中国钾资源的开发利用概述

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钾盐是含钾矿物的总称。按其可溶性可分为可溶性钾盐矿物和不可溶性含钾的铝硅酸盐矿物。前者是自然界可溶性的含钾盐类矿物堆积构成的可被利用的矿产资源，它包括含钾水体经过蒸发浓缩、沉积形成的可溶性固体钾盐矿床（如钾石盐、光卤石、杂卤石等）和含钾卤水。不可溶性的含钾铝硅酸类岩石是含钾岩石或富钾（如明矾石、霞石、钾长石及富钾页岩、砂岩、富钾泥灰岩等。）目前，我国已开发利用的主要对象是可溶性钾盐资源。不可溶性钾资源的开发利用还处于开发起步阶段。

1、可溶性钾资源的开发利用中国是一个可溶性钾资源贫乏的国家。我国从20世纪50年代中期开始部署钾盐矿找矿工作，经过近50多年的努力，截至2007年底，我国已查明的资源储量为8.3554亿t（以kcl计），矿产地40多处，其中大型6处，颁布在青海、新疆、西藏、云南、山东省、甘肃等省区（数据严自2007年全国矿产资源储量通报——国土资源部）。从钾资源颁布情况看，我国钾矿储量主要集中在青海的柴达木盆地和新疆的罗布泊地区，约占总储量的96%以上。我国钾矿以卤水钾矿为主，固体钾盐少，与世界钾盐相反，我国卤水钾矿占总量的98%以上，固体钾盐仅占2%左右。目前，中国利用可溶性钾资源加工生产的钾盐产品（也称一次性钾盐产品）主要有氯化钾、硫酸钾、硫酸钾镁肥，而其它钾盐产品均是由氯化钾经二次加工而来（称二次钾盐产品，如硫酸钾、硝酸钾、碳酸钾等等近140余种）。

目前我国在开发利用的可溶性钾资源主要有四大块，一是青海柴达木盆地的钾资源，地理新疆罗布泊的钾资源，三是云南江城的固体矿资源，四是海水苦卤的开发利用。以下做一概述。

1.1青海省柴达木盆地素有“聚宝盆”之称。柴达木盆地分布着大大小小三十三个湖泊，其中盐湖二十五个，其余为半咸水——咸水湖、淡水湖。柴达木盐湖既有干盐湖，也有表面湖水盐湖，同时也有干盐湖与表面湖水共存的盐湖。经过我国盐湖开发建设工作者几代人的努力，柴达木盆地盐湖已经规模化开发的盐湖有察尔汗盐湖（含别勒滩区段）、台吉乃尔锂矿盐湖、马海盐湖、大柴旦盐湖、大浪滩盐湖、大盐滩盐湖等。

到目前为止，柴达木盆地盐湖开发的主要钾盐产品仍以氯化钾为主，总生产能力在350万t/年（kcl）左右；其次是钾镁肥，总生产能力在60万t/年左右；部分硫酸钾生产装置虽然已建成但尚未投产。

从1955年开始到1958年建成第一座“察尔汗钾肥厂”,采用光卤石冷分解——洗涤法工艺；1968年，采用光卤石冷分解——浮选法，建设了中国第一座10kt/a浮选法氯化钾生产厂；1996年青海盐湖集团公司研制成功了反浮选——冷结晶技术；2000年，青海100万t钾肥项目被列为国家西部大开发的首批十大项目之一，也是十大项目中唯一一个产业化项目。到目前为止，青海盐湖工业集团公司已经形成200万t/a氯化钾的生产能力，2007年实际生产氯化钾195.98万t，2008年生产氯化力争上游213万t。

随着氯化钾加工技术的逐渐成熟以及钾肥价格的持续上升，察尔汗盐湖其它区段（青藏铁路以东）在1990年代掀起了开发建设高潮，大多数企业采用光卤石冷分解——浮选法生产农用氯化钾，目前氯化钾生产能力在50万t/a左右。

我国柴达木分地盐湖生产氯化钾的主要加工工艺有：光卤石冷分解——浮选法、光卤石反浮选——冷结晶法和4#工艺，光卤石冷分解——洗涤法工艺早已淘汰。

光卤石冷分解——浮选法工艺：将盐田光卤石用定量水与循环母液进行冷分解，使光卤石中的mgcl2全部进入液相，而nacl和kcl则部分溶解，从而得到nacl和kcl的混合物（俗称钾石盐料浆），将钾石盐料浆加入选矿药剂进行浮选，所得氯化钾精矿经过洗涤除去杂质氯化钠和氯化镁母液，干燥后既得到肥料级氯化钾，纯度一般在95%左右。

