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1、地 球 物 质 学马马 鸿鸿 文文 2010.11中国钾盐工业可持续发展第第 一一 讲讲作物生长三要素：作物生长三要素：N P KN 工业制造，原煤、重油、天然气工业制造，原煤、重油、天然气P 矿物加工，磷灰石、磷块岩矿物加工，磷灰石、磷块岩/回收磷回收磷资源资源K 矿物加工，水溶性钾盐资源矿物加工，水溶性钾盐资源 KCl, K2SO4 中国化肥工业产能中国化肥工业产能/产量产量/消费量消费量 (2008)N 尿素尿素 6100 / 5104 / 2303 万吨万吨P 磷铵磷铵 2700 / 1300 / 780 万吨万吨 磷矿储量占世界磷矿储量占世界 27.3%K 钾肥钾肥 290 / 25
2、0 / 847 万吨万吨 (2007) 钾盐储量占世界钾盐储量占世界 1.1%2001-20092001-2009年中国钾肥市场供应情况年中国钾肥市场供应情况钾肥供应量（钾肥供应量（K2O/万吨）万吨）非能源重要矿产勘查非能源重要矿产勘查国务院关于加强地质工作的决定国务院关于加强地质工作的决定国发国发20064号号Fe, Cu, Al, Pb, Zn, Mn, Ni, W, Sn, 钾盐钾盐, Au 等等 报报 告告 提提 纲纲一、钾盐资源与研究进展二、钾长石热分解反应热力学 三、制备碳酸钾清洁生产技术 四、制备农用优质硫酸钾技术五、制备矿物基硝酸钾技术 六、产业化前景展望一、钾盐资源与研究进
3、展一、钾盐资源与研究进展钾盐资源分类钾盐资源分类 水溶性钾盐：氯化钾，硫酸钾水溶性钾盐：氯化钾，硫酸钾 非水溶性钾矿：钾长石，富钾岩石非水溶性钾矿：钾长石，富钾岩石 天津蓟县：天津蓟县：钾质粗面岩钾质粗面岩 微斜长石微斜长石 72%，粘土矿物，粘土矿物 11% 铁钛氧化物铁钛氧化物 10%，霓辉石，霓辉石 7% 河南嵩县：河南嵩县：霓辉正长岩霓辉正长岩 微斜长石微斜长石 93.0%，霓辉石，霓辉石 4.6% 磁铁矿磁铁矿 1.4%钾盐资源概况我国年产粮我国年产粮 5.6 亿吨，亿吨，1/3依靠施肥依靠施肥N:P2O5:K2O 1:0.36:0.18 中国平均中国平均(2005) 1:0.42:
4、0.42 发达国家发达国家 1:0.38:0.24 作物需要作物需要2003年，进口年，进口656.0万吨，万吨， $7.9599亿亿2004年，进口年，进口743.0万吨，增长万吨，增长13.1%2005年钾盐消费年钾盐消费630万吨，自给率万吨，自给率16.02006年钾盐消费年钾盐消费883万吨，自给率万吨，自给率22.62007年，进口年，进口597.2万吨，自给率万吨，自给率28.2研 究 背 景世界水溶性钾盐资源：储量基础世界水溶性钾盐资源：储量基础 170亿吨亿吨 加拿大、前苏联、德国、巴西等占加拿大、前苏联、德国、巴西等占 84.4%中国水溶性钾盐资源：储量基础中国水溶性钾盐资
5、源：储量基础 4.5亿吨亿吨（K2O）储量储量仅占全世界仅占全世界 1.0% 青海盐湖青海盐湖 2.5亿吨亿吨 KCl 新疆罗布泊新疆罗布泊 1.6亿吨亿吨 K2SO4 + KNO3 我国耕地长期缺钾，制约农业发展的瓶颈之一我国耕地长期缺钾，制约农业发展的瓶颈之一 全国实施全国实施“补钾工程补钾工程”非水溶性钾资源：非水溶性钾资源： 资源总量资源总量 200亿吨亿吨非水溶性钾矿资源非水溶性钾矿资源 200亿吨亿吨 / K K2 2O O 24亿吨亿吨 主要存在形式：主要存在形式： KAlSiKAlSi3 3OO8 8 (架状构造架状构造)工业化技术关键工业化技术关键 低能耗低能耗/ /低成本低
