微斜长石制备钾盐肥粉体的研究

微斜长石制备钾盐肥粉体的研究

1中国钾资源和钾盐的供应1.1世界钾盐资源现状钾是决定农业高产的三种重要因素之一。2005年钾素对中国GDP的贡献达2000～2500亿元,占GDP总量的20%～30%,其中95%是作为钾肥对农作物的增产增收。据土壤普查资料,全国约70%的耕地缺钾,其中45%的耕地严重缺钾。2007年我国农业施肥氮钾比例为1∶0.16,与发达国家1∶0.42的基础比例差距甚大。世界钾盐产量的90%以上用作钾肥,主要有氯化钾、硫酸钾和钾镁复合肥3种。作为工业原料,氯化钾经加工后制品达180余种,主要有碳酸钾、碘化钾、溴化钾、氰化钾、硝酸钾、氯酸钾、高锰酸钾、氢氧化钾等,用于显像管、照相、玻璃、陶瓷、染料、纺织、制革、制皂、印刷、农药、黑色炸药、洗涤、焰火等工业中。全世界水溶性钾盐资源丰富,主要有钾石盐、光卤石、硫酸钾、混合钾盐和液态钾盐5种类型。最主要的沉积钾盐矿物有钾石盐、无水钾镁矾、钾盐镁矾、光卤石、杂卤石、钾芒硝等(表1)。其中以钾石盐型最为重要,K2O含量为15%～20%,次为混合钾盐、光卤石和硫酸钾,K2O含量<15%。液态钾盐主要是现代盐湖卤水,K2O含量为2%～3%。世界钾盐储量折合K2O为83亿t,储量基础为180亿t。按目前的生产水平,已探明储量可供开采300年以上。按储量,加拿大排第一,占世界的53%,俄罗斯第二,占22%,白俄罗斯和德国分别列第三、四位,各占9%,其余储量较多的国家依次为巴西(3.61%)、美国(1.00%)、以色列和约旦(0.50%)等国。中国的水溶性钾盐资源中,96.9%的储量分布在青海柴达木盆地的察尔汗盐湖和新疆塔里木盆地的罗布泊盐湖,其余分布于云南、四川和甘肃等省区。截至2005年,中国钾盐储量折合K2O为8291.6万t,仅占世界总储量约1%。1.2我国钾矿资源利用现状钾盐是中国最为紧缺的两种非金属矿产之一。2003年,国内生产钾肥164.5万t,而进口钾肥达623.5万t,占市场消费量的79.1%。2007年,中国进口钾肥折合K2O为597.2万t(表2),约占表观消费量的71.8%。中国作为农业大国,近年来大力扶持钾肥工业的发展,将新疆罗布泊和青海柴达木盆地确定为两大钾肥化工基地。随着罗布泊钾盐120万t硫酸钾和青海盐湖钾肥210万t氯化钾两大项目的投产,中国钾肥产能将大幅度提高。即便如此,估计2009年钾肥仍有50%～60%的缺口。由此可见,现有钾盐供应远不能满足国民经济发展的需要。因此,除高效利用水溶性钾盐资源外,还应充分利用非水溶性钾矿资源,即主要富含钾长石、霞石、白云母及水云母类粘土矿物的各类富钾岩石。利用此类钾矿制取钾盐(肥),是保障我国农业和国民经济可持续发展的战略需要,具有巨大的潜在经济价值。2非水溶性钾矿的制备要求非水溶性钾矿的主要富钾矿物几乎均为微斜长石。晶体化学式(K,Na)[AlSi3O8];三斜晶系,C1i-Ρˉ1C1i−P1¯;a0=0.854nm,b0=1.297nm,c0=0.722nm,α=90°39′,β=115°56′,γ=87°39′;Z=4。晶体结构中,[Si(Al)O4]四面体连接成四元环,环与环连结成沿a轴的折线状链,链与链相连形成架状结构(图1)。环间有较大空隙,由K+、Na+和少量Ca2+、Ba2+、Sr2+、Rb+、Cs+等阳离子占据。