钾盐分为可溶性钾盐和不溶性含钾的铝硅酸盐钾盐。钾是地壳中赋存较为丰富的碱金属元素，以各种化合物形式存在于钾盐矿物中。钾的用途广泛，但绝大部分用作农业肥料，世界95%以上的钾资源用于钾肥生产，其余用于工业。世界钾主要来源于资源丰富的可溶性钾盐矿，已探明储量超过220.6亿t（K2O，下同）。我国可溶性钾盐资源相对缺乏，查明资源储量为8.6亿t，集中在西北的青海柴达木盆地和新疆罗布泊地区，是我国钾肥的主要产地。不溶性钾矿资源丰富，种类繁多，探明D级以上储量数十亿t，多分布在我国河南、安徽、江苏等中部和东部农业发达地区。目前，我国不溶性钾盐储量巨大却未能很好的开发利用，而西北地区可溶性钾资源因地理环境等条件的限制使钾肥产量远远不能满足我国工农业的需求。每年需从国外进口三分之二的钾肥。

 1 利用不溶性钾盐制钾肥的原理及工艺

不溶性钾盐矿有明矾石、霞石、杂卤石、钾长石、含钾砂岩、正长岩、伊利石、绿豆岩以及含钾磷块岩等。利用不溶性钾盐制钾肥试验研究方法有多种，如硫一氟混酸分解法、水热法、加压浸取法、硫酸加助剂低温分解法、焙烧法、熔盐浸取法、微生物法。近年来由工业性试验向工业规模生产化迈进的工艺主要有三种：水热化学法、焙烧法、菌种发酵法。

1.1 水热化学法

水热化学法是以钾长石为主的富钾岩石和生石灰为原料，通过水热化学反应，形成钾硅钙矿物复合肥料。刘善科等研究在水热化学反应中，位于钾长石四面体结构中的钾离子首先与氢离子或其它比钾半径小的阳离子进行离子交换，然后钾长石中的Al在氢离子或氢氧根离子的作用下从钾长石中释放，最后在氢离子或者氢氧根离子的作用下使Si－O键断裂，使钾长石的三维骨架被破坏，K、Al、Si被释放出来而形成水溶性物质。主要工艺流程为：原料－破碎－筛分－反应－烘干－粉碎－肥料。该法创造了一种在半湿状态下、以生石灰作为碱土激发剂生产钾肥的新工艺，其优点是反应合成后的产物直接形成了含钾、硅、钙、铁等元素的矿物复合肥料，提高了富钾岩石的利用率。

1.2 焙烧法

焙烧法是将富钾岩石与助剂在一定温度下进行焙烧，得到可溶性钾盐。石林等通过对钾长石－硫酸钙－碳酸钙热分解体系中各种产物形成过程的相图分析以及试验结果研究得出了焙烧物质钾长石、硫酸钙和石灰石的最佳摩尔配比为1∶1∶14。陈定盛等通过试验研究得出以Na2SO4作为助剂，当其添加量为2.94%时，得出焙烧时间为2h，钾溶出率高达92%～94%的最佳工艺条件。其主要工艺流程为：钾矿、助剂－混匀－粉碎－焙烧－冷却－包装。该工艺充分利用我国丰富廉价的石膏和石灰石资源生产可溶性钾盐及有效硅肥，具有较好的应用前景，已成为当前研究的一个热点。

1.3菌种发酵法

菌种发酵法是在含钾的铝硅酸盐矿粉中加入细菌发酵制成含可溶性钾的酵钾粉，并加工成有机多微复合肥。连宾等从微生物矿物学的角度进行了硅酸盐细菌对含钾硅酸盐矿物解钾作用的机理研究，得出了硅酸盐细菌对含钾的铝硅酸盐矿的溶蚀作用，使矿物颗粒晶格逐渐发生变形或崩解，同时硅酸盐细菌的代谢产物等化学因子能够对钾具有主动吸收作用而使矿物颗粒进行化学降解。该法生产钾肥技术的研制成功，为利用钾长石、明矾石等难溶性低品位钾资源开发了新的途径。且技术新，污染小，流程短，生产过程简单，具有较好的工业发展前景。

