中国工程院院士、天津大学国家工业结晶技术研发中心王静康

世界钾肥工业发展状况与趋势

———世界钾肥工业发展概况。世界上有95%的钾盐用作肥料，有90%以上的钾肥为氯化钾。钾肥是三大化肥品种之一，是农作物必需的肥料。德国于1860年领先开采出钾盐，历经100多年的发展，至1999年为止，世界上已发现30余个成钾盆地。世界钾盐资源极为丰富，资源总量达到2500亿吨（以K2O计），绝大部分为地下钾盐，少部分为含钾卤水。据美国地质调查局统计，2002年世界钾矿探明储量83亿吨、基础储量170亿吨。

全世界有13个国家生产钾肥，1998年世界钾肥产量为2550万吨（以K2O计）。加拿大、白俄罗斯、俄罗斯是主要生产国，三国总和占世界产量的60%以上；其次是德国、以色列和约旦。美国是世界最大的钾肥消费国，占世界钾肥总消费量的四分之一；中国是第二消费国，占12%；巴西位列第三，占10%。

———世界钾肥工业发展趋势。其一，由盐湖可溶性资源提取钾盐。目前，全世界仍以盐湖可溶性资源提取钾盐为主。为了保证市场竞争力，其产业具有共同特点：综合产品与优化利用，发展趋势已由单一钾盐向多产品优化联产的结构发展。例如，MINSAL公司利用阿塔卡玛盐湖资源年产25万吨硫酸钾和2万吨锂盐产品，目前阿塔卡玛盐湖已经成为世界最重要的锂盐和钾盐生产地。再如，阿拉伯钾盐公司开发利用死海资源，生产钾盐、溴、溴化钙和阻燃剂四溴二酚等；死海工业有限公司主要提取氯化钾以外的其他化学品，2001年生产硫酸钾4万吨；氯化镁公司2001年投产了年产6万吨的氧化镁工厂；死海工业有限公司除了生产钾盐，还具有世界上最大的氯化镁生产厂，片状结晶氯化镁产品，年产量达10万吨。

其二，钾资源向综合开发利用发展。钾盐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构成的可被利用的矿产资源，目前世界范围内开发利用的主要是可溶性钾盐资源。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，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。不可溶性的含钾岩石或富钾岩石大多属于硅铝酸盐类岩石，如明矾石、霞石、钾长石及富钾页岩、砂岩、伊利石、富钾泥灰等。

为了保证环境与资源利用的可持续发展，国外早已对不溶性钾矿资源进行开发利用，如伊利石因最早发现于美国的伊利岛而得名，是一种富含钾的硅酸盐云母类粘土矿物。其K2O含量一般在6%～9%。伊利石具有粘土矿物的共性：轻白细软、化学惰性、熔点高、比热大、导电热率低等，同时也有它独有的特性，即富钾、高铝、比表面积大。此外，对海水提钾等无机盐研发，在国外亦已深入开展应用基础及准中试规模的研发工作。也就是说，国外已形成由不同类型资源制备钾肥的趋势，产业发展趋势已经由单一钾盐产品向多产品优化联产的产品结构发展。为了达到针对不同农作物提高肥效的目的，发展复合肥也是现在化肥工业发展的主要特点。现代化肥业另一个发展特征是，钾肥生产技术的持续提升，如工业结晶是钾肥制造的核心技术，至今仍是国际对外封锁的专利技术，也一直处于不断提升与优化阶段。

中国钾肥工业发展状况与趋势

———中国钾肥工业发展概况。

中国是农业大国，自1949年新中国成立以来，作为三大农肥之一的钾肥产业一直受到政府及科技界的特别关注，已走过了59年的发展历程。从时间划分大致可分为三个阶段：即1949～1977年的第一阶段；1978～1999年的第二阶段；自2000年开始了第三阶段。

第一阶段：1949～1977年。1951年兰州大学戈福祥教授上书中央，要求调查盐湖资源，1956年中国政府将考察中国盐湖列入“中国12年国家重大科学技术长远规划”之中，并于1957年组建了中国科学院盐湖科学调查队，明确了以找钾资源为主的任务。在盐化学科学家与地质学家共同努力下，先后发现了察尔汗钾镁盐湖矿床及一批芒硝、钠硝石、天青石等盐类矿产，并完成了柴达木盆地众多盐湖的考察。1958年，土法上马，用原生光卤石生产出第一批含50%KCl的钾肥，实现了中国钾盐和钾肥零的突破。此时，比1860年世界领先开采钾盐的德国推迟了100年左右。同期还开展了理论研究，建立了“陆相成钾成盐”学说。1958～1977年，中国地矿部勘探查明钾矿产地只有几地，主要为盐湖卤水矿，所发现的氯化钾储量不足2亿吨，与国外相比，中国钾资源严重匮乏。为了提高钾肥自给率，国家计委于1975年开始发文件并组织石油