光卤石反浮选—冷结晶法工艺:青海盐湖工业集团公司1998年推出的发明专利(cn1180046a)。来自盐田的光卤石料浆，或光卤石固矿经调浆后，加入氯化钠浮选药剂，进行反浮选除去石盐；将提纯后的光卤石精矿（一般nacl≤7%）送入特殊设计的冷结晶器，用一定比例的淡水和不饱和氯化镁溶液，严格控制光卤石的分解过程；从结晶器中产出的氯化钾晶浆，经过浓密、离心脱水和干燥后，氯化钾产品纯度可达98%以上。

4#工艺：《氯化物型含钾卤水制取氯化钾新方法》发明专利（cn1063663a），业内俗称“4#工艺”,是中蓝连海设计研究院于1992年通过自主创新发明的直接利用卤水生产高品位氯化钾的方法。将光卤石点（d点）卤水与水氯镁石占（f点）卤水，按一定比例加入到兑卤器中，产生的细晶（高钠光卤石）随母液溢流而出，而生成的光卤石则颗粒较大在兑卤器底流导出，该光卤石含氯化钠较低称为“低钠光卤石”；再将低钠光卤石与水、分解母液按比例一起连续均匀加入结晶器（中蓝连海设计研究院发明专利cn2485020y“盐化工反应结晶器”）进行控速分解结晶，得到较大颗粒高纯氯化钾结晶，成本低，氯化钾含量在98%以上。

西台吉乃尔盐湖卤水矿床属硫酸镁亚型，卤水中富含钾、硼、锂、镁及钠等多种组份利用这种卤水，可以生产钾镁肥和硫酸钾、硼酸及碳酸锂产品。

1.2新疆钾资源的开发利用现状新疆罗布泊盐湖，是我国继青海察尔汗盐湖后迄今为止发现的最大的含钾卤水矿床。盐湖南北长115km，面积10350km2，是世界上最大的干盐湖之一。罗布泊盐湖，根据地质成矿年代及构造特征划分为罗北、罗中、罗东、新湖、新湖东、老湖区、东台地和西台地等八个区段。

罗布泊盐湖的开发始于本世纪初，成立于2000年9月的国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司目前已开发出适合于罗布泊盐湖资源特点、气候特征的，具有国际先进、国内领先、拥有自主知识产权的工艺技术。2003年7月，国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司20kt/a硫酸钾工业试验厂正式投料试车，取得成功。2004—2005年期间，经过两次扩能“2扩4”、“4扩8”，已经形成100kt/a硫酸钾的生产能力。罗钾120万t/a硫酸钾肥项目，已于2008年12月8日试产成功，从此罗布泊钾资源开始进入大规模工业化开发阶段。国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司硫酸钾的生产能力目前已经达到1300kt/a。目前二期170万t/年硫酸钾和硫酸钾镁肥工程已经开工建设。

该工艺的特征在于：利用相图原理，结合气候条件特征，通过先进的盐田工艺，使卤水中的钾集中在两个阶段析出，同时排出了过量的硫酸镁。利用第一阶段析出的钾混盐矿物分解（一转）制取中间产品——软钾镁矾，利用第二段析出的光卤石钾盐矿分解（特定卤水分解）得到氯化钾，再由软钾镁矾与氯化钾经过二次转化得到最终产品硫酸钾，产品达到农用硫酸钾优级品标准，其硫酸钾产品纯度为96.43%（干基），k+总收率为50.19%。

1.3云南江城县勐野钾盐矿，是我国目前发现较早的唯一固体古生代钾盐矿床。经过多年的发展，2004年，企业经过改制成立了“云南省江城泰裕钾肥有限公司”，通过与科研院所的科技合作及联合攻关，解决了占总储量61.5%的灰绿色钾石盐矿和红褐色钾石盐矿生产氯化钾的关键技术问题，目前已经形成1万t/a氯化钾的生产能力，工艺运行稳定，技术经济指标良好。

