非水溶性钾矿综合利用亟待产业化


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  我国可溶性钾盐资源极缺,其保有储量不到2.5亿吨,而非水溶性钾矿资源不仅分布地域广,而且储量巨大,总储量在100亿吨以上。中国地质大学(北京)材料科学与工程学院教授、矿物材料国家专业实验室主任马鸿文先生在接受记者采访时说,利用非水溶性钾矿提取碳酸钾,同时联产沸石分子筛和白炭黑等产品,实现产业化后,可在一定程度上缓解我国可溶性钾盐资源紧缺的状况,具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。
  马鸿文教授介绍说,非水溶性钾矿中的主要成分为二氧化硅、三氧化二铝和氧化钾,其中氧化钾含量较高且稳定,一般可达10%~14%。中国地质大学(北京)材料科学与工程学院以“用钾长石制取沸石分子筛的工艺”和“一种用含钾盐石制取碳酸钾的方法”两项专利技术为基础,开发出非水溶性钾矿综合利用技术。以各种非水溶性钾矿制备的钾长石精矿粉为主要原料,通过对其进行预处理,得到以偏硅酸盐和偏铝酸盐为主要物相的焙烧熟料,用于合成沸石分子筛。过滤得到的母液相,经酸化处理后过滤,得到的偏硅酸胶体干燥后制得白炭黑。剩余母液经蒸发结晶、分离纯化,可制成优等纯碳酸钠和电子级碳酸钾,资源利用率接近100%。
  我国是农业大国,每年生产粮食约5亿吨。据估计,粮食产量的1/3左右是靠施肥获得的。但是,我国农业长期存在着氮、磷、钾肥施用比例严重失调的问题,氮、磷、钾比例为1∶0.36∶0.09,远远低于世界平均水平1∶0.45∶0.30。钾肥施用量过低,制约着农作物对氮、磷的吸收,严重影响农业生产持续稳定地发展。为发展高产、优质、高效农业,专家建议,今后在继续增加化肥施用量的同时,应特别增加钾肥的施用比例。根据作物生长对养分吸收量的研究,氮、磷、钾肥施用比
例应为1∶0.38∶0.24。从近几年我国进口钾肥的数量看,国产钾肥远不能满足农业发展的需要。
  此外,碳酸钾作为重要的化工原料除在医药、染料、油墨、陶瓷、日化、食品等领域得到广泛应用外,近年来,由于电视机以及家用电子计算机需求量迅速增长,其需求量增长加快。因此,在相当一段时间内,钾盐仍是市场上的紧缺产品。
  沸石分子筛这种新型无机微孔材料已被广泛应用于石油化工、轻工、建筑、农业、环保以及空间技术等领域,应用范围目前仍在不断扩大,市场潜在需求量巨大。工业上合成沸石分子筛所需原料为工业级水玻璃、工业氧化铝和烧碱,生产成本较高。而以非水溶性钾矿尾渣为原料,经简单处理后,其中的硅、铝、钠等组分经水热合成法形成的沸石分子筛,具有较高的附加值。
  我国生产的洗涤剂大多含有机磷。大量的有机磷化合物排放到江河湖海中,造成了严重的水质污染。早在20世纪80年代,日本已开始采用沸石代替三聚磷酸钠作为洗涤助剂,目前产品的无磷化率将近100%。另外,已有相当多的发达国家限制生产和禁止使用含磷洗涤剂。保守估计,我国若以沸石替代三聚磷酸钠生产无磷洗涤剂,沸石需求量每年至少在50万吨以上。
  采用此技术生产的白炭黑为白色、多孔、轻质、无定形颗粒,不溶于水和酸,溶于苛性钠和氢氟酸,高温不分解,有吸水性,对基质和活性成分及添加剂显示化学惰性。测试表明,产品技术指标符合国标GB10517-89的要求。我国白炭黑的年产能力较小,每年尚需进口大量的白炭黑,特别是橡胶工业用白炭黑缺口较大。此项目投入生产后可缓解白炭黑供求紧张的状况。
  北京市科委已将此技术列入市农业科技发展计划。其中“富钾火山岩综合开发试验研究”项目已于1998年12月完成了第一阶段150升小规模半工业化实验研究,并通过了北京市科委组织的鉴定。1999年,此技术被北京市经委列为重点技术创新项目,现正在进行中试生产厂的建厂工作。
  另外,据马鸿文教授介绍,中国地质大学(北京)材料科学与工程学院近期已开发出利用非水溶性钾矿制取电子级碳酸钾技术和利用提钾废渣生产矿物聚合材料新技术,有望在年内完成中试成果鉴定。
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