我国是钾资源稀缺国,如何提高钾肥自给率,关系到农业发展命脉乃至国计民生。应用盐湖钾镁资源高效与可持续开发利用关键技术,在青海盐湖集团公司建设的两条100万吨级钾肥工业化生产线投产后,我国钾肥的自给率将有望超过50%;开发过程中产生的水氯镁石废弃资源也成为盐湖边的摇钱树,实现了资源化循环利用。该技术因使我国钾镁资源开发与应用技术达到国际先进水平,而以高分获得了2011年度国家科技进步二等奖。
我国是化肥的生产和使用大国。在农作物三大营养素氮、磷、钾中,我国氮、磷均富余,而钾却是16种稀缺元素之一,钾肥对外依存度曾高达 70%以上,极大影响了国家农业生产的安全。华东理工大学副校长于建国教授介绍说,我国每年需要近1000万吨钾肥,其中察尔汗盐湖出产320万吨,罗布泊盐湖出产约80万吨,剩下的缺口基本都依赖进口。如果青海盐湖工业集团正在建设的第二条百万吨级钾肥生产线明年投产,那么国内钾肥市场就有一半以上可以自给。
在我国,钾的富矿资源大都以氯化物的形式,存在于柴达木盆地的盐湖中。因为盐湖的结晶物以氯化钠为主,在提取氯化钠后,要从氯化钾、氯化镁等的卤水溶液中分步提取出高纯度的氯化钾是一个高技术难题。
从1999年起,华东理工大学于建国教授带领的科研团队,先是参与了青海盐湖工业用于氯化钠分离的浮选药剂研发,攻克了困扰钾肥生产中光卤石的原料杂质分离技术难题,满足了氯化钾对光卤石的品位要求。后与青海盐湖工业集团的李小松团队开展产学研联合攻关,参与钾肥冷结晶装置的进一步改造,通过基础理论研究与实验,对百万吨钾肥工艺中直径12.2米、高14.8米、容量1300立方米的氯化钾结晶器实施技术改造,取得了显著的节能降耗效果。数据显示,如今青海盐湖每生产1吨钾肥,可比原先节约0.4吨淡水、7.3立方米天然气,氯化钾纯度从传统工艺的95%提高到国际级的98%。由于钾肥经济价值较高,近三年来,该项目累计新增产值4.8亿元,增加利润2.58亿元;完成专利申请9项,其中国际PCT专利2项,已授权国家发明专利4项。
在盐湖钾资源的开发过程中,会生成大量水氯镁石。如何在高效提取氯化钾的同时,使氯化镁资源也得到有效开发,从而实现盐湖资源的循环利用?产学研合作团队克服重重困难,自主开发了年产1500吨的无水氯化镁工业示范装置,并于2007年在盐湖集团公司实验成功,产品无水氯化镁含量达到99% 以上。该技术的成功开发,为以往被废弃的每年数亿吨含镁资源变废为宝,开拓了新路。这一世界级的工业难题被攻克,使中国成为了继挪威、澳大利亚之后,少数几个掌握此项工业技术的国家之一。
谈及该项目的成功,于建国表示,在研发过程中,科研团队必须对研发工作的长期性和艰巨性有清醒的认识和充分的准备,技术开发和产业化项目要有“十年磨一剑”的准备和坚持不懈的毅力。同时,创新技术的转化必须紧紧依靠设计院,实现工程师与教师、工艺开发与工程设计的早期结合,抓好两支队伍,一是技术前沿领域共同研究队伍,二是能攻克技术难关、解决重大难题的工程队伍,以使两支队伍合力共进。他说,盐湖钾镁项目的成功,说明中国有人才更有潜力,只要体制机制理顺,中国的化学工程技术完全可达到世界领先水平。
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