活化劑對鉀長石中鉀的促釋效果研究

徐汝民，陳天河，龔有初，衛(wèi)志超，龔　岳(安徽帝元生物科技有限公司　安徽合肥　230088)

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活化劑對鉀長石中鉀的促釋效果研究

徐汝民，陳天河，龔有初，衛(wèi)志超，龔岳
(安徽帝元生物科技有限公司安徽合肥230088)

摘要研究了利用活化劑促進(jìn)鉀長石中水溶性鉀釋放的影響因素。研究結(jié)果表明:隨著活化劑添加量的增加，鉀長石釋放的水溶性鉀含量增大;當(dāng)活化劑添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％時，其水溶性鉀較對照處理增大194.74％。

關(guān)鍵詞活化劑鉀長石水溶性鉀

Study of Promotion Effect of Activating Agent on Release of Potassium from Potassium Feldspar

Xu Rumin，Chen Tianhe，Gong Youchu，Wei Zhichao，Gong Yue
(Anhui Kingorigin Biotechnology Co.，Ltd.Anhui Hefei 230088)

Abstract The influencing factors of promotion release of water soluble potassium from potassium feldspar by activating agent are studied.The study results show that as the quantity of added activating agent increases，the content of water soluble potassium released from potassium feldspar increases as well; when the mass fraction of activating agent added is 5％，the water soluble potassium increased by 194.74％ than that of control treatment.

Keywords activating agent potassium feldspar water soluble potassium

世界鉀資源已探明儲量為95億t(以K2O計(jì)，下同)，基礎(chǔ)儲量為185.8億t，主要集中在加拿大、俄羅斯、白俄羅斯和德國，這4個國家的探明儲量占世界鉀資源已探明儲量的92％，其中加拿大約占2/3［1］。我國鉀肥資源量卻相對短缺，據(jù)無機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會鉀鹽分會的數(shù)據(jù)，截止至2010年，我國工業(yè)可開采級氯化鉀儲量為150 856.9 kt，分布于全國40多處，且主要是液體礦，其中95％分布在西部的青海柴達(dá)木盆地和新疆的羅布泊北洼地。目前，我國大規(guī)模開發(fā)的僅是品位較高、易開采的晶間鹵水鉀資源，氧化鉀折純儲量僅0.95億t［2］。我國境內(nèi)絕大多數(shù)鉀資源為不溶性的鉀長石礦，研究表明，我國鉀長石儲量有上百億噸，其中黑龍江、新疆、陜西、青海的鉀長石儲量占已探明儲量的90％［3］。

鉀長石是一種含鉀架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽，為KAlSi3O8的3個同質(zhì)多像變體透長石、正長石和微斜長石的總稱，理論上含K2O，SiO2和Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為16.9％，64.7％和18.4％。天然鉀長石的雜質(zhì)以石英或氧化鐵為主，氧化鈉和氧化鈣次之，一般含K2O，SiO2和Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為9％～14％，50％～65％和12％～18％，密度2.56～2.58 g/cm3，莫氏硬度6.0～6.5，熔點(diǎn)1 200～1 400℃［4］。由于鉀長石有穩(wěn)定的Si-Al-O網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在熱分解中表現(xiàn)出較高的熔點(diǎn)和熱穩(wěn)定性，1 320℃以上才開始融化，1 800℃才改變礦石結(jié)構(gòu)并分解出元素鉀。雖然利用鉀長石生產(chǎn)鉀肥和化工原料的技術(shù)前景誘人，但因能耗過大，不能達(dá)到實(shí)用的目的。高效利用非水溶性鉀礦資源的關(guān)鍵技術(shù)是將鉀長石等富鉀礦物分解，使其中的非水溶性鉀轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄遭浕衔铩?/p>

圍繞鉀長石資源開發(fā)的研究大都集中在鉀長石熱解工藝上［5-12］，近年來也有對生物法和化學(xué)法分解鉀長石的研究，結(jié)果表明化學(xué)法顯著優(yōu)于生物法［13］。本研究著眼于化學(xué)法，為鉀長石高效利用提供新的技術(shù)途徑和科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