利用非水溶性钾矿制取钾盐必须满足:(1)以最低能量破坏钾长石的晶体结构,即其分解反应过程必须节能高效;(2)K2O、Al2O3、SiO23种组分必须实现资源化利用,即工艺过程符合清洁生产要求。下文对不同体系中钾长石的分解反应进行热力学分析,以期为此类资源高效清洁利用技术提供理论依据。2.1分解反应力学2.1.1碳酸钠和碳酸钾结晶分离前苏联的铝土矿资源缺乏,因而在1941—1970年间,先后在Volkov、Pikalevo、Achinsk建立了3个生产厂,利用Kola半岛等地的磷霞岩、霓霞岩矿石回收磷灰石后的霞石精矿,综合生产氧化铝和Portland水泥,副产碳酸钠和碳酸钾。霞石正长岩矿泥与石灰石粉均匀混合后烧结,发生如下反应:烧结产物与氢氧化钠溶液反应,碱铝酸盐溶解并进入溶液,通入CO2反应,即生成氢氧化铝沉淀;滤液通过结晶分离过程,分别制取碳酸钠和碳酸钾。所得硅钙滤渣与石灰石、低品位铝土矿和硫铁矿矿渣混合,在1600℃下煅烧后,再掺入β硅酸二钙干料15%(质量分数)和石膏5%(质量分数),经球磨制得Portland水泥。反应(1)在900K时就可以进行(表3),实际工业生产的烧结温度为1300℃。2.1.2对钾长石的分解率在硬石膏和碳酸钙作用下,钾长石发生热分解而生成硫酸钾,化学反应为在钾长石∶硬石膏∶碳酸钙的质量比为1∶1∶3.4,烧结温度1050℃,反应时间2～3h条件下,钾长石的分解率达92.8%～93.6%。反应(2)在约900K时即可进行(表3)。反应产物经水浸、过滤,滤液用于制取硫酸钾。2.1.3so4-hf法在萤石和硫酸铵共存条件下,钾长石经低温焙烧发生如下反应:当加热至约200℃时,CaF2与H2SO4共热代替HF,F-能破坏钾长石结构,使K+析出进入溶液中。反应物料在约200℃下共热60min后用水浸取,滤液分离后可制硫酸钾,K2O浸取率可达90%以上。反应(3)在600K以下即可进行(表3),但反应过程中会产生大量NH3和HF气体,因而环境相容性差。2.1.4合成聚合物材料在KAlSi3O8-Na2CO3体系,中温烧结过程中发生如下反应:烧结产物加入水浸取,同时通入CO2进行酸化反应,经过滤得NaHCO3-KHCO3-H2O体系溶液和硅铝质胶体沉淀。前者用于制备电子级碳酸钾;后者则可作生产矿物聚合材料的原料。烧结产物亦可用于制备X型分子筛、白炭黑、氧化硅气凝胶等副产品[10,19,20,10,19,20]。反应(4)在约1000K时就可进行(表3),工业化试验确定的烧结温度为760～830℃,钾长石的分解率达98%以上。2.1.5雪硅钙石的合成Yamasaki以Ca(OH)2为助剂水热分解钾长石,发生如下化学反应:利用钾长石粉体水热合成雪硅钙石,实验过程的化学反应为[22,23,24,25,22,23,24,25]该工艺减少Ca(OH)2用量达56.7%。合成产物雪硅钙石可用于生产硅酸钙保温材料,也可用作从污水中回收磷的晶种。所得KOH滤液,极易制成KOH、K2CO3、KNO3、K2SO4、KH2PO4等钾盐产品。2.1.6钾建立中钾下机溶剂复合粉体的制备在KAlSi3O8-K2CO3体系,中温烧结过程中发生如下反应:在钾长石与K2CO3质量比为1∶0.75的条件下,发生的化学反应为烧结产物加水浸取,同时通入CO2进行酸化,所得滤饼用于合成钾霞石+L型分子筛复合粉体,可用作钾氮肥缓释载体材料。