中國(guó)鉀鹽工業(yè)創(chuàng)新綠色發(fā)展之路
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商都縣鑫垚鉀業(yè)公司董事長(zhǎng)薛永庫(kù)（右）帶領(lǐng)馬鴻文（中）團(tuán)隊(duì)成員考察商都鉀長(zhǎng)石資源劉昶江攝
圖1中國(guó)鉀肥的歷年產(chǎn)量、進(jìn)口量和對(duì)外依存度
中國(guó)富鉀巖石分布圖
2015世界鉀鹽鉀肥大會(huì)于去年7月9日至11日在青海格爾木市召開(kāi)。數(shù)百位國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者和商界精英圍繞鹽湖資源綜合開(kāi)發(fā)、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和鉀鹽化工未來(lái)發(fā)展等主題展開(kāi)研討交流。如何提高中國(guó)鉀肥自給率，成為與會(huì)者討論的熱點(diǎn)之一。
鉀鹽作為重要肥料來(lái)源，是保證糧食安全生產(chǎn)供給的決定性資源；蕦(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率高達(dá)三分之一，其重要程度可見(jiàn)一斑。然而長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)作為水溶性鉀鹽資源極缺的國(guó)家，以僅占全球探明經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量3.7%的鉀鹽資源，養(yǎng)活了占全世界近五分之一的人口，進(jìn)口成為無(wú)奈的選擇。
“近5年來(lái)，我國(guó)的鉀肥自給率不足一半，而54.4%—63.5%都來(lái)源于進(jìn)口。”中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）馬鴻文教授，帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)一直從事非水溶性鉀資源綠色加工技術(shù)的長(zhǎng)期研究。在他們眼中，這件事關(guān)乎中國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的鉀資源保障，更關(guān)系到國(guó)家糧食生產(chǎn)安全與礦業(yè)生態(tài)文明建設(shè)。他們的研究課題，正是中國(guó)鉀鹽工業(yè)當(dāng)前急需解決的兩個(gè)重大問(wèn)題，即提高鉀資源保證程度和實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。
大國(guó)農(nóng)業(yè)缺鉀之困
鉀作為植物生長(zhǎng)三大要素之一，雖然不是植物體內(nèi)的有機(jī)物成分，但卻能促進(jìn)光合作用，明顯提高植物對(duì)氮的吸收利用，并很快轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，還能促使作物有效利用水分。自然界的鉀資源分為水溶性鉀鹽和非水溶性鉀礦兩大類。前者主要用作鉀肥生產(chǎn)原料。
中國(guó)鉀鹽工業(yè)經(jīng)過(guò)50多年發(fā)展，青海柴達(dá)木盆地的察爾汗鹽湖和新疆羅布泊鹽湖已發(fā)展為主要的鉀鹽生產(chǎn)地。目前，中國(guó)已成為繼加拿大、俄羅斯和白俄羅斯之后的第四大鉀鹽鉀肥生產(chǎn)國(guó)。實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)的鉀肥品種主要有氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、硫酸鉀鎂肥、磷酸二氫鉀，以及其他專用含鉀復(fù)合肥等。
2014年，全國(guó)共有鉀肥生產(chǎn)企業(yè)200多家，資源型鉀肥產(chǎn)能682萬(wàn)噸，產(chǎn)量553萬(wàn)噸（折純K2O）。2015年，中國(guó)鉀肥產(chǎn)能預(yù)計(jì)增長(zhǎng)至約770萬(wàn)噸。
