钾盐.docx

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钾盐

概述

钾盐是含钾矿物的总称。

按其可溶性可分为可溶性钾盐矿物和不可溶性含钾的铝硅酸盐矿物。

前者是自然界可溶性的含钾盐类矿物堆积构成的可被利用的矿产资源；它包括含钾水体经过蒸发浓缩、沉积形成的可溶性固体钾盐矿床（如钾石盐、光卤石、杂卤石等）和含钾卤水。

铝硅酸类岩石是不可溶性的含钾岩石或富钾岩石（如明矾石、霞石、钾长石及富钾页岩、砂岩、富钾泥灰岩等）。

目前，世界范围内开发利用的主要对象是可溶性钾盐资源。

   钾盐矿主要用于制造钾肥。

主要产品有氯化钾和硫酸钾，是农业不可缺少的三大肥料之一，只有少量产品作为化工原料，应用在工业方面。

   目前，我国已查明的可溶性钾盐资源储量不大，尚难满足农业对钾肥的需求。

因此，钾盐矿被国家列入急缺矿种之一。

一、矿物原料特点

（一）可溶性钾盐矿物

   可溶性钾盐矿物包括自然界形成的各种含钾的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、硼酸盐以及含有钠、镁、钙的复盐。

它们可以成为无水化合物或含水化合物，其中有的还含微量的Li、Rb、Cs、Sr、Br、I、B等元素。

主要矿物有钾石盐、光卤石、钾盐镁矾、无水钾镁矾和杂卤石等。

   1.钾石盐（KCl）

   化学组成：

K52.4%，Cl47.6%。

常含液态和气态包裹物：

主要是氮，其次为碳酸气、氢和甲烷，有时含氦。

机械混入物常见NaCl和Fe2O3。

类质同象混入物常为KBr（0.1%以下）和极少量的RbCl、CsCl。

   结晶形态：

等轴晶系。

晶体呈立方体或立方体与八面体之聚形，集合体常为致密粒状块体，有时具层状构造。

   物理性质：

纯钾石盐无色透明，但由于杂质污染可以呈红色、玫瑰色、黄色、乳白色（含细微气泡）。

玻璃光泽。

硬度1.5～2，性脆，比重1.97～1.99。

解理平行{001}极完全。

有辣味。

易溶于水，具吸湿性。

2.光卤石（MgCl2·KCl·6H2O）

   化学组成：

K14.1%，Mg8.7%，Cl38.3%，H2O38.9%。

含少量类质同象混入物Br（0.2%以下）、Rb、Cs（万分之几），偶含Li、Te。

机械混入物有NaCl、KCl、CaSO4、Fe2O3、粘土、盐水滴与气态包裹物（N2、H2、CH4混合气体）。

   结晶形态：

斜方双锥对称形式。

晶体极少，多呈致密粒状块体，脉状光卤石呈纤维状。

   物理性质：

纯的无色透明，常因含杂质而染成红色、褐色、黄色。

新鲜断口玻璃光泽，在空气中很快变暗而呈油脂光泽。

硬度2～3，比重1.6。

无解理易碎，断口不规则或贝壳状。

具极强的吸湿性，在空气中易潮解。

味辣苦。

发强荧光。

当溶于水中时发出特殊的碎裂声，这是因为含有处在高压下的气泡所致。

3.钾盐镁矾（KCl·MgSO4·3H2O）

   化学组成：

K15.7%，Mg9.8%，Cl14.2%，SO38.6%，H2O21.7%。

   结晶形态：

单斜晶系。

单晶（扁平状或柱状）少见，通常为细粒块状集合体，有的在空隙中呈纤维状。

解理沿{001}完全。

   物理性质：

无色，但常常被其中所含铁质染成红色或灰黄色。

玻璃光泽。

硬度2.5～3，比重2.15。

易溶于水。

味苦咸。

不吸水。

4.无水钾镁矾（K2SO4·2MgSO4）

化学组成：

约为K2O22.7%，MgO19.43%，SO357.87%，含少量的溴。

   结晶形态：

等轴晶系，三角四面体对称形式。

晶体少见，常呈粒状块体或分散的颗粒。