以上反应在900K时就可进行(表3),在实验温度850℃下,钾长石的分解率达98%以上。上述各反应过程的一次性资源消耗、能耗和CO2等尾气排放量的计算结果见表4[30,31,32,30,31,32]。2.2s12c3体系非水溶性钾矿石的主要物相为微斜长石,含量一般为65%～90%。对于大多数钾矿石,共生的硅铝质矿物主要有斜长石(钠长石、钙长石)、石英、白云母或绢云母。对于沉积-浅变质成因的矿石,还可能共生高岭石和伊利石。伊利石与白云母类似,故不予讨论。对于KAlSi3O8-Na2CO3体系,当有上列硅铝质矿物共存时,在900～1100K下,除钙长石外,其余各矿物分解反应的Gibbs自由能ΔrGm均为较大的负值。因此,上列硅铝质矿物的存在,不会导致钾长石分解反应温度的明显升高。常见的镁铁质矿物主要有黑云母(金云母、羟铁云母)、钙质闪石(透闪石、铁阳起石)、钙质辉石(透辉石、钙铁辉石)、霓辉石等。在900～1100K下,除金云母、羟铁云母外,其余各矿物分解反应的Gibbs自由能ΔrGm大都为较大的正值。因此,这些矿物的存在,将会导致钾长石分解温度的显著升高。常见的副矿物主要有钙铁榴石、钙钛矿、钛铁矿、磁铁矿、赤铁矿、磷灰石等,沉积-变质成因的钾矿石有时可共生白云石。在900～1100K下,除磁铁矿、白云石外,其余各矿物分解反应的Gibbs自由能ΔrGm均为较大的正值。因此,这些副矿物的存在,同样会导致钾长石分解过程的能耗增大。3碳酸钾、硝酸钾、硫酸钾、磷酸二氢钾的合成及复合膜的制备技术1993年以来,著者课题组以全国14个产地的代表性非水溶性钾矿石为原料,系统地开展了制备碳酸钾、硝酸钾、硫酸钾、磷酸二氢钾关键技术的研究,先后取得了利用不同类型的钾矿石制取碳酸钾,分别副产13X型分子筛、硅铝胶凝材料、雪硅钙石粉体、冶金级氧化铝4项技术,以及利用钾长石水热合成钾霞石+L型分子筛复合粉体技术。3.1矿石鉴定dme本课题组利用钾长石水热合成13X型分子筛、同时制取碳酸钾和白炭黑的研究成果,于1996年10月通过了地质矿产部科技司的鉴定(鉴字第217号),此后相继取得3项发明专利[34,35,36,34,35,36]。采用本项技术(图2),对北京平谷县黄松峪钾质响岩制取碳酸钾关键技术的中试成果,于1998年12月通过了北京市科委的鉴定(鉴字第116号);对山西临县紫金山霞石正长岩制取碳酸钾技术的扩大试验成果,2002年7月通过了山西省科技厅的鉴定(晋科鉴字第153号);对江苏丰县华山富钾页岩制取碳酸钾技术的扩大试验成果,2003年8月通过了江苏省科技厅的鉴定(苏科鉴字第414号)。本项技术的基本工艺流程如下:(1)原料处理。钾矿石经粉碎、摇床重选、湿法磁选、酸浸除铁等工序进行预处理,制得纯度达75%～95%的钾长石粉体。(2)原料烧结。以碳酸钠为配料,中温烧结,钾长石发生如式(4)的热分解反应。(3)晶化反应。反应产物加入适量水和NaOH,在约98℃下水热晶化8～10h,经过滤、洗涤、干燥,制得13X型分子筛粉体。在水热反应的强碱性条件下,硅铝组分的主要存在形式为[SiO2(OH)2]2-和[Al(OH)4]-。