文 献 综 述
一、研究背景
作为一个农业大国，我国的土地以酸性的红壤居多，在长江以南的耕地土壤中的钾含量普遍偏低。据中国农业科学院的调查，中国土壤缺钾现象正从南方向北方扩大，缺钾的面积也逐年增大，缺钾已成为许多地区农作物增产的主要制约因素。[1]我国历来缺少可溶性钾盐资源，据国家非金属矿产供需形势报告所述，钾盐是中国最为紧缺的两种非金属产品之一,目前钾盐的基础储量仅占世界储量的1.8%左右。我国目前已探明的水溶性钾盐资源总量（折合K2O）约为4.1times;108吨，仅占世界钾盐资源总量（1415.1times;108吨）的0.29%。[2]中国水溶性钾资源缺乏，而非水溶性钾资源非常丰富，尤其以钾长石为主的难溶性钾资源储量大、分布广，总量近 80 亿吨,[3] 其中钾长石由于有稳定的Si-Al-O三维网状结构,在热分解过程中表现出较高的熔点和热稳定性,所含钾不能直接被作物吸收。因此经济合理地综合利用我国丰富的钾长石资源，以弥补我国水溶性钾资源短缺的局面，意义重大。［4］
二、我国钾盐资源分布情况
我国可溶性钾矿资源不仅储量少,而且分布极不平衡。已探明储量中可供开采的并不多,且多集中分布在西北和西南等边远省区,远离我国农业发达地区,交通不便,气候环境恶劣,目前尚难大规模开发利用。其中以卤水状态赋存的现代盐湖钾盐资源占我国钾资源总储量的92%,以固体状态赋存的钾资源量少且地质品位不高,可供直接开采利用的固体钾矿资源仅占2.6%,主要分布在我国云南思茅地区。目前,我国已探明的钾盐储量主要分布在青海柴达木盆地和新疆罗布泊的11个现代盐湖中。相对来说，不溶性钾矿资源比较丰富,而且多分布在我国中部和东部农业发达地区。[5]
三、非水溶性钾资源概况
不溶性含钾岩矿包括硫酸盐矿物和硅酸盐矿物两类。常见不溶性含钾矿物多为钾铝硅酸盐矿物,主要有长石、钾微斜长石、海绿石、白榴石、霞石、金云母、白云母、黑云母等，常见的含钾岩石主要有富钾火山凝灰岩、富钾浅粒岩、钾微斜长石伟晶岩、碱性岩或中性岩、酸性岩、霞石正长岩等岩浆岩或变质岩,此外,由于某些成因常会形成一些富钾沉积岩石,如钾长石砂岩、富钾页岩、富钾泥灰岩、富钾粘土岩、富钾泥岩等。[6-8]
本实验所要研究的富钾板岩的主要成分为钾长石(KAlSi3O8)和白云母(K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O), 是一种非水溶性的钾、铝、硅资源。[9]钾长石属于架状硅酸盐矿物的一种，是非可溶性钾资源的代表，其分子式为KalSi3O8，主要成分及理论含量分别为：SiO264.7％，K2O16.8％，Al2O318.6％。天然的钾长石杂质以石英或氧化铁为主，其次为氧化钠和氧化钙[10] 天然钾长石中通常含有氧化铁，石英和氧化钙等杂质。钾长石性脆，其莫氏硬度为6级，耐压强度1700千斤/平方公分，比重2.58-2.72g/cm3，结晶潜热为46.33千卡/克分子量，比热 0.181卡/克，熔融温度为1100-1200℃，熔融间隔较长，且熔融体粘度高。[11]对钾长石进行综合利用,可以在提取 Al(OH)3 以及多品种氧化铝的同时提取硅肥和碳酸钾。碳酸钾主要应用于计算机显示器制造、彩色显像管玻壳、和化肥原料气脱碳，还广泛地应用于石油化工、泡花碱制造、印染等领域，是一种十分重要的无机化工原料。[12]
四、国内外富钾板岩利用情况
加拿大、前苏联和德国由于水溶性钾盐矿床资源丰富 ,因此利用钾长石等不溶性钾矿制钾肥的研究工作相对进行得较少。研究工作进行得较多的主要有日本和美国, 前者采用高温高压碱溶法分解钾长石,后者采用高温焙烧硫酸法分解钾长石。印度也进行过研究，但目前只有俄罗斯(前苏联)成功开发出利用霞石生产氧化铝， 副产碳酸钾及水泥的工艺，并已大规模工业生产。我国利用钾长石制钾肥的研究工作起步较早，1958年就开始了制窑灰钾肥的研究工作， 至70年代末先后有湖南、广东、广西、河北、山西等15个省市采用30余种方法进行过试验，主要产品有钾钙肥、钙镁磷钾肥、硅镁钾肥、窑灰钾肥、氯化钾、硫酸钾等。但除窑灰钾肥取得一定成效外,其他产品由于技术或经济上的原因未能获得工业上的大规模生产。[13]
