鉀資源開發利用技術及產業發展

王露莎

（國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司，新疆 哈密 839000）

1 世界鉀資源存儲現狀

現階段鉀鹽資源可分成溶解性固體鉀鹽及海水、鹽湖水及地下的鹵水鉀鹽。通過研究鉀鹽資源產能結果可知固體鉀礦數量更多，約占85%，而鹵水鉀資源所占比重為15%。從分布地區分析，國外鉀資源多數分布在加拿大、俄羅斯、泰國、老撾等地區，鉀礦石可分為鉀石巖與光鹵石；鹵水鉀資源可分為硫酸鹽型鉀資源、氯化物型鉀資源、硝酸鹽型鉀資源三種類型，不同種類鉀資源分布的地區以及實際產量不同。基于當前鉀資源消耗量測算結果可發現，近幾年全世界各國均對鉀資源的開發及利用提出了重要戰略，新探明資源儲量不斷增多。國外鉀資源的分布范圍極不平衡。其中，加拿大、俄羅斯、白俄羅斯等地區鉀礦石探明儲量共占全球范圍內的71%。德國、泰國、美國等地區雖然鉀礦石蘊藏量也較多，但是開發利用率不高，實際資源競爭水平不足。

2 各類鉀資源開發技術

2.1 鉀資源開發實況

世界鉀資源開發中的95%用作生產鉀肥，5%用于工業生產。借助鉀礦生產出的鉀鹽產品包括氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀等，其中氯化鉀所占比例達到95%。受地區地形條件與自然因素的影響，我國及其他國家諸多鉀礦石生產效率可達90%。分析鉀肥實際產量與產能分布情況，發現世界范圍內鉀肥總產量為4100萬噸。加拿大產量最高、俄羅斯及白俄羅斯次之，中國第四。鉀肥消費集中在亞洲、拉美等地區。人口數量可決定鉀肥的消耗總量與實際增強量。中國、巴西、美國地區屬于鉀肥消費大國，占全世界總量的70%。鉀鹽貿易發展速度不斷加強，需要確保全球鉀肥生產格局與鉀資源實際分布情況基本一致。同時，人口數量增多，資源與人口實際分布情況不一致，作物種類存在較大差異。

2.2 鉀資源生產技術

第一，氯化鉀生產技術。在氯化鉀生產過程中，氯化鉀是鉀礦生產的第一大鉀肥產品，主要生產方式為浮選法、冷結晶法、人工結晶法等。其中，浮選法是在原生產期間的傳統技術，實際投資更少，工藝流程更簡單，可應用在鉀石鹽與鹵石礦的鉀鹽生產過程，但應用該技術存在產品質量低、回收率低等問題。應用冷結晶方式生產，產品生產質量較高、粒度較大、實際回收率大，可主要被應用在鉀石鹽礦中，但在實際生產期間，能耗量較高，設備腐蝕情況嚴重。利用鹵鹽法進行鉀鹽的生產，實際生產期間的質量更為顯著，但回收效果不好，并不適用于大規模生產。

第二，光鹵石生產技術。配合使用光鹵石生產氯化鉀，可使用高品位、高回收率的一體化冷結晶技術，從根本上提升實際生產水平，保障礦石生產效果。該技術生產鉀鹽需要經過采集礦石、濃密調漿、除鈉、冷結晶、洗滌、干燥、氯化鉀生產等環節。將光鹵石礦設置為浮選環節，添加鈉浮選劑，將低鈉光鹵石送入到結晶器內，控制結晶器的母液濃度，確保氯化鉀固相不斷增長，從而獲得結晶狀氯化鉀產品。為切實保障氯化鉀生產質量水平，各大生產機構還研發出了先進的生產設施，細化了反浮選冷結晶工藝流程，建立起了高架立體集中布選系統，使氯化鉀的生產能穩定達到98%，由粉狀物體變成粒狀物體或結晶物體，進一步控制實際能耗量，將選礦的回收率上升至65%，從根本上提升鉀肥在國際生產中的地位，在硫酸肥生產過程中，硫酸肥是國內重要的鉀肥產品，著重用于無氯鉀肥及農產品生產，對促進經濟作物生長意義重大。現階段世界生產的硫酸肥總量可分為兩種，第一種主要就是以氯化鉀為原材料，對氯化鉀進行二次加工。第二種就是直接從含鉀的硫酸鹽鹵水中提取硫酸鉀。在我國，使用軟鉀鎂礬轉化生產硫酸鉀的技術已經實現了重大突破，切實提升了鉀資源生產競爭水平，相較于其他生產環節而言，此種生產方式的成本更低、避免設備受到較大程度地腐蝕，對保障產品生產意義重大。