由Na2SiO3、(Na,K)AlO2水解形成的低分子量铝酸根离子和硅酸根离子发生聚合反应,生成13X型分子筛的骨架结构,而大部分K+、剩余硅酸根离子和超过平衡电荷(由Al3+替代Si4+引起的硅铝骨架电荷失衡)所需的Na+,则由凝胶相逐步转移至母液相中。其晶化反应过程为即首先由铝酸根离子和硅酸根离子以大致5∶6的摩尔比发生聚合反应,生成次级构造单元双六元环;继而由8个双六元环进一步缩合,生成方钠石型笼;最后再以每2个方钠石型笼相互结合,形成13X型分子筛的硅铝骨架结构。(4)滤液酸化。合成母液为富含K+、Na+、SiO2-32−3的碱性溶液。通入CO2进行酸化反应,SiO2-32−3生成偏硅酸胶体沉淀;滤液转变为NaHCO3-KHCO3-H2O三元水盐体系。(5)制白炭黑。所得偏硅酸胶体经洗涤、干燥,制得无定形氧化硅,即白炭黑。(6)制碳酸钠。所得NaHCO3-KHCO3-H2O体系滤液,基于NaHCO3、KHCO3的溶解度差异,经三级蒸发、结晶、分离,制得碳酸氢钠和少量钾钠复盐,作为烧结配料循环利用。(7)制碳酸钾:剩余滤液经进一步除杂后结晶,制得碳酸氢钾结晶,再经200℃下干燥,即制得工业级碳酸钾产品。本工艺要求钾矿石的钾长石含量>70%,化学成分满足(质量分数):K2O>11.0%;MgO+CaO<2.0%;TFe2O3<3.0%。3.2碳酸钾矿石的生产工艺流程2001—2003年,针对白云鄂博富钾板岩矿石,本课题组经过系统研究,取得了由难选富铁钾矿石制取碳酸钾和利用提钾滤渣制备矿物聚合材料两项发明专利。采用本项技术(图3),对天津蓟县富钾白云质泥岩制取碳酸钾和利用提钾滤渣制备轻质墙体材料实验同时获得成功。对白云鄂博富钾板岩生产矿物聚合材料及制取电子级碳酸钾技术的中试成果,2003年3月通过了内蒙古自治区科技厅的鉴定(内科鉴字第10号)。该项技术的基本工艺流程如下:(1)原料处理。此类钾矿石结构致密,矿物颗粒细小,矿石可选性极差,钾长石含量(质量分数)达73.6%。矿石只需破碎、粉磨,即得钾长石粉体。(2)原料烧结。以碳酸钠为配料,中温烧结,钾长石发生热分解反应,生成偏硅酸钠、偏铝酸钠(钾)等化合物相。(3)水浸酸化。反应产物加入适量水,同时在搅拌条件下通入CO2进行酸化反应,其中的SiO2、Al2O3生成硅铝质胶体沉淀;滤液为NaHCO3-KHCO3-H2O三元水盐体系。(4)制碳酸钠。所得水浸滤液经三级蒸发、结晶、分离,制得碳酸氢钠和少量钾钠复盐,作为烧结配料循环利用。(5)制碳酸钾。剩余滤液经进一步除杂后结晶,制得碳酸氢钾结晶,再经200℃下干燥,制得电子级碳酸钾产品。(6)制备建材。所得硅铝质胶体沉淀,加入适量烧碱、粉煤灰和石英砂等骨料,经制浆、成型、养护,即制成矿物聚合材料,可代替混凝土路面砖;加入膨胀珍珠岩等轻质骨料,则可制成轻质墙体材料。本工艺适合于处理各种类型的非水溶性钾矿石,要求矿石的K2O(质量分数)>11.0%;TFe2O3含量(质量分数)可高至约9.0%。3.3实验结果与分析2003—2006年,以河南嵩县霓辉正长岩、卢氏县白云母正长岩为原料,本课题组系统研究了利用钾长石制取碳酸钾、同时水热合成雪硅钙石粉体关键技术[22,23,24,41,22,23,24,41]。采用本项技术(图4),对河南嵩县霓辉正长岩制取电子级碳酸钾、副产硅酸钙粉体技术的研究成果,2004年8月通过了河南省科技厅的鉴定(豫科鉴委字第228号)。