鈉離子交換法從黑云母中提鉀及水鈉云母的電化學性能

程怡林，黃志良，姚東輝，吳昌盛，陳 松

武漢工程大學材料科學與工程學院，湖北 武漢430205

我國不僅是農業大國，更是缺鉀大國。生產制造鉀肥主要用鉀，在我國農業生產中，所用的常用肥料之一就是鉀肥［1］，它不僅是農作物生長發育的促進劑，還能幫助農作物抗病抗蟲［2］。我國的鉀肥自給率在經過60多年的開發建設后已經接近60%［3-4］，中國鉀資源儲量只有世界儲量的2.2%，但是農作物耕地面積卻占全球總耕地面積的8%。近年來，我國鉀資源年消耗量還在不斷地增長，這表明鉀資源的不足正在面臨著嚴峻的挑戰［5-7］。鉀資源主要分為兩種：難溶性含鉀礦物和可溶性含鉀礦物［8-9］。其中可溶性鉀資源又主要分為兩種：可溶性的固態鉀鹽礦、可溶性液態鹽湖鹵水或海水［10］，我國目前的鉀元素主要來自于可溶性鉀資源。難溶性鉀資源主要指的是以硅酸鹽形式存在的含鉀礦物，我國目前已經明確的難溶性鉀資源的儲量超過100億t［11-12］，但是這類難溶性鉀資源并未被高效率開發利用，是對資源的浪費，因此，從難溶性鉀資源中有效地提鉀可緩解全國鉀資源供需不足的問題。

目前已知常用的提鉀方法都是在破壞云母的層狀結構的前提下進行的［13］，該提鉀方法不利于資源的有效合理利用。因此需要研究用一種不破壞云母層狀結構的方法來提鉀［14］，并將提鉀后的云母回收利用，制備成水鈉云母負極材料。云母中的八面體空位常常含有可變價離子，如二價鐵離子等，在水熱條件下鋁氧八面體空位中的可變價離子發生氧化反應，從而使其價位升高，這樣會導致云母四面體片層的電負性變小，鉀離子受到層間的庫侖力也變小，從而使鉀離子更容易被置換出來［15］。……