第三，低品位固體鉀生產技術。通過分析我國鉀資源實際存儲現狀，發現我國鉀資源含量較為稀缺，但存在于鹽巖層中的可溶性較低固體鉀鹽總含量可達3.43億噸，隨著社會經濟發展速度不斷加快，國家及有關部門研發出了更為先進的鉀礦開發技術，突破了原有低品位固體鉀鹽浸泡式溶解轉化期間的難點問題，設置了適宜的浸泡式溶解轉化成套工藝參數。通過制定出專項可行的鹽湖以及鹽類礦石地質勘察規范，使鉀鹽溶解轉化效果得到更加專業管控，促進浸泡式溶解轉化技術產業化發展，實現低品位零星固體鉀鹽浸泡式溶解轉化產業化發展目標，改變現有國內鉀資源供應與鉀肥實際生產狀態、生產技術及生產效果符合國際發展要求。

第四，尾礦鉀資源綜合利用技術。為從根本上提高礦資源利用水平，還需配合使用尾礦鉀資源綜合利用技術手段。借助開展的高技術示范項目、青海省重點科技攻關計劃內容，做好多種化學體系的溶解實驗工作，規定溶鉀規律，不斷優化室內機械溶解流程，制定出專項可行的鉀石鹽溶解管控機制，創新高鈉貧鉀尾鹽制取工藝。實現尾礦資源化目標。

3 國內鉀資源存儲特點

（1）可變性顯著。鹵水鉀鹽主要存在于固體鹽巖的孔隙內，固體鹽主要成分為固體鉀鹽，是一種氯化物含鉀鹵水高度濃縮后的產物，具有流動性、再生性、驅動開采性等，可以切實保障鉀資源開采環節的經濟效益，實現機械設備多次利用目標。

（2）濃縮性強。在鹽湖地區的氣候條件較為特殊，干燥少雨、實際日照時間較長，可為鹵水蒸發提供更加經濟的蒸發資源。以青海地區為例，該地區柴達木盆地的年均日照時長可達3000h，年降水量在50mm以下、蒸發量為3000mm，鉀鹽礦石蒸發效果更好，實際經濟效益能得到根本上保障。

（3）封閉性優越。青海柴達木盆地鹽湖位于最低洼地，是地表水的最終歸屬，周邊河流的年徑流量可達10億立方米，富含著豐富的淡水資源，對于固體鉀礦的溶解轉化，并為固體鉀礦的溶解鉀化反應提供更為豐富的水資源保障。

（4）隔水性良好。在我國鉀礦區內部，均存在地形開闊，湖泊周邊沒有較多植被等特征，屬于荒漠干鹽灘形式。可用于建設大面積蒸發鹽田，湖邊為廣闊的湖積平原帶，蘊藏著較厚的鹽漬粘土層與粉細砂層，防滲效果良好，是天然的隔水層，可為大規模修建中鹽田提供更加充足的條件支持。

4 國內鉀資源產業發展案例分析

以新疆羅布泊為例，羅布泊鹽湖是自青海察爾汗鹽湖發現后最大的含鉀鹵水礦床之一，現階段羅布泊鹽湖資源、氣候特征已被掌握，并研發出具備自主知識產權的工藝技術，成為世界上最大的單體硫酸鉀生產企業。

