的表面卤水。裸露地表的干盐滩由于日晒和强烈蒸发,地下卤水析盐膨胀造成地表龟裂,更由于常年风吹、雨淋、日晒蒸发,形成了巨大的盐壳。察尔汗就是一个巨大的干盐湖。

3. 海成盐湖

海成盐由海湾、内海所形成的盐湖。当海湾或内海由于沉积物堆积使其全部或一部分成为海成湖后,残留的海水,在炎热干燥气候条件下强烈蒸发,盐度不断增加,便形成盐湖,产生各种盐类沉积。
4. 沙下湖

是以全年内均无表面卤水为特征的一类盐湖。晶间卤水的水位远比干盐湖的埋藏深度大,并且因卤水很少跟外界交换,水位较为平稳,只有降水下渗或盐类自析才稍为引起水位的微小波动。沙下湖另一个直观的特点是在其盐类沉积的顶部往往有或厚或薄的浮土和流沙覆盖,全年均无地表径流的补给。
二、盐湖的形成分析思路

气候条件+地形条件+历史演化

1.干旱或半干旱气候

气候干旱,降水量小于蒸发量,湖水中盐类物质达到饱和或者过饱和状态后,盐类物质析出,沉积于湖底和岸边。
2.封闭的地形和一定盐分与水量的补给

封闭的盆地地形使流域内的径流向湖泊汇集,湖水不外泄,盐分通过径流源源不断地从流域内向湖泊输送。在强烈的蒸发作用下,盐分越积越多,历经一定时期,就形成了盐湖。
若海湾因沿岸带沙坝的逐渐发展、扩大而与海洋隔离,成为封闭状态,兼之气候干燥炎热,水体在强烈地蒸发作用下,盐度将不断增高,最后也会形成盐湖,产生各种盐类沉积。这种由海湾演变而成的盐湖,称为海成盐湖。
因为溶解于水体中的各种盐类从流域向盐湖的迁移过程中,水分逐渐蒸发,浓度不断增大,一旦达到饱和或过饱和状态,就会产生沉淀作用。但是由于各种盐类的溶解度不同,因而呈现出一定的沉淀顺序,从物质来源的上游到盐湖之间,各种盐类沉积物有明显的环带状分布规律。
例如在昆仑山北麓的一些盐湖地区,靠近山区的地段为硼盐带,近湖地段为芒硝带,湖内则沉积有食盐和光卤石。
三、盐湖提锂
‌‌1.盐湖提锂是指从盐湖卤水中提取锂的过程‌。盐湖是干旱地区含盐度很高的湖泊,富含多种盐类,是重要的矿产资源。盐湖提锂技术主要用于提取锂资源,广泛应用于‌电动汽车电池和‌可再生能源储能系统等领域。‌
2.盐湖提锂的技术和方法
‌A模仿盐生植物的蒸腾过程‌:‌通过模仿盐生植物的蒸腾过程,开发了界面光热盐湖提锂装置,能够高效、环保地提取高纯度锂盐。
‌‌B膜分离技术‌:通过“高效吸附+解吸+沉锂”的分布式绿色卤水提锂极简工艺,解决了从低浓度、超高镁锂比的卤水中提取锂的问题。
‌C深度除镁、碳化除杂和络合除钙‌:‌盐湖股份采用这种方法生产‌碳酸锂,通过深度除镁、碳化除杂和络合除钙等步骤,从盐湖卤水中提取锂。
这些技术不仅提高了锂的提取效率,还减少了环境污染,对于推动绿色、可持续的锂资源开发具有重要意义。
四、例题分析

例1.阅读图文资料,完成下列要求。(12分)

    察尔汗大盐湖位于柴达木盆地南部,东西长约160 km,南北宽20~40 km,盐层厚约为2~20 m,面积5836km2,属于第四纪内陆氯化物型盐湖,其卤水中含有钾、镁、锂等多种矿物,锂的浓度为310mg/L,镁锂比为1437.5:1,卤水提锂技术难度较大。盐湖中提取的锂矿,是当今炙手可热的新能源必备资源,也是重要的战略性矿产资源。各种锂产品可广泛应用于锂电池、陶瓷、玻璃、合金、润滑剂、制冷剂、医药、核工业及光电等新兴领域。图9示意察尔汗大盐湖4个区段盐湖和汇入河流。