本项技术的基本工艺流程如下:(1)原料处理。此类钾矿石的富钾矿物相主要为微斜长石,少量白云母(7.6%～25.0%)。经破碎、粉磨,制得纯度达75%～94.5%的钾长石粉体。(2)水热反应。钾长石粉体加入适量水和Ca(OH)2,在180～300℃下发生水热分解-晶化反应3～8h,经过滤、洗涤、干燥,制得雪硅钙石粉体。实验过程发生的化学反应为:微斜长石晶粒在OH-作用下,K+被溶出进入溶液,硅氧骨架中Al-O-Si基团的Al-O键断裂,形成表面富硅贫铝的前驱聚合体(SiO2·nH2O),Si-O-Si基团随之发生不可逆水解,生成[H3SiO4]-阴离子团,Al2O3组分则以[AlO2]-形式存在。继而,[H3SiO4]-与Ca(H2O)5(OH)+发生共棱反应,形成Ca-O键,进而生成雪硅钙石结构中的特征[CaO2]芯片。随着反应温度升高,部分[SiO4]聚合成[SiO4]三节链,[CaO2]芯片两侧与[SiO4]三节链结合,生成C-S-H凝胶。液相中的Al2O3则与部分SiO2、CaO组分共同作用,生成水钙铝榴石。随着反应时间的延长,C-S-H凝胶和水钙铝榴石逐渐转变为针状雪硅钙石晶体。(3)滤液酸化。合成滤液主要为KOH(含少量NaOH)稀溶液。通入CO2进行酸化反应,滤液转变为KHCO3稀溶液。(4)制碳酸钾。所得KHCO3稀溶液经除杂后结晶,制得碳酸氢钾结晶,再经200℃下干燥,即制得电子级碳酸钾产品。本工艺要求钾矿石中钾长石(+白云母)含量(质量分数)>93%,化学成分满足:K2O>13.5%;Na2O<1.0%;MgO+CaO<1.0%;TFe2O3<1.5%。采用本工艺加工处理优质低铁低钠钾矿石,可实现完全清洁生产。所得KOH稀溶液可直接制备氢氧化钾;或与其他酸中和,分别制备硫酸钾、硝酸钾、磷酸二氢钾等产品。3.4进展之三:碳酸钠+钠矿、氧化铝硅酸盐系统生产工艺2006年以来,本课题组以山西临县紫金山、云南个旧白云山霞石正长岩为原料,进行了制取碳酸钾和白炭黑、副产冶金级氧化铝关键技术的实验研究。2007年12月完成了紫金山霞石正长岩制取碳酸钾、氧化铝清洁生产技术试验研究报告。目前,已完成工业化试验生产线工艺包设计,即将进入工程化实施阶段。本项技术的基本工艺过程(图5)如下:(1)原料处理。霞石正长岩的主要矿物相为钾长石(57%～66%),其他矿物为白云母、霞石、黑云母等。矿石经破碎、粉磨,制得以钾长石为主要物相的粉体物料。(2)原料烧结。控制碳酸钠的用量,中温下烧结,钾长石、白云母等发生分解反应,生成偏硅酸钠、钠铁硅氧化物、碱铝硅酸盐玻璃相等易溶化合物相:(3)水浸酸化。烧结产物加入适量水,在100～160℃下浸取。水浸滤渣的主要物相为钠沸石,含少量无定形相。水浸液为富含K+、Na+、SiO2-3的碱性溶液。通入CO2进行酸化反应,其中的SiO2-3生成偏硅酸胶体沉淀;滤液为NaHCO3-KHCO3-H2O三元水盐体系。(4)制白炭黑。所得偏硅酸胶体经洗涤,干燥,制得无定形氧化硅,即白炭黑。(5)制碳酸钠。所得NaHCO3-KHCO3-H2O体系滤液,经三级蒸发、结晶、分离,制得碳酸氢钠和少量钾钠复盐,作为烧结配料循环利用。(6)制碳酸钾。