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张继军
国家万人计划科技领军人才
河北工业大学化工学院教授 zhangjj2888@163.com
石家庄工大化工设备有限公 司董事长
1.钾盐资源的分布及应用
全球钾资源极为丰富,矿床类型以海相盐类沉积矿床为主,主要矿种为钾石盐和
光卤石,储量约35亿吨,但分布极不均衡,加拿大、俄罗斯和白俄罗斯三国探明储量
占全球总量的71%。我国钾盐资源主要集中在西北和西南地区的内陆盐湖、干盐湖中,
固体钾盐矿仅有云南省思茅和山东省泰安大汶口两地,储量只有2.1亿吨,约占6%,却
是世界上最大的钾盐消费国,消费量占全球总消费量的20%。根据预测,我国在2020
年前后,对钾肥的需求量将达到1800万t左右,5-6%为工业用钾盐,95%左右的为农业
钾肥需求,约有50%需国外进口。
基于我国水溶性钾盐矿资源短缺,国内很多学者着眼于非水溶钾岩矿明矾石矿、
钾长石矿的制取农业肥的开发,海水提钾,飞灰提钾等,其中飞灰中可溶性KCl含量,
十分具有资源化价值。
1.1.盐湖钾盐资源
• 我国盐湖钾盐资源相对丰富,是陆地钾盐矿的一个重要补充,在提钾的工艺
技术方面,以硫酸盐类及氯化物类盐湖钾盐资源的提钾工艺相对成熟,但碳
酸盐类钾盐资源提钾工艺技术有待提高,还需不断改进并创新提钾工艺技术。
1.2海水提钾
• 海水中钾素的总溶存量惊人,达550 万亿t ,并且海水中的钾素是一种可持续
开发的、天然的矿物资源。因此,海水提钾及其化学资源高效开发利用成为
21 世纪化学工程技术学科的一个新兴前沿领域。河北工业大学海水资源高效
利用化工技术教育部工程研究中心经过多年不懈努力,研究开发了沸石法海
水提钾技术,通过洗脱剂的不同,可利用海水制取氯化钾、硫酸钾和硝酸钾
等多种产品。
1.3不可溶性钾盐矿综合利用
• 我国非水溶性钾矿资源丰富,总量超过20亿吨,其中钾长石是含钾量较高、
分布最广、储量最大的非水溶性钾资源,平均氧化钾含量约11.63%,具有较
大的经济开发性。从20世纪60年代开始,国内就着眼于钾长石提钾及制取钾
肥的研究,但工业化应用进展缓慢。
1.4城市垃圾焚烧飞灰提钾
• 飞灰源于工业窑炉和城市垃圾焚烧,含有多种碱金属盐以及Cl元素,产生的可溶性盐约占飞
灰的30~40%,其中的K元素含量占飞灰总比重的4%-12%,且主要以KCl 的形式存在且可溶
出。目前,我国垃圾焚烧总量将达59.14万吨/ 日,年产飞灰约1000万吨。如果全部实现飞灰
中可溶性盐的资源化利用,预计每年可得到约100万吨KCl,170万吨NaCl和30万吨CaCl2工
业品。
• 因此,实现飞灰中可溶性盐的资源化利用不但可明显缓解我国钾资源匮乏及农用钾肥的供需
缺口,同时副产大量NaCl和CaCl2工业盐,而且使水泥窑协同处置可以长期安全可靠的运行。
2.钾盐提取技术的研究进展
(1)冷分解-浮选法
• 我国的中国青海盐湖集团于 20世纪 60年代正式引进此项生产技术,实现了
钾肥产量的增加。在常温的状态下,加淡水使光卤石进行冷分解,然后最大
限度的使氯化镁转为液态同时使氯化钾的溶解变少,接着使用浮选药剂将氯
化钾从混合物当中分离出来。
(2)反浮选-冷结晶法
• 具有冷分解-浮选法所不具备的一项优势,那就是能够极大的节省能源。反浮
选-冷结晶法的操作流程为:对光卤石中的各种元素进行分离,最终再进行干
燥而得到氯化钾。但这种方法同样存在些许缺陷,例如:操作工艺复杂、精
度要求过高等等。
(3)兑卤法
• 该工艺路线是利用浮选车间光卤石的分解母液和盐田晒矿后排出的老卤进行
兑卤,得到纯度较高的低钠光卤石,氯化钠含量低于5%。低钠光卤石用成熟
的冷结晶技术进行控速分解、控速结晶,并用极少的淡水洗粗钾,可得到
95%以上的氯化钾成品。
2.1沸石分子筛离子交换法
• (1)海水提钾
• 将天然斜发沸石改性后作为离
子交换剂用于提取海水中的钾
离子,采用固定床工艺对实验
条件进行了研究,工艺路线如
图1所示。
图1
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