海中肥料——氯化钾
氯化钾为植物生长所需的重要肥料,肥效快,并能被土壤吸收,不易流失。钾肥施用适量时,能使作物茎杆长得坚实,防止倒伏,促进开花结实,增强抗旱、抗寒、抗病虫害的能力,因此对农业高产具有十分重要的意义。从海水中提取钾,主要就是用来制造钾肥。
1974—1975年度世界钾肥产量 (折合氧化钾) 为2356万吨,其中93%左右是以钾石盐 (包括钾石盐及其他矿物的混合矿) 为原料生产的,但由于世界钾盐矿床分布不均,许多缺乏钾石盐等可溶性钾矿资源的国家,都在积极研究利用本国的钾资源生产钾肥,海水提钾就是其中的一个重要方面。
含钾的天然资源中,海水是最大的,其总含量为500万亿吨,远远超过钾石盐等矿物的储量,真可谓取之不尽、用之不竭。但是海水中含钾浓度低,仅为380毫克/升,用以生成钾肥成本很高,因此长期以来,还只有利用生产食盐后的苦卤,小量生产钾盐。
从海洋中直接提钾,挪威科学家首先于1938年采用二苦酰胺 (即六硝基二苯胺) 沉淀海水中的钾,并完成了室内工艺试验,但后来由于二苦酰胺易爆炸,试验被迫停止。
近年来在海水提钾方面又进行了多路探讨,先后提出很多方法,其中有前途的有以下几种:
(1) 蒸发结晶法。其流程一般是先蒸发得到光卤石 (KCl·MgCl2·6H2O),然后用适量的水处理,光卤石按下式分解为固体氯化钾和氯化镁溶液:
KCl·MgCl2·6H2O→KCl↓+MgCl2+6H2O蒸发结晶法一般用于含钾浓度较高的盐湖水,但由海水直接提取则成本较高。而在死海,由于其中氯化钾含量高达1%以上,所以采用蒸发法是完全适宜的。
(2) 化学沉淀法。这是利用沉淀剂与水溶液中K+生成不溶于水的钾的化合物,即从海水或海水浓缩物中回收钾。对沉淀剂的要求是,生成的钾的化合物溶解度要极小,沉淀剂的价格要低廉,能大规模生产,回收方便,以及没有毒性和污染问题。研究过的沉淀剂有二苦胺的钠盐、钙盐、镁盐或其衍生物,过氯酸钠或过氯酸钙,石膏、磷酸、磷酸钠或过磷酸钙,硫代硫酸钠,四苯硼钠等等。
(3) 溶剂萃取法。这是利用一种不溶于水、而又能够提取钾的有机溶剂。但由于溶剂的价格太贵以及溶解而造成损失等原因,这种方法的经济价值不大。
(4) 离子交换法。把二苦胺中的H+换上海水中的K+。经过研究的离子交换剂可分为三类,即有机离子交换剂、天然或合成沸石和新型无机离子交换剂。
在人们所作的大量研究中,较为成功的还是用蒸发的方法从卤水中生产钾。但由于卤水有限,所以生产规模一般较小,远不能满足工农业的需要。
我国在海水提钾方面作了大量工作,科学工作者选择无机离子交换法,并找到了好的吸附剂。由于天然吸附剂的成本很低,这就可能为实现海水提钾工业化,打开一条新的出路。