基于專利的難溶性含鉀巖石生產(chǎn)鉀肥技術(shù)分析

宋娜　杜文成

摘 要：難溶性含鉀巖石的開發(fā)和利用對(duì)提高我國(guó)鉀肥產(chǎn)能，保障糧食生產(chǎn)安全有重要意義。該文圍繞難溶性含鉀巖石生產(chǎn)鉀肥技術(shù)，通過專利數(shù)據(jù)庫和專利分析系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)了本行業(yè)相關(guān)的專利數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行了各種指標(biāo)的分析，從而揭示了該技術(shù)領(lǐng)域中一些非常有價(jià)值的情報(bào)信息，為科研立項(xiàng)、課題選擇、產(chǎn)品攻關(guān)、建立知識(shí)產(chǎn)權(quán)預(yù)警制度等提供一定參考。

關(guān)鍵詞：專利 難溶性含鉀巖石 鉀肥技術(shù) 分析

中圖分類號(hào)：P619 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（a）-0039-02

我國(guó)人口約占世界總?cè)丝诘?9%，但耕地面積僅為世界總量的7%左右，必須通過施用化肥等方式大力提高糧食產(chǎn)量[1]。我國(guó)嚴(yán)重缺少常規(guī)生產(chǎn)鉀肥的可溶性鉀資源，因此鉀肥產(chǎn)量?jī)H為最低需求的50%左右，缺口達(dá)到500萬噸以上。與此同時(shí)，我國(guó)難溶性鉀資源極其豐富，儲(chǔ)量達(dá)百億噸以上，僅貴州銅仁一地遠(yuǎn)景儲(chǔ)量就有50億噸左右，因此開發(fā)利用難溶性鉀資源生產(chǎn)鉀肥的意義就十分巨大。

要想大規(guī)模開發(fā)難溶鉀性資源，除了需要在技術(shù)上有可行性之外，在經(jīng)濟(jì)上同樣需要有可行性，而最能代表實(shí)用技術(shù)水平的就是發(fā)明專利。專利是反映科技發(fā)展及其應(yīng)用最新動(dòng)態(tài)的情報(bào)文獻(xiàn)，據(jù)世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織統(tǒng)計(jì)，95%的科研成果是通過專利文獻(xiàn)的形式公布的。[2]因此要充分認(rèn)識(shí)我國(guó)在難溶性鉀資源生產(chǎn)鉀肥領(lǐng)域的處境和地位，就必須從專利分析入手，全面了解其技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、專利布局特點(diǎn)、重點(diǎn)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)、核心技術(shù)分布等創(chuàng)新資源。本文對(duì)相關(guān)專利進(jìn)行了檢索和分析，希望能幫助我國(guó)研發(fā)人員開拓創(chuàng)新思路突破核心技術(shù)，引導(dǎo)企業(yè)制定合理的專利策略，并在此基礎(chǔ)上制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略。

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源以佰騰中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，利用主題詞檢索的方法，檢索并下載了1985-2014年期間國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公布的難溶性鉀資源生產(chǎn)鉀肥技術(shù)發(fā)明專利，共計(jì)248件。檢索策略為：ad：（[1985 to 2015]） and ab：（難溶鉀or不溶鉀or鉀長(zhǎng)石or鉀礦or鉀巖） and ic2：（C05*）。

1.2 研究方法

對(duì)檢索結(jié)果的標(biāo)題、摘要、申請(qǐng)人、申請(qǐng)日、以及專利分類號(hào)等必要的字段進(jìn)行了保存和數(shù)據(jù)加工。利用佰騰專利統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗整理、數(shù)據(jù)挖掘和可視化分析。數(shù)據(jù)下載截止日期是2014年12月31日。由于發(fā)明專利從申請(qǐng)到公開一般需要十幾個(gè)月的時(shí)間，因此2013-2014年的數(shù)據(jù)僅供參考。

2 數(shù)據(jù)分析結(jié)果與討論

下面分別對(duì)1985-2014年我國(guó)難溶性鉀資源生產(chǎn)鉀肥技術(shù)發(fā)明專利的年度分布、地區(qū)分布、區(qū)域IPC、發(fā)明人等情況進(jìn)行分析。