矿石经破碎，送入球磨机，料浆经螺旋分级机控制，达到合适粒度后，送入水力旋流器脱泥，采用二级脱泥，脱泥率可达到37.56%，脱泥后精矿水不溶物在8%∽22%，脱泥后精矿可以满足浮选工艺要求。脱泥后精矿，经过浮选，氯化钾产品含量在90%以上，总收率80%以上。

1.4海水利用国家历来高度重视海水钾资源的开发。我国海水钾资源的开发技术主要集中在海盐苦卤综合利用提钾和海水直接提钾两个方面。

1.4.1海盐苦卤综合利用提钾苦卤为海水制盐工业副产物,含有钾、镁、钠、硫、氯等有用元素，其中含k+13∽15g/l左右，较海水浓缩30倍以上，是提取钾盐的极好原料。目前我国海盐年产量已达2000万t，相应副产苦卤约1800万m3[2]，钾资源总量（以k2o计）约30万t。

我国自20世纪五十年代开始进行苦卤钾资源的开发利用，到目前为止已投入工业化生产的技术主要包括苦卤提取氯化钾和苦卤制取硫酸钾。

●海盐苦卤综合利用提钾技术苦卤提取氯化钾技术兑卤法苦卤提取氯化钾工艺的基本原理是依据k+、na+、、mg2+‖so4=、cl—h2o体系相图在一定历史条件下的苦卤析盐规律，通过兑卤、蒸发、冷却、分解、洗涤等工序制取氯化钾。

苦卤与氯化钾提取硫酸钾技术在成功突破了苦卤制取硫酸钾关键技术氯化钠与硫酸盐的分离问题后，陆续开发出一系列苦卤制取硫酸钾技术。这些技术因分离氯化钠与硫酸盐的方法不同分为：浮选法、旋流法、筛分法和高温盐析法等，其中浮选法和旋流法分别在河北省大清河盐场和山东海化集团建立了万t级硫酸钾工程。

1.4.2海水直接提钾在海水直接提钾研究方面，我国科技工作者除开展了少量的如萃取法、无机离子交换剂法等研究工作外，重点在沸石法海水提钾技术方面进行了大量的研发工作。在国家科技部和地方有关部门的支持下，通过相关科研单位、企业及几代技术人员历经三十余年的不懈努力，攻克了一系列关键技术，开发出斜发沸石法海水提取硫酸钾和硝酸钾高效节能技术，使海水硫酸钾及硝酸钾成本显著低于现行的生产技术，海水直接提钾技术如下：●海水直接提钾技术沸石法海水提取氯化钾技术沸石法海水提取氯化钾工艺是以天然斜发沸石为离子交换剂，以氯化钠为洗脱剂，通过海水中k+与沸石上的na+的离子交换，实现海水钾的富集，制得富钾盐水。富钾盐水经蒸发析盐、冷却结晶、洗涤分离及干燥等工序制取氯化钾并联产精制盐。

改性沸石法海水及苦卤提取硫酸钾高效节能技术以海水、海盐苦卤及饱和卤为原料，通过沸石法离子交换工序富集钾，制得富钾卤水；富钾卤水通过蒸发（或日晒）得到精制盐（或工业盐）和富钾苦卤；富钾苦卤通过蒸发、冷却、分离、转化等工序制得产品硫酸钾和副产品工业盐及浓厚卤。该工艺针对沸石法海水提取氯化钾工艺的沸石有效交换量低、钾富集能耗高等关键技术问题，开发出苦卤叠加工艺，使沸石有效交换量提高三倍；采用廉价的海盐饱和卤水代替盐水作为洗脱剂，降低了原料费用，并将产品由氯化钾转变为价值较高的硫酸钾。此项新技术于2001年12月在天津市重大科技攻关项目的支持下，在天津长芦海晶集团有限公司进行的300t/a中试也已圆满完成。

改性沸石法海水直接提取硝酸钾技术以海水和硝酸铵为原料，通过沸石离子交换制得富钾液；富钾液通过萃取结晶法分离制得硝酸钾和副产品氨。该技术是在沸石法海水提取硫酸钾实现重大突破的基础上，河北工业大学等单位在国家“十五”重点攻关项目的支持下，突破了海水钾高倍率富集（>100倍）和硝酸钾高选择性分离等关键技术问题，研制成功沸石法海水提取硝酸钾新技术，并完成了200t/a中试研究。于2004年1月通过了国家科技部组织的专家验收。