2  利用可溶性钾盐制钾肥的原理及工艺

我国可溶性钾盐资源已经规模化开发，生产钾肥的主要产品是氯化钾。固体钾石盐开采技术主要有冷分解－浮选法、冷分解－热溶结晶法等方法；卤水钾矿以盐湖卤水蒸发结晶生产光卤石为原料加工生产氯化钾，主要采用冷分解-正浮选法和反浮选-冷结晶法，少数采用兑卤法生产高浓度氯化钾技术。

2.1  钾石盐制钾原理及工艺

2.1.1 冷分解－热溶结晶法

冷分解－热溶结晶法生产氯化钾是以KCl－NaCl－H2O三元体系相图为理论来指导生产。向钾石盐中加冷却结晶后的KCl溶液，加热至100oC，并在此温度下固液分离，得到固相氯化钠，对液相进行冷却结晶、分离、洗涤后得到KCl产品。根据需要掺合复配成各种比例的N、P、K肥料。该法对卤水提钾产生的高钠低钾矿石的钾也有着显著回收作用，青海盐湖工业集团公司对热溶工艺进行了技术攻关，取得了重要进展，中试阶段已完成，目前正在筹建年产10万t氯化钾的热溶车间。这一车间建成投产，将对整个氯化钾生产系统中钾资源回收率的大幅度提高产生深远意义。   

2.1.2 冷分解－浮选法

冷分解－浮选法回收氯化钾工艺简单，能耗低。矿石破碎后进行磨矿，通过旋流器脱泥，以十八胺捕收剂、CMC和六偏磷酸作组合抑制剂进行浮选，刮出浮选泡沫，洗涤、干燥得到KCl产品。

2.2  卤水钾矿制钾原理及工艺

2.2.1冷分解－正浮选法

冷分解－正浮选法过程中氯化钾由于从光卤石中分离出来，具有新生表面，活性强，通过添加浮选捕收剂，使KC1晶体表面疏水而亲气，附着于气泡并形成泡沫层而刮出，从而实现KC1和NaC1的分离。其生产工艺流程：光卤石－冷分解－浮选－过滤－洗涤－干燥－成品。冷分解－正浮选法生产氯化钾在青海察尔汗盐湖已有四十多年历史，在察尔汗盐湖建有多套生产装置，规模近90万t／a。该法主要特点是成熟、应用较广，流程较为简单、操作控制方便，缺点是产品粒度细，回收率较低。

2.2.2反浮选－冷结晶法

反浮选－冷结晶法工艺原理是先通过反浮选除去矿浆中的氯化钠，根据氯化钠具有的表面物理化学特性，借助浮选药剂，选择性地增加了细盐表面的疏水性，使NaCl上浮到矿浆表面被刮出，而光卤石则留在矿浆中，脱卤后即得低钠光卤石。再通过冷结晶工艺控制低钠光卤石的分解速度，减少成核速率，延长晶体的停留时间，改善KC1的结晶条件，得到粒度相对较粗(≥0.2mm)的KC1产品。该工艺的主要特点是产品质量高，回收率较高，粒度粗，易干燥。缺点是工艺流程较为复杂，操作控制条件要求较为严格。该法是目前较为成熟、先进的一种氯化钾生产工艺，青海盐湖工业集团公司拥有反浮选－冷结晶技术开发的专利权。目前，投入生产运行的装置规模为140万t／a.

2.2.3兑卤法

该法即兑卤脱钠－控速分解结晶法生产KC1工艺，亦称4#工艺。该工艺采用E点成矿卤水(氯化钾、氯化钠、光卤石共饱)与F点老卤(氯化镁、氯化钠、光卤石共饱)两种盐溶液混合，混合液体系点落到了光卤石相区，且处于水图氯化钠和光卤石溶解曲线和光卤石饱和面的下侧，形成过饱和状态，因处于光卤石结晶区，先析出光卤石，待氯化钠饱和后，光卤石和氯化钠再共同析出，至兑卤完成液呈饱和状态。通过对所得光卤石进行分级脱除NaC1，得到低钠光卤石(NaC1≤4％)，再进行控速分解结晶，获得优质的KC1产品。工艺流程为：E卤＋F卤－容器兑卤－控速分解－脱水－淋洗－干燥－包装。兑卤法工艺充分利用海盐生产后的苦卤废弃资源生产高品质的氯化钾。目前，察尔汗盐湖建有3套该工艺的KC1生产装置，生产能力6万t／a左右。其优点是产品粒度粗，品位高，缺点是系统回收率较低，大规模生产装置推广应用尚需进一步的技术论证。