6、成本 清洁生产清洁生产 KK2 2O 16.9% O 16.9% AlAl2 2OO3 3 18.4% 18.4% SiOSiO2 2 64.7% 64.7% Energy ? Wastes ?microclinemicrocline路漫漫其修远兮主要研究进展北京平谷北京平谷/ /黄松峪：钾质响岩黄松峪：钾质响岩天津蓟县：钾质粗面岩天津蓟县：钾质粗面岩河北赤城河北赤城/ /金矿金矿：正长岩型尾矿：正长岩型尾矿江苏丰县江苏丰县/ /华山华山：富钾页岩：富钾页岩福建沙县福建沙县/ /田口田口：钾长石粉体：钾长石粉体内蒙白云鄂博：富钾板岩内蒙白云鄂博：富钾板岩河南嵩县：霓辉正长岩河南嵩县：霓辉正长岩
7、钾长石粉体钾长石粉体河南河南卢氏卢氏：白云母正长岩：白云母正长岩钾长石粉体钾长石粉体陕西洛南：霓辉正长岩陕西洛南：霓辉正长岩钾长石粉体钾长石粉体山西临县山西临县/ /紫金山紫金山：霞石正长岩：霞石正长岩云南个旧云南个旧/ /白云山：霞石正长岩白云山：霞石正长岩原 矿 成 分/% SiOSiO2 2 Al Al2 2OO3 3 Fe Fe2 2OO3 3 Na Na2 2O KO K2 2OO北京：北京： 57.9 19.9 5.6 0.9 11.4天津：天津： 53.3 17.4 8.7 0.2 10.7山西：山西： 56.2 20.8 6.1 0.3 12.8 河北：河北： 65.6 16.
8、2 0.8 3.1 9.7内蒙：内蒙： 55.4 14.3 8.7 1.5 12.2江苏：江苏： 54.4 18.7 8.4 0.4 13.8嵩县：嵩县： 63.8 17.9 1.5 1.7 13.6卢氏：卢氏： 58.0 17.9 4.3 0.3 14.7洛南：洛南： 63.8 17.0 0.7 1.2 15.1个旧：个旧： 53.4 22.1 3.1 5.2 10.4中国富钾岩石分布图主主 要要 研研 究究 成成 果果利用钾长石合成利用钾长石合成 X沸石分子筛专利（沸石分子筛专利（2000）利用富钾岩石提取利用富钾岩石提取碳酸钾碳酸钾技术专利（技术专利（2001）利用利用 X沸石净化含重金
9、属废水专利（沸石净化含重金属废水专利（2001）利用钾长石生产矿物聚合材料专利（利用钾长石生产矿物聚合材料专利（2003）利用钾长石提取电子级利用钾长石提取电子级碳酸钾碳酸钾专利（专利（2003）利用钾长石制取矿物基利用钾长石制取矿物基硝酸钾硝酸钾专利（专利（2007）利用非水溶性钾矿制取利用非水溶性钾矿制取硫酸钾硫酸钾专利（专利（2009）利用钾长石制钾型复合分子筛专利（利用钾长石制钾型复合分子筛专利（2010）完成研究地区完成研究地区15处处/省部级成果鉴定省部级成果鉴定9项项博士论文博士论文11份份/硕士论文硕士论文43份份/研究论文研究论文80余篇余篇“十一五”国家科技支撑计划非水溶性
10、钾矿资源高效利用技术非水溶性钾矿资源高效利用技术( (2006BAD10B042006BAD10B04) )硝酸钾硝酸钾/ /硫酸钾硫酸钾/ /碳酸钾碳酸钾主 要 技 术 成 果 非水溶性钾矿资源高效利用技术非水溶性钾矿资源高效利用技术(2006BAD10B04) 1. 霞石正长岩制取霞石正长岩制取碳酸钾碳酸钾、氧化铝清洁生产技术、氧化铝清洁生产技术 2. 霓辉正长岩制取霓辉正长岩制取硫酸钾硫酸钾、氢氧化铝清洁生产技术、氢氧化铝清洁生产技术 3. 钾长石粉体制备农用钾长石粉体制备农用矿物基硝酸钾矿物基硝酸钾清洁生产技术清洁生产技术 4. 污水磷回收再利用制取污水磷回收再利用制取磷酸二氢钾磷酸二
11、氢钾清洁生产技术清洁生产技术 5. 钾长石粉体水热合成钾长石粉体水热合成钾型复合分子筛钾型复合分子筛技术技术1.系统建立了非水溶性钾矿制取钾肥/钾盐技术体系 钾长石粉体制备硝酸钾清洁生产技术 （新型矿物基硝酸钾，农用优等品硝酸钾）； 霓辉正长岩制取硫酸钾清洁生产技术 （硫尾气路线，磷石膏路线）； 霞石正长岩制取碳酸钾清洁生产技术 （工业级碳酸钾，电子级碳酸钾） 污水磷回收及循环再利用清洁生产技术 （回收产物P2O53540%） 钾长石粉体水热合成钾型复合分子筛技术 教育部成果鉴定：教育部成果鉴定： 钾长石粉体钾长石粉体矿物基硝酸钾矿物基硝酸钾 国际领国际领先先 霓辉正长岩霓辉正长岩农用硫酸钾农
