我國難溶性、非水溶性鉀資源利用技術(shù)顯著推進

□《中國農(nóng)資》記者 張 番

近年來，隨著我國對鉀資源開發(fā)的重視，我國鉀鹽的產(chǎn)量有顯著增加，對提高我國鉀肥供應(yīng)起到了重要作用。然而，從全球范圍來看，目前我國探明的水溶性鉀礦資源較少，而且分布極不平衡，多集中分布在西北和西南邊遠省區(qū)，不利于大規(guī)模開發(fā)。一直以來，伴隨著水溶性鉀資源開發(fā)技術(shù)的不斷進步，我國難溶性、非水溶性含鉀鹽礦相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)也在摸索和推進中。很多技術(shù)經(jīng)過十幾年的研究，已經(jīng)在近幾年得到了實施和試產(chǎn)，并顯現(xiàn)出卓越的效果。對此，記者調(diào)研了三種難溶性和非水溶性鉀資源開采技術(shù)，并對各技術(shù)的不同特點進行了梳理。

鉀鈣硅肥——調(diào)理土壤酸性

鉀長石是一種含氧、硅、鋁、鉀、鈉等元素的硅酸鹽礦物。我國是鉀長石資源較為豐富的國家，其中全國鉀長石礦源至少在60多個，平均K2O含量約為11.63%。華南理工大學(xué)教授石林介紹：“鉀長石中除含氧化鉀外，更含有60%以上的二氧化硅，如果能在其中添加足夠的鈣基化合物作為鉀長石的分解助劑，就可以制備成含有硅、鈣、鉀、鎂等營養(yǎng)成分的弱堿性肥料。可喜的是，經(jīng)過近10年的努力，利用鉀長石和鈣基化合物復(fù)合、在中溫條件下通過燒結(jié)法生產(chǎn)出了此類產(chǎn)品。其中硫酸鉀含量大于8%、枸溶性氧化鈣25%以上、枸溶性二氧化硅20%以上、枸溶性氧化鎂5%以上，并含有多種微量元素組成分，總有效成分大于70%。此技術(shù)是國內(nèi)外首次提出的、利用鈣基化合物作為原料在1000℃以下分解鉀長石，生產(chǎn)弱堿性礦物質(zhì)鉀鈣硅肥料的一項創(chuàng)新性技術(shù)。”據(jù)悉，2011年，此項目已完成了中試規(guī)模（生產(chǎn)產(chǎn)品109噸）的省部級成果鑒定，結(jié)論為國內(nèi)首創(chuàng)，達到國際先進水平。

從目前已完成的對我國南方酸性土壤種植的水稻、花生、山藥、木薯、甘薯大田試驗來看，每畝使用50-70公斤鉀鈣硅肥作為底肥，作物的增產(chǎn)率高達11.12%-47%，平均為16%左右。而且通過鉀鈣硅肥的施用，作物的品質(zhì)顯著改善。重金屬含量下降，總體下降30%左右。土壤酸化得到抑制，理化性狀得到提升。目前，僅華南地區(qū)酸性土壤面積約1057萬公頃，若按每公頃土壤使用750公斤計算，可消化此類鉀鈣硅肥800萬噸，若按平均增產(chǎn)率16%，每畝原糧產(chǎn)量400公斤計算，每年可多收糧食985萬噸。同時，鉀鈣硅肥的施用，調(diào)理了土壤的酸性，提高了土壤質(zhì)量，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

礦物鉀肥——二次活化鉀礦

我國云母礦資源豐富，分布廣泛，是發(fā)展鉀肥的有利條件，盡管在經(jīng)濟和技術(shù)上存在一些急需解決的問題，如能量消耗大、工藝復(fù)雜、尾礦殘渣多等特點。但利用云母礦提鉀一直是世界上非常重視的研究課題。經(jīng)過幾十年的攻關(guān)，國內(nèi)外科研工作者從優(yōu)選擇工藝參數(shù)、簡化流程與設(shè)備、綜合開發(fā)多種產(chǎn)品、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本入手，研究出一些新的開發(fā)利用途徑。根據(jù)我國的具體情況，云母礦提鉀制造鉀肥是有現(xiàn)實意義和廣闊前景的。

