鉀長石的活化現(xiàn)狀

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(金正大生態(tài)工程集團股份有限公司 國家緩控釋肥工程技術研究中心，山東 臨沭 276700)

鉀是農(nóng)作物生長必不可少的三大元素之一。我國土壤普遍貧鉀，嚴重制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。據(jù)資料顯示，全國缺鉀耕地占到了總耕地面積的65%，每年所需鉀肥在1200萬噸以上，而我國利用鹽湖提鉀，每年只能生產(chǎn)300多萬噸鉀肥，還需大量從俄羅斯、加拿大進口。由于世界鉀肥市場被高度壟斷，價格昂貴，難以承受。因此，全國鉀肥施用量不足需求量的40%。雖然我國可溶性鉀資源極度匱乏，可是我國不溶性鉀資源卻很多，尤其是不溶性含鉀頁巖儲量十分豐富，主要分布在云南、四川、貴州、湖北、湖南、新疆、內蒙古等19個省區(qū)，總量近千億噸，貴州銅仁地區(qū)不溶性含鉀頁巖尤為豐富，儲量達50億噸，K2O含量在8%～12%之間，顯示出良好的開發(fā)前景。開發(fā)利用不溶性鉀資源，使其轉變?yōu)閷ψ魑锟衫玫挠行р涃Y源，在我國鉀肥缺口甚大，有效鉀資源嚴重稀缺的前提下，對支持農(nóng)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)展國民經(jīng)濟具有重要的意義。

1 不溶性含鉀巖石的利用現(xiàn)狀

1.1 高溫煅燒法

即配以輔料采用高溫煅燒的方法，破解鉀長石的穩(wěn)定結構，實現(xiàn)不溶性鉀轉變成可溶性或是枸溶性鉀的方法；較常見的有磷礦和鉀長石高溫熔融法制備鈣鎂磷肥，主要代表福泉磷肥廠25萬t/a生產(chǎn)線；石膏制酸聯(lián)產(chǎn)硅鈣鉀鎂肥，主要代表金正大諾泰爾化學有限公司30萬t/a硫酸聯(lián)產(chǎn)硅鈣鉀鎂肥；石灰石和鉀長石制備硅鈣鉀肥，貴州大學化學院馬武權教授專利[1]；另外還有石膏和鉀長石制備硫酸鉀等方法。

1.2 水熱反應

即以堿破壞鉀長石中二氧化硅的穩(wěn)定結構，使得鉀長石中的K+可以得到有效釋放；例如：中國科學院地質與地球物理研究所劉建明研究員利用天然富鉀硅酸鹽巖石(鉀長石類不溶性含鉀礦物)和生石灰為原料，模擬天然風化成土的地球化學過程，在高壓反應釜中通過水熱化學反應將富鉀的 各種礦物物質成份整體地、大比例(≥80%)地轉化為能夠植物吸收利用的有效形態(tài)，從而生成在有效成份的構成上類似天然風化土壤的新型礦物肥料[2]；合肥工業(yè)大學在水熱條件下建立鉀長石-NaOH 反應體系,全面探討影響該體系鉀溶出率的各種因素。 試驗表明,在最優(yōu)條件下鉀的溶出率可高達90%以上[3]。

1.3 細菌分解

即以細菌或是真菌的分泌物實現(xiàn)對不溶性鉀鹽解鉀的方法；合肥工業(yè)大學生物與食品工程學院從土壤中分離得到1株具有一定解鉀能力，且抗逆性能相對優(yōu)良的菌株，編號為 YJ09。根據(jù)表型特征、生理生化性質以及 16S rRNA 序列分析，確定菌株 YJ09 為地衣芽孢桿菌。研究菌株 YJ09 發(fā)酵液中與解鉀相關的成分發(fā)現(xiàn)，胞外多糖對鉀長石的分解作用大于有機酸;解鉀培養(yǎng)液中氨基酸含量非常低，解鉀的主要因素是多糖。菌株 YJ09 具有較強的解鉀能力和抗逆性，作為微生物肥料用于農(nóng)作物種植前景廣闊[4]。

1.4 酸法分解

鉀長石主要成分為K2O·Al2O3·6SiO2，能夠有效破解鉀長石結構的酸為氫氟酸，所以在酸法分解鉀長石的研究中，鉀長石一磷礦一無機酸(磷酸、鹽酸)反應過程分兩步進行：先是無機酸分解磷礦,然后是磷礦分解產(chǎn)物與鉀長石發(fā)生反應,其中包括氫氟酸分解鉀長石反應和Ca2+與K+的交換反應,但對提鉀起主導作用的是離子交換反應[5]；山東科技大學“氟硅酸循環(huán)法低溫分解含鉀巖石工藝技術”，采用在常壓、100℃內利用酸性條件下氟硅酸的特殊性質分解含鉀巖石，同時利用硫酸的穩(wěn)定性加熱處理回收氟硅酸，然后利用物料不同的化學性質分別處理得到白炭黑、氫氧化鋁、氫氧化鐵、硫酸銨鉀等產(chǎn)品，貴州遠盛鉀業(yè)科技有限公司應用該技術建成了中試生產(chǎn)線。

2 結果與討論

(1)鉀長石中鉀資源的利用主要分成兩個方向，一種是將不溶性鉀變成水溶性鉀資源，另一種是變成枸溶性鉀。

(2)能夠形成規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化利用的主要還是高溫煅燒法；酸堿分解法和生物活化法還處于研究階段。