1文献综述
1.1项目研究意义：
众所周知, 我国耕地使用的化肥氮磷钾三元素比例不合理, 氮偏高, 而磷、钾偏低[1]。在化肥生产上氮肥、磷肥基本满足需要, 而由于我国水溶性钾资源的缺乏, 钾肥生产远远不能满足农业的需要, 绝大部分依赖进口[2]。
钾钠资源在农业发展的地位举足轻重。我国农业对于钾肥的需求量逐年攀升，据数据显示，2010年我国钾肥消耗量为700 万吨，且农业部根据我国近几年来的钾肥消耗量增长情况进行了预测，我国2015 和 2020 年钾肥需求量将有望分别达到 1214 和 1290 万吨(K20计) [3]。
针对钾盐供需情况的不平衡以及它在我国农业生产中的特殊的地位，国土资源部已经将钾盐列为国家优先发展的急缺矿种，旨在加强钾盐在工业生产中的地位，提高钾盐回收利用率及在农业生产中钾肥自给自足的比率。对于国家工业、农业对钾盐的客观需求，科技工作者主要采取了两方面的措施，第一，加大钾盐矿的寻找力度，开发更多重更大量的钾盐矿；第二，努力提高现有的钾盐矿资源回收利用率。而其中的第二点，不仅符合国家提高钾盐扩利用率的号召，更能减少资源流失浪费，是现今不少钾盐矿科技工作者的工作重点[4]。同时，钾钠分离也是科技工作者的重点之一, 而浮选法则是近年来应用于钠钾分离工业的主要方法 [3,5]。
富钾板岩（Potassium-rich Slate）是采集于包头市白云鄂博矿区东矿的岩石标本。在内蒙白云鄂博铁矿的上部覆盖着一套分布广、层位稳定,并具有一定厚度的富钾板岩。这套富钾板岩的平均K2O含量为10％,最高可达16.20％。钾主要呈微细的微斜长石而存在。当前可溶性钾肥资源暂不能满足农业需要之际,这种不溶性钾肥资源是值得引起重视的[6]。
2 国内外对富甲板岩研究现状
2.1国内对富甲板岩研究现状
内蒙古白云鄂博矿床是世界闻名的Fe-Nb-REE超大型矿床，富钾板岩属于白云鄂博矿体上部围岩。在包头钢铁公司对该铁矿40余年的开采中，已剥离的富钾板岩作为废石在矿区大量堆存，总量超过3. 0亿t，每年新增剥离富钾板岩达200万t。据测算，白云鄂博矿区仅主、东矿开采区内的富钾板岩矿石储量就达2. 8亿t，全矿区富钾板岩的储量达6. 74亿t。马鸿文[7,8]等利用白云鄂博富钾板岩中温烧结熟料，成功地制备出了电子级碳酸钾、副产优级纯碳酸钠，同时利用提钾滤渣制备了矿物聚合材料，试取得成功。因此，白云鄂博富钾板岩是一类极具工业利用价值的非水溶性钾矿资源。该矿区富钾板岩具有矿物组成复杂、包含的化学元素丰富等特点[9]。
目前富钾板岩综合利用的途径包括石灰石烧结法、碳酸钠烧结法以及我们自主开发的酸分解方法和碱分解方法[10]。为了更好的利用富钾板岩,可以采用选矿的方法进行分选。
钾长石矿物在低分子量有机酸作用下的钾、铝、铁释放效果：其中草酸处理钾累计释放量相对最大；酒石酸处理铝累计释放量相对最大；草酸处理下，钾长石中铁累计释放量明显高于其他几种有机酸。在离子交换机理和氟分解机理基础上，设计开发出了利用机械力化学法提钾新工艺。研究了各因素对钾长石-磷矿-盐酸体系球磨反应效果的影响，较适宜的工艺条件为：球磨子大中小球比例1:2:2；填充系数0.25；转速450rpm；盐酸质量浓度27%；盐酸用量选取6mL/（g磷矿）；球料比取16:1；反应时间3h。原料配比对钾的溶出率影响较大，当钾长石与磷矿石质量比超过1:2.5时，钾的提取率达到90%以上[11]。
钾长石湿法提钾工艺研究[12]
选取钾长石与磷矿、硫酸在水热反应釜中反应, 对钾长石与磷矿、硫酸反应的提钾工艺进行了研究。原料:钾长石来自河南三门峡地区钾长石矿, 其成分及含量:w (Si O2) =68.4%, w (Al2O3) =17.8%, w (Fe2O3) =0.62%, w (Mg O) =0.17%, w (Na2O) =1.91%, w (K2O) =8.64%。仪器:CS202-2AB型电热恒温干燥箱;CP214分析天平;水热反应釜 (聚四氟乙烯内衬) ;D/max-gamma;B型X射线衍射仪。
实验表明, 钾长石与磷矿、硫酸反应提钾工艺是可行的。优化工艺条件:钾长石与磷矿质量比为0.8∶1, 硫酸用量4 m L/g, 硫酸质量分数为70%, 反应温度为160℃, 反应时间为4 h。在此条件下, 钾溶出率为74.1%。
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