（1）鉀資源產業發展趨勢。現階段國內鉀肥生產已經形成了具備國際競爭水平的鉀肥生產基地，承接了許多重點建設工程，如：國家西部大開發重點工程、鉀肥裝置挖潛擴能改造工程。同時，在鉀肥生產期間，還研發出了光鹵石水采船采輸設備，實現了低品位固體鉀、傳統工藝回收粗礦、母液循環利用的目標。當前鉀礦產業生產還促進了鹽湖鉀鹽共伴生資源綜合利用的深入研究，羅布泊已建立了國家級企業技術中心，與國內頂尖科技團隊開展全面的合作。在鹵水鋰應用范圍日常廣闊的背景下，羅布泊積極探索提鋰工藝，從根本上提升鉀資源實際生產建設水平。鉀資源的發展還提升了鉀肥自給力，促進鉀肥生產，開發出了從資源開采到鹽田工藝、鉀肥工藝等綜合利用的共伴生元素先進生產技術，確保鉀肥工藝及先進水平得到根本上提升，改變國家長期向國外進口鉀肥的現狀，穩定鉀肥市場價格。為實現企業可持續發展目標，在鉀肥資源開發與生產過程中還需構建起生態綠色鉀肥生產模式。我國鉀資源開發技術的研發及應用也促進了鹽湖產業低碳與生態發展，國外礦石法開采鉀礦資源的實際能耗量大、污染排放量高，需要在原有基礎上使用更加適宜的生產技術，實現生產過程中各類資源循環利用目標。青海鹽湖通過配合使用太陽能、風能、水電能等技術，使鉀肥生產期間的生態效益與經濟效益能盡早實現最大化目標。

（2）鉀資源產業未來發展要點。經過實際預測，在未來的5～10年間，隨著世界人口增長速度不斷加快，發展中國家需要通過開拓新興市場、優化化學施用結構等方式，促進鉀肥發展，全面建成小康社會。通過細致分析當前鉀肥生產現狀，發現鉀肥表觀需求量日漸增加，有80%的鉀鹽資源均分布在柴達木盆地。為穩定資源生產經營建設效果，還需要穩定鉀肥生產地區的產量值，促進我國鉀肥工業生產穩步發展。中國鉀肥生產量及消費量發展速度快速加快，但國內鉀肥供需矛盾仍然存在，化肥中的氮磷鉀比例失衡，鉀肥生產效率及質量與發達國家相比依然存在較大差異。在農作物產量不斷增加的當前背景下，土壤中的鉀元素極度匱乏。為有效解決存在于鉀肥生產期間的氮肥超量以及氮磷鉀比例不均衡問題，還需要對化肥施用情況的突出問題進行細致分析，避免肥效下降引發環境污染問題。加快化肥使用量的總量調節速率，嚴格控制化肥使用期間的氮磷鉀比例值，合理增加鉀肥占比，確保鉀肥能在持續增長糧食產量中發揮出重要作用。因國內耕地資源紅線下降，因此為確實保障糧食產量，還應當選用合理計數增加單位面積產量值，借助測土配方的手段施加產量，配合使用改善鹽堿地的方法擴大耕地面積。積極引進國外先進肥料生產理念，提高化學肥料的使用效果。由于國家糧食生產及可持續發展對鉀肥具有剛性要求，還需要在減肥實際生產期間保持更為長久的發展勁頭，不斷優化減肥各項生產流程。

5 總結

總而言之，為切實提升鉀肥生產水平，增強鉀肥生產效果，相關工作人員及部門應當始終堅持鉀肥勘查及資源保護工作協同開展原則。由于我國對鉀肥產量的要求更高，還需要進一步提升鉀肥生產期間的資源利用率，選擇適宜的鉀肥生產技術設備，做好可開采性試驗與技術經濟評價工作，及時發現存在于鉀肥生產期間的各類問題，針對此些問題制定出專項可行的解決方案。