剩余滤液经进一步除杂后结晶,制得碳酸氢钾结晶,再经200℃下干燥,即制得电子级碳酸钾产品。(7)制氧化铝。水浸滤渣配以适量Ca(OH)2,以浓碱液溶出其中的Al2O3,再经脱硅除杂过程,制成低苛性比的铝酸钠溶液,通入CO2进行碳酸化分解,得氢氧化铝沉淀,经煅烧制成冶金级氧化铝产品。(8)制备墙材。剩余滤渣的主要成分为水化硅酸钙,加入适量粉煤灰和少量外加剂,在192℃下蒸压养护5h,可制成新型轻质墙体材料。本工艺要求霞石正长岩矿石的钾长石含量(质量分数)>55%,其余富钾矿物为白云母或霞石;化学成分满足(质量分数):K2O>12.0%;Al2O3>18.0%;TFe2O3<6.0%。采用本工艺加工处理霞石正长岩,整个工艺过程可实现完全清洁生产。由本工艺所得富钾溶液相,亦可用于制备硫酸钾、硝酸钾、磷酸二氢钾等钾盐(肥)产品。3.5钾长石的合成利用纯质钾长石粉体,以碳酸钾为配料,经中温烧结分解,以所得铝硅酸盐化合物为前驱物,经水热晶化反应过程,可合成钾霞石+L型分子筛复合粉体。其基本工艺流程见图6。以纯质钾长石粉体为原料,水热合成钾型复合分子筛的工艺过程如下:(1)原料处理。钾矿石经粉碎、摇床重选、湿法磁选等工序进行预处理,制得纯度大于90%的钾长石粉体。(2)原料烧结。以碳酸钾为配料,中温烧结,钾长石发生如式(7)的热分解反应。(3)晶化反应。反应产物加入适量水和KOH,制成K2O-Al2O3-SiO2-H2O体系凝胶,经陈化后加入晶种,在约98℃下水热晶化8～10h,经过滤、洗涤、干燥,制得钾型复合分子筛粉体,可用作钾、氮缓释肥料载体材料。通过调整合成凝胶相的组成,可以调控分子筛粉体中钾霞石和L型分子筛的比例。由于两者具有不同的孔径和孔容,因而可实现对钾、氮养分释放周期的调控。(4)滤液酸化。合成母液为富含K+和少量SiO2-3的碱性溶液。通入CO2进行酸化反应,SiO2-3生成偏硅酸胶体沉淀;滤液转变为KHCO3-H2O二元水盐体系。(5)制碳酸钾。滤液经蒸发、结晶,得碳酸氢钾,可直接作为烧结配料循环利用。本工艺要求钾长石粉体的纯度>90%,化学成分满足(质量分数):K2O>13.5%;NaO<1.0%;MgO+CaO<1.5%;TFe2O3<1.0%。4中国非水溶性钾矿资源高效利用关键技术新中国成立60年来,虽然在青海察尔汗盐湖和新疆罗布泊等地寻找水溶性钾盐取得了若干重要突破,但中国总体上仍属于水溶性钾盐资源极度贫乏的国家。中国作为世界上人口最多的发展中大国,粮食安全是关乎国计民生的首要问题。中国的非水溶性钾矿资源丰富,为发展相关的矿产品加工产业提供了可能。本课题组对中国非水溶性钾矿资源及其高效利用关键技术进行了长期研究。基于这些技术成果和相关的文献资料,对中国钾盐(肥)工业可持续发展的基本条件和可行性作简要分析。4.1非水溶性钾矿中国的非水溶性钾矿资源主要分布在华北地区,在东北、华南、西南和西北地区也有零星分布。1993年以来,本课题组已做过实验研究的非水溶性钾矿产地有14个,其地理分布如图7(实心圆)所示。由于非水溶性钾矿资源的工业化利用难度大,加之技术复杂,因而长期以来,矿产资源管理部门对此类矿产并未给予足够重视。由此分析,全国非水溶性钾矿资源产地应远不止以上所列,前人报道大约有60处。这就为在全国范围内发展非水溶性钾矿加工产业提供了基本条件。