作者:高长安 霍占良 吕欣然 来源:中国科学报 发布时间:2013-7-17 9:02:22
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海水提钾破技术经济难关
 
■本报记者 高长安 通讯员 霍占良 吕欣然
 
在陆地钾矿资源日益短缺、钾肥价格不断攀升的窘境下,海水提钾技术为钾资源开发打开了一扇门。
 
海水中钾的总储量达550万亿吨,是全球陆地钾矿总储量的几万倍,也是可持续开发的天然资源。但是,高效分离提钾的技术难度大,且经济不易过关,却制约着海水提钾的工业化发展。
 
教育部海水资源利用技术工程中心主任、河北工业大学海洋科学与工程学院院长袁俊生带领团队历经30多年研究,在国际上率先突破了海水提钾过技术经济关的难题,并投入万吨级产业化应用,为我国钾肥来源开辟了一条新途径。
 
突破核心技术
 
“众多沿海国家都加大投入力量进行海水钾资源的开发。”袁俊生告诉记者,海水钾资源的开发研究在国际上已有100年的历史,我国却不到50年。
 
1980年,从天津科技大学毕业的袁俊生进入天津海水综合利用研究所海水提钾课题组。8年后,他又来到河北工业大学创建了该校的海洋技术专业。截至目前,袁俊生已经在海水中“提钾”了30多年。
 
据袁俊生介绍,全世界陆地钾矿资源仅集中在加、俄、德等少数几个国家。一个世纪以来众多沿海国家投入大量的人力、物力,致力于海水钾资源的开发,共提出包括沉淀法、萃取法、离子交换法和膜分离法等百余种专利方法。
 
然而,因海水的组成复杂(钾与80余种化学元素共存),且浓度稀薄(浓度仅为0.8kg/m3),造成高效分离提取钾肥技术难度大,特别是经济上不易过关,上述方法均未能实现工业化。
 
经过30多年的刻苦攻关,袁俊生团队研发出“改性沸石钾离子筛”核心技术。该技术使海水中的钾富集100倍以上,突破了海水中钾的高效富集和节能分离等一系列关键技术。
 
不仅如此,袁俊生团队还开发出具有原创性自主知识产权的沸石离子筛法海水提取系列钾肥高效节能技术(氯化钾、硫酸钾、硝酸钾等),并成功地完成了海水提钾百吨级中试和万吨级工业性试验。
 
据悉,该项技术钾肥产品质量达进口优质钾肥标准,而生产成本却较进口钾肥降低30%(氯化钾成本<1800元/吨)。目前该成果已取得发明专利20项,获2010年河北省技术发明奖一等奖、2011年中国国际工业博览会创新奖。
 
该项成果分别通过了国家科技部、河北省科技厅和天津市科委组织的验收或鉴定。专家组认定:该技术与国内外现有的钾肥生产技术相比,具有原料来源广泛、生产成本低、效益高等优势,技术经济指标达到了国际领先水平,为海洋和化肥的产业结构优化调整提供了可靠的技术依据。
 
产业化开发需稳步前行
 
袁俊生团队的“改性沸石钾离子筛”核心技术,在2007年迈出了产业化发展的第一步。
 
当年,山东埕口盐化有限责任公司利用自身的海水资源条件,采用上述核心技术建设了4万吨/年海水苦卤提取硫酸钾及综合利用工程。
 
“这个国家发展改革委立项批复的项目是国家火炬计划项目。”袁俊生介绍,项目投资2.1亿元,设计年产硫酸钾4.0万吨、精制盐12.0万吨、氯化镁16.0万吨。项目于2007年初动工建设,2010年9月已经建成投产。
 
该工程的投产也标志着海水提钾在我国率先实现了产业化。
 
“在产业化的开发过程中,我们不会盲目追求‘大速度’,我们力求一步一个脚印,稳步前行。”袁俊生告诉记者,继山东“4万吨/年海水苦卤提取硫酸钾及综合利用工程”之后,目前他们参与的河北唐山曹妃甸工业区浓海水提钾综合利用工程建设也已经接近尾声。
 
该项目是河北省重大技术创新项目,是以海水淡化副产浓海水为原料,生产氯化钾、精制盐、溴素等海洋化工产品的示范工程项目,也为向北京供水的100万吨/日海水淡化工程的配套项目提供设计依据。
 
“在国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中把‘海洋资源高效开发利用’列为重点领域的优先主题;国家发展改革委发布的《海水利用专项规划》中,将海洋钾肥的开发列为重点任务之一,规划建设万吨级海水提钾工程。”袁俊生认为,国内钾肥缺口达500万吨/年以上,海水提钾的产业化发展前景广阔。
 
“我们的技术既可在沿海地区直接建厂,也可与大规模海水淡化工程配套实施,或与海水制盐及纯碱企业结合。”袁俊生预计,到2020年海水提钾产业化规模将达到100万吨以上,不但为大力开发海洋资源、发展海洋经济提供了新的增长点,还将为支援“三农”、保障国家的粮食安全作出重大贡献。
 
《中国科学报》 (2013-07-17 第5版 技术经济周刊)
 
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