12、用硫酸钾 国际国际先进先进 霞石正长岩霞石正长岩碳酸钾碳酸钾 国际先进国际先进2.发明专利授权发明专利授权 2项项申请中国发明专利申请中国发明专利 8项项： 利用富钾岩石生产农用矿物基硝酸钾方法利用富钾岩石生产农用矿物基硝酸钾方法 / 200710178440.6 利用富钾岩石制取农用硫酸钾的方法利用富钾岩石制取农用硫酸钾的方法 / 200910091234.0 利用富钾母液和磷石膏制取硫酸钾的工艺利用富钾母液和磷石膏制取硫酸钾的工艺 / 201010258774.6 水化硅酸钙晶种法回收污水中磷的工艺水化硅酸钙晶种法回收污水中磷的工艺 / 201010233011.6 利用钠硝石和富钾母液制
13、取农用硝酸钾的方法利用钠硝石和富钾母液制取农用硝酸钾的方法 / 201010258771.2 钾长石粉体制备钾型分子筛基缓释肥料载体的工艺钾长石粉体制备钾型分子筛基缓释肥料载体的工艺 / 201010103626.7 钾长石粉体水热合成六方钾霞石的方法钾长石粉体水热合成六方钾霞石的方法 / /申请受理中申请受理中 污水磷回收产物制备磷酸二氢钾的工艺污水磷回收产物制备磷酸二氢钾的工艺 / /申请受理中申请受理中前人代表性技术前人代表性技术前苏联（40-70年代） 1300 石灰石烧结法，氧化铝+碳酸钾+普硅水泥印度（70年代末） 1050 石灰石+石膏烧结法，硫酸钾+水浸渣？长沙化工研究院（90
14、年代末） 200 萤石+硫酸+硫酸铵浸取法，硫酸钾(铵)， +硅钙渣+硫酸钙霞石正长岩生产氧化铝/碳酸钾综合工艺流程高资源消耗 石灰石 3.4t/t高能源消耗 标准煤 3.3t/t高尾气排放 CO2 3.5t/t低值副产品 普水泥 3.0t/t二、钾长石热分解反应热力学二、钾长石热分解反应热力学 KAlSi3O8 + 6CaCO3 = KAlO2 + 3Ca2SiO4 + 6CO2 rGm(1) = -68.1 kJ/mol (1200K)/(1573K) KAlSi3O8 + 0.5CaSO42H2O + 7CaCO3 = 0.5K2SO4 + 3Ca2SiO4 + 0.5Ca3Al2O6
15、+ 7CO2 rGm(2) = -74.2 kJ/mol (900K)/(1323K) KAlSi3O8 + 6.5CaF2 + 7(NH4)2SO4 = 0.5K2SO4 + 6.5CaSO4 + 3SiF4+ 0.5Al2O3+ HF + 14NH3+ 6.5H2O rGm(3) = -217.4 kJ/mol (600K)/(473K) KAlSi3O8 + 2Na2CO3 = KAlSiO4 + 2Na2SiO3+2CO2 rGm(5) = -39.5 kJ/mol (800K)/(1100K)钾长石热分解反应过程对比反应配 料物料总量/t温度/K标准煤耗/kg资源总耗/t尾气排放/t
16、1CaCO3 3.1581500571.33.731CO2 2.4342CaCO3, CaSO43.7621300609.84.370CO2 2.6923CaF2, (NH4)2SO46.143 600774.06.917HF/NH3/CO22.9404Na2CO32.1421100294.01.294CO2 0.7645Na2CO31.7621100201.81.202CO2 0.525资源消耗减少 67.8-72.5%反应能耗降低 64.7-66.9%CO2 排放减少 78.5-80.5%烧结能耗计算/测定结果对比石灰石烧结法石灰石烧结法纯碱烧结法纯碱烧结法石灰石石灰石/ /纯碱法纯碱法热
