根据大柴旦盐湖卤水组成特点和当地自然环境及气候特征,利用卤水中各组分溶解度的特点和相关相图,设计了依靠自然能控制卤水结晶成矿,获得高品位的钾、硼、锂盐田矿物的工艺。工艺的思想为:根据卤水中各组分溶解度随温度的不同变化特性,利用冷能结晶芒硝,去除大柴旦卤水中的硫酸根,改变卤水组成,改变自然蒸发时的结晶路线,结晶获得高品位的光卤石矿;析钾后的氯化镁饱和卤水,通过芒硝回兑,形成溶解度更小的泻利盐以顺利蒸发富集硼、锂;高含硼卤水通过稀释,破坏硼酸盐的高度介稳状态,形成溶解度很小的硼酸盐,结晶析出高品位的硼镁矿,同时大幅降低卤水中的硼,为锂的进一步富集提供条件;析硼卤水进一步富集锂,富锂卤水蒸发结晶析出一水硫酸锂矿。对工艺中各阶段节点控制的影响因素进行了计算（ISLEC模型）和实验的研究。主要研究工作如下:（1）ISLEC计算。采用ISLEC软件网络版进行了整个工艺流程各阶段的计算（除稀释成盐结晶硼酸盐部分）。（2）冷冻结晶芒硝,改变卤水组成。通过计算和实验,考察了冷冻温度、卤水组成对冷冻析出固相组成及硫酸根去除率的影响,得到了组成不同改变的卤水。研究结果表明,该组成的卤水在低温冷冻时得到的固相是Na₂SO₄·10H₂O和NaCl·2H₂O的混合物;温度越低硫酸根的去除率越高,卤水组成改变越大。实际过程中,-15℃以下,硫酸根去除率可达到75%以上。将卤水以9%的水进行稀释后,冷冻时可以得到纯芒硝固相。（3）冻硝卤水自然蒸发结晶光卤石矿。将不同冷冻条件下得到的不同硫酸根去除程度的卤水于室内进行自然蒸发,获得光卤石矿。考察不同硫酸根去除率对钾盐析出形式和顺序以及获得钾盐矿品位的影响。结果表明,硫酸根去除率70%以上时,卤水组成可达到有效改变,自然蒸发时80%以上的钾可以先于硫酸镁析出,获得品位80⁹0%的光卤石矿。（4）芒硝回兑除镁富集硼、锂,获得高含硼、锂的优质卤水矿。结合兑硝——蒸发,进行卤水中硼、锂的富集,并跟踪过程中硼、锂的分布。经过芒硝回兑蒸发除镁,卤水中的B₂O₃可富集至5.3%,Li⁺0.6%,过程中硼、锂均未以固体形式析出,主要损失为分离夹带母液带来的损失。（5）稀释结晶硼酸镁矿及蒸发结晶硫酸锂矿。通过稀释高含硼卤水结晶硼镁矿;除硼后的卤水,根据情况补兑芒硝,继续蒸发进一步除镁富集锂,获得锂含量高且镁锂比低的优质卤水,经继续蒸发结晶一水硫酸锂矿。通过稀释结晶硼酸盐,硼析出率可达到86%;最后的浓缩母液中,Li⁺富集到1.01%,Mg/Li降低至4,进一步蒸发结晶一水硫酸锂矿,一水硫酸锂的品位可达30%以上,这一阶段锂的析出率达74%以上。此工艺利用大柴旦卤水各组分的溶解度特点,仅依靠简单的冷冻、蒸发、兑硝、稀释等步骤,通过计算与实验验证,分步结晶得到了高品位的钾、硼、锂盐田矿物,说明工艺简单可行,对同类盐湖资源的开发有一定借鉴意义。