我國(guó)難溶性、非水溶性鉀資源利用技術(shù)顯著推進(jìn)

□《中國(guó)農(nóng)資》記者 張 番

近年來(lái)，隨著我國(guó)對(duì)鉀資源開(kāi)發(fā)的重視，我國(guó)鉀鹽的產(chǎn)量有顯著增加，對(duì)提高我國(guó)鉀肥供應(yīng)起到了重要作用。然而，從全球范圍來(lái)看，目前我國(guó)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(yuǎn)省區(qū)，不利于大規(guī)模開(kāi)發(fā)。一直以來(lái)，伴隨著水溶性鉀資源開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)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(jìn)中。很多技術(shù)經(jīng)過(guò)十幾年的研究，已經(jīng)在近幾年得到了實(shí)施和試產(chǎn)，并顯現(xiàn)出卓越的效果。對(duì)此，記者調(diào)研了三種難溶性和非水溶性鉀資源開(kāi)采技術(shù)，并對(duì)各技術(shù)的不同特點(diǎn)進(jìn)行了梳理。

鉀鈣硅肥——調(diào)理土壤酸性

鉀長(zhǎng)石是一種含氧、硅、鋁、鉀、鈉等元素的硅酸鹽礦物。我國(guó)是鉀長(zhǎng)石資源較為豐富的國(guó)家，其中全國(guó)鉀長(zhǎng)石礦源至少在60多個(gè)，平均K2O含量約為11.63%。華南理工大學(xué)教授石林介紹：“鉀長(zhǎng)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(zhǎng)石的分解助劑，就可以制備成含有硅、鈣、鉀、鎂等營(yíng)養(yǎng)成分的弱堿性肥料。可喜的是，經(jīng)過(guò)近10年的努力，利用鉀長(zhǎng)石和鈣基化合物復(fù)合、在中溫條件下通過(guò)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(guó)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(zhǎng)石，生產(chǎn)弱堿性礦物質(zhì)鉀鈣硅肥料的一項(xiàng)創(chuàng)新性技術(shù)。”據(jù)悉，2011年，此項(xiàng)目已完成了中試規(guī)模（生產(chǎn)產(chǎn)品109噸）的省部級(jí)成果鑒定，結(jié)論為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

從目前已完成的對(duì)我國(guó)南方酸性土壤種植的水稻、花生、山藥、木薯、甘薯大田試驗(yàn)來(lái)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(dá)11.12%-47%，平均為16%左右。而且通過(guò)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(wàn)公頃，若按每公頃土壤使用750公斤計(jì)算，可消化此類鉀鈣硅肥800萬(wàn)噸，若按平均增產(chǎn)率16%，每畝原糧產(chǎn)量400公斤計(jì)算，每年可多收糧食985萬(wàn)噸。同時(shí)，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(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。

礦物鉀肥——二次活化鉀礦

我國(guó)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(jì)和技術(shù)上存在一些急需解決的問(wèn)題，如能量消耗大、工藝復(fù)雜、尾礦殘?jiān)嗟忍攸c(diǎn)。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(guò)幾十年的攻關(guān)，國(guó)內(nèi)外科研工作者從優(yōu)選擇工藝參數(shù)、簡(jiǎn)化流程與設(shè)備、綜合開(kāi)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(kāi)發(fā)利用途徑。根據(jù)我國(guó)的具體情況，云母礦提鉀制造鉀肥是有現(xiàn)實(shí)意義和廣闊前景的。

針對(duì)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(jìn)鉀、硅和鋁等元素的快速釋放。清華大學(xué)教授蓋國(guó)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(shí)，結(jié)合包覆改性技術(shù)和發(fā)酵活化技術(shù)對(duì)鉀礦進(jìn)行二次活化，為滿足作物對(duì)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(yàn)增產(chǎn)效果明顯。其中，在大白菜上試驗(yàn)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(shí)的內(nèi)在品質(zhì)；還可以增強(qiáng)果實(shí)硬度，延長(zhǎng)果實(shí)常溫和低溫條件下的貯藏時(shí)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(shí)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，而且從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，亦極有可能對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)、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(yuǎn)影響。為此，1993年以來(lái)，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）礦物材料國(guó)家專業(yè)實(shí)驗(yàn)室"礦物資源綠色加工"研究團(tuán)隊(duì)對(duì)全國(guó)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(jì)不同成因類型的鉀礦石資源量超過(guò)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(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）教授馬鴻文介紹非水溶性鉀資源實(shí)施成果時(shí)表示：“在非水溶性鉀資源高效、清潔利用技術(shù)工程化實(shí)施方面，中國(guó)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(tuán)等企業(yè)合作，已完成了利用鉀長(zhǎng)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(zhǎng)巖年產(chǎn)2000噸工業(yè)級(jí)碳酸鉀工業(yè)化試驗(yàn)生產(chǎn)工藝包的設(shè)計(jì)。利用陜西洛南縣長(zhǎng)嶺霓輝正長(zhǎng)巖年產(chǎn)1萬(wàn)噸農(nóng)用硫酸鉀工業(yè)化試生產(chǎn)項(xiàng)目，在幾年內(nèi)可望出產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品。”此外，此工程還對(duì)利用工業(yè)磷石膏和鉀長(zhǎng)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(jìn)行了針對(duì)性研究。這些成果也為我國(guó)磷肥行業(yè)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。