17、力学计算热力学计算6.521062.021063.23DSC测定法测定法8.321062.601063.20相对误差相对误差21.63%22.31% 完成完成13个个地区矿石的实验研究地区矿石的实验研究 制备工业级制备工业级/ /电子级碳酸钾电子级碳酸钾 副产副产13X型分子筛型分子筛/ /白炭黑白炭黑/ /氧化铝氧化铝 矿物聚合材料矿物聚合材料/ /轻质墙体材料等轻质墙体材料等 研发出研发出4个个系统工艺流程系统工艺流程 完成工业化试验工艺包设计完成工业化试验工艺包设计 三、制备碳酸钾技术三、制备碳酸钾技术紫金山霞石正长岩1.T3砂页岩砂页岩 2.角砾状响岩角砾状响岩 3.黑榴霓辉霞石正长岩
18、黑榴霓辉霞石正长岩 4.花花岗状霞石正长岩岗状霞石正长岩 5.黑云母辉石岩黑云母辉石岩 6.霓辉正长岩霓辉正长岩 7.二二长岩长岩假白榴正长岩原 矿 化 学成 分/% SiOSiO2 2 Al Al2 2OO3 3 TFeTFe2 2OO3 3 NaNa2 2O KO K2 2OOZS-96 56.2 20.8 6.1 0.3 12.8 ZS-05 54.1 22.5 4.5 0.5 12.5ZS-07 54.2 20.4 5.3 0.4 13.4ZS-09 55.3 20.6 4.6 0.5 14.2矿物组成矿物组成/%：钾长石钾长石 58.8-66.1 白云母白云母 24.3-25.0 黑
19、云母黑云母 1.0- 7.5 黑榴石黑榴石 6.5- 7.0工艺流程与产品方案技 术 评 价 指 标 技术先进性，工艺科学性，产业化可行性技术先进性，工艺科学性，产业化可行性 1、资源利用率：体现资源最高价值、资源利用率：体现资源最高价值 2、三废零排放：、三废零排放：CO2温室效应最小温室效应最小 3、物能耗最低：最低消耗最大收益、物能耗最低：最低消耗最大收益 4、产品结构合理，市场容量可观、产品结构合理，市场容量可观 5、产品生命周期长，长期规模效益、产品生命周期长，长期规模效益制取碳酸钾工艺流程原 料 烧 结 试 验试验点试验点烧成温度烧成温度/窑尾温度窑尾温度/分解率分解率/%1760
20、40598.2279041098.5380041298.8481042099.0583043299.1山东铝业研究院，电加热回转窑，山东铝业研究院，电加热回转窑，4.0t物料停留时间物料停留时间1.0h，高温段停留时间，高温段停留时间0.5h1. 原料烧结过程 KAlSi3O8 + K(Al2AlSi3O10(OH)2 + Na2CO3 x(K,Na)2OyAl2O3zSiO2(gls) + Na0.68Fe0.68Si0.32O2 + (K,Na)2SiO3 + CO2 （1）2. 水浸-碳分过程 (K,Na)2SiO3 2(K+,Na+) + SiO32- （2） Na0.68Fe0.68
21、Si0.32O2 + 1.04H2O 0.68Na+ + 0.68Fe(OH)3 + 0.32SiO32- + 0.04OH- （3） x(Na,K)2OyAl2O3zSiO2(gls) + H2O Na6AlSiO464H2O + K+ + SiO32- （4） ( K,Na)2OmSiO2(aq) + CO2(g) + nH2O(liq) (K,Na)2CO3(aq) + mSiO2nH2O （5） SiO2nH2O(s) SiO2pH2O(s) + (np)H2O3. 制碳酸钾过程 Na+ + HCO2- NaHCO3 (6) K+ + HCO2- KHCO3 (7) 2NaHCO3 N
22、a2CO3 + CO2 + H2O (8) 2KHCO3 K2CO3 + CO2 + H2O (9)A-K2CO3 0.5H2OB-K2CO3 1.5H2O4. 制氧化铝过程 Na6AlSiO464H2O + 6Ca(OH)2 + 6NaOH 6NaCaHSiO4 + 6NaAlO2 + 10H2O （10） NaCaHSiO4 + H2O CaSiO3nH2O + NaOH （11）5. 制备墙材过程实验原料：硅钙渣，粉煤灰实验原料：硅钙渣，粉煤灰 石灰，脱硫石膏石灰，脱硫石膏养护条件：养护条件：192/1.3MPa/9h192/1.3MPa/9h 主要产品性能表征碳酸钾制品的化学成分/%项