沸石离子筛法海水直接撮氯化钾高效节能技术以海水和氯化铵为原料，通过改性沸石离子交换制得富钾液；富钾液通过高效节能分离工艺制取氯化钾产品。该技术是河北工业大学等单位在上述工作的基础上进一步开发出海水直接提取氯化钾高效节能新技术。

综上所述，由于沸石法海水提钾在我国取得了技术经济突破，从而确立了我国在海水提钾研究领域的国际领先地位。

1.4.3海水提钾技术发展前景我国拥有18000km的海岸线，沸石离子筛法海水提钾技术的开发成功为国内农业急需的钾肥来源开辟一条新的途径，因此受到了政府和企业的广泛重视。在国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中把“海洋资源高效开发利用”列为重点领域的优先主题；国家发改委发布了《海水利用专项规划》（发改环资[2005]1561号），将海洋钾肥的开发列为重点任务之一，规划在“十一五”期间建设几个万t级海水提钾工程；国家科技部已将“5万t/a海水提钾技术的开发”列为“十五一”国家科技支撑计划重大专项课题，重点突破超万t级海水提钾的连续化、规模化和集成化成套技术，进而为海水提钾技术的大规模产业化推广提供示范和技术支撑。

目前，河北省南堡盐场5万t/a海水提取硫酸钾工程已在河北省发改委立项建设，山东埕口盐化有限公司4万t/a海水提取硫酸钾及综合利用工程已居山东省发改委立项建设，天津、辽宁等地的企业也在积极筹备海洋钾肥工程建设。

预计在“十一五”期间，海水提钾产业化规模可达10万t，2020年达到百万t规模。

1.5四川富钾卤水的开发利用邛崃市鸿丰钾矿肥有限责任公司是由北京鸿丰投资股份有限公司和中石油四川华油集团有限责任公司出资组建的崃市鸿丰钾肥有限责任公司，注册资本3亿元，其中鸿丰投资以2.7亿元现金入股，持股90%；华油集团主要以探矿权作价入股，持股10%。

目前公司正在致力于川西盐盆富钾卤水的总体勘探和开发，未来有望建成西南最大的钾肥生产基地。据保守估计该钾盐矿储量在1亿t左右，根据已有的勘探资料表明，这个钾盐矿可开采100年。整个项目投资在100亿元左右，整个项目分为三期完成，一期工程占地182亩，钻2—3口井，拟投资3—5亿元，建设年产3—5万t优质氯化钾生产装置，配套建成硼酸、溴素、旦巴等产品的生产装置，2009年底建成投产，年产值约2亿元；二期工程将在一期的基础上再放大300亩，投资7—10亿元，二期工程钻10—13口井，并于2012年建成产年20万t钾矿肥氯化钾生产装置，配套提取深加工伴生物的生产装置；三期工程拟钻70—100口井，投资80—100亿元，建设年产100万t优质氯化钾及附属产品项目，计划在2015年完成整个工程建设。届时，邛崃市将成为西南地区最大的氯化钾和钾盐生产基地。

2、不溶性钾资源的利用国外为使钾长石成为有用的钾资源，将其中氧化钾变为水溶性的或枸溶性的，对利用钾长石制取肥钾先后进行了多种工艺研究，综合起来可分为：高炉冶炼法、热法制枸溶性钾、酸分解法、烧结法、低温分解法、微生物法等。利用钾长石制造钾肥，目前世界各国所研制的生产方法，在技术和经济上都有一些问题，存在着能量消耗大、工艺复杂、尾矿残渣多等缺点，到目前为止，一直未见大规模工业生产。

2.1新型钾肥硅钙矿物肥料生产工艺中国科学院地质与地球物理研究所的科研人员自1995年以来十向年不懈攻关，终于开发出以富钾硅酸盐岩石为原料的新型钾硅钙矿物肥料，本矿物肥料技术已经获得三项国家发明专利，并被列入国家星火科技计划。通过在全国近三十个试验点（包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、河北、北京、山东、河南、新疆、四川、贵州、江西、浙江、福建等省、市、自治区）对水稻、玉米、小麦、蔬菜、水果、茶叶、红薯、以及桑树、向日葵等十几种农作物开展了农田肥效试验，初步证明其具有广泛适用性。