然而，僅依靠有限的鹽湖鉀鹽資源，仍遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的需要。鉀肥供給受制于國(guó)際市場(chǎng)，已成為制約中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要問(wèn)題。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年中國(guó)鉀肥表觀消費(fèi)量為707.72萬(wàn)噸（折純K2O），國(guó)產(chǎn)鉀肥產(chǎn)量334.13噸，進(jìn)口量300.19萬(wàn)噸，鉀肥對(duì)外依存度為54.4%。2014年，中國(guó)進(jìn)口鉀肥達(dá)803萬(wàn)噸，對(duì)外依存度為56.7%（圖1）。2015年，估計(jì)國(guó)內(nèi)鉀肥產(chǎn)量可達(dá)620萬(wàn)噸，進(jìn)口量則約為890萬(wàn)噸。可見(jiàn)與實(shí)際消費(fèi)需求相比，中國(guó)水溶性鉀鹽資源在短期供應(yīng)能力和長(zhǎng)期保障程度上都存在問(wèn)題。
中國(guó)石化協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，2020年中國(guó)鉀鹽的總需求量為1300萬(wàn)噸，其中鉀肥1180萬(wàn)噸，當(dāng)年缺口達(dá)524.9萬(wàn)噸（K2O）。其中除氯化鉀以外，其他鉀鹽消費(fèi)量約360萬(wàn)噸。
《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)工作的決定》（2006）明確指出，要加強(qiáng)非能源重要礦產(chǎn)勘查。在所列11種緊缺非能源礦產(chǎn)中，鉀鹽是唯一的非金屬礦產(chǎn)。足見(jiàn)鉀鹽資源對(duì)于中國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性與緊迫性。
以中國(guó)水溶性鉀鹽資源的儲(chǔ)量來(lái)說(shuō)，僅依靠鹽湖鉀鹽資源提高產(chǎn)量之路注定行不通。在國(guó)土資源部2013年公布的7項(xiàng)“非金屬礦產(chǎn)資源綜合利用技術(shù)攻關(guān)重點(diǎn)”中，“非水溶性鉀礦開(kāi)發(fā)利用技術(shù)”位列第一，“鉀長(zhǎng)石綜合利用技術(shù)”排名第六。國(guó)家對(duì)于非水溶性鉀資源的開(kāi)發(fā)利用已提上日程。而此時(shí)，馬鴻文團(tuán)隊(duì)已在這一領(lǐng)域耕耘積淀了20年。
鉀正長(zhǎng)巖破局關(guān)鍵
從1993年開(kāi)始，馬鴻文就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將主要精力放在對(duì)“中國(guó)非水溶性鉀資源評(píng)價(jià)與高效利用關(guān)鍵技術(shù)”研究上。
馬鴻文介紹，雖然我國(guó)水溶性鉀鹽資源十分匱乏，但非水溶性鉀礦資源卻非常豐富，預(yù)測(cè)礦石量在1000億噸以上，相當(dāng)于K2O資源量超過(guò)120億噸。要滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的需要，提高鉀資源保證程度，保證糧食生產(chǎn)安全，走技術(shù)創(chuàng)新之路，突破非水溶性鉀資源綠色加工技術(shù)，是當(dāng)前最值得探索、也是最現(xiàn)實(shí)的選擇。
傳統(tǒng)上，以獲取某種可用元素或礦物為目的礦業(yè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，往往將其他所謂脈石礦物作為尾礦而廢棄。研究伊始，馬鴻文團(tuán)隊(duì)就對(duì)研究非水溶性鉀資源利用技術(shù)預(yù)設(shè)了兩大目標(biāo)，即資源利用率最大化和加工過(guò)程能耗最小化。此前這一領(lǐng)域并非無(wú)人涉足，但以往研究大多僅局限于提取礦石中的鉀，其他組分則完全廢棄，造成加工成本高、資源浪費(fèi)等問(wèn)題。因此，馬鴻文團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持踐行礦物資源的綠色加工，長(zhǎng)期致力于非水溶性鉀資源高效利用技術(shù)的研究與工程化應(yīng)用。
“事實(shí)上，國(guó)際上聚焦利用鉀長(zhǎng)石制取鉀鹽技術(shù)研究的歷史已超過(guò)百年。”迄今仍在持續(xù)研究的主要有鉀長(zhǎng)石—霞石—石灰石燒結(jié)法、鉀長(zhǎng)石—石膏—石灰石燒結(jié)法、鉀長(zhǎng)石—硫酸—螢石低溫酸解法、鉀長(zhǎng)石—石灰靜態(tài)水熱法等。但高溫?zé)Y(jié)法存在一次資源消耗量大、能耗高、CO2排放量大、硅鈣尾渣排放量大等問(wèn)題；低溫酸解法不僅能耗更高，還存在氟化物嚴(yán)重腐蝕設(shè)備、污染環(huán)境、難以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硫酸鉀、副產(chǎn)無(wú)機(jī)硅產(chǎn)品市場(chǎng)受限等問(wèn)題；靜態(tài)水熱法則存在鉀長(zhǎng)石分解不完全、產(chǎn)品鉀養(yǎng)分含量低且呈強(qiáng)堿性、反應(yīng)周期長(zhǎng)效率低、難于實(shí)現(xiàn)規(guī)；I(yè)生產(chǎn)等問(wèn)題。