(1)请从水循环的角度,分析察尔汗大盐湖矿物夏季积累多的原因。(6分)

(2)近些年盐湖提锂风头正劲,请为察尔汗大盐湖锂矿资源的开发利用提供合理化建议。(6分)

(1)夏季水循环活跃,降水量相对较多,(2分)入湖河流受雨水和冰雪融水补给,径流量较大,矿物元素随地表和地下径流汇入湖泊积累较多(2分);此时气温较高,蒸发旺盛,矿物析出(结晶)量大。(2分)

(2)发展锂矿提炼技术,提高锂矿开采、利用率(加强盐湖矿产综合开发,避免钾、镁等其他矿产资源的浪费)(2分);延长锂矿产业链,增加附加值(2分);适度开发,处理好资源开发利用和生态环境保护的关系。(2分)


例2.阅读图文材料,完成下列要求。(30分)

雅丹地貌一般位于沙漠、戈壁之中,而在柴达木盆地台吉乃尔湖区,雅丹奇特地出露在湖水之中。2010年7月至8月初,鸭湖水上雅丹群规模达到近年来的峰值。形成雅丹的地层夹有较多的膏盐层,易溶于水。台吉乃尔湖区是盐湖大开发的重镇,负责东台吉乃尔湖和西台吉乃尔湖的两家盐湖开采企业在鸭湖的两侧分别修建了一个拦水坝,使东台吉乃尔河水几乎全部汇入鸭湖。但短短几年,水中的一些柱状雅丹消失不见了,不少水上雅丹的基座也已经悬空,摇摇欲坠。图一示意柴达木盆地台吉乃尔湖区位置,图二中①~④示意水上雅丹演化过程。

(1)根据图二简述鸭湖水上雅丹地貌的形成过程。(6分)

(2)推测2010年7月至8月初,水上雅丹群规模达到近年来峰值的自然原因。(3分)

(3)分析盐湖开采企业在鸭湖两侧修建拦水坝的主要目的。(3分)

(4)有专家指出,鸭湖水上雅丹地貌将逐渐消亡。试说明理由。(3分)


(5)分别从内、外力作用角度探究了该地盐湖锂矿的成矿条件。

(6)试述鸭湖可作为后备锂矿资源库的条件。

(7)若未来东、西台吉乃尔盐湖锂矿资源枯竭,请基于“绿色低碳”理念,提出开发鸭湖锂矿的工程和技术措施。

参考答案 

(1)①阶段古湖不断接受沉积物沉积;②阶段由于青藏高原隆起,当地气候变干,古湖不断萎缩,部分隆起区开始发育雅丹地貌;③阶段湖泊逐渐干涸,湖泊沉积物在风力侵蚀为主的外力作用下,形成雅丹地貌;④阶段气候转向温暖湿润,源自南部高山区的河流,汇入鸭湖,形成水上雅丹地貌。

(2)由于该区域连降暴雨及高温导致融雪加剧,东台吉乃尔河水位上涨,台吉乃尔湖区水域面积增加明显,水上雅丹群规模达到近年来的峰值。

(3)防止洪水冲毁盐田、损坏生产设施;避免大量淡水补给地下卤水而降低盐的品质;为溶解矿区地下固体矿层提供水源。

(4)溶解基底(成分);湖水波浪侵蚀基座加速崩塌;冬季结冰,岩石裂隙中水的冻融加速雅丹底部的风化侵蚀。


例3.根据图文资料,按要求作答

       扎布耶盐湖位于青藏高原腹地,湖水浅,盐滩广,钠、锂、钾等资源丰富,冬季在湖缘和湖底形成季节性芒硝(沉积。当地采用低温晒池、太阳池结晶、淡水清洗等新工艺生产碳酸锂,一期0.5万吨已投产,在建的2万吨二期工程拟增加钾盐等废弃物提纯工艺。近年来,我国碳酸锂进口量和国际市场碳酸锂价格均有大幅提升。汽车锂电池使用年限为5~8年,预计到2028年,我国退役汽车锂电池将超过260万吨。图示意锂产业链部分产业和商品。


