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我國是鉀資源稀缺國,如何提高鉀肥自給率,關系到農(nóng)業(yè)發(fā)展命脈乃至國計民生。應用鹽湖鉀鎂資源高效與可持續(xù)開發(fā)利用關鍵技術,在青海鹽湖集團公司建設的兩條100萬噸級鉀肥工業(yè)化生產(chǎn)線投產(chǎn)后,我國鉀肥的自給率將有望超過50%;開發(fā)過程中產(chǎn)生的水氯鎂石廢棄資源也成為鹽湖邊的搖錢樹,實現(xiàn)了資源化循環(huán)利用。該技術因使我國鉀鎂資源開發(fā)與應用技術達到國際先進水平,而以高分獲得了2011年度國家科技進步二等獎。
我國是化肥的生產(chǎn)和使用大國。在農(nóng)作物三大營養(yǎng)素氮、磷、鉀中,我國氮、磷均富余,而鉀卻是16種稀缺元素之一,鉀肥對外依存度曾高達70%以上,極大影響了國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全。華東理工大學副校長于建國教授介紹說,我國每年需要近1000萬噸鉀肥,其中察爾汗鹽湖出產(chǎn)320萬噸,羅布泊鹽湖出產(chǎn)約80萬噸,剩下的缺口基本都依賴進口。如果青海鹽湖工業(yè)集團正在建設的第二條百萬噸級鉀肥生產(chǎn)線明年投產(chǎn),那么國內(nèi)鉀肥市場就有一半以上可以自給。
在我國,鉀的富礦資源大都以氯化物的形式,存在于柴達木盆地的鹽湖中。因為鹽湖的結晶物以氯化鈉為主,在提取氯化鈉后,要從氯化鉀、氯化鎂等的鹵水溶液中分步提取出高純度的氯化鉀是一個高技術難題。
從1999年起,華東理工大學于建國教授帶領的科研團隊,先是參與了青海鹽湖工業(yè)用于氯化鈉分離的浮選藥劑研發(fā),攻克了困擾鉀肥生產(chǎn)中光鹵石的原料雜質(zhì)分離技術難題,滿足了氯化鉀對光鹵石的品位要求。后與青海鹽湖工業(yè)集團的李小松團隊開展產(chǎn)學研聯(lián)合攻關,參與鉀肥冷結晶裝置的進一步改造,通過基礎理論研究與實驗,對百萬噸鉀肥工藝中直徑12.2米、高14.8米、容量1300立方米的氯化鉀結晶器實施技術改造,取得了顯著的節(jié)能降耗效果。數(shù)據(jù)顯示,如今青海鹽湖每生產(chǎn)1噸鉀肥,可比原先節(jié)約0.4噸淡水、7.3立方米天然氣,氯化鉀純度從傳統(tǒng)工藝的95%提高到國際級的98%。由于鉀肥經(jīng)濟價值較高,近三年來,該項目累計新增產(chǎn)值4.8億元,增加利潤2.58億元;完成專利申請9項,其中國際PCT專利2項,已授權國家發(fā)明專利4項。
在鹽湖鉀資源的開發(fā)過程中,會生成大量水氯鎂石。如何在高效提取氯化鉀的同時,使氯化鎂資源也得到有效開發(fā),從而實現(xiàn)鹽湖資源的循環(huán)利用?產(chǎn)學研合作團隊克服重重困難,自主開發(fā)了年產(chǎn)1500噸的無水氯化鎂工業(yè)示范裝置,并于2007年在鹽湖集團公司實驗成功,產(chǎn)品無水氯化鎂含量達到99%以上。該技術的成功開發(fā),為以往被廢棄的每年數(shù)億噸含鎂資源變廢為寶,開拓了新路。這一世界級的工業(yè)難題被攻克,使中國成為了繼挪威、澳大利亞之后,少數(shù)幾個掌握此項工業(yè)技術的國家之一。
談及該項目的成功,于建國表示,在研發(fā)過程中,科研團隊必須對研發(fā)工作的長期性和艱巨性有清醒的認識和充分的準備,技術開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目要有“十年磨一劍”的準備和堅持不懈的毅力。同時,創(chuàng)新技術的轉(zhuǎn)化必須緊緊依靠設計院,實現(xiàn)工程師與教師、工藝開發(fā)與工程設計的早期結合,抓好兩支隊伍,一是技術前沿領域共同研究隊伍,二是能攻克技術難關、解決重大難題的工程隊伍,以使兩支隊伍合力共進。他說,鹽湖鉀鎂項目的成功,說明中國有人才更有潛力,只要體制機制理順,中國的化學工程技術完全可達到世界領先水平。