23、项 目目GB1587-2000型型LXZK1LXZK2碳酸钾碳酸钾(K2CO3)含量含量 99.099.3099.18氯化物氯化物(以以KCl计计)含量含量 0.030.0210.028硫化合物硫化合物(K2SO4)含量含量 0.040.0300.036铁铁(Fe)含量含量 0.0010.00100.0008水不溶物含量水不溶物含量 0.040.0200.034灼烧失量灼烧失量 0.800.220.75氧化铝制品的化学成分/%牌牌 号号Al2O3不小于不小于杂质含量不大于杂质含量不大于SiO2Fe2O3Na2O灼减灼减AO-198.60.020.020.501.0AO-298.40.040.0
24、30.601.0AO-398.30.060.040.651.0AO-498.20.080.050.701.0ZAO-0198.7130.0270.000.261.0氧化铝行业标准：氧化铝行业标准：YS/T274-1998技术经济可行性分析项项 目目石灰石烧结法石灰石烧结法本工艺方法本工艺方法资源资源消耗消耗霞石正长岩矿粉霞石正长岩矿粉,t1.0001.000石灰石石灰石,t2.7341.017/-62.8%纯碱纯碱(98%),kg4333/-23.3%新水新水,t3.052.33/-23.6%能源能源煤煤,kgce861319/-63.0%蒸汽蒸汽(1.0MPa级级),t7.532.00/-7
25、3.4%动力动力 电电, kWh960400/-58.3%产出产出碳酸钾碳酸钾,kg150169/+12.7%氧化铝氧化铝,kg144160/+11.1%白炭黑白炭黑,kg200普硅水泥普硅水泥/硅钙渣硅钙渣,t2.9620.86/-62.8%排放排放CO2,t5.5881.865/-66.6%处理吨霞石正长岩定额对比项项 目目交换法交换法 电解法电解法本工艺本工艺资源资源消耗消耗氯化钾氯化钾(100%),t1.581.44碳酸氢铵碳酸氢铵(100%),t1.53霞石正长岩矿石霞石正长岩矿石,t5.917能源能源 煤和蒸汽煤和蒸汽,kgce27102500869/-6568%动力动力 电电,k
26、Wh12422355588/-5375%产出产出排放排放CO2,t7.1006.6502.59/-6164%氯化铵废液氯化铵废液10%,t10Cl2,t0.68H2,t0.02吨碳酸钾产品定额对比项项 目目碱石灰烧结法碱石灰烧结法本工艺方法本工艺方法资源资源消耗消耗铝土矿铝土矿,t1.40/A69.5%霞石正长岩矿粉霞石正长岩矿粉,t5.50/A24.6%石灰石石灰石,t0.6963.560纯碱纯碱(98%),t78125新水新水,t6.6155.475/-17.2%能源能源煤煤,kgce912556/-39.0%蒸汽蒸汽(1.0MPa级级),t3.424.00动力动力 电电, kWh3531
27、250产出产出赤泥赤泥/硅钙渣硅钙渣,t1.9105.375尾渣附液尾渣附液,t5.3004.767排放排放CO2,t3.7045.662/+52.8%吨氧化铝产品定额对比碳酸钾工业化试验设计 钾长石热分解反应过程评价钾长石热分解反应过程评价 钾明矾热解法制备工艺条件钾明矾热解法制备工艺条件 纯碱中温烧结法工艺条件优化纯碱中温烧结法工艺条件优化 农用优质硫酸钾产品制备农用优质硫酸钾产品制备(2) 工艺放大试验工艺放大试验(2) 后续工业化试生产准备后续工业化试生产准备 四、制备硫酸钾技术四、制备硫酸钾技术陕西大秦矿业有限公司陕西大秦矿业有限公司基本工艺流程硫酸钾制品的化学成分/%项项 目目GB