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，模拟天然风化成土地球化学过程，在高压反应釜中通过水热化学反应将富钾岩石中的各种矿物质成分整体地、大比例（≥80%）地转化为能够被植物吸收利用的有效形态，从而生成在有效万分的构成上类似天然风化土壤的新型矿物肥物。本技术称为碱基激发剂下的水热化学反应法，生产工艺过程可简述为：将富钾硅酸盐岩石和生石灰破碎研磨至200目以下，按一定比例加水搅拌混匀，然后置入高压反应釜，在200℃±、饱和蒸汽压下静态反应10—12个小时，取出、烘干，破碎过筛，包装即可。

此工艺的详细情况中科院的刘建研究员会在本次大会上介绍。

2.2利用工业废渣与钾长石等不溶性钾矿生产含钾复合肥料理工大学环境科学与工程学院的石林教授经过多年的努力，研究开发出一种利用工业废渣与钾长石等不溶性钾矿经反应生产含钾复合肥料的新型技术。该技术生产成本低，每生产1t复合肥的成本在400元以下，肥料中硫酸钾的含量大于8%，枸溶性二氧化硅的含量大于15%，氧化钙的含量大于25%，氧化镁大于2%，并含有多种作物所需要的微量元素成分。生产原料来源广泛，分布范围达23个省市自治区。该肥料中无对环境不友好的组分，可安全施用，特别对南方地区酸性土壤施用效果更佳。该项目研究先后得到国家自然科学基金、国家863项目和星火计划的支持，现已完成中试实验。该研究成果符合国家节能减排、循环经济的产业政策和发展方向。

2.3生产情况进展目前利用钾长石等不溶性钾资源进行规模工业化生产的企业有二家，一家是山西富帮肥业有限公司，产能已达到10万t/年，主要产品品种是硅钾肥、硅钙钾肥和含钾硅氮肥，2009年5月30日，本企业在山东德州召开了现场推介会，肥效实验得到了验证，本企业的详细情况会由富帮的总经理在本次会上做详细介绍；另一家是河北春满秋化工有限公司与中科院密切合作，利用当地丰富的钾长石资源开发出新的工艺技术，目前已生产出硫酸钾镁硅肥、钾钙硅肥产品，正在向全国诚招销售代理商。

3、结论及展望经过我国科学家、工程技术人员几十年的努力，我国钾肥生产技术及产量有了长足的进步，已经成为世界少数几十个生产钾肥的国家之一。而且具有明显的“中国特色”。

其一，钾矿资源主要以液体矿卤水资源为主，且盐田日晒矿几乎全是光卤石矿（氯化钾），而世界钾矿的开展主要以钾石盐为主，仅开采少量光卤石矿；其二，我国盐湖地区液体钾矿资源卤水类型差异较大，卤水组分复杂、k+品位低，因此也就形成了一些具有自主知识产权、适合当地气候特征的氯化钾、硫酸钾等钾肥产品加工技术。

随着我国钾矿资源加工技术的进步，以及农业发展对钾肥需求的快速增长，继续促使我国钾盐加工技术的不断创新与钾肥工业的发展。由于我国可溶性钾盐资源贫乏且品位低，未来可溶性钾盐资源的开发与加工技术，将会朝着开采技术、加工技术并举进步和创新的方向发展，努力提高综合回采率、综合收率。同时，对于低品位固体可溶性钾盐矿资源的开发，将是业界进行技术攻关的关键和方向。

由于陆地可溶性钾矿资源属不可再生类资源，因此“海洋钾资源提取”角是我国科学家和广大工程技术人员努力的方向，通过海水综合利用分离提取海水中的钾资源加工高附加值钾盐产品，作为钾盐市场的补充，满足不同行业对高端钾盐产品的需求。

中国是不溶性钾矿资源大国之一，在中国许多地区广有分布。因此，开发利用不溶性钾资源仍然是解决中国钾肥市场供应不足的重要途径之一。目前，虽然针对不溶性钾矿资源的加工形成一些具有自主知识产权的技术，但大多数处于实验室、中间试验和工业性试验阶段，尚不能作为大规模开发中国不溶性钾资源的设计依据，而且对其产品的肥效以及对土壤产生的影响仍然需要进一步的大田试验证明该类矿物肥料或称复合肥料的适用性、推广性等。

综上所述，近10年来，我国钾资源的开发利用技术发展迅速，已经开发出了一系列可溶性钾资源和不可溶性钾资源的自主创新技术，使我国的钾资源开发利用水平踏上了发展的快车道。
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