4.2矿产地和概况目前见于文献和内部地质资料中的代表性钾矿产地及其资源量列于表5中。其中除黑龙江省密山市杨木乡插旗山霞石正长岩外,其余产地的钾矿石,本课题组均不同程度地做过实验研究工作。这些矿产地大都为国内非水溶性钾矿的代表性产地,其资源总量达100亿t以上。保守估计,全国此类矿产的资源总量至少应是已知矿产地资源量的2～3倍以上。由此可见,在全国范围内发展非水溶性钾矿加工产业,具有充足而可靠的资源保障。4.3富钾全岩岩石的岩相成分和岩石学特性本课题组经实验研究过的代表性非水溶性钾矿产地达14处之多(图7,表5)。此类钾矿资源的特点是K2O含量高,且品位稳定。在所列代表性产地中,尤以山西临县紫金山霞石正长岩、河南嵩县磨沟霓辉正长岩、河南卢氏县黄家湾白云母正长岩、陕西洛南县长岭霓辉正长岩和云南个旧白云山霞石正长岩,不仅K2O含量高而稳定,同时还含有较高的Al2O3,从而为在提取钾盐(肥)过程中同时提取氧化铝提供了可能。上列5处产地富钾岩石的主要成分为SiO2、Al2O3、K2O和TFe2O3(表6)。采用X射线粉晶衍射分析,结合全岩化学成分分析结果(表6),依据物质平衡原理,采用线性规划法程序LINPRO计算的实际矿物含量见表7。上述5处产地富钾岩石的物相组成为(质量分数):微斜长石57.1%～94.5%,霞石0.0～33.5%,白云母0.0～25.0%,黑云母0.0～7.5%,其他矿物5.5%～8.7%(表7)。此类矿石的质量上乘,在工业化利用过程中,无需经过选矿预处理,可进一步简化工艺流程。除上述资源保障条件和创新技术优势外,近年来中国经济的快速发展伴随的国力日渐增强、民营资本大量进入矿产资源勘查和矿产品加工产业领域,也为大规模工业化利用非水溶性钾矿资源提供了强有力的资金条件。4.4我国钾盐矿产资源量展望世界钾盐产量的90%以上用于生产钾肥,主要有氯化钾、硫酸钾、硝酸钾和磷酸二氢钾等。其中氯化钾占钾肥消费量的90%以上,广泛适用于粮食作物和棉花、豆类等作物;硫酸钾占钾肥用量的4%～5%,主要用于麻类、烟草、甘蔗、甜菜、柑类水果等经济作物。据报道,2007年全球钾肥消费量达5900万t,消费钾肥的国家超过150个。中国是全球钾盐(肥)消费和进口依存度最大的国家,钾肥消费量约占世界消费总量的12%,进口依存度达约70%。根据中国钾资源的储量及规划开发规模,按2020年规划能力,钾盐基础储量仅可保证28年左右,且中国钾盐资源品位较低,卤水氯化钾含量仅为1.5%～3.2%,加之开采条件较差,综合生产成本较高,因而在国际市场上缺乏竞争力。因此,水溶性钾盐资源严重不足是制约中国钾肥工业发展的主要因素。2007年中国工业级钾盐主要产品的产能和产量如下:(1)硝酸钾。产能25万t,产量20万t;预测2010年市场消费量25万t。(2)碳酸钾。产量28万t,消费量27.5万t;预测2010年市场需求量达32万t。(3)氢氧化钾。产量40万t,消费量38万t;预测2010年表观消费量约50万t。2007年农用无氯钾肥的产能和产量如下:(1)硝酸钾。产能约40万t,产量约20万t(实物量)。(2)硫酸钾。产能近170万t,产量150万t(实物量)。根据“十一五”规划,中国钾盐供应能力2010年可达300万t,2015年和2020年有望分别达到350万t和380万t。中国石油化工协会预测,2010年中国钾盐