鉀鹽

鉀鹽

鉀鹽是一種礦物。成分KCl。含鉀52.5%,氯47.5%,常微含氣態、液態包體和溴、銣、銫等。等軸晶系。晶體呈立方體,通常呈緻密粒狀或塊狀。無色透明,因含雜質而呈乳白、紅色。玻璃光澤。硬度1.5—2,比重1.97—1.99。解理完全。易溶於水,味鹹而苦澀。鉀離子呈+1價。

基本信息

簡介

鉀鹽鉀鹽

鉀鹽形成於乾涸鹽湖中,是製造鉀肥的重要礦物原料,可制各種含鉀化合物(主要為氯化鉀)。鉀鹽成分為KCl,常含等軸晶系。一般含52.5%,47.5%,常微含氣態、液態包體和溴、銣、銫等。

鉀鹽的工業品位貧礦不少於6-12%,富礦不少於12%,中國青海鹽湖水含鉀產光鹵石(KCl·MgC12·6H2O)礦及鉀鎂鹽礦,雲南產岩鹽、鉀鹽礦。

礦物分類

鉀鹽鉀鹽

鉀鹽也是含鉀礦物的總稱。按其可溶性可分為可溶性鉀鹽礦物和不可溶性含鉀的鋁矽酸鹽礦物。前者是自然界可溶性的含鉀鹽類礦物堆積構成的可被利用的礦產資源;它包括含鉀水體經過蒸發濃縮、沉積形成的可溶性固體鉀鹽礦床(如鉀石鹽、光鹵石、雜鹵石等)和含鉀滷水。

鋁矽酸類岩石是不可溶性的含鉀岩石或富鉀岩石(如明礬石、霞石、鉀長石及富鉀頁岩、砂岩、富鉀泥灰岩等)。世界範圍內開發利用的主要對象是可溶性鉀鹽資源。

名稱來源

源於一位德國化學家的名字Sylvite

化學組成

K 52.5%,Cl 47.5%。常含微量Rb、Cs的類質同像混入物和包裹體等。

理化特性

晶系和空間群:等軸晶系,Fm3m;

晶胞參數:a0=0.6278nm;

鉀鹽鉀鹽

形態:晶體常呈立方體,偶爾呈八面體,集合體通常為粒狀或緻密粒狀,以皮殼狀、塊狀或粒狀產出;

顏色:純淨時無色透明,常呈微白,灰色,微藍色,黃色,紫色或紅色;

條痕:白色;

透明度:璃光澤;

光澤:1.5-2;

硬度:透明-半透明;

解理和斷口:三組互相垂直解理,參差狀斷口

比重:1.99g/cm3;g/cm3

其他性質:味苦鹹且澀,易溶於水。焰色反應呈紫色。

鑑定特徵

象石鹽一樣溶於冷水,但是有股苦味且澀。

成因產地

為一種蒸發沉積礦物,由含鹽溶液沉積而成,因而常見於乾涸鹽湖中,與石鹽石膏雜鹵石光鹵石硬石膏共生;在中國柴達木鹽湖中產有鉀鹽,雲南勐野井鉀鹽礦中礦物成分中以鉀鹽為主。

主要用途

鉀鹽鉀肥

鉀鹽礦主要用於製造工業用鉀化合物和鉀肥;世界上95%的鉀鹽產品用作肥料,5%用於工業。

在化學工業中約有30多種產品由鉀組成,主要有氯化鉀氫氧化鉀硫酸鉀碳酸鉀氰化鉀高錳酸鉀溴化鉀碘化鉀等。

按工業用途,35%用於生產潔淨劑,25%以碳酸鹽和硝酸鹽形式用於玻璃和陶瓷工業中,20%用於紡織和染色,13%制化學藥品;其餘用於罐頭工業、皮革工業、電器和冶金工業等。鉀的氯酸鹽、過磷酸鹽和硝酸鹽是製造火柴、焰火、炸藥和火箭的重要原料。鉀的化合物還用於印刷、電池、電子管、照相等工業部門,此外也用於航空汽油及鋼鐵、鋁合金的熱處理。

鉀肥是農業三大肥料之一,對絕大多數作物都有明顯的增產效果,鉀肥主要為氯化鉀和硫酸鉀,屬酸性肥料。氯化鉀用量大,適於水稻、麥類、玉米、棉花等作物,氯對它們沒有妨害;硫酸鉀適於麻類、菸葉、甘蔗、葡萄、甜菜、茶葉等經濟作物。

