海水提鉀破技術經濟難關可與大規模海水淡化工程配套
2014-04-13 17:57:31
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據科學網2013年7月17日訊 在陸地鉀礦資源日益短缺、鉀肥價格不斷攀升的窘境下，海水提鉀技術為鉀資源開發打開了一扇門。
海水中鉀的總儲量達550萬億噸，是全球陸地鉀礦總儲量的幾萬倍，也是可持續開發的天然資源。但是，高效分離提鉀的技術難度大，且經濟不易過關，卻製約著海水提鉀的工業化發展。
教育部海水資源利用技術工程中心主任、河北工業大學海洋科學與工程學院院長袁俊生帶領團隊曆經30多年研究，在國際上率先突破了海水提鉀過技術經濟關的難題，並投入萬噸級產業化應用，為我國鉀肥來源開辟了一條新途徑。
突破核心技術
“眾多沿海國家都加大投入力量進行海水鉀資源的開發。”袁俊生告訴記者，海水鉀資源的開發研究在國際上已有100年的曆史，我國卻不到50年。
1980年，從天津科技大學畢業的袁俊生進入天津海水綜合利用研究所海水提鉀課題組。8年後，他又來到河北工業大學創建了該校的海洋技術專業。截至目前，袁俊生已經在海水中“提鉀”了30多年。
據袁俊生介紹，全世界陸地鉀礦資源僅集中在加、俄、德等少數幾個國家。一個世紀以來眾多沿海國家投入大量的人力、物力，致力於海水鉀資源的開發，共提出包括沉澱法、萃取法、離子交換法和膜分離法等百餘種專利方法。
然而，因海水的組成複雜（鉀與80餘種化學元素共存），且濃度稀薄（濃度僅為0.8kg/m3），造成高效分離提取鉀肥技術難度大，特別是經濟上不易過關，上述方法均未能實現工業化。
經過30多年的刻苦攻關，袁俊生團隊研發出“改性沸石鉀離子篩”核心技術。該技術使海水中的鉀富集100倍以上，突破了海水中鉀的高效富集和節能分離等一係列關鍵技術。
不僅如此，袁俊生團隊還開發出具有原創性自主知識產權的沸石離子篩法海水提取係列鉀肥高效節能技術（氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀等），並成功地完成了海水提鉀百噸級中試和萬噸級工業性試驗。
據悉，該項技術鉀肥產品質量達進口優質鉀肥標準，而生產成本卻較進口鉀肥降低30%（氯化鉀成本<1800元/噸）。目前該成果已取得發明專利20項，獲2010年河北省技術發明獎一等獎、2011年中國國際工業博覽會創新獎。
該項成果分別通過了國家科技部、河北省科技廳和天津市科委組織的驗收或鑒定。專家組認定：該技術與國內外現有的鉀肥生產技術相比，具有原料來源廣泛、生產成本低、效益高等優勢，技術經濟指標達到了高水平，為海洋和化肥的產業結構優化調整提供了可靠的技術依據。
產業化開發需穩步前行
袁俊生團隊的“改性沸石鉀離子篩”核心技術，在2007年邁出了產業化發展的第一步。
當年，山東埕口鹽化有限責任公司利用自身的海水資源條件，采用上述核心技術建設了4萬噸/年海水苦鹵提取硫酸鉀及綜合利用工程。
“這個國家發展改革委立項批複的項目是國家火炬計劃項目。”袁俊生介紹，項目投資2.1億元，設計年產硫酸鉀4.0萬噸、精製鹽12.0萬噸、氯化鎂16.0萬噸。項目於2007年初動工建設，2010年9月已經建成投產。
該工程的投產也標誌著海水提鉀在我國率先實現了產業化。
“在產業化的開發過程中，我們不會盲目追求‘大速度’，我們力求一步一個腳印，穩步前行。”袁俊生告訴記者，繼山東“4萬噸/年海水苦鹵提取硫酸鉀及綜合利用工程”之後，目前他們參與的河北唐山曹妃甸工業區濃海水提鉀綜合利用工程建設也已經接近尾聲。
該項目是河北省重大技術創新項目，是以海水淡化副產濃海水為原料，生產氯化鉀、精製鹽、溴素等海洋化工產品的示範工程項目，也為向北京供水的100萬噸/日海水淡化工程的配套項目提供設計依據。
“在國務院發布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中把‘海洋資源高效開發利用’列為重點領域的優先主題；國家發展改革委發布的《海水利用專項規劃》中，將海洋鉀肥的開發列為重點任務之一，規劃建設萬噸級海水提鉀工程。”袁俊生認為，國內鉀肥缺口達500萬噸/年以上，海水提鉀的產業化發展前景廣闊。
“我們的技術既可在沿海地區直接建廠，也可與大規模海水淡化工程配套實施，或與海水製鹽及純堿企業結合。”袁俊生預計，到2020年海水提鉀產業化規模將達到100萬噸以上，不但為大力開發海洋資源、發展海洋經濟提供了新的增長點，還將為支援“三農”、保障國家的糧食安全作出重大貢獻。