基于专利的难溶性含钾岩石生产钾肥技术分析

宋娜　杜文成

摘 要：难溶性含钾岩石的开发和利用对提高我国钾肥产能，保障粮食生产安全有重要意义。该文围绕难溶性含钾岩石生产钾肥技术，通过专利数据库和专利分析系统，统计了本行业相关的专利数据，并对其进行了各种指标的分析，从而揭示了该技术领域中一些非常有价值的情报信息，为科研立项、课题选择、产品攻关、建立知识产权预警制度等提供一定参考。

关键词：专利 难溶性含钾岩石 钾肥技术 分析

中图分类号：P619 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0039-02

我国人口约占世界总人口的19%，但耕地面积仅为世界总量的7%左右，必须通过施用化肥等方式大力提高粮食产量[1]。我国严重缺少常规生产钾肥的可溶性钾资源，因此钾肥产量仅为最低需求的50%左右，缺口达到500万吨以上。与此同时，我国难溶性钾资源极其丰富，储量达百亿吨以上，仅贵州铜仁一地远景储量就有50亿吨左右，因此开发利用难溶性钾资源生产钾肥的意义就十分巨大。

要想大规模开发难溶钾性资源，除了需要在技术上有可行性之外，在经济上同样需要有可行性，而最能代表实用技术水平的就是发明专利。专利是反映科技发展及其应用最新动态的情报文献，据世界知识产权组织统计，95%的科研成果是通过专利文献的形式公布的。[2]因此要充分认识我国在难溶性钾资源生产钾肥领域的处境和地位，就必须从专利分析入手，全面了解其技术发展趋势、专利布局特点、重点创新机构、核心技术分布等创新资源。本文对相关专利进行了检索和分析，希望能帮助我国研发人员开拓创新思路突破核心技术，引导企业制定合理的专利策略，并在此基础上制定产业发展战略和知识产权战略。

1 数据来源与分析方法

1.1 数据来源

本研究数据来源以佰腾中国专利数据库为数据来源，利用主题词检索的方法，检索并下载了1985-2014年期间国家知识产权局公布的难溶性钾资源生产钾肥技术发明专利，共计248件。检索策略为：ad：（[1985 to 2015]） and ab：（难溶钾or不溶钾or钾长石or钾矿or钾岩） and ic2：（C05*）。

1.2 研究方法

对检索结果的标题、摘要、申请人、申请日、以及专利分类号等必要的字段进行了保存和数据加工。利用佰腾专利统计分析系统对其进行数据清洗整理、数据挖掘和可视化分析。数据下载截止日期是2014年12月31日。由于发明专利从申请到公开一般需要十几个月的时间，因此2013-2014年的数据仅供参考。

2 数据分析结果与讨论

下面分别对1985-2014年我国难溶性钾资源生产钾肥技术发明专利的年度分布、地区分布、区域IPC、发明人等情况进行分析。

2.1 专利数量年度分布

如图1所示，我国从20世纪60年代初起就有了利用钾长石制钾肥的研究，因此在《中华人民共和国专利法》颁布实施的1985年就已经出现了2件相关发明专利；从1985年到2000年的16年间，钾肥施用量缺口较小，相关研究进展一直缓慢，专利较少，每年均为4件或以下；随着我国钾肥缺口的不断加大，对难溶钾资源开发利用的研究也逐渐升温，从2001年到2009年的9年间，专利申请量均在4～10件之间；随着新技术的发展，从2010年开始，专利申请量发生了较大规模的提升，2013年达到了62件之多；由于发明专利公开的滞后性，实际上2013年实际申请量应该在62件以上，2014年申请量也会远高于39件。

2.2 专利的地区分布

从图2中可看到：难溶性钾资源生产钾肥技术发明专利仅分布在我国的山东、安徽、贵州、河南、湖南、北京、广东、四川八个省份，与国内难溶钾资源主要分布在贵州、安徽、内蒙古、新疆、四川、山西等省份存在一定的相关性。其中山东省目前处于领先的地位，其专利数量达到54件，远远超出其他地区，占到了总量的1/5强；作为资源大省的安徽省和贵州省处于第二梯队，专利量在20～30件左右；河南、湖南、北京、广东、四川等省份在第三梯队，专利量在20件以下。