含鉀礦物分類

可溶性鉀鹽礦物

可溶性鉀鹽礦物包括自然界形成的各種含鉀的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、硼酸鹽以及含有鈉、鎂、鈣的復鹽。它們可以成為無水化合物或含水化合物,其中有的還含微量的Li、Rb、Cs、Sr、Br、I、B等元素。主要礦物有鉀石鹽、光鹵石、鉀鹽鎂礬、無水鉀鎂礬和雜鹵石等。

鉀鹽鉀石鹽
1、鉀石鹽 (KCl)

化學組成:K 52.4%,Cl 47.6%。常含液態和氣態包裹物:主要是氮,其次為碳酸氣、氫和甲烷,有時含氦。機械混入物常見NaCl和Fe2O3。類質同象混入物常為KBr(0.1%以下)和極少量的RbCl、CsCl。

結晶形態:等軸晶系。晶體呈立方體或立方體與八面體之聚形,集合體常為緻密粒狀塊體,有時具層狀構造。

物理性質:純鉀石鹽無色透明,但由於雜質污染可以呈紅色、玫瑰色、黃色、乳白色(含細微氣泡)。玻璃光澤。硬度1.5~2,性脆,比重1.97~1.99。解理平行極完全。有辣味。易溶於水,具吸濕性。

2、光鹵石(MgCl2·KCl·6H2O)

化學組成:K 14.1%,Mg 8.7%,Cl 38.3%,H2O 38.9%。含少量類質同象混入物Br(0.2%以下)、Rb、Cs(萬分之幾),偶含Li、Te。機械混入物有NaCl、KCl、CaSO4、Fe2O3、粘土、鹽水滴與氣態包裹物(N2 、H2 、CH4 混合氣體)。

鉀鹽光鹵石

結晶形態:斜方雙錐對稱形式。晶體極少,多呈緻密粒狀塊體,脈狀光鹵石呈纖維狀。

物理性質:純的無色透明,常因含雜質而染成紅色、褐色、黃色。新鮮斷口玻璃光澤,在空氣中很快變暗而呈油脂光澤。硬度2~3,比重1.6。無解理易碎,斷 口不規則或貝殼狀。具極強的吸濕性,在空氣中易潮解。味辣苦。發強螢光。當溶於水中時發出特殊的碎裂聲,這是因為含有處在高壓下的氣泡所致。

3、鉀鹽鎂礬(KCl·MgSO4·3H2O)

化學組成:K 15.7%,Mg 9.8%,Cl 14.2%,SO 38.6%,H2O 21.7%。

結晶形態:單斜晶系。單晶(扁平狀或柱狀)少見,通常為細粒塊狀集合體,有的在空隙中呈纖維狀。解理沿完全。

物理性質:無色,但常常被其中所含鐵質染成紅色或灰黃色。玻璃光澤。硬度2.5~3,比重2.15。易溶於水。味苦鹹。不吸水。

4、無水鉀鎂礬(K2SO4·2MgSO4)

化學組成:約為K2O 22.7%,MgO 19.43%,SO3 57.87%,含少量的溴。

結晶形態:等軸晶系,三角四面體對稱形式。晶體少見,常呈粒狀塊體或分散的顆粒。

物理性質:淺灰至無色。無解理,貝殼狀斷口。玻璃光澤,性脆,硬度3~4,比重2.83。晶體中常包裹石鹽、硬石膏及其他物質。在水中溶解緩慢。稍加熱即變白。

鉀鹽雜鹵石

5、雜鹵石[K2MgCa2(SO4)4·2H2O]

化學組成:K 12.9%,Mg 4.03%,Ca 13.29%,SO 63.73%,H2O 5.98%。

結晶形態:三斜晶系,軸面對稱形式。但晶體少見,常呈緻密粒狀塊體,或呈纖維狀、片狀集合體。

物理性質:透明無色,有時為白色或微帶淺灰、淡黃、肉紅,有時也呈磚紅色。玻璃光澤,但常常是暗淡無光。硬度2.5~3,比重2.72~2.78。一組柱面解理完全。略帶鹹辣味。溶於水而剩下石膏。

6、鉀鎂礬[K2Mg(SO4)2·4H2O]

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

結晶形態:單斜晶系,柱體對稱形式。一般呈塊狀集合體。

物理性質:透明無色或淡黃色。蠟狀光澤至玻璃光澤。貝殼狀斷口。味苦。硬度2.5~3.0。比重2.201。

7、軟鉀鎂礬[K2Mg(SO4)2·6H2O]