20多年來(lái)，馬鴻文團(tuán)隊(duì)對(duì)利用非水溶性鉀資源制取鉀鹽關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。“十一五”期間，團(tuán)隊(duì)承擔(dān)國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“非水溶性鉀礦資源高效利用技術(shù)”，取得制取碳酸鉀、硫酸鉀、礦物基硝酸鉀、磷酸二氫鉀4項(xiàng)清潔生產(chǎn)技術(shù)成果，初步建立了非水溶性鉀資源高效清潔利用的技術(shù)體系。2010年，馬鴻文等出版《中國(guó)富鉀巖石：資源與清潔利用技術(shù)》專著。這是他們對(duì)全國(guó)16處代表性鉀礦資源高效利用關(guān)鍵技術(shù)研究成果的系統(tǒng)總結(jié)。翌年，該書(shū)入選中國(guó)新聞出版總署“第三屆‘三個(gè)一百’原創(chuàng)出版工程”。
“十二五”期間，通過(guò)對(duì)東秦嶺—大別工作區(qū)的重點(diǎn)地質(zhì)調(diào)查和對(duì)前期成果的總結(jié)，他們進(jìn)一步確定了中國(guó)非水溶性鉀資源的主要類型為富鉀正長(zhǎng)巖，產(chǎn)地集中分布于中國(guó)東部的“秦嶺大別正長(zhǎng)巖帶”和“燕遼陰山正長(zhǎng)巖帶”。兩巖帶礦石的K2O品位達(dá)12.0%—15.4%，估計(jì)鉀資源量超過(guò)70億噸，相當(dāng)于全國(guó)水溶性鉀鹽儲(chǔ)量的10倍以上。另外兩處重要鉀資源為：山西臨縣紫金山假榴正長(zhǎng)巖，K2O品位11.9%—14.0%；云南個(gè)舊白云山霞石正長(zhǎng)巖，K2O品位10.3%—12.5%。據(jù)已有地勘資料，兩地鉀資源儲(chǔ)量超過(guò)3億噸。
與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)探索，創(chuàng)新性建立了正長(zhǎng)巖型鉀資源“水熱堿法”制取鉀鹽技術(shù)體系。其核心在于按照鉀礦石的不同屬性，對(duì)主要含鉀礦物分解反應(yīng)的精準(zhǔn)調(diào)控和對(duì)硅鋁副產(chǎn)品的科學(xué)設(shè)計(jì)。其主要內(nèi)容分為：
苛性鈉堿液水熱加工技術(shù)，適合處理富含鉀鋁的霞石正長(zhǎng)巖。主要產(chǎn)品碳酸鉀、磷酸鉀、氫氧化鉀，副產(chǎn)品氧化鋁、沉淀硅酸鈣、鈉型或銨型分子篩、硅灰石粒狀粉等。
苛性鉀堿液水熱加工技術(shù)，適合于處理富鉀正長(zhǎng)巖。主要產(chǎn)品硫酸鉀、硝酸鉀、沸石鉀肥或鉀型分子篩，副產(chǎn)品沉淀硅酸鈣或硅灰石針狀粉、高嶺石納米粉或煅燒高嶺土。
石灰乳堿液水熱加工技術(shù)，適合于處理低鈉鉀長(zhǎng)石粉體。主要產(chǎn)品礦物基硝酸鉀、腐植酸鉀，副產(chǎn)品硅酸鈣保溫板、雪硅鈣石粉體（礦物填料、吸附材料、廢水處理）等。
上述水熱堿法技術(shù)，均可實(shí)現(xiàn)鉀礦資源利用率大于85％、K2O溶出率大于90%、有害“三廢”零排放的“綠色化工”要求，是創(chuàng)制生態(tài)型鉀肥新品種、發(fā)展綠色可持續(xù)中國(guó)鉀鹽工業(yè)新體系的核心技術(shù)。
生態(tài)鉀肥修復(fù)污染
在“十二五”收官之年，該團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的“非水溶性鉀資源制取鉀鹽及前景分析”地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目也圓滿結(jié)題。相比于此前的技術(shù)研究，該項(xiàng)目更像是為規(guī)；I(yè)利用所做的資源評(píng)價(jià)與技術(shù)準(zhǔn)備。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人楊靜介紹，在“十一五”科技支撐計(jì)劃課題積累的成果基礎(chǔ)上，該項(xiàng)目進(jìn)一步深入研究了“秦嶺大別正長(zhǎng)巖帶”的鉀礦資源特征；突破了“水熱堿法”制取鉀鹽鉀肥新工藝；對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)價(jià)，為工業(yè)化利用此類鉀礦資源提供了重要依據(jù)。
