我國可溶性鉀資源匱乏,用于制造鉀肥的可溶性鉀資源僅占全球總儲量的2.2%,且分布極不平衡,96.9%以上的資源分布在青海柴達木盆地和新疆的羅布泊鹽湖,處在西北和西南偏遠地區,沒(méi)有方便的交通條件,采礦困難,因而難以大規模開(kāi)發(fā)利用。
相比之下,我國難溶性鉀礦資源較為豐富,據估計礦石總儲量至少在200億t以上,其中以鉀長(cháng)石為主要物相的富鉀巖石更是遍布全國各地,總儲量超過(guò)100億t。
目前,難溶性鉀礦綜合利用的關(guān)鍵是在提取鉀鹽的同時(shí),利用鉀礦中含有的鋁和硅等制備出高附加值產(chǎn)品,提高鉀礦的綜合利用率,確保提鉀過(guò)程的經(jīng)濟性。
近年來(lái),國內外對鉀長(cháng)石提鉀的研究相對較多,主要處理工藝有焙燒浸出法、壓熱法、低溫分解法和微生物法。
1、焙燒浸出法
焙燒浸出法是在鉀長(cháng)石中加入助劑進(jìn)行焙燒,破壞鉀長(cháng)石的礦物結構,將不溶性鉀轉化為可溶性鉀鹽,再利用溶劑將可溶性的鉀鹽浸出。根據加入焙燒助劑的不同,可分為碳酸鹽焙燒法、硫酸鹽焙燒法、硫酸鹽—碳酸鹽焙燒法和氯化物焙燒法等。
特點(diǎn):焙燒浸出法原料廉價(jià)易得,工藝流程較短,但在焙燒過(guò)程中需要消耗大量的能量,反應產(chǎn)生的煙塵會(huì )造成大氣環(huán)境污染。此外,由于加入了大量的助劑,產(chǎn)生固廢的量也很大,會(huì )對環(huán)境造成很大的壓力,所以該工藝的經(jīng)濟性和環(huán)保性有待進(jìn)一步解決。
2、壓熱法
壓熱法是一種在溫度為200~500℃、壓力為0.3~6.1MPa的條件下,利用CaCl2、Ca(OH)2、CaO和NaCl等分解鉀長(cháng)石,將反應物料放進(jìn)壓力反應器內進(jìn)行提鉀制備鉀鹽。濃熱的堿溶液雖然可以腐蝕鉀長(cháng)石,但是在常壓下腐蝕速度較慢,因此為了滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的需要,采用壓熱法可以顯著(zhù)提高鉀長(cháng)石的反應速度。


特點(diǎn):壓熱法無(wú)高溫焙燒過(guò)程,不僅可以降低一定的能耗,而且對環(huán)保有利。常見(jiàn)的壓熱法提鉀流程,在提鉀的同時(shí)可對提鉀尾渣進(jìn)行綜合利用,制備建筑材料或功能性材料,提高提鉀經(jīng)濟性。但需要高溫高壓反應條件,對設備要求比較高,并且反應過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的廢水,處理比較麻煩。
3、低溫分解法
低溫分解法包括硫酸—氫氟酸分解法、硫酸加助劑分解法和鉀長(cháng)石—磷礦—無(wú)機酸分解法。這類(lèi)方法的特點(diǎn)是鉀長(cháng)石與氫氟酸或添加劑和硫酸等助劑混合后在較低的溫度下(200℃以下)進(jìn)行提鉀反應。
特點(diǎn):低溫分解法反應溫度較低,所以能耗小,成本低,同時(shí)其產(chǎn)品附加值也相對較高,K2O的溶出率高,但是分解過(guò)程中使用的酸對設備的腐蝕性強,會(huì )增加生產(chǎn)過(guò)程的風(fēng)險因素,對人體帶來(lái)的危害也比較大,有待進(jìn)一步優(yōu)化。
4、微生物分解法
微生物分解法就是利用微生物與鉀長(cháng)石之間的生物化學(xué)反應分解提取其中鉀的方法。目前,已有多種微生物被應用于解鉀研究,研究較多的微生物主要是硅酸鹽細菌和一些霉菌,其中又以硅酸鹽細菌為多。
特點(diǎn):采用微生物法提鉀,工藝流程簡(jiǎn)單、提取過(guò)程環(huán)保,因而成本較低、對環(huán)境友好,但該法受限于微生物分解作用十分緩慢,壽命較短,并且K2O的溶出率較低等缺點(diǎn),尚未工業(yè)化應用。這也表明了研究培育出對鉀長(cháng)石具有高效和穩定的提鉀作用,同時(shí)繁殖力和生命力能滿(mǎn)足需求的解鉀微生物是該技術(shù)今后發(fā)展的方向。
目前來(lái)看,從鉀長(cháng)石中提取鉀的關(guān)鍵是要先破壞鉀長(cháng)石穩定的晶體結構。焙燒浸出法、壓熱法、低溫分解法和微生物法在鉀長(cháng)石提鉀綜合利用方面取得了一定的進(jìn)展,但都處于試驗階段,尚未工業(yè)化應用。但是眾多學(xué)者的研究已經(jīng)證實(shí)了從難溶性鉀礦中提鉀的可行性,因此,從難溶性鉀礦中提鉀將會(huì )是解決我國可溶性鉀礦不足的有效途徑之一。
來(lái)源:張曉慢,雍倩禧,祁夢(mèng)瑤,等.鉀長(cháng)石提鉀技術(shù)進(jìn)展[J].礦產(chǎn)保護與利用,2020(04):172-178.
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