我國鉀長(cháng)石礦資源分布廣泛、儲量極大，在內蒙古、安徽、黑龍江、四川、新疆等23個(gè)省區均有分布，儲量估計超過(guò)200億t。
 
但我國水溶性鉀鹽資源極為短缺，其儲量折合K2O約為4.50億t，僅占世界總量的2.647%。因此，大規模開(kāi)發(fā)非水溶性鉀長(cháng)石資源制取鉀鹽對保障我國經(jīng)濟的可持續發(fā)展具有重要的戰略意義，社會(huì )和經(jīng)濟意義極為顯著(zhù)。
 

1 鉀長(cháng)石提鉀技術(shù)
 

由于鉀長(cháng)石具有由Si-Al-O四面體形成的三維架狀結構，化學(xué)性質(zhì)極穩定，常溫常壓下幾乎不被除濃硫酸、氫氟酸外的其它酸堿分解，因此高效分解鉀長(cháng)石、將其中非水溶性鉀轉變?yōu)樗苄遭浕衔锍蔀樘崛♀淃}的關(guān)鍵。
 
目前，國內外對此進(jìn)行了大量研究，方法有中高溫焙燒法、中高溫熔浸法、低溫酸分解法、低溫堿分解法和微生物法等。
 
（1）中高溫焙燒法
 
中高溫焙燒法是通過(guò)加入焙燒助劑在中溫或高溫下（700-1300℃）破壞鉀長(cháng)石的Si-Al-O網(wǎng)絡(luò )結構提取鉀。
 
根據加入的焙燒助劑，可分為碳酸鹽焙燒法、硫酸鹽-碳酸鹽焙燒法、硫酸鹽焙燒法、氯化物焙燒法及高溫揮發(fā)法等。
 
（2）中高溫熔浸法
 
中高溫熔鹽浸取法是以低熔點(diǎn)的鹽為反應介質(zhì)，在一定溫度下鹽類(lèi)熔解形成液相，可大大提高傳質(zhì)與擴散速率，為鉀長(cháng)石的分解提供有利條件。采用的鹽類(lèi)包括CaCl2、NaCl及CaCl2-NaCl等。
 
熔鹽法雖可獲得較高的鉀熔出率，但需將大量鹽加熱至熔點(diǎn)以上，能耗較高。熔鹽與鉀鹽產(chǎn)品及浸出渣的分離、熔鹽的循環(huán)利用及處理等問(wèn)題均較復雜，成本較高，高溫熔鹽腐蝕性較強，對設備材質(zhì)要求也較高，工業(yè)應用難度較大。
 
（3）低溫酸分解法
 
鉀長(cháng)石的化學(xué)性質(zhì)極穩定，很難被酸分解。在常壓水熱反應體系中用H2SO4浸出鉀長(cháng)石，分解率僅約為12%。但在有HF存在下，鉀長(cháng)石分解率顯著(zhù)提高。
 
低溫酸分解法的關(guān)鍵在于利用HF打開(kāi)鉀長(cháng)石的結構，為鉀浸出提供有利條件。低溫酸分解法可分為H2SO4-含氟助劑和磷礦-無(wú)機酸2個(gè)反應體系。
 
采用H2SO4-含氟助劑體系處理鉀長(cháng)石時(shí)，由于HF可有效破壞鉀長(cháng)石的結構，因而可得到較高的K2O浸出率。但由于鉀長(cháng)石中硅含量較高，消耗大量含氟助劑，成本較高，同時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量的含氟氣體及廢水，需進(jìn)行綜合回收或無(wú)害化處理。
 
（4）低溫堿分解法
 
低溫堿分解法也是一種常用的從鉀長(cháng)石中提鉀的方法，該法通過(guò)添加堿性助劑破壞鉀長(cháng)石礦物結構提取鉀。
 
常用的堿性助劑有CaO、Ca（OH）2和KOH等，可單獨使用，也可2種聯(lián)合使用。根據反應條件的差異，低溫堿分解法又分為堿性水熱法和亞熔鹽法。
 
（5）微生物分解法
 
一些特定種類(lèi)的微生物能與鉀長(cháng)石發(fā)生生化反應將鉀長(cháng)石中的鉀轉變?yōu)榭扇苄遭?，常用的微生物有細菌和真菌，其中硅酸鹽細菌是研究較多一種微生物。
 
微生物法工藝流程簡(jiǎn)單，基本無(wú)污染排放，工業(yè)應用前景較好。但目前仍存在一些問(wèn)題尚未解決，如菌種在自然條件下的存活能力和繁殖能力較弱、菌種培育周期過(guò)長(cháng)等。解決這些問(wèn)題需通過(guò)基因工程篩選和培養存活能力更強、繁殖速度更快的新菌株。
 
國外的水溶性鉀鹽礦床資源較豐富，因此從非水溶性鉀礦中提鉀的研究較少。日本、美國和印度曾分別采用高溫高壓堿熔法、硫酸高溫焙燒法和水泥窯法分解鉀長(cháng)石提鉀，但均未實(shí)現工業(yè)規模生產(chǎn)，目前只有俄羅斯開(kāi)發(fā)的利用霞石生產(chǎn)氧化鋁并聯(lián)產(chǎn)碳酸鉀和水泥的工藝實(shí)現了工業(yè)應用。
 