更重要的是，按照“十三五”期間國(guó)家對(duì)于農(nóng)業(yè)化肥的新需求，團(tuán)隊(duì)及時(shí)調(diào)整研究思路，研制了可有效修復(fù)農(nóng)田重金屬污染的生態(tài)型礦物肥，對(duì)未來(lái)推廣應(yīng)用具有重大意義！度珖(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》（2014）顯示，我國(guó)耕地土壤污染的點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%，主要污染物為鎘、砷、汞、鉛、鉻等。其中鎘污染的點(diǎn)位超標(biāo)率最高，達(dá)7.0%。在利用東秦嶺—大別富鉀正長(zhǎng)巖制備生態(tài)型礦物鉀肥方面，團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)深入的研究，成功制備出具有養(yǎng)分緩釋、固化重金屬離子、吸附有機(jī)污染物和保水等功能特性的礦物鉀肥。
2014年11月，由106家單位發(fā)起參與的全國(guó)生態(tài)肥料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立。聯(lián)盟強(qiáng)調(diào)，發(fā)展生態(tài)化肥已迫在眉睫，刻不容緩。“未來(lái)十年必將是以生態(tài)肥料為代表。在科技進(jìn)步、產(chǎn)品升級(jí)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)和環(huán)境優(yōu)化得到同步實(shí)現(xiàn)，以更加‘綠色、低碳、環(huán)保’的方式實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。”
2015年，農(nóng)業(yè)部印發(fā)《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》。計(jì)劃到2020年，初步建立科學(xué)施肥管理和技術(shù)體系。2015年到2019年，逐步將化肥使用量年增長(zhǎng)率控制在1%以內(nèi)；力爭(zhēng)到2020年，主要農(nóng)作物的化肥使用量實(shí)現(xiàn)零增長(zhǎng)。
一面是要在化肥使用量零增長(zhǎng)條件下保證土壤肥力，一面是發(fā)展綠色化肥產(chǎn)業(yè)、控制土壤污染刻不容緩。馬鴻文團(tuán)隊(duì)的研究對(duì)這兩個(gè)難題做出了回答。他們研發(fā)了直接水熱堿法處理富鉀正長(zhǎng)巖制備沸石分子篩同時(shí)溶出鉀的技術(shù)，解決了制取鉀鹽過(guò)程中85%以上的硅鋁組份難以高效利用的難題。
“根據(jù)國(guó)家的重大戰(zhàn)略需求，我們除了做水溶性鉀鹽研究以外，也在不斷調(diào)整技術(shù)方案，生態(tài)型礦物鉀肥就是一個(gè)案例。非水溶性鉀資源從國(guó)家需要來(lái)說(shuō)，可以解決兩個(gè)重要問(wèn)題，一是能極大改善我國(guó)的缺鉀狀況，二是解決農(nóng)田土壤的重金屬污染問(wèn)題。沸石鉀肥是一種非常環(huán)保的材料，不僅自身含有鉀、鎂、硅等營(yíng)養(yǎng)元素，而且具有鈍化重金屬離子、調(diào)節(jié)土壤酸堿度和保水保墑的功能效應(yīng)。此外，它的價(jià)格低廉，不會(huì)超過(guò)現(xiàn)有肥料品種的價(jià)格，不會(huì)增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本和農(nóng)民負(fù)擔(dān)。”楊靜說(shuō)。
積淀20年，馬鴻文團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立的綠色加工技術(shù)體系已日臻成熟，只待規(guī)；こ虒(shí)施。“這里，還有這里……”馬鴻文用手指著中國(guó)地質(zhì)圖上的秦嶺大別和燕遼陰山一帶。在這里，他們希望能夠建設(shè)兩個(gè)“非水溶性鉀資源制取鉀鹽示范工程”。以使這套鉀資源綠色加工技術(shù)，在中國(guó)鉀鹽工業(yè)可持續(xù)發(fā)展歷程中盡早發(fā)揮作用。
綠色產(chǎn)業(yè)效益可觀
對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，馬鴻文團(tuán)隊(duì)研發(fā)的綠色加工技術(shù)若能得以大規(guī)模工業(yè)轉(zhuǎn)化，將對(duì)建設(shè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)及保證糧食安全產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