2.3 区域IPC分析

专利区域IPC分析反映了专利申请的内容特征，通过对专利数据的国际专利分类（IPC）分类号进行统计分析，可以帮助识别难溶性钾资源开发利用技术的研发重点。图3显示了技术领域排名前8位的技术类别（IPC小类）。排在第一位的是C05G小类，共有139件，占全部专利的56.05%，是目前的主流技术，其技术领域为：分属于C05大类下各小类中肥料的混合物；由一种或多种肥料与无特殊肥效的物质所组成的混合物。这类技术主要是将含钾岩石与酸、碱或盐在高温条件下反应，直接制取土壤调理剂类钾肥。排在第二位的是C05D小类，共有67件，占全部专利的27.02%，其技术领域为：不包含在C05B、C05C小类中的无机肥料。这类技术主要是利用化学方法，直接生产纯净的硫酸钾、硫酸铵钾、氯化钾、硝酸钾等钾肥。排在第三位的是C05F小类，共有16件，占全部专利的6.45%，其技术领域为：不包含在C05B、C05C小类中的有机肥料。这类技术主要是将钾矿石与有机废物堆积在一起，利用微生物发酵的方法来生产含钾有机肥。

2.4 专利发明人活动年期图

发明人活动年期从专利角度反应了发明人在本领域从事创新活动的时间，从中我们可以找到本领域的主要发明人。如图4所示，薛彦辉、谢和平、朱云勤、马武权、马鸿文、韩成、李树春、石林等人为本领域最活跃的发明人。他们的技术主要分为以下几类：谢和平、朱云勤、马武权、石林为火烧法；薛彦辉为氟硅酸低温循环法；马鸿文、韩成为水热法；李树春为生物法。

3 主要技术概况

3.1 火烧法

以石林技术为例，主要是将难溶性含钾岩石、钙基固体工业废弃物和添加剂等混合造粒后，在旋转窑炉中900 ℃下煅烧，一步形成钾钙硅矿物复合肥。endprint

其技术优势有以下几点：一是钾钙硅矿物复合肥产品兼具提供钾肥、改良酸化土壤、提供矿物质等多重功效，肥力极强；二是能循环利用多种钙基工业废弃物，减轻环境承载压力，降低二次污染风险；三是生产工艺简单，生产成本较低。

3.2 氟硅酸低温循环法

以薛彦辉技术为例，主要是用硫酸和氟硅酸，在90～150 ℃下将难溶性含钾岩石分解为四氟化硅气体和可溶性盐类，再用四氟化硅气体生产各类白炭黑，用可溶性盐类生产硫酸铵钾复合肥、聚合硫酸铝等产品。

其技术优势有以下几点：一是能提供纯净的钾肥产品，后期还可以对其进行精深加工，生产多种高纯度的钾化工产品；二是能耗较低，反应温度最高仅为150 ℃；三是副产品丰富，可以供开发的下游产品较多。

3.3 水热法

以马鸿文技术为例，主要是将难溶性含钾岩石碱溶预脱硅后，用脱硅滤饼生产农用硝酸钾和矿物聚合材料，用脱硅滤液生产超细硅酸钙粉体。

其技术优势有以下几点：一是能提供纯净的钾肥产品，后期还可以对其进行精深加工，生产多种高纯度的钾化工产品；二是用副产的矿物聚合材料生产的新型墙体材料，具有抗压强度大、体积密度低、保温性能好的特点，可应用于节能城市建设。

3.4 生物法

以李树春技术为例，主要是将钾长石粉、麦饭石粉、鸡粪、骨粉、酵素菌等混合后发酵，再掺入狼毒、苦参、烟干等药材搅拌、造粒、烘干。

其技术优势有以下几点：一是所产肥料符合有机农业的要求；二是能耗低、成本少、无污染、条件温和和方法简单。

4 结语

通过对1985-2014年间难溶性含钾岩石生产钾肥发明专利进行分析，可以得出以下结论。从1985年专利法颁布实施开始，本领域就已经出现了发明专利，并随着我国钾肥缺口逐渐加大，其研究也逐渐增多。相关技术集中在山东、安徽、贵州、河南、湖南、北京、广东、四川等省份，并与国内难溶钾资源主要分布存在一定的相关性。C05G小类、C05D小类是目前的主流技术，两者合计占到全部的83.07%。目前主要技术为谢和平、朱云勤、马武权、石林为代表的火烧法，薛彦辉为代表的氟硅酸低温循环法，马鸿文、韩成为代表的水热法和李树春为代表的生物法。

参考文献

[1] 王情，岳天祥，卢毅敏，等.中国食物供给能力分析[J].地理学报，2010，65（10）：1229-1240.

[2] 毛金生，冯小兵，陈燕，等.专利分析和预警操作实务[M].北京：清华大学出版社，2009.endprint