針對含鉀云母類礦物，清華大學(xué)結(jié)合云母類礦物層狀結(jié)構(gòu)的物理特性，從粉體材料加工的角度出發(fā)，提高云母礦表面活性與比表面積，促進鉀、硅和鋁等元素的快速釋放。清華大學(xué)教授蓋國勝表示：“研究表明，活化后云母粉的比表面積較未活化提高了2倍，鉀元素釋放量提高了3倍。同時，結(jié)合包覆改性技術(shù)和發(fā)酵活化技術(shù)對鉀礦進行二次活化，為滿足作物對鉀素的需求創(chuàng)造了充足的條件。”

目前礦物肥料已經(jīng)量化生產(chǎn)，田間試驗增產(chǎn)效果明顯。其中，在大白菜上試驗結(jié)果表明活化后礦物鉀肥的單株重量和總產(chǎn)量較不施鉀處理分別提高了20.48%和49.79%；配施常規(guī)鉀肥后效果更好，1/2常規(guī)鉀肥+1/2礦物鉀肥處理的單株重量和總產(chǎn)量分別是常規(guī)處理的48.31%和10.04%。在水蜜桃上施用效果表明，礦物鉀肥處理可以顯著提高水蜜桃單果重、著色指數(shù)，改善水蜜桃的外觀品質(zhì)；也可以增加可溶性固形物和干物質(zhì)的含量，提高果實的內(nèi)在品質(zhì)；還可以增強果實硬度，延長果實常溫和低溫條件下的貯藏時間。

非水溶性鉀礦——高效、清潔利用資源

規(guī)模化高效利用非水溶性鉀礦資源，不僅在當(dāng)前具有其現(xiàn)實的技術(shù)經(jīng)濟可行性，而且從長遠看，亦極有可能對中國經(jīng)濟、特別是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和保障糧食安全產(chǎn)生深遠影響。為此，1993年以來，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）礦物材料國家專業(yè)實驗室"礦物資源綠色加工"研究團隊對全國16出代表性產(chǎn)地的非水溶性鉀礦資源高效清潔利用關(guān)鍵技術(shù)做了系統(tǒng)研究，設(shè)計不同成因類型的鉀礦石資源量超過100億噸，完成了利用非水溶性鉀礦資源知趣碳酸鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、硫酸鉀等鉀鹽（肥）產(chǎn)品和水熱合成鉀型分子篩、制備緩釋鉀肥等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教授馬鴻文介紹非水溶性鉀資源實施成果時表示：“在非水溶性鉀資源高效、清潔利用技術(shù)工程化實施方面，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）先后與陜西大秦鉀業(yè)有限公司、山西紫光鉀業(yè)有限公司、安徽銅陵化工集團等企業(yè)合作，已完成了利用鉀長石粉體年產(chǎn)1000噸新型農(nóng)用礦物基硝酸鉀、利用霞石正長巖年產(chǎn)2000噸工業(yè)級碳酸鉀工業(yè)化試驗生產(chǎn)工藝包的設(shè)計。利用陜西洛南縣長嶺霓輝正長巖年產(chǎn)1萬噸農(nóng)用硫酸鉀工業(yè)化試生產(chǎn)項目，在幾年內(nèi)可望出產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品。”此外，此工程還對利用工業(yè)磷石膏和鉀長石制備農(nóng)用優(yōu)等品硫酸鉀技術(shù)、利用硅酸鈣晶種法回收污水中的磷技術(shù)、利用工業(yè)磷石膏生產(chǎn)硫酸技術(shù)、硫酸分解回收磷產(chǎn)物制備磷酸二氫鉀產(chǎn)品等關(guān)鍵技術(shù)進行了針對性研究。這些成果也為我國磷肥行業(yè)實現(xiàn)清潔生產(chǎn)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。