28、20406-06优等品优等品LPS-01APS-01氧化钾氧化钾/% 51.051.751.0氯离子氯离子/% 1.50.120.01水分水分/% 2.00.080.32游离酸游离酸/% 0.5未检出未检出0.01谱尼测试报告编号：谱尼测试报告编号：0906161-056, 0908101-244项项 目目曼海姆法曼海姆法芒硝法芒硝法本项技术本项技术资资源源消消耗耗霓辉正长岩矿粉霓辉正长岩矿粉,t4.0 氯化钾氯化钾(95%),t0.860.88硫酸硫酸(98%),t0.580.58芒硝芒硝(95%),t0.86新水新水,t5.92.0能能源源煤煤,kgce11235蒸汽蒸汽(1.0MPa级级
29、),t0.342.295.00动动力力电电, kWh113185150产产出出盐酸盐酸,t0.6氯化钠氯化钠(100%),t0.67吨硫酸钾产品定额对比吨硫酸钾产品定额对比农用优质硫酸钾农用优质硫酸钾 工业化试验条件工业化试验条件 两大产业化基地：两大产业化基地： 1) 陕西洛南县陶岭工业园区陕西洛南县陶岭工业园区 陕西大秦矿业有限公司陕西大秦矿业有限公司 完成关键技术放大试验完成关键技术放大试验 即将进入工业化实施阶段即将进入工业化实施阶段 2) 安徽司尔特肥业有限公司安徽司尔特肥业有限公司 桂山钾长石桂山钾长石+司尔特磷石膏司尔特磷石膏 农用优等品硫酸钾农用优等品硫酸钾 放大试验完成放大试
30、验完成: 2010.12 农用矿物基硝酸钾农用矿物基硝酸钾 钾长石水热分解反应热力学钾长石水热分解反应热力学 钾长石水热分解反应动力学钾长石水热分解反应动力学 低温水热分解反应条件优化低温水热分解反应条件优化 矿物基硝酸钾产品试制矿物基硝酸钾产品试制 工业化试生产线工艺包设计工业化试生产线工艺包设计 五、制备硝酸钾技术五、制备硝酸钾技术霓辉正长岩霓辉正长岩 正交正交 140矿 石 可 选 性 试 验钾长石钾长石 96.9%霓辉石霓辉石 2.1%磁铁矿磁铁矿 1.0%TFe2O3 1.4%产产 率率 94.7%KAlSiKAlSi3 3OO8 8-CaO-H-CaO-H2 2OO体体系反应热力学
31、系反应热力学 可能化学反应可能化学反应(400-600K)： 2KAlSi3O8 + 6CaO + H2O Ca3Al2(SiO4)2(OH)4 + 4SiO2 + 2KOH (1) Ca/(Si+Al) = 0.75 rG(1) = -817-699 4KAlSi3O8 + 13CaO +14H2O Ca3Al2(SiO4)2(OH)4 + 2Ca5Si5AlO15.55H2O + 4KOH (2) Ca/(Si+Al) = 0.81 rG(2) = -38.6-360 6KAlSi3O8 + 25CaO +15H2O 3Ca3Al2(SiO4)2(OH)4 + 4Ca4Si3O101.5H
32、2O + 6KOH (3) Ca/(Si+Al) = 1.04 rG(3) = -3563-3086 2KAlSi3O8 + 11CaO + 7.68H2O Ca3Al2(SiO4)2(OH)4 + 4Ca2SiO41.17H2O + 2KOH (4) Ca/(Si+Al) = 1.38 rG(4) = -1321-903反应后反应后长岭钾长石块长岭钾长石块反应前长岭钾长石块的线扫描分析结果反应前长岭钾长石块的线扫描分析结果 KAlSi3O8-CaO-H2O体系反应动力学 Y Y = 1 - (1 - = 1 - (1 - f f) )1/31/3 = = kt kt + + B B 钾长石分
33、解反应动力学曲线 E Ea a = 41.3 kJ/mol = 41.3 kJ/mol 453K453K f = 90% f = 90% 18.0h18.0h523K523K f = 90% f = 90% 6.7h6.7h573K573K f = 93% f = 93% 2.0h2.0h实验号实验号钾长石钾长石/g氧化钙氧化钙/g温度温度/时间时间/h分解率分解率/%LSN-1800520300291.68LSN-2800520300292.03LSN-3800520300292.29LSN-4800520300291.71LSN-5800520300292.36LSN-6800520300
