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阅读 14602 次 历史版本 0个 创建者:雪儿 (2011/3/18 11:22:40)  最新编辑:雪儿 (2011/3/18 11:22:40)
钾盐
拼音:jiǎyán(jiayan)
英文:leopoldite, sylvine
钾盐
     钾盐
  
  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。

钾盐地理分布

钾盐地理分布图
  钾盐地理分布图

  截止1996年底,中国共探明钾盐矿产地28处,主要分布在我国西部和西南的边远省区。

  1. 新疆托克逊石盐芒硝矿;

  2. 青海大浪滩盐湖;

  3. 青海柴达木一里坪盐湖;

  4. 青海柴达木东台吉乃尔盐湖和西台吉乃尔盐湖;

  5. 青海大柴旦马海钾矿区;

  6. 青海察尔汗盐湖

  7. 四川自项邓井关;

  8. 山东大汶口盆盐类矿床;

  9. 云南勐野井钾盐矿

钾盐资源特点


  我国已探明的可溶性钾盐资源有以下特点:

  1)储量少。至1996年底,全国保有储量仅4.57亿t KCl。

  2)以液体资源为主。国外钾资源储量的主要部分是古代固体层状矿床,占总储量的绝大部分,而我国的钾盐资源储量,主要是液体卤水矿床。

  3)矿石品位低。已探明的现代盐湖层状固体矿层普遍为贫矿,96%是表外矿,KCL含量仅2%-6%。古钾盐层状矿床KCL含量平均为8.81%。国外固体钾盐层状矿床矿石晶位一般为15%-35%K2O。

  4)质量差。我国古代钾盐矿石中,固体难溶物和不溶物比较多,选矿和加工难度大。

  5)共生组分多。盐湖卤水和地下卤水中与钾共生有大量的等元素,有很高的综合利用价值。

  6)埋藏浅。盐湖资源出露地表,固体层状钾盐矿一般埋深为25-700m,易开采。

  7)可选性差。云南勐野井钾盐矿含泥砂水不溶物比较多,品位低,难以选矿,成本高;盐湖卤水需经日晒光卤石后才能浮选,增加了盐田投资。

钾盐理化特性


  晶系和空间群:等轴晶系,Fm3m;
钾盐
    钾盐

  晶胞参数:a0=0.6278nm;

  形态:晶体常呈立方体,偶尔呈八面体,集合体通常为粒状或致密粒状,以皮壳状、块状或粒状产出;

  颜色:纯净时无色透明,常呈微白,灰色,微蓝色,黄色,紫色或红色;

  条痕:白色;

  透明度:璃光泽;

  光泽:1.5-2;

  硬度:透明-半透明;

  解理和断口:三组互相垂直解理,参差状断口;

  比重:1.99g/cm3;g/cm3

  其他性质:味苦咸且涩,易溶于水。焰色反应呈紫色。

钾盐鉴定特征


  象石盐一样溶于冷水,但是有股苦味且涩。

钾盐成因和产地


  为一种蒸发沉积矿物,由含盐溶液沉积而成,因而常见于干涸盐湖中,与石盐石膏杂卤石光卤石硬石膏共生;在中国柴达木盐湖中产有钾盐,云南勐野井钾盐矿中矿物成分中以钾盐为主。

钾盐主要用途


  钾盐矿主要用于制造工业钾化合物和钾肥;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%用于纺织染色,13%制化学药品;其余用于罐头工业皮革工业电器冶金工业等。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。

钾盐分布情况


  目前,世界上已发现的钾盐矿床和含钾盐湖卤水,分布在六大洲的二十六个国家。中国钾盐保有储量以KCl计为45745万吨(1995年全国矿产储量通报)。

  中国已探明储量的矿区主要分布在青海云南山东新疆甘肃四川等省区。青海省柴达木盆地察尔汗盐湖,是中国含钾盐湖卤水资源非常丰富的地区,在五千八百多平方公里的面积内,蕴藏着巨量的氯化钾;云南省思茅地区勐野井钾石盐矿,是中国于1963年发现的第一个陆相古代钾盐矿床。

  目前,中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。

钾盐工艺特性


  钾盐矿物与其他一般矿物相比,有它自己的工艺特性:

 (1)具有可溶性:钾盐矿物大多数易溶于水,而且比其他的盐类矿物的溶解度还要大一些。因此在其形成矿床时,就需要更为有利的条件,形成以后,还可能受地表水或地下水的影响而被溶解或转变为不含钾的矿物。在开采利用时,也要有特殊的措施,充分考虑到钾盐矿的这一特性。

  (2)具有变化性:钾盐矿物易于变化,在成矿期间,不同浓度或不同成分的地表水或地下水的影响,或者温度变化时的影响,都可能使它们由一种矿物变成另一种矿物,这就是钾盐矿床矿物成分比较复杂的原因之一。这种易于变化的特点,当然也给钾盐矿的开采、利用提出了需要特别注意的课题。温度的变化、母液组成的变化、带入水量的变化等等因素,都有它的特殊性。

