钾长石的活化现状

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(金正大生态工程集团股份有限公司 国家缓控释肥工程技术研究中心，山东 临沭 276700)

钾是农作物生长必不可少的三大元素之一。我国土壤普遍贫钾，严重制约农业可持续发展。据资料显示，全国缺钾耕地占到了总耕地面积的65%，每年所需钾肥在1200万吨以上，而我国利用盐湖提钾，每年只能生产300多万吨钾肥，还需大量从俄罗斯、加拿大进口。由于世界钾肥市场被高度垄断，价格昂贵，难以承受。因此，全国钾肥施用量不足需求量的40%。虽然我国可溶性钾资源极度匮乏，可是我国不溶性钾资源却很多，尤其是不溶性含钾页岩储量十分丰富，主要分布在云南、四川、贵州、湖北、湖南、新疆、内蒙古等19个省区，总量近千亿吨，贵州铜仁地区不溶性含钾页岩尤为丰富，储量达50亿吨，K2O含量在8%～12%之间，显示出良好的开发前景。开发利用不溶性钾资源，使其转变为对作物可利用的有效钾资源，在我国钾肥缺口甚大，有效钾资源严重稀缺的前提下，对支持农业发展，实现国家可持续发展战略，发展国民经济具有重要的意义。

1 不溶性含钾岩石的利用现状

1.1 高温煅烧法

即配以辅料采用高温煅烧的方法，破解钾长石的稳定结构，实现不溶性钾转变成可溶性或是枸溶性钾的方法；较常见的有磷矿和钾长石高温熔融法制备钙镁磷肥，主要代表福泉磷肥厂25万t/a生产线；石膏制酸联产硅钙钾镁肥，主要代表金正大诺泰尔化学有限公司30万t/a硫酸联产硅钙钾镁肥；石灰石和钾长石制备硅钙钾肥，贵州大学化学院马武权教授专利[1]；另外还有石膏和钾长石制备硫酸钾等方法。

1.2 水热反应

即以碱破坏钾长石中二氧化硅的稳定结构，使得钾长石中的K+可以得到有效释放；例如：中国科学院地质与地球物理研究所刘建明研究员利用天然富钾硅酸盐岩石(钾长石类不溶性含钾矿物)和生石灰为原料，模拟天然风化成土的地球化学过程，在高压反应釜中通过水热化学反应将富钾的 各种矿物物质成份整体地、大比例(≥80%)地转化为能够植物吸收利用的有效形态，从而生成在有效成份的构成上类似天然风化土壤的新型矿物肥料[2]；合肥工业大学在水热条件下建立钾长石-NaOH 反应体系,全面探讨影响该体系钾溶出率的各种因素。 试验表明,在最优条件下钾的溶出率可高达90%以上[3]。

1.3 细菌分解

即以细菌或是真菌的分泌物实现对不溶性钾盐解钾的方法；合肥工业大学生物与食品工程学院从土壤中分离得到1株具有一定解钾能力，且抗逆性能相对优良的菌株，编号为 YJ09。根据表型特征、生理生化性质以及 16S rRNA 序列分析，确定菌株 YJ09 为地衣芽孢杆菌。研究菌株 YJ09 发酵液中与解钾相关的成分发现，胞外多糖对钾长石的分解作用大于有机酸;解钾培养液中氨基酸含量非常低，解钾的主要因素是多糖。菌株 YJ09 具有较强的解钾能力和抗逆性，作为微生物肥料用于农作物种植前景广阔[4]。

1.4 酸法分解

钾长石主要成分为K2O·Al2O3·6SiO2，能够有效破解钾长石结构的酸为氢氟酸，所以在酸法分解钾长石的研究中，钾长石一磷矿一无机酸(磷酸、盐酸)反应过程分两步进行：先是无机酸分解磷矿,然后是磷矿分解产物与钾长石发生反应,其中包括氢氟酸分解钾长石反应和Ca2+与K+的交换反应,但对提钾起主导作用的是离子交换反应[5]；山东科技大学“氟硅酸循环法低温分解含钾岩石工艺技术”，采用在常压、100℃内利用酸性条件下氟硅酸的特殊性质分解含钾岩石，同时利用硫酸的稳定性加热处理回收氟硅酸，然后利用物料不同的化学性质分别处理得到白炭黑、氢氧化铝、氢氧化铁、硫酸铵钾等产品，贵州远盛钾业科技有限公司应用该技术建成了中试生产线。

2 结果与讨论

(1)钾长石中钾资源的利用主要分成两个方向，一种是将不溶性钾变成水溶性钾资源，另一种是变成枸溶性钾。

(2)能够形成规模化、产业化利用的主要还是高温煅烧法；酸碱分解法和生物活化法还处于研究阶段。