目前，我國(guó)除氯化鉀以外的其他鉀鹽產(chǎn)品，均以氯化鉀為原料進(jìn)行生產(chǎn)。馬鴻文團(tuán)隊(duì)建立的利用非水溶性鉀資源直接加工鉀鹽鉀肥的技術(shù)體系，若付諸大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，預(yù)測(cè)屆時(shí)可提供中國(guó)鉀鹽鉀肥消費(fèi)量40%的市場(chǎng)份額。
據(jù)測(cè)算，若規(guī)；梅撬苄遭涃Y源形成新的產(chǎn)能，按K2O品位為12%、K2O回收率為85%估算，則全國(guó)每年開(kāi)發(fā)利用約3600萬(wàn)噸鉀礦石，即可滿足2020年中國(guó)生產(chǎn)碳酸鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、磷酸鉀和氫氧化鉀的全部K2O消費(fèi)需求，屆時(shí)可減少作為化工原料的氯化鉀消費(fèi)量570萬(wàn)噸，相當(dāng)于可以彌補(bǔ)當(dāng)年鉀肥缺口的68.6%，使鉀肥對(duì)外依存度由目前的50%以上降低至18.8%。顯然在國(guó)家層面上，這是一筆大賬。
這些技術(shù)在工業(yè)上規(guī)模化應(yīng)用有著多重意義。“首先，我國(guó)鹽湖鉀鹽儲(chǔ)量?jī)H6億噸，而非水溶性鉀資源量超過(guò)120億噸，至少相當(dāng)于鹽湖資源的20倍。非水溶性鉀資源綠色加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，將極大拓展我國(guó)可利用鉀資源。其次，利用富鉀礦石加工鉀鹽技術(shù)，與鹽湖鉀鹽資源加工技術(shù)是完全不同的兩個(gè)系統(tǒng)。這就相當(dāng)于在現(xiàn)有鉀鹽化工之外開(kāi)辟出一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，創(chuàng)新了鉀肥生產(chǎn)技術(shù)體系。第三，很多花崗巖型金屬尾礦中，鉀長(zhǎng)石含量為30%—45%。上述技術(shù)為此類尾礦的工業(yè)利用提供了技術(shù)基礎(chǔ)。最后，以上技術(shù)能夠?qū)⑩浀V石中85%以上的成分加工成產(chǎn)品，包括硅化合物、氧化鋁、硅灰石、高嶺土及多種新型建材等，從而引領(lǐng)礦產(chǎn)資源集約化、清潔化利用，顯著減少其他非金屬礦產(chǎn)開(kāi)采，并最終形成鉀鹽工業(yè)新的產(chǎn)業(yè)集群。”馬鴻文逐一細(xì)數(shù)這一技術(shù)的潛在價(jià)值。
自從十八大提出要推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)后，全國(guó)各行業(yè)都開(kāi)始向綠色要效益。馬鴻文介紹，對(duì)于礦業(yè)領(lǐng)域，保護(hù)生態(tài)的最好辦法就是堅(jiān)持礦物資源的“永續(xù)利用、清潔利用、低碳利用、集約利用”。實(shí)現(xiàn)尾礦的資源化利用，就可大幅度減少一次資源開(kāi)采，從而更有效地保護(hù)自然植被與生態(tài)環(huán)境。顯然，實(shí)施建設(shè)生態(tài)文明的國(guó)家戰(zhàn)略，大力發(fā)展礦物資源綠色加工產(chǎn)業(yè)，乃是必然選擇！
針對(duì)業(yè)界對(duì)“水熱堿法”技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性疑問(wèn)，馬鴻文團(tuán)隊(duì)也做了詳細(xì)的對(duì)比研究。
例如，以河南嵩縣富鉀正長(zhǎng)巖為原料，采用水熱堿法制取碳酸鉀，與以察爾汗鹽湖鹵水為原料采用離子交換法和離子膜—流化床法制取碳酸鉀過(guò)程對(duì)比：（1）水熱堿法每萬(wàn)元產(chǎn)值的一次資源消耗為11.0噸，而后兩種方法分別為249.7噸和290.3噸；（2）三種方法每萬(wàn)元產(chǎn)值的綜合能耗折合標(biāo)煤依次為1.03噸、1.40噸和1.48噸（后兩法未計(jì)入太陽(yáng)能）。
采用水熱堿法制取硫酸鉀，與以察爾汗鹽湖鹵水為原料采用曼海姆法生產(chǎn)硫酸鉀，以及與羅布泊鹽湖鹵水直接生產(chǎn)硫酸鉀過(guò)程對(duì)比：（1）水熱堿法每萬(wàn)元產(chǎn)值的一次資源消耗為9.1噸，而后兩種方法分別為121.3噸和72.1噸；（2）三種方法每萬(wàn)元產(chǎn)值的綜合能耗折合標(biāo)煤依次為2.37噸、5.46噸和2.88噸（后兩法未計(jì)入太陽(yáng)能）；（3）水熱堿法技術(shù)的鉀回收率達(dá)94.7%，而后兩種方法的鉀回收率分別僅為76.2%和50.2%。