2.1 專利數(shù)量年度分布

如圖1所示，我國(guó)從20世紀(jì)60年代初起就有了利用鉀長(zhǎng)石制鉀肥的研究，因此在《中華人民共和國(guó)專利法》頒布實(shí)施的1985年就已經(jīng)出現(xiàn)了2件相關(guān)發(fā)明專利；從1985年到2000年的16年間，鉀肥施用量缺口較小，相關(guān)研究進(jìn)展一直緩慢，專利較少，每年均為4件或以下；隨著我國(guó)鉀肥缺口的不斷加大，對(duì)難溶鉀資源開發(fā)利用的研究也逐漸升溫，從2001年到2009年的9年間，專利申請(qǐng)量均在4～10件之間；隨著新技術(shù)的發(fā)展，從2010年開始，專利申請(qǐng)量發(fā)生了較大規(guī)模的提升，2013年達(dá)到了62件之多；由于發(fā)明專利公開的滯后性，實(shí)際上2013年實(shí)際申請(qǐng)量應(yīng)該在62件以上，2014年申請(qǐng)量也會(huì)遠(yuǎn)高于39件。

2.2 專利的地區(qū)分布

從圖2中可看到：難溶性鉀資源生產(chǎn)鉀肥技術(shù)發(fā)明專利僅分布在我國(guó)的山東、安徽、貴州、河南、湖南、北京、廣東、四川八個(gè)省份，與國(guó)內(nèi)難溶鉀資源主要分布在貴州、安徽、內(nèi)蒙古、新疆、四川、山西等省份存在一定的相關(guān)性。其中山東省目前處于領(lǐng)先的地位，其專利數(shù)量達(dá)到54件，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他地區(qū)，占到了總量的1/5強(qiáng)；作為資源大省的安徽省和貴州省處于第二梯隊(duì)，專利量在20～30件左右；河南、湖南、北京、廣東、四川等省份在第三梯隊(duì)，專利量在20件以下。

2.3 區(qū)域IPC分析

專利區(qū)域IPC分析反映了專利申請(qǐng)的內(nèi)容特征，通過對(duì)專利數(shù)據(jù)的國(guó)際專利分類（IPC）分類號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以幫助識(shí)別難溶性鉀資源開發(fā)利用技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)。圖3顯示了技術(shù)領(lǐng)域排名前8位的技術(shù)類別（IPC小類）。排在第一位的是C05G小類，共有139件，占全部專利的56.05%，是目前的主流技術(shù)，其技術(shù)領(lǐng)域?yàn)椋悍謱儆贑05大類下各小類中肥料的混合物；由一種或多種肥料與無特殊肥效的物質(zhì)所組成的混合物。這類技術(shù)主要是將含鉀巖石與酸、堿或鹽在高溫條件下反應(yīng)，直接制取土壤調(diào)理劑類鉀肥。排在第二位的是C05D小類，共有67件，占全部專利的27.02%，其技術(shù)領(lǐng)域?yàn)椋翰话贑05B、C05C小類中的無機(jī)肥料。這類技術(shù)主要是利用化學(xué)方法，直接生產(chǎn)純凈的硫酸鉀、硫酸銨鉀、氯化鉀、硝酸鉀等鉀肥。排在第三位的是C05F小類，共有16件，占全部專利的6.45%，其技術(shù)領(lǐng)域?yàn)椋翰话贑05B、C05C小類中的有機(jī)肥料。這類技術(shù)主要是將鉀礦石與有機(jī)廢物堆積在一起，利用微生物發(fā)酵的方法來生產(chǎn)含鉀有機(jī)肥。

2.4 專利發(fā)明人活動(dòng)年期圖

發(fā)明人活動(dòng)年期從專利角度反應(yīng)了發(fā)明人在本領(lǐng)域從事創(chuàng)新活動(dòng)的時(shí)間，從中我們可以找到本領(lǐng)域的主要發(fā)明人。如圖4所示，薛彥輝、謝和平、朱云勤、馬武權(quán)、馬鴻文、韓成、李樹春、石林等人為本領(lǐng)域最活躍的發(fā)明人。他們的技術(shù)主要分為以下幾類：謝和平、朱云勤、馬武權(quán)、石林為火燒法；薛彥輝為氟硅酸低溫循環(huán)法；馬鴻文、韓成為水熱法；李樹春為生物法。