34、292.64LSN-7800520300291.53300300分解钾长石放大实验结果分解钾长石放大实验结果 合成产物结构分析CaCa5 5SiSi5 5AlOAlO1 16 6.5.55H5H2 2OOK2O提取率 91.5-92.6%雪硅钙石雪硅钙石 No.5No.5雪硅钙石 No.5矿物基硝酸钾物相分析T tobermoriteK KNO3水热合成水热合成 KNOKNO3 3 15.2%15.2%化学复合化学复合 KNOKNO3 3 58.4%58.4%农用矿物基硝酸钾产品规格 项项 目目 养分含量养分含量 N+K2O含量含量/% 9.0有效钾有效钾K2O含量含量/% 6.0有效硅有效硅
35、SiO2含量含量/%30碱分碱分CaO含量含量/% 30有效镁有效镁MgO含量含量% 0.8 项项 目目 养分含量养分含量 N+K2O含量含量/% 9.0有效钾有效钾K2O含量含量/% 6.0有效硅有效硅SiO2含量含量/%30碱分碱分CaO含量含量/% 20有效镁有效镁MgO含量含量% 8.0 矿物基硝酸钾养分释放规律矿物基硝酸钾养分释放规律矿物基硝酸钾矿物基硝酸钾工业化试验设计工业化试验设计环 境 影 响 评 价石灰石配料石灰石配料 KAlSi3O8 + 6CaCO3 3Ca2SiO4 + KAlO2 + 6CO2 278.3 600.5 516.7 98.1 264.1 钾长石钾长石 :
36、 石灰石石灰石 : CO2 = 1 : 2.2 : 0.968 消石灰配料消石灰配料 2KAlSi3O8 + 5Ca(OH)2 5CaO 6SiO2 H2O + 2KOH + 3H2O 278.3 185.0 329.0 56.1 27.0 钾长石钾长石 : 石灰石石灰石 : CO2 = 1 : 0.9 : 0.4 -47.1% 0.188过程对比过程对比 温室气体排放：- 80.0%以上 处理物料总量：- 40.6% 分解温度：-1100 能量消耗减少：估计 75-80% K2O -33%钾型分子筛材料技术钾型分子筛材料技术KAlSi3O8 K9Al9Si27O7222H2O K K2 2O
37、 O 14.61%14.61% AlAl2 2OO3 3 15.81%15.81% SiSiOO2 2 55.92%55.92% H H2 2O O 13.66%13.66%L型分子筛型分子筛 + 钾霞石钾霞石 K K2 2O O 29.78%29.78% AlAl2 2OO3 3 32.23%32.23% SiSiOO2 2 37.99%37.99%产业化前景展望碳酸钾碳酸钾 40万吨万吨 氢氧化钾氢氧化钾 60万吨万吨硝酸钾硝酸钾 100万吨万吨 硫酸钾硫酸钾 300万吨万吨磷酸二氢钾磷酸二氢钾 30万吨万吨 工业化利用钾长石工业化利用钾长石 3000万吨万吨/ /年年 = = 弥补弥补2
38、020年年钾肥缺口钾肥缺口 57.1% = = 钾肥进口依存度钾肥进口依存度 70.8% 30.3% 中国钾肥/盐工业可持续发展 ！相关材料及制备技术相关材料及制备技术分子筛材料制备及工业应用技术 (13X型分子筛, L型分子筛, 介孔分子筛)含重金属、氨氮、磷废水净化及回收技术无机硅化合物制备及应用技术 (白炭黑, 氧化硅气凝胶, 多孔氧化硅, 层状结晶硅酸钠, 硅酸钠水玻璃)高硅物料制备冶金级氧化铝技术固体废物资源化及矿物聚合材料技术新型轻质可承重墙体材料制备技术新型硅铝胶凝材料制备技术一洗蓝天，一泓碧水飞龙鸣凤帝乡万顷梨花香雪海绿长堤、十里白杨福地桃源，钾岩顽璞技术十载金汤亿年造化成经济炳高德、青史流芳鹊桥仙 梨花凤城欢迎指正欢迎指正2010/11/012010/11/01