由此可見(jiàn)，規(guī)；梅撬苄遭涃Y源，不僅在當(dāng)前具有其現(xiàn)實(shí)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，而且從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，亦極有可能對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)、特別是農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和保障糧食安全產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，同時(shí)也有助于提高中國(guó)在世界鉀鹽化工領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
企業(yè)需要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)推動(dòng)持續(xù)發(fā)展，國(guó)家也需要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)開(kāi)拓新的鉀鹽化工產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)礦業(yè)生態(tài)文明建設(shè)。“非水溶性鉀資源水熱堿法制取鉀鹽”技術(shù)體系，正是這樣一種技術(shù)，其中孕育著百億噸級(jí)的緊缺鉀資源，孕育著一個(gè)全新的鉀鹽化工產(chǎn)業(yè)集群，更孕育著巨大的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿εc一種綠色、集約化的工業(yè)生產(chǎn)模式。
示范工程起航商都
日前，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)主持召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，聽(tīng)取了2015年全國(guó)兩會(huì)建議提案辦理工作匯報(bào)，確定支持科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的政策措施，促進(jìn)科技與經(jīng)濟(jì)深度融合。會(huì)上，他鼓勵(lì)高校等向企業(yè)轉(zhuǎn)移科技成果。對(duì)于廣大高？萍脊ぷ髡邅(lái)說(shuō)，李克強(qiáng)總理的一席話是激勵(lì)也是方向。對(duì)于馬鴻文團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，近十年來(lái)一直致力于推進(jìn)這套綠色加工技術(shù)的工程化實(shí)施。為此，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）先后與陜西大秦鉀業(yè)有限公司、山西紫光鉀業(yè)有限公司等企業(yè)合作。利用陜西洛南縣長(zhǎng)嶺霓輝正長(zhǎng)巖生產(chǎn)農(nóng)用硫酸鉀工業(yè)項(xiàng)目，即將完成生產(chǎn)線建設(shè)進(jìn)入試生產(chǎn)階段。
新年伊始，令團(tuán)隊(duì)欣慰的是，“商都縣鉀長(zhǎng)石制取鉀鹽鉀肥示范項(xiàng)目”被正式列入《內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》（2016.1）。通過(guò)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）與商都縣的產(chǎn)學(xué)研合作，“非水溶性鉀資源制取鉀鹽示范工程”的序幕已然拉開(kāi)。
商都縣位于烏蘭察布市東北部，面積4353平方公里，耕地面積超過(guò)120萬(wàn)畝，是我國(guó)北方地區(qū)的農(nóng)業(yè)大縣。境內(nèi)資源豐富，能源充足，交通便捷，F(xiàn)已探明礦產(chǎn)資源20余種，其中鉀長(zhǎng)石、硅石、石灰石、螢石、硅藻土、高嶺土等非金屬礦產(chǎn)儲(chǔ)量較大，金、銀、鉛、鋅等金屬礦產(chǎn)也具有良好開(kāi)發(fā)前景。其中尤以鉀長(zhǎng)石資源量巨大，預(yù)測(cè)鉀礦石量在10億噸以上，氧化鉀品位12%—15%，是中國(guó)北方地區(qū)少有的超大型優(yōu)質(zhì)非水溶性鉀資源，可以滿足長(zhǎng)期大規(guī)模工業(yè)化開(kāi)發(fā)利用的要求。