3 主要技術(shù)概況

3.1 火燒法

以石林技術(shù)為例，主要是將難溶性含鉀巖石、鈣基固體工業(yè)廢棄物和添加劑等混合造粒后，在旋轉(zhuǎn)窯爐中900 ℃下煅燒，一步形成鉀鈣硅礦物復(fù)合肥。endprint

其技術(shù)優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：一是鉀鈣硅礦物復(fù)合肥產(chǎn)品兼具提供鉀肥、改良酸化土壤、提供礦物質(zhì)等多重功效，肥力極強(qiáng)；二是能循環(huán)利用多種鈣基工業(yè)廢棄物，減輕環(huán)境承載壓力，降低二次污染風(fēng)險(xiǎn)；三是生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低。

3.2 氟硅酸低溫循環(huán)法

以薛彥輝技術(shù)為例，主要是用硫酸和氟硅酸，在90～150 ℃下將難溶性含鉀巖石分解為四氟化硅氣體和可溶性鹽類，再用四氟化硅氣體生產(chǎn)各類白炭黑，用可溶性鹽類生產(chǎn)硫酸銨鉀復(fù)合肥、聚合硫酸鋁等產(chǎn)品。

其技術(shù)優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：一是能提供純凈的鉀肥產(chǎn)品，后期還可以對(duì)其進(jìn)行精深加工，生產(chǎn)多種高純度的鉀化工產(chǎn)品；二是能耗較低，反應(yīng)溫度最高僅為150 ℃；三是副產(chǎn)品豐富，可以供開發(fā)的下游產(chǎn)品較多。

3.3 水熱法

以馬鴻文技術(shù)為例，主要是將難溶性含鉀巖石堿溶預(yù)脫硅后，用脫硅濾餅生產(chǎn)農(nóng)用硝酸鉀和礦物聚合材料，用脫硅濾液生產(chǎn)超細(xì)硅酸鈣粉體。

其技術(shù)優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：一是能提供純凈的鉀肥產(chǎn)品，后期還可以對(duì)其進(jìn)行精深加工，生產(chǎn)多種高純度的鉀化工產(chǎn)品；二是用副產(chǎn)的礦物聚合材料生產(chǎn)的新型墻體材料，具有抗壓強(qiáng)度大、體積密度低、保溫性能好的特點(diǎn)，可應(yīng)用于節(jié)能城市建設(shè)。

3.4 生物法

以李樹春技術(shù)為例，主要是將鉀長(zhǎng)石粉、麥飯石粉、雞糞、骨粉、酵素菌等混合后發(fā)酵，再摻入狼毒、苦參、煙干等藥材攪拌、造粒、烘干。

其技術(shù)優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：一是所產(chǎn)肥料符合有機(jī)農(nóng)業(yè)的要求；二是能耗低、成本少、無污染、條件溫和和方法簡(jiǎn)單。

4 結(jié)語

通過對(duì)1985-2014年間難溶性含鉀巖石生產(chǎn)鉀肥發(fā)明專利進(jìn)行分析，可以得出以下結(jié)論。從1985年專利法頒布實(shí)施開始，本領(lǐng)域就已經(jīng)出現(xiàn)了發(fā)明專利，并隨著我國(guó)鉀肥缺口逐漸加大，其研究也逐漸增多。相關(guān)技術(shù)集中在山東、安徽、貴州、河南、湖南、北京、廣東、四川等省份，并與國(guó)內(nèi)難溶鉀資源主要分布存在一定的相關(guān)性。C05G小類、C05D小類是目前的主流技術(shù)，兩者合計(jì)占到全部的83.07%。目前主要技術(shù)為謝和平、朱云勤、馬武權(quán)、石林為代表的火燒法，薛彥輝為代表的氟硅酸低溫循環(huán)法，馬鴻文、韓成為代表的水熱法和李樹春為代表的生物法。

參考文獻(xiàn)

[1] 王情，岳天祥，盧毅敏，等.中國(guó)食物供給能力分析[J].地理學(xué)報(bào)，2010，65（10）：1229-1240.

[2] 毛金生，馮小兵，陳燕，等.專利分析和預(yù)警操作實(shí)務(wù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.endprint