2 鉀長(cháng)石整體制備多元素復合肥技術(shù)
 

鉀長(cháng)石中K2O含量?jì)H約為12%，其它80%以上為硅、鈣、鎂、鐵等元素，這些元素也是植物所需的中微量元素。為綜合利用這些中微量元素，一些科研人員開(kāi)展了將鉀長(cháng)石整體制備多元素復合肥料的研究，即鉀長(cháng)石經(jīng)處理后不再提取鉀和硅等，而是直接將處理所得產(chǎn)物整體作為肥料施用。
 
在鉀長(cháng)石處理過(guò)程中，其中的鉀、硅、鈣、鎂、鐵等元素均得到活化，大部分轉化為能被植物吸收的水溶性或構溶性元素，作為肥料，既有利于提高土壤肥力，又有助于改善土壤酸堿度，鈍化重金屬元素，是一種具有廣闊應用前景的復合肥料（或土壤調理劑）。
 
鉀長(cháng)石整體制備復合肥料技術(shù)依據其反應原理，可分為煅燒法、熔融法和水熱法3種。
 
（1）煅燒法
 
煅燒法在高溫下使鉀長(cháng)石與助劑中的鈣、鎂等化合物發(fā)生化學(xué)反應，破壞其原有穩定結構，活化其中的鉀、硅等組分，反應原理與中高溫焙燒法提鉀相似。
 
煅燒法目前已工業(yè)化應用，山西富邦肥業(yè)有限公司、陜西華縣榮昌鉀肥廠(chǎng)等廠(chǎng)家已采用煅燒工藝生產(chǎn)出了合格的硅鈣鉀肥（土壤調理劑）產(chǎn)品，并已進(jìn)行了市場(chǎng)推廣。
 
（2）水熱法
 
劉善科等以富鉀巖石（主要成分為鉀長(cháng)石）為原料，采用靜態(tài)水熱法制得了鉀-硅復合肥，將富鉀巖石中超過(guò)80%的K、Si、Ca、Fe、Mg及Mn等礦物質(zhì)成分轉化為植物易吸收的有效形態(tài)，可為土壤補充多種植物所需的元素，促進(jìn)土壤營(yíng)養平衡，全面提高土壤的綜合肥力。產(chǎn)品還具有納米-亞微米顆粒結構，能增加土壤保水透氣性能，應用前景良好。
 
（3）熔融法
 
陳廷臻等以含鉀砂巖、鉀長(cháng)石等為原料，采用熔融熱化學(xué)轉化法使鉀礦石中的結構鉀（無(wú)效鉀）變成可被植物吸收的有效鉀，形成含有效鉀、鎂、鐵、硅、硫等多種元素的無(wú)機鰲合態(tài)肥料，可使農作物增產(chǎn)10%-30%。
 

3 發(fā)展前景
 

我國擁有豐富、優(yōu)質(zhì)的鉀長(cháng)石礦產(chǎn)資源，為鉀鹽和鉀肥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎。利用鉀長(cháng)石提取鉀鹽的工藝研究已有多年，也探索出一些適合國情的提鉀工藝，但迄今為止，由于種種原因均未能實(shí)現規?；a(chǎn)。近年來(lái)也有新的研究成果，但僅限于實(shí)驗階段。
 
單一提鉀及制備復合肥料技術(shù)存在的問(wèn)題及發(fā)展方向如下：
 
（1）從鉀長(cháng)石中單一提鉀均存在工藝流程復雜、設備投資大、生產(chǎn)成本高、廢渣產(chǎn)生量大、經(jīng)濟效益差等問(wèn)題，工業(yè)應用前景較差。鉀長(cháng)石利用的方向應是尋找流程相對簡(jiǎn)單、資源綜合利用率高、過(guò)程清潔、方案合理且產(chǎn)品附加值高的關(guān)鍵技術(shù)。
 
（2）將鉀長(cháng)石整體活化制備為多元素復合肥料或土壤調理劑，目前已有工業(yè)化應用實(shí)例，應是今后研究的重點(diǎn)方向。
 
（3）水熱法制備的多元素復合肥（或土壤調理劑）不但能提供多種可被植物吸收的營(yíng)養元素，提高土壤肥力，且由于水熱反應過(guò)程可調控產(chǎn)品微觀(guān)形貌，使產(chǎn)品具有特殊的微孔結構和納米-亞微米顆粒結構，還能起到改善土壤微觀(guān)結構、增加土壤保水透氣性能、固化重金屬元素、調節土壤酸堿平衡等作用，有望從根本上提高我國耕地的綜合肥力和可持續生產(chǎn)能力。
 
在我國土壤資源整體質(zhì)量偏低且退化現象嚴重，水土沙化、酸化、鹽漬化等現象呈加速擴展的趨勢下，水熱法制備多元素多功能復合肥（或土壤調理劑）技術(shù)具有廣闊的應用前景。
 

來(lái)源：鉀長(cháng)石提鉀及制備復合肥料的研究進(jìn)展，作者：宋一涵、李洪枚、馬淑花等
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)