(1)分析扎布耶采用低温晒池浓缩卤水的自然原因。

(2)评价扎布耶碳酸锂二期工程相对于一期工程对当地的生态影响。(3)分析我国大力发展废旧锂电池回收利用产业的战略意义。

参考答案

(1)该地海拔高,空气稀薄,气压低,蒸发量大,有利于卤水浓缩;该地气候干旱,降水少,晴天多,太阳辐射强,也有利于卤水的自然蒸发和浓缩。

(2)二期工程将产生更多的废弃物,这将对当地的生态环境造成一定压力。然而,二期工程增加了钾盐等废弃物提纯工艺,这可以减少固体废弃物污染,有利于保护生态环境。综合来看,二期工程相对于一期工程,其对生态环境的影响是双重的,既有负面影响,也有积极的改善措施。

(3)可以减少对新锂电池原材料的需求,从而节约资源;可以降低锂电池的生产成本,提高企业的经济效益;;废旧锂电池回收利用可以减少对环境的污染,保护生态环境;能带动相关产业的发展,提供更多的就业机会,促进经济发展。


例4读图文材料,完成下列要求。

锂是我国战略性矿产资源,开发盐湖锂矿对保障我国锂资源安全意义重大。为探究盐湖锂矿成因与可持续开发问题,苏扬老师组织学生搜集了柴达木盆地那棱格勒河流域富锂盐湖相关资料(下图)。资料表明:(1)印度洋板块与欧亚板块碰撞导致青藏高原隆升和柴达木盆地内部凹陷,为该地盐湖锂矿的形成提供了基础条件;(2)锂矿物质主要源自沿昆仑断裂带和第四纪火山活动区分布的热泉,被那棱格勒河与地下水搬运至终端湖;(3)受蒸发和补给等因素影响,一方面湖区萎缩,分裂成三个盐湖,另一方面含锂湖水蒸发浓缩,形成多成分共生锂矿;(4)为开发东、西台吉乃尔盐湖锂矿,修筑了人工堤坝,使河水不再·注入东、西台吉乃尔盐湖而改入鸭湖。


(1)经纬和丹霞两位同学分别从内、外力作用角度探究了该地盐湖锂矿的成矿条件。下面是他们各自的观点,请任选其一并加以分析。

经纬:板块构造运动是盐湖锂矿形成的先决条件。

丹霞:流水搬运是盐湖中锂富集主要途径。

(2)试述鸭湖可作为后备锂矿资源库的条件。

(3)若未来东、西台吉乃尔盐湖锂矿资源枯竭,请基于“绿色低碳”理念,提出开发鸭湖锂矿的工程和技术措施。

参考答案

(1)板块运动(岩浆活动)形成富含锂元素的热泉;地壳运动形成凹陷盆地,利于泉水的汇集青藏高原的隆起阻断印度洋水汽输入,使气候趋于干旱。

地表径流挟带含锂矿物流入盐湖;地下径流溶解岩层中的锂元素补给给盐湖;泉水挟带锂元素补给盐湖
(2)鸭湖与东、西台吉乃尔湖具有相同的成矿条件;流水不断搬运锂矿物质进入鸭湖,气候变干,湖水蒸发,锂元素富集成矿。
(3)修筑堤坝使河水不再流入鸭湖;利用当地的太阳能风能等绿色能源,完善当地基础设施;改进技术,提高“三废”的处理能力;研发新技术,提高锂矿开采中的利用率。


墨迹古韵地理视角
高考地理视角(相关内容仅作学习研究交流之用);书法临习
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