  (3)具有相似性:钾盐矿物的物理性质彼此很相似,密度都小于3克/厘米、硬度都小于4、颜色也相近,因此,肉眼鉴定比较困难。

  (4)具有吸湿性,钾盐矿物大多具有一定的吸湿性,易潮解。不论是采出的原矿石或是经过加工获得的成品,都具有这一特点。因此在运输、贮存等过程中,要有防潮、防结块措施。主要的钾盐矿物,按吸湿性递减程度,可排列如下,光卤石、无水钾镁矾、钾盐镁矾、钾石盐。

  (5)组成复杂性:钾盐矿物在形成矿床时,多与石盐共生,有时石盐含量往往大大超过钾盐含量;其次总多少含有一些硫酸盐类、碳酸盐类和粘土等杂质。因此在加工利用时,给分离带来一定的困难,造成工艺流程复杂,产品质量受到影响。

产品质量标准


  1、有用元素及主要伴生元素对原料的影响 有用元素的品位决定着对原料的加工方法。当采用溶解结晶法加工钾盐矿时,主要要求矿石有用元素的品位;而采用浮选法选别钾盐矿时,除了要求矿石品位外,还有一个水不溶物,特别是细泥含量的要求。石盐、水不溶物及钙、镁等矿物是影响产品质量的主要伴生矿物。影响其在化工等工业领域的应用。

  2、国家标准

  由于中国的钾盐矿山与加工厂(如钾肥厂)是联合体,最终检验的是加工后的产品质量。因此,对钾盐矿石至今尚无统一标准。氯化钾产品的国家标准适用于由盐田日晒光卤石和钾石盐矿经浮选法或溶解结晶法加工制取的工业或农业用的氯化钾产品。

开发利用现状及发展趋势


  1、开发利用现状、存在问题及解决对策

  中国钾盐资源被发现者尚不多,钾肥生产还不能满足国内日益增长的需求,绝大部分依赖进口。国内、钾肥施用比例仅为1:0.28:0.1左右,与世界平均比例(约为1:0.47:0.34)相差大。 针对钾盐资源的不足,除积极做好国内资源的探查及开发利用工作外,还需充分利用国外资源,考虑投资开发邻近国家钾盐矿产资源,建立国外供矿基地。

  2、发展趋势

  可溶性钾盐矿的缺乏,更大范围的钾资源(不溶性钾资源)的开发利用受到重视,如明矾石钾长石、含钾砂页岩等。明矾石含K2O约10%,除可用于提取明矾外,也可用于制取钾肥。

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。
钾石盐
    钾石盐


  1.钾石盐(KCl)

  化学组成:K 52.4%,Cl 47.6%。常含液态和气态包裹物:主要是氮,其次为碳酸气甲烷,有时含。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。解理平行极完全。有辣味。易溶于水,具吸湿性。
光卤石
    光卤石

  2.光卤石(MgCl2·KCl·6H2O)

  化学组成:K 14.1%,Mg 8.7%,Cl 38.3%,H2O 38.9%。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:K 15.7%,Mg 9.8%,Cl 14.2%,SO 38.6%,H2O 21.7%。

  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K2O 22.7%,MgO 19.43%,SO3 57.87%,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:K 12.9%,Mg 4.03%,Ca 13.29%,SO 63.73%,H2O 5.98%。

  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:K2O 25.69%,MgO 10.99%,SO3 43.67%,H2O 19.65%。

  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:K2O 23.39%,MgO 10.01%,SO3 39.76%,H2O 26.84%。

  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:K2O 28.68%,CaO 17.08%,SO3 48.75%,H2O 5.49%。

  结晶形态:单斜晶系,柱体对称形式。解理平行和完全,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。

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K2O 16.5%

  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,产于火山岩火山凝灰岩中。明矾石可制取钾明矾、硫酸钾等。

钾盐矿床时空分布及成矿规律


  (一) 矿床时空分布

  钾盐矿床是蒸发岩矿床的一种,它经常和其他盐类矿床共生在一起,如石膏芒硝石盐等。已知世界从古生代到现代都有蒸发岩沉积,最老的钾盐产于寒武纪泥盆纪石炭纪二叠纪三叠纪侏罗纪白垩纪、第三纪以至第四纪各个地质时代均有钾盐矿床形成。

  我国钾盐成矿时代主要为第四纪、白垩纪和三叠纪。其代表矿床有:

  1)碎屑岩系型钾盐矿床——云南勐野井白垩纪钾盐矿床。该矿地处藏滇印支地槽褶皱带,位于兰坪-思茅盆地的东南部,是白垩纪成盐期的产物。思茅拗陷东西两侧为红河、澜沧江深大断裂夹持,向北与兰坪拗陷邻接,向南延出国境,为老挝的万象盆地和泰国的呵叻盆地。