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

結晶形態:單斜晶系。柱體對稱形式。集合體呈細粒或纖維狀。

物理性質:透明無色或白色,由於含雜質,有時也具淺紅、淺黃和灰色。玻璃光澤。具苦味。易溶於水。比重2.1,硬度2.5。

8、鉀石膏(K2SO4·CaSO4·H2O)

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

結晶形態:單斜晶系,柱體對稱形式。解理平行和完全,清楚。集合體為板狀、葉片狀。

物理性質:無色,或因含有雜質而具淺黃色和乳白色。玻璃光澤。貝殼狀斷口。硬度2.5,比重2.579。微溶於水。

光性特徵:二軸負晶,重折率為0.018。

不可溶鉀鹽礦物

不可溶鉀鹽礦物,主要是含鉀鋁矽酸鹽礦物及富鉀岩石,大多是以造岩礦物產於各種岩石之中,如長石、雲母,在自然界中分布廣泛。最常見礦物有:

鉀鹽正長石
1、正長石 K[AlSi3O3],含K2O 16.5%

單斜晶系,晶體常呈短柱狀或厚板狀。肉紅色、淺黃紅色,玻璃光澤,硬度6~6.5。正長石主要產於酸性、鹼性和一部分中性火成岩中,如花崗岩、正長岩。也產於各種片麻岩和混合岩中,沉積岩中亦有分布。

2、霞石 Na[AlSiO4],也含有K2O

霞石在高溫下形成Na[AlSiO4]和K[AlSiO4]固溶體連續系列,K[AlSiO4]分子的含量變化於5%~20%之間。國外已利用霞石生產鉀肥。

3、明礬石 K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O

明礬石礦物屬三方晶系,通常為細粒狀、緻密塊狀的集合體,純淨者無色,白色,但常帶淺黃色。玻璃光澤或土狀光澤。硬度3.5~4,比重2.6~2.9。明礬石是中酸性火山噴出岩經蝕變後的產物,安徽、浙江等省廣泛分布,產於火山岩和火山凝灰岩中。明礬石可製取鉀明礬、硫酸鉀等。

分布情況

鉀鹽鉀鹽

世界上已發現的鉀鹽礦床和含鉀鹽湖滷水,分布在六大洲的二十六個國家。中國鉀鹽保有儲量以KCl計為45745萬噸(1995年全國礦產儲量通報)。

中國已探明儲量的礦區主要分布在青海雲南山東新疆甘肅四川等省區。青海省柴達木盆地察爾汗鹽湖,是中國含鉀鹽湖滷水資源非常豐富的地區,在五千八百多平方公里的面積內,蘊藏著巨量的氯化鉀;雲南省思茅地區勐野井鉀石鹽礦,是中國於1963年發現的第一個陸相古代鉀鹽礦床。鉀鹽礦被國家列入急缺礦種之一。

工藝特性

鉀鹽礦物與其他一般礦物相比,有它自己的工藝特性:

1、具有可溶性:鉀鹽礦物大多數易溶於水,而且比其他的鹽類礦物的溶解度還要大一些。因此在其形成礦床時,就需要更為有利的條件,形成以後,還可能受地表水或地下水的影響而被溶解或轉變為不含鉀的礦物。

鉀鹽鉀鹽
2、具有變化性:鉀鹽礦物易於變化,在成礦期間,不同濃度或不同成分的地表水地下水的影響,或者溫度變化時的影響,都可能使它們由一種礦物變成另一種礦物,這就是鉀鹽礦床礦物成分比較複雜的原因之一。溫度的變化、母液組成的變化、帶入水量的變化等等因素,都有它的特殊性。

3、具有相似性:鉀鹽礦物的物理性質彼此很相似,密度都小於3克/厘米3 、硬度都小於4、顏色也相近,因此,肉眼鑑定比較困難。

4、具有吸濕性,鉀鹽礦物大多具有一定的吸濕性,易潮解。不論是采出的原礦石或是經過加工獲得的成品,都具有這一特點。因此在運輸、貯存等過程中,要有防潮、防結塊措施。主要的鉀鹽礦物,按吸濕性遞減程度,可排列如下,光鹵石、無水鉀鎂礬、鉀鹽鎂礬、鉀石鹽。