2013年—2014年，商都縣鑫垚鉀業(yè)有限公司開(kāi)展了對(duì)五喇叭鉀長(zhǎng)石勘查區(qū)13.5平方公里的詳查評(píng)價(jià)。公司前期投入資金1500余萬(wàn)元，對(duì)此處鉀資源進(jìn)行了系統(tǒng)的地質(zhì)勘查，通過(guò)對(duì)728件基本礦樣和253件鉆孔礦樣的分析，圈定了鉀長(zhǎng)石礦體分布范圍，確定了礦石組成，鉀長(zhǎng)石含量高達(dá)90%以上。2015年受鑫垚鉀業(yè)公司委托，馬鴻文團(tuán)隊(duì)研究了商都鉀長(zhǎng)石礦的物相組成和資源屬性，做了探索性實(shí)驗(yàn)研究。依據(jù)該區(qū)礦石特點(diǎn)和團(tuán)隊(duì)已有技術(shù)成果，他們?yōu)槠髽I(yè)提供了利用商都鉀長(zhǎng)石資源制取碳酸鉀、硝酸鉀、腐殖酸鉀三種技術(shù)方案，規(guī)劃年產(chǎn)碳酸鉀12萬(wàn)噸，硝酸鉀34萬(wàn)噸，腐植酸鉀60萬(wàn)噸，同時(shí)副產(chǎn)鈉型/銨型沸石、沉淀硅酸鈣、硅灰石針狀粉、高嶺石納米粉等化工產(chǎn)品和硅酸鈣保溫板等建材產(chǎn)品。這些項(xiàng)目建成后，預(yù)計(jì)年產(chǎn)值可達(dá)74.8億元，新增利稅約44.3億元/年。
項(xiàng)目所采用的生產(chǎn)工藝，基本可實(shí)現(xiàn)“三廢”零排放，達(dá)到了高效節(jié)能的“綠色化工”要求，符合“十三五”期間推進(jìn)“創(chuàng)新發(fā)展，綠色發(fā)展”的理念，其工藝技術(shù)總體上達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。“該規(guī)劃的實(shí)施，對(duì)于緩解我國(guó)水溶性鉀鹽資源短缺問(wèn)題意義重大，對(duì)全國(guó)鉀礦資源的規(guī)；I(yè)利用也具有重要的示范作用。”馬鴻文說(shuō)。
如今，以上項(xiàng)目規(guī)劃建議已引起商都縣政府和烏蘭察布市政府的重視。商都縣依托當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)鉀長(zhǎng)石資源，意欲與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）聯(lián)合建設(shè)“鉀長(zhǎng)石制取碳酸鉀、磷酸二氫鉀（水溶肥，葉面肥）示范工程”項(xiàng)目，計(jì)劃一期工程年產(chǎn)碳酸鉀2萬(wàn)噸（處理鉀礦石12萬(wàn)噸），副產(chǎn)鈉型分子篩8萬(wàn)噸、沉淀硅酸鈣4.5萬(wàn)噸。二期工程年產(chǎn)碳酸鉀（或磷酸二氫鉀）10萬(wàn)噸，副產(chǎn)鈉型或銨型分子篩（生態(tài)型肥料載體）48萬(wàn)噸、沉淀硅酸鈣23萬(wàn)噸。預(yù)估建廠投資約16億元，年產(chǎn)值15.6億元，利稅約5.6億元。
以上示范工程的實(shí)施和后續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)，可為大規(guī)模利用非水溶性鉀資源生產(chǎn)碳酸鉀、硝酸鉀、磷酸二氫鉀、腐植酸鉀和沸石鉀肥等關(guān)鍵技術(shù)奠定良好的工程化基礎(chǔ)。馬鴻文團(tuán)隊(duì)熱切希望，最終能夠建成“國(guó)家級(jí)非水溶性鉀資源化工產(chǎn)業(yè)基地”和“生態(tài)型鉀肥制造種植農(nóng)業(yè)示范基地（商都縣）”。
可以預(yù)期，該示范工程若得以實(shí)施，則意味著中國(guó)鉀資源保障程度將完全改觀。同時(shí)，也可為花崗巖型尾礦利用提供技術(shù)基礎(chǔ)，引領(lǐng)礦產(chǎn)資源集約化利用，顯著減少硅石、硅灰石、高嶺土、鋁土礦、石灰石等原生礦產(chǎn)的開(kāi)采，有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境；诜撬苄遭涃Y源高效利用技術(shù)的推廣，有望形成綠色可持續(xù)的中國(guó)鉀鹽工業(yè)新的產(chǎn)業(yè)體系，為保障糧食安全提供堅(jiān)實(shí)的工業(yè)基礎(chǔ)，進(jìn)而提高在國(guó)際資源化工領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
馬鴻文團(tuán)隊(duì)期盼多年的綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)正在徐徐拉開(kāi)大幕，他們多年的努力正在從理想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。未來(lái)，他們還將繼續(xù)遠(yuǎn)行，直至見(jiàn)證中國(guó)鉀鹽工業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新綠色崛起的那一天。
《江城子·編程興》
馬鴻文
2014年8月9日晚，完成Mineral_Process.F90編程，增補(bǔ)閃石族晶體化學(xué)計(jì)算功能。次日晨登香爐峰，記之。
