近几年,在柴达木盆地西部地区发现大量深层砂砾型孔隙卤水。经过前期分析,发现黑北凹地地区卤水矿化度较高,一般在280~300g/L之间,化学成分单一,KCl品位在0.30%以上,且在抽卤中不易结盐,易于开采,可作为后续开发钾盐的备选区域。开展黑北凹地深层卤水钾资源的相关研究,有利于后期实现持续的开发利用。先后开展了自然蒸发实验和野外盐田实验,考察了卤水在蒸发浓缩过程中以钾为主的元素富集行为及析盐规律。在蒸发结晶过程中,析盐顺序为石盐-光卤石-水氯镁石。通过盐矿鉴定和物料平衡的计算,发现卤水中的K以光卤石的形式析出,在析出阶段其含量在19.35%~46.85%之间。B₂O₃、Li在整个蒸发过程中一直处于浓缩富集过程。p H、密度的变化规律与各元素在液相中的富集规律和析盐规律相符合,这为后期通过p H及密度的变化控制蒸发结晶不同阶段提供依据。野外盐田实验结果与自然蒸发实验结果基本一致,但由于石盐析出过程较长,大量石盐堆积在钠盐池中,富钾卤水以晶间卤水形式储存在石盐层中,对后期卤水导入钾盐池中影响较大。富钾卤水继续滩晒后可获得光卤石混盐,其中光卤石含量约为28.16%。针对野外盐田获得的光卤石,进行了光卤石冷分解-浮选实验和盐析作用对氯化钾溶解度影响对比试验,获得了钾盐析出的初步规律。实验发现,光卤石可以通过盐析作用有效获得,即在光卤石饱和液中加入水氯镁石或高Li⁺老卤等可促进光卤石析出。利用15℃冷水,固液比为100:40的条件下,光卤石混盐中的钾镁可获得有效分离,加入浮选药剂后,通过浮选,可获得浮选精矿KCl品位为91.25%,综合回收率为68.73%,试验指标良好。最后,拟定了柴西地区黑北凹地深层卤水利用的工艺路线:经盐田蒸发滩晒,实现卤水钠钾分离,可获得光卤石混盐,光卤石矿经冷分解-浮选法获得氯化钾产品;富集于尾卤中的Li、B通过进一步蒸发浓缩后,可用来获得锂、硼产品,从而实现黑北凹地卤水的综合利用。