“羅布泊鹽湖120萬噸/年硫酸鉀成套技術開發(fā)”項目讓“死亡之海”羅布泊變成希望之海這個美好的愿望成為現(xiàn)實。這一由國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司完成的項目，不僅使我國硫酸鹽型鹵水鉀資源開發(fā)達到國際領先水平，還打破了國際寡頭對鉀肥市場的壟斷、改變了世界鉀肥格局，也因此一舉摘得2013年度國家科學技術進步一等獎。
被稱為“死亡之海”的羅布泊，其地下鹵水礦床是我國繼青海察爾汗后發(fā)現(xiàn)的最大的含鉀鹵水礦床，也是世界最大的干鹽湖之一。羅布泊鹽湖屬硫酸鹽型，有別于青海察爾汗氯化物型，國外僅有美國大鹽湖與其類似。硫酸鉀優(yōu)于氯化鉀，可明顯提高作物品質，改善土壤質量，特別適于蔬菜、瓜果等忌氯作物。我國硫酸鉀消費已達200萬噸/年，并以年均12%的速度增長，開發(fā)羅布泊鹽湖鉀資源對保障我國糧食安全和改善農作物產品品質具有重大意義。
然而，與青海察爾汗、美國大鹽湖相比，羅布泊鹽湖開發(fā)利用存在諸多難點。比如，鹵水具有“硫高鉀低”特點，自然蒸發(fā)無法得到生產硫酸鉀的高品質原料，且回收率低。再比如，羅布泊湖區(qū)酷熱缺水，無大量淡水分解光鹵石生產氯化鉀；且位置偏遠，用外購氯化鉀方式補鉀，勢必造成產品成本過高、項目無工業(yè)化應用價值。此外，鉀混鹽硬度大、易結塊，國內外尚無用采鹽船來收的先例。而氯化鉀、軟鉀鎂礬兩種物料反應易分層，硫酸鉀結晶粒度細，產品質量難控制。更困難的是，羅布泊鹽湖地下鹵水層數(shù)多，埋藏深，不可能“渠采”，且易兌鹵析鹽堵塞地下通道。
2000年9月，國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司成立。此后，羅鉀人經(jīng)過找礦、探礦、試驗、建設、生產，研究出了具有國際先進、國內領先、擁有自主知識產權的工藝技術，用短短幾年時間走過了同類企業(yè)十幾年甚至幾十年才走完的路，為“死亡之海”播種了希望。
目前，硫酸鉀主要有三種生產方法：一是利用氯化鉀和硫酸（鹽）反應生產，二是利用可溶性硫酸鹽分解制取，三是利用含鉀硫酸鹽型鹵水直接提取。該項目實施前，國內硫酸鉀生產均采用第一種方法，這種“以鉀換鉀”的方法，既不能增加中國鉀肥總量，還造成大量能耗和環(huán)境污染。
面對重重困難，項目組經(jīng)過近8年科技攻關，在工藝、設備等方面實現(xiàn)了重大技術創(chuàng)新。研究人員采用獨特的高效分散兌鹵、鹽田攤曬和選礦工藝，有效縮短鹵水蒸發(fā)結晶路線，顯著提高了含鉀礦物品質和收率；同時采用加水將多種含鉀礦物轉化為軟鉀鎂礬，為浮選創(chuàng)造便利條件。淡水缺乏一直是硫酸鉀規(guī)模生產的嚴重制約，他們通過對鹽田鉀鹽析出路線進行創(chuàng)新性分級，得到生產氯化鉀的光鹵石原料，并開創(chuàng)性地選用低鎂飽和循環(huán)鹵水代替淡水分解光鹵石，再浮選除去氯化鈉，解決了這一痼疾。針對兩種物料易分層等難題，項目組采用超單元及網(wǎng)格劃分技術，對結晶器進行多層次建模和有限元分析，考察流場分布規(guī)律與特性，研制出具有產品粒度均勻、生產能力大等優(yōu)點的結晶器，生產的硫酸鉀產品顆粒大、品質高。
他們還研制出兩棲式采鹽船，首次實現(xiàn)鉀鹽鎂礬硬礦的高效采收，并利用其能夠自行上岸檢修、轉彎靈活等優(yōu)點，大大提高了鹽田的使用效率，保障了生產的連續(xù)穩(wěn)定運行。填補了國內外同類設備的空白，其礦石采收能力高出國內外類似設備一倍多，但價格比進口設備每臺節(jié)約投資約3000萬元，提高作業(yè)率18%—20%，采礦石回收率提高3%。
另外，針對羅布泊鹽湖鹵水分層多，各層鹵水濃度、組分不同的特點，他們創(chuàng)造性地采用“差異化布井，分區(qū)、分層采出”模式，首次實現(xiàn)天然飽和鹵水地下大規(guī)模鉆井開采，建成世界最大鹵水開采井群。
經(jīng)中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織鑒定，該項目整體水平國際領先，并為硫酸鉀生產開辟了一條嶄新途徑。應用該技術建成的世界最大硫酸鉀生產裝置運行穩(wěn)定，單廠生產規(guī)模全球最大，產品質量世界第一，產品氧化鉀含量約為51.90%，加工回收率57.54%（理論上限為67%）。與美國大鹽湖相比，回收率提高45%、節(jié)水59%。2012年其產品占世界硫酸鉀總量26%左右，國內市場占有率78%以上。所生產的“羅布泊”牌硫酸鉀，各項指標均達到和優(yōu)于國家優(yōu)等品標準，且產品不含游離酸，是不可多得的無氯優(yōu)質鉀肥，也是經(jīng)濟作物的首選鉀肥。
該成套技術還可用于國內外諸多鹽湖的開發(fā)，如青海大浪灘及東（西）臺地、新疆瑪納斯鹽湖及澳大利亞的同類型鹽湖，具有廣闊的應用前景，為我國實施鉀資源“走出去”戰(zhàn)略，提供了強有力的技術支持。