鉀長石:過150 μm(100目)篩，含K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.93％，產(chǎn)自河北。

鉀素活化劑:由多種物質(zhì)復(fù)配而成，主要由有機(jī)酸金屬離子螯合劑、生物表面活性劑、生物發(fā)酵復(fù)合氨基酸、土壤結(jié)構(gòu)改良劑等組成，自主研發(fā)。

1.2活化鉀長石的制備

將不同質(zhì)量的鉀素活化劑加入鉀長石中，然后加入少量蒸餾水混合研磨［14］，并于60℃條件下烘干，再研磨成粉末備用。制備的樣品中添加的鉀素活化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.5％，1.0％，2.0％和5.0％。

1.3水溶性鉀的提取

鉀長石總鉀含量的測定采用NaOH熔融法，水溶性鉀含量的測定采用火焰光度法。

(1)單次提取

準(zhǔn)確稱取0.500 g樣品置于50 mL離心管中，加入25 mL去離子水，然后在往復(fù)振蕩機(jī)上振蕩0.5 h，最后在5 000 r/min條件下離心分離15 min。

(2)連續(xù)提取

在第1次提取后，將離心管中的上清液倒出待測;然后在離心管中再加入25 mL去離子水，按單次提取步驟操作，直至連續(xù)提取3次。

2　結(jié)果與討論

2.1不同提取次數(shù)對鉀長石水溶性鉀含量的影響

不同提取次數(shù)對鉀長石水溶性鉀含量的影響如圖1所示。

從圖1可看出:在鉀長石中添加不同量的鉀素活化劑，其水溶性鉀(以K2O計(jì))含量均在第1次提取時最高，且約占3次提取總量的89.86％～94.87％(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) ;第2次次之，第3次最少且約占3次提取總量的1.29％～2.55％ (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。由此可以得出，第1次提取的水溶性鉀含量能夠很好地代表活化鉀長石對水溶性鉀的活化情況。

2.2不同鉀素活化劑添加量對鉀長石水溶性鉀含量的影響

不同鉀素活化劑添加量對鉀長石水溶性鉀含量的影響如圖2所示。

圖1　不同提取次數(shù)對鉀長石水溶性鉀含量的影響

圖2　不同鉀素活化劑添加量對鉀長石水溶性鉀含量的影響

從圖2可得出:當(dāng)鉀素活化劑添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％時，鉀長石水溶性鉀含量為229.34 mg/kg，較對照處理增大45.16％，且隨著活化劑添加量的增大，水溶性鉀的提取量緩慢增大;當(dāng)鉀素活化劑添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5.0％時，其水溶性鉀含量為450.66 mg/kg，較對照處理增大194.74％。但從經(jīng)濟(jì)角度考慮，鉀素活化劑的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)以2.0％最為適宜。

3　結(jié)語

我國鉀長石資源分布范圍非常廣泛，若能開發(fā)制肥則意義重大。目前，鉀長石中水溶性K2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大多超過10％，當(dāng)在其中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0％的鉀素活化劑時，其水溶性鉀的溶出率即可達(dá)到5％以上。所以，用活化劑處理的鉀長石用于復(fù)合肥造粒，一方面可減少鉀肥的添加量，另一方面也可代替其他黏土礦物進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)方法相比，該法是在常溫、常壓下進(jìn)行，能耗低，設(shè)備和工藝簡單，促使生產(chǎn)成本大幅下降，為鉀長石的資源化開發(fā)利用提供了一條新途徑。

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(收到修改稿日期2014-09-12)

作者簡介:徐汝民(1983—)，男，農(nóng)藝師，研發(fā)工程師，主要從事新型肥料研發(fā)及環(huán)境效益評價; xrmpq@163.com。

基金項(xiàng)目:江淮西部(安徽)稻麥豐產(chǎn)節(jié)水節(jié)肥技術(shù)集成與示范(2013BAD071308)。

中圖分類號:TQ443.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1006-7779(2016) 01-0058-03