  矿床含盐系底板是红色为主的碎屑岩。钾盐层顶底板及夹层都是红色为主的碎屑岩。属于碎屑岩型钾盐矿床。钾盐层底部与硬砂岩呈假整合接触。主要矿物为岩盐、钾石盐、硬石膏、光卤石,并富集有Br、Li等微量元素。

  2)盐湖型钾盐矿床——察尔汗盐湖钾镁盐矿床,是一个现代内陆盐湖,形成于晚更新世-全新世的成盐期。这一大型钾盐矿床是在柴达木盆地演化和成盐作用发育过程中,存在有利于钾迁移、富集的地质和水文地质条件而形成的。柴达木盆地已探明的富钾盐湖,还有东台吉乃尔、西台吉乃尔、一里坪、尕斯库勒、大浪滩、昆特依、马海、大小柴旦等诸多盐湖,它们的形成与察尔汗盐湖有着密切的联系。

  柴达木盆地自更新世以来,随着青藏高原的总体上升,一直处在沉降中,第四纪初成为规模巨大的古湖。湖水面积可达20×104 km2,长期积累了包括钾在内的大量盐类组分,经过蒸发和浓缩,成盐作用是在闭流盆地中发育和演化。受新构造运动的影响,古湖的沉降中心屡经变迁,最初在盆地的西部茫崖大浪滩一带,尔后向东北方向转移,到晚更新世移向盆地的东南,即现在察尔汗盐湖。中早更新世末期的新构造运动,使柴达木古湖被分割瓦解。察尔汗盐湖是盆地中第四纪以来的沉降中心,湖盆面积大,又是盆地中地势最洼的地区,因而继承和积累柴达木古湖的盐类总量也最大。

  (二)盐湖型钾盐的成矿规律

  1.钾盐盆地的形成

  钾盐的沉积一般在盐类矿物的后期,但盐类沉积的盆地到钾盐沉积阶段已发生变化。这时卤水浓缩很大,体积已浓缩到原水体的1%~1.5%,原来的盆地已为早先沉积的石盐基本填满,残余卤水则大部分渗入早期沉积的固相岩中,成为晶间卤水。钾盐盆地除少数形成于原来石盐盆地外,大多数则需重新形成,残余卤水及晶间卤水再汇入这个盆地中,蒸发形成钾盐矿床。

  2.钾物质来源

  作为海相盐化的钾物质来源,是大洋水蒸发结晶后期阶段的产物。内陆盐湖的钾来源于残留卤水、结晶岩火山活动、古钾盐矿床及油田水和深层地下卤水。

  3.钾盐盆地中钾的富集

  首先,成盐成钾卤水在正常封闭的盆地中,蒸发作用使盐类物质按溶解度而先后沉积。剖面上成为一个旋回性构造,钾盐分布在中上部和顶部;平面上则由盆地边缘到中心,按溶解度从小到大排列:碳酸盐-硫酸盐-石盐-钾盐。

  其次,在钾盐盆地中,尤其内陆盆地,卤水迁移对富集钾盐十分有利,因为当卤水迁移时较不容易溶的一些盐类先后在迁移途中沉淀,给剩下易溶的钾镁盐沉淀创造了条件。如察尔汗现代钾盐湖,卤水迁移过程中,湖周围就有较多可溶盐类沉积,它们主要是碳酸盐、硫酸盐、氯化钠,并按溶解度由小到大有规律地分散于迁移途中,最后剩下的卤水钾镁含量很高,给形成钾盐矿床创造了有利条件。

  第三,当石盐晶间或层间的卤水回流入钾盐盆地时,其运移过程中晶间卤水或层间卤水便可选择性溶解石盐岩中的钾镁盐或浸染状的钾盐,使卤水变富。如在青海现代钾盐湖中,在湖水水位较高,也是盆内卤水浓度较淡的时候,卤水渗入到石盐岩中,对其中的钾镁盐进行选择性溶解,由于蒸发作用湖水位下降使晶间卤水回流入低凹处,这种回流的卤水很快便形成光卤石,说明经过这个过程卤水富集了钾镁盐。

  综上所述,钾盐矿床的形成,必须具备成钾的盆地、高浓度的卤水和持续蒸发的条件。

矿床类型


  可溶性钾盐矿床分类有以下几种分法。

  (1)按成矿时代划分,可分为第四纪以前形成的古代钾盐矿床(包括中新生代陆相碎屑岩型钾盐矿床)和第四纪形成的现代钾盐矿床(盐湖型钾盐矿床);

  (2)按赋存状态可分为固体层状矿床和液体矿床。

  (3)按矿石化学组成划分可分为:

  1、氯化物型矿床:察尔汗盐湖钾镁盐矿床和勐野井钾盐矿床均属此类型;

  2、硫酸盐型:大浪滩钾盐矿床属此类型;

  3、混合型矿床:既有氯化物又有硫酸盐的矿床;

  4、硝酸盐型:新疆鄯善地区的钾硝石矿属此类型。

  (4)按矿床成因分类:可分为海相成因、陆相成因和深层卤水补给三种类型。

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