   物理性质：

浅灰至无色。

无解理，贝壳状断口。

玻璃光泽，性脆，硬度3～4，比重2.83。

晶体中常包裹石盐、硬石膏及其他物质。

在水中溶解缓慢。

稍加热即变白。

5.杂卤石［K2MgCa2（SO4）4·2H2O］

化学组成：

K12.9%，Mg4.03%，Ca13.29%，SO63.73%，H2O5.98%。

   结晶形态：

三斜晶系，轴面对称形式。

但晶体少见，常呈致密粒状块体，或呈纤维状、片状集合体。

   物理性质：

透明无色，有时为白色或微带浅灰、淡黄、肉红，有时也呈砖红色。

玻璃光泽，但常常是暗淡无光。

硬度2.5～3，比重2.72～2.78。

一组柱面解理完全。

略带咸辣味。

溶于水而剩下石膏。

6.钾镁矾［K2Mg（SO4）2·4H2O］

   化学组成：

K2O25.69%，MgO10.99%，SO343.67%，H2O19.65%。

   结晶形态：

单斜晶系，柱体对称形式。

一般呈块状集合体。

   物理性质：

透明无色或淡黄色。

蜡状光泽至玻璃光泽。

贝壳状断口。

味苦。

硬度2.5～3.0。

比重2.201。

7.软钾镁矾［K2Mg（SO4）2·6H2O］

   化学组成：

K2O23.39%，MgO10.01%，SO339.76%，H2O26.84%。

   结晶形态：

单斜晶系。

柱体对称形式。

集合体呈细粒或纤维状。

   物理性质：

透明无色或白色，由于含杂质，有时也具浅红、浅黄和灰色。

玻璃光泽。

具苦味。

易溶于水。

比重2.1，硬度2.5。

8.钾石膏（K2SO4·CaSO4·H2O）

化学组成：

K2O28.68%，CaO17.08%，SO348.75%，H2O5.49%。

   结晶形态：

单斜晶系，柱体对称形式。

解理平行{100}和{110}完全，{010}清楚。

集合体为板状、叶片状。

   物理性质：

无色，或因含有杂质而具浅黄色和乳白色。

玻璃光泽。

贝壳状断口。

硬度2.5，比重2.579。

微溶于水。

   光性特征：

二轴负晶，重折率为0.018。

（二）不可溶钾盐矿物

不可溶钾盐矿物，主要是含钾铝硅酸盐矿物及富钾岩石，大多是以造岩矿物产于各种岩石之中，如长石、云母，在自然界中分布广泛。

最常见矿物有：

1.正长石K［AlSi3O3］，含K2O16.5%

   单斜晶系，晶体常呈短柱状或厚板状。

肉红色、浅黄红色，玻璃光泽，硬度6～6.5。

正长石主要产于酸性、碱性和一部分中性火成岩中，如花岗岩、正长岩。

也产于各种片麻岩和混合岩中，沉积岩中亦有分布。

2.霞石　Na［AlSiO4］，也含有K2O

霞石在高温下形成Na［AlSiO4］和K［AlSiO4］固溶体连续系列，K［AlSiO4］分子的含量变化于5%～20%之间。

国外已利用霞石生产钾肥。

3.明矾石　K2SO4·Al2（SO4）3·2Al2O3·6H2O

明矾石矿物属三方晶系，通常为细粒状、致密块状的集合体，纯净者无色，白色，但常带浅黄色。

玻璃光泽或土状光泽。

硬度3.5～4，比重2.6～2.9。

明矾石是中酸性火山喷出岩经蚀变后的产物，安徽、浙江等省广泛分布，产于火山岩和火山凝灰岩中。

明矾石可制取钾明矾、硫酸钾等。

二、用途与技术经济指标

（一）用途

   世界上95%的钾盐产品用作肥料，5%用于工业。

在化学工业中约有30多种产品由钾组成，主要有氯化钾、氢氧化钾、硫酸钾、碳酸钾、氰化钾、高锰酸钾、溴化钾、碘化钾等。

按工业用途，35%用于生产洁净剂，25%以碳酸盐和硝酸盐形式用于玻璃和陶瓷工业中，20%用于纺织和染色，13%制化学药品；其余用于罐头工业、皮革工业、电器和冶金工业等。