老夫又發(fā)少年狂，復(fù)編程，重拾荒。披甲遠(yuǎn)征，曉月射天狼。礦物化工新開(kāi)物，鞭鳴馬，踏晨霜。
二十寒暑事農(nóng)桑，解鉀困，為蔬糧。農(nóng)家本色，醉夢(mèng)回山鄉(xiāng)。綠色農(nóng)工還碧水，地豐產(chǎn)，果飄香。
“礦物資源綠色加工”研究團(tuán)隊(duì)：
首席科學(xué)家馬鴻文，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）二級(jí)教授；主要成員：楊靜、劉梅堂、蘇雙青、鄭紅、李金洪、戚洪彬等；在研博士、碩士生40余人。研究領(lǐng)域：礦物資源綠色加工與環(huán)境效應(yīng)，硅酸鹽化學(xué)平衡與材料設(shè)計(jì)，礦物材料科學(xué)與技術(shù)等。“十一五”期間，承擔(dān)國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“非水溶性鉀礦資源高效利用技術(shù)”，取得制取碳酸鉀、硫酸鉀、礦物基硝酸鉀、磷酸二氫鉀關(guān)鍵技術(shù)成果4項(xiàng)，經(jīng)教育部鑒定，被評(píng)為國(guó)際先進(jìn)或國(guó)際領(lǐng)先水平。“十二五”期間，承擔(dān)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“非水溶性鉀資源制取鉀鹽及前景分析”（負(fù)責(zé)人：楊靜），突破“水熱堿法”制取鉀鹽及沸石鉀肥、有機(jī)鉀肥等關(guān)鍵技術(shù)；查明中國(guó)非水溶性鉀資源的主要類型和產(chǎn)地分布；提出在“秦嶺大別正長(zhǎng)巖帶”（河南嵩縣）和“燕遼陰山正長(zhǎng)巖帶”（內(nèi)蒙古商都）建設(shè)“國(guó)家級(jí)非水溶性鉀資源化工產(chǎn)業(yè)基地”建議。發(fā)表論文500余篇。取得發(fā)明專利20余項(xiàng)，已成功轉(zhuǎn)讓或?qū)嵤?項(xiàng)。出版教材、專著6部，其中《中國(guó)富鉀巖石：資源與清潔利用技術(shù)》（馬鴻文等著），入選中國(guó)新聞出版總署第三屆“三個(gè)一百”原創(chuàng)出版工程（2011）；《中國(guó)高鋁飛灰：資源與清潔利用技術(shù)》（楊靜等著），獲“國(guó)家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金”資助（2015），即將由化工出版社出版。
馬鴻文團(tuán)隊(duì)已研究礦產(chǎn)地（實(shí)心圓）
1.遼寧鳳城市，賽馬霞石正長(zhǎng)巖；
2.河北赤城縣，后溝角閃正長(zhǎng)巖；
3.內(nèi)蒙古商都縣，五喇叭正長(zhǎng)巖；
4.內(nèi)蒙古包頭市，白云鄂博富鉀板巖；
5.內(nèi)蒙古包頭市，包頭東霓輝正長(zhǎng)巖；
6.北京市平谷區(qū)，黃松峪正長(zhǎng)斑巖；
7.天津薊縣，黃崖關(guān)大紅峪鉀質(zhì)粗面巖；
8.天津薊縣，團(tuán)山子南山富鉀白云質(zhì)泥巖；
9.山西臨縣，紫金山假榴正長(zhǎng)巖；
10.山東文登市，西院下正長(zhǎng)巖；
11.河北涉縣，串嶺溝組富鉀頁(yè)巖；
12.江蘇豐縣，華山富鉀砂頁(yè)巖；
13.河南嵩縣，磨溝霓輝正長(zhǎng)巖；
14.河南嵩縣，烏燒溝霓輝正長(zhǎng)巖；
15.河南嵩縣，坪地霓輝正長(zhǎng)巖；
16.河南盧氏縣，黃家灣白云母正長(zhǎng)巖；
17.陜西洛南縣，長(zhǎng)嶺霓輝正長(zhǎng)巖；
18.河南方城縣，油坊莊石英正長(zhǎng)巖；
19.安徽金寨縣，響洪甸角閃正長(zhǎng)巖；
20.安徽岳西縣，溫泉石英二長(zhǎng)片麻巖；
21.安徽南陵縣，桂山石英正長(zhǎng)巖；
22.福建沙縣，田口鉀質(zhì)花崗巖；
23.貴州銅仁市，萬(wàn)山富鉀頁(yè)巖；
24.云南個(gè)舊市，白云山霞石正長(zhǎng)巖。
文獻(xiàn)報(bào)道其余礦產(chǎn)地（空心圓）
1.黑龍江密山市，插旗山假榴正長(zhǎng)巖；
2.新疆富蘊(yùn)縣，可可托；◢弬ゾr；
3.遼寧凌源市，河坎子霞石正長(zhǎng)巖；
4.河北平泉縣，光頭山堿性花崗巖；
5.內(nèi)蒙古四王子旗，黃河少正長(zhǎng)巖；
6.河北宣化縣，串嶺溝組富鉀頁(yè)巖；
7.河北逐鹿縣，礬山超鎂鐵質(zhì)巖—正長(zhǎng)巖；
8.河北陽(yáng)原縣，響水溝霞石正長(zhǎng)巖；
9.山西昔陽(yáng)縣，串嶺溝組富鉀頁(yè)巖；
10.山西黎城縣，串嶺溝組富鉀頁(yè)巖；
11.安徽宿州市，角閃正長(zhǎng)斑巖；
12.河南方城縣，塔山霓輝正長(zhǎng)巖。
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