5、組成複雜性:鉀鹽礦物在形成礦床時,多與石鹽共生,有時石鹽含量往往大大超過鉀鹽含量;其次總多少含有一些硫酸鹽類、碳酸鹽類和粘土等雜質。因此在加工利用時,給分離帶來一定的困難,造成工藝流程複雜,產品質量受到影響。

產品質量標準

鉀鹽鉀鹽
1、有用元素及主要伴生元素對原料的影響

有用元素的品位決定著對原料的加工方法。當採用溶解結晶法加工鉀鹽礦時,主要要求礦石有用元素的品位;而採用浮選法選別鉀鹽礦時,除了要求礦石品位外,還有一個水不溶物,特別是細泥含量的要求。

石鹽、水不溶物及鈣、鎂等礦物是影響產品質量的主要伴生礦物。影響其在化工等工業領域的套用。

2、國家標準

由於中國的鉀鹽礦山與加工廠(如鉀肥廠)是聯合體,最終檢驗的是加工後的產品質量。因此,對鉀鹽礦石至今尚無統一標準。氯化鉀產品的國家標準適用於由鹽田日曬光鹵石和鉀石鹽礦經浮選法或溶解結晶法加工製取的工業或農業用的氯化鉀產品。

其他鉀鹽

硫酸鉀

無色或白色結晶、顆粒或粉末。無氣味。味苦。質硬。在空氣中穩定。1g溶於8.3ml水、4ml沸水、75ml甘油,不溶於乙醇。氯化鉀、硫酸銨可以增加其水中的溶解度,但幾乎不溶於硫酸銨的飽和溶液。水溶液呈中性,pH約為7。相對密度2.66。熔點1067℃。主要用途有血清蛋白生化檢驗、凱氏定氮用催化劑、製備其他鉀鹽、化肥、藥物、製備玻璃、明礬等。

硫酸鋁鉀

硫酸鋁鉀,無色結晶或粉末。無氣味,微甜而有澀味、有收斂性。在乾燥空氣中風化失去結晶水,在潮濕空氣中溶化淌水。易溶於甘油,能溶於水,水溶液呈酸性反應,水解後有氫氧化鋁膠狀物沉澱。不溶於醇和丙酮。熔點92.5℃。60~65℃硫酸乾燥時失去9分子水,在200℃時十二個結晶水完全失去,更高溫度分解出三氧化硫。[2]

開發利用

開發現狀

鉀鹽鉀鹽

中國鉀鹽資源被發現者尚不多,鉀肥生產還不能滿足國內日益增長的需求,絕大部分依賴進口。中國氮、磷、鉀肥施用比例僅為1:0.28:0.1左右,與世界平均比例(約為1:0.47:0.34)相差大。

2010年國內可溶解鉀資源是9.3億噸氯化鉀,13億人口只有9.3億噸的查明儲量,中國缺少可溶性鉀資源。

發展趨勢

可溶性鉀鹽礦的缺乏,更大範圍的鉀資源(不溶性鉀資源)的開發利用受到重視,如明礬石、鉀長石、含鉀砂頁岩等。明礬石含K2O約10%,除可用於提取明礬外,也可用於製取鉀肥。

2014年國內鉀鹽市場下行。其中,碳酸鉀價格整體下跌12.19%,生意社商品指數下降12.03點,目前輕質碳酸鉀價格止穩於6300元/噸左右,重質碳酸鉀價格止穩於5900元/噸附近;硝酸鉀價格整體下跌6.77%,生意社商品指數下降5.85點,9月末工業級硝酸鉀價格止穩於4500元/噸左右,農業級硝酸鉀價格止穩於4200元/噸附近。
2014年10月碳酸鉀市場由於下游需求市場低迷而上漲動能不足,價格回漲可能較小,但受氯化鉀成本支撐,總體預計碳酸鉀價格將小幅走低,國內市場交投氛圍冷清,出口市場較為活躍。工業用硝酸鉀行情低迷,碳酸鉀工藝製備的硝酸鉀成本支撐薄弱,預計價格或將走低;農業用硝酸鉀因素利多,採購量增多,氯化鉀工藝製備的硝酸鉀受成本支撐影響,價格有望上漲。整體硝酸鉀報價為:工業級穩定居多,弱勢運行;農業級小幅上漲,金額在50-100元/噸左右,市場氛圍逐漸濃烈。受整體大宗商品化工產品影響,10月上半月,鉀鹽價格上漲空間較小,10月下半月或可出現轉機。

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