钾的氯酸盐、过磷酸盐和硝酸盐是制造火柴、焰火、炸药和火箭的重要原料。

钾的化合物还用于印刷、电池、电子管、照相等工业部门，此外也用于航空汽油及钢铁、铝合金的热处理。

   钾肥是农业三大肥料之一，对绝大多数作物都有明显的增产效果，钾肥主要为氯化钾和硫酸钾，属酸性肥料。

氯化钾用量大，适于水稻、麦类、玉米、棉花等作物，氯对它们没有妨害；硫酸钾适于麻类、烟叶、甘蔗、葡萄、甜菜、茶叶等经济作物。

（二）技术经济指标

1.工业或农业用氯化钾产品国家标准见表4.9.1

表4.9.1氯化钾的国家标准（GB6549-86）

 t4-9-1.jpg 

2.硫酸钾（工业用）

   由于是溴化钾（照相乳剂）和碘化钾的原料，必须保证制品的纯度，氧化钾含量要高（50%以上），铁、铝、氯（5%以下）与有机物少，干燥度好。

   适于作硝酸钾原料的氧化钾，也适于制造硝酸钾的氯化钾：

   水分：

＜3.0%

   纯度：

≥55%（含水物K2O）

   水不溶物：

＜1%（含水物）

   异种氯化物：

＜10.0%（含水物NaCl）

   硫酸盐：

＜1.0%（含水物SO3）

   钙含量：

＜0.5%（含水物CaO）

   镁含量：

　　　＜0.5%（含水物MgO）

   pH:

5.0～10.0

外观:

白色

三、矿业简史

1839年4月，德国钻探盐矿时发现了钾盐矿床。

在此之前，世界各国主要靠淋滤草木灰等制成各种钾化合物，或从洞穴堆积、建筑废墟中淋取KNO3以供制造黑火药之用。

1861～1866年间，德国发展钾盐工业，使钾肥的施用量迅速增加。

从此结束了人类使用草木灰作钾盐的时代。

1904年德国在上莱茵发现钾盐矿床。

1910年和1915年法国和德国的两个钾盐矿床开始生产并稳步扩大。

在第一次世界大战之前，德国几乎控制了世界的钾盐市场。

从本世纪20年代中期起，各国都大力开展钾盐矿床的寻找。

美国和原苏联经过20多年，先后于30年代开始用本国钾盐矿产制造钾肥。

1929年西班牙在埃布罗河谷发现了加泰罗尼亚钾盐矿床并于1930年开始生产钾盐。

1931年中东首次从死海海水中回收钾盐。

1943年加拿大首次发现萨斯喀彻温钾盐矿床，到50年代末才开始向国外出口钾盐。

意大利的钾盐工业始于1959年，中西西里盆地现在已有5个钾盐矿山。

60年代以后，由于许多新的钾盐矿床的开发，使世界钾盐生产出现了新面貌。

加拿大和原苏联取代了原民主德国和联邦德国钾盐生产的优势地位，成为世界上最大的钾盐出口基地。

巴西塞尔希培钾盐矿于1985年开始生产钾盐。

同年加拿大东海岸新不伦瑞克钾盐矿投产。

约旦从死海海水中回收钾盐到1985年增加到30万t/aK2O。

另外，刚果共和国的霍利圣保罗钾盐矿、英国约克郡鲍尔比钾盐矿、智利的Caliche矿床也生产一些钾盐。

   新中国成立前我国没有钾盐工业，靠农家肥来维持地力。

新中国成立后，提出了找钾的任务，并于1958年修建青藏公路时发现了青海察尔汗盐湖钾镁盐液体矿。

1963年在云南江城发现勐野井固体钾盐矿。

随着石油全面普查工作的开展，先后在四川盆地东部渠县三叠系地层中、湖北江汉盆地潜江凹陷、山东大汶口凹陷、东营凹陷、云南兰坪-思茅盆地第三系下统含盐系中多处发现杂卤石、无水钾镁矾、含钾地下卤水等钾盐层和钾盐矿化。

   经过几十年的工作，现已建成云南江城勐野井可溶性钾盐矿和青海察尔汗盐湖钾镁盐液体矿等两座矿肥结合的联合企业，并初具规模，形成了我国的钾盐生产基地。

四川东部杂卤石的开发利用已通过中试，万吨级生产硫酸钾工厂正在筹建中。

不溶性含钾资源的开发利用也已开始起步。

资源

一、资源状况

   据1996年出版的《国外矿床地质丛书·钾盐矿床》资料，世界钾盐资源相当丰富，资源总量已达2144.7亿tK2O，其中已探明储量超过220.6亿t。

世界钾资源分布不平衡，主要在北半球，其中加拿大和原苏联分别占世界钾盐总资源量的40%和37%。

其余的已知储量分布在美国、欧洲、中东、泰国、刚果等地。

   中国可溶性钾资源相当贫乏，且分布不均。

截