化学工业部等10个部委制定开发青海察尔汗盐湖的规划。面对国外钾肥生产技术的封锁，中国随即开始了继续勘查钾盐资源、自主研发技术的艰苦奋斗的第二阶段。

第二阶段：1978～1999年。1978年全国科学技术大会的召开，开始了改革开放的新阶段，促进了中国钾盐地质勘查工作的进一步开展，并在钾肥自主研发及钾肥制造规模化生产等方面相继取得了新的成就。在中国钾盐地质勘探方面，开展了青海西部及北部第二轮找钾普查，与国外合作开展东部地区找钾研究，同时加强了海相底层找钾探索，发现了新疆罗布泊“罗北凹地大型卤水钾矿”等，中国钾盐储量比1978年前公布值翻了一番，达4亿吨KCl。在钾肥产业技术自主研发方面，在国家科技部、发改委、农业部等有关部门联合主导下，1980年启动“国家‘六五’科技攻关01号”项目，并下达给天津大学化学工程系统工程研究室及上海化工研究院，开展了“青海盐湖钾盐生产系统工程研究”，由小试到200吨/年级中试研发，自主开发了由原生盐湖光卤石制取工业级钾肥及精钾技术与设备，领先应用了计算机辅助控制的信息化手段，自主开发了控制软件。项目完成后，通过国家验收并获得了国家奖励，该项目的完成为中国钾肥规模化生产提供了技术依据。在钾肥制造业规模化生产方面，在这阶段钾肥年产量达到了25万吨，是1978年年产量的10倍。总结钾盐研发与产业实践结果，发表与出版了一批在国内外有影响的论文与专著。但和世界钾矿资源与钾肥产量相比，中国严重缺钾，钾肥对国外的依赖性问题仍未得到根本解决。

第三阶段：自2000年开始。进入21世纪中国钾肥形势更加严峻，主要表现为：

其一，由于中国钾资源匮乏，产业发展滞后，钾肥供给长期依赖进口。中国钾资源可利用的固体钾盐资源不多，而盐湖资源还不到世界钾盐资源的5%。2005年，中国钾肥施用量达700多万吨K2O，而产量只有176万吨K2O，对外依存度高达76%。随着国际钾肥垄断集团的形成，全球钾肥价格迅速上升，如中国氯化钾进口价格由1990年的110～120美元/吨，提高到2005年的207美元/吨，上涨了70%以上。在所有矿产资源对外依存度中，钾盐对外依存度仍为最高。数据显示，2004年，中国钾盐国内消费的对外依存度达到77%，中国钾盐进口量占世界的16%，而中国对钾盐的需求每年还以10%的速度递增，国家每年需要花费巨额外汇从国外大量进口钾肥。这都将减弱中国经济体系的平稳性和抗击性，涉及到国家安全问题。

其二，钾肥中的钾作为植物所需的氮、磷、钾三大营养元素之一，在植物体内起到非常重要的作用。中国耕地长期施肥比例失调，是目前世界上最严重的缺钾地区之一。在农业发达的沿海地区，土壤中的钾以每年0.0005%的速度下降，其他地区下降速度也达到0.0002%。土壤中缺钾造成农作物早衰，抗病、抗倒、抗寒、抗旱能力降低，农产品品质变差，产量下降。

因此，开辟钾肥资源，增加钾肥品种及供应量，科学施用钾肥，全面实施耕地的补钾工程已经成为中国农业再上新台阶所必须解决的重大问题。因此，寻找新的钾资源，提高中国钾肥自给率，已经成为当务之急。

改革开放为钾肥工业提供支持

为应对危机，中国政府主要采取了五项重大措施：

第一，国土资源部以国土资发（2004）54号文件《矿产资源补偿费矿产勘探工作五年计划纲要》，将钾盐列为国家优先安排的急缺矿种，加强对钾资源的勘查与有效利用。

第二，中国制订了国内钾肥产业跃升计划并已实施，作出中国钾肥自给率未来将提高到30%～40%的决定。国内钾肥产能扩张主要包括：固体钾资源开发将使盐湖氯化钾年产能扩张到250万～300万吨；中信国安75万吨/年硫酸镁钾肥；罗布泊钾盐公司120万吨/年硫酸钾项目预计于2008年年内投产；浙江万向集团将在新疆鄯县投资2.7亿元进行产值2亿元、约5万吨的硝酸钾中试，试验成功后，主要以钾肥为主导产品，从2008年开始，一期将投资18亿元建设120万吨硝酸钾装置，二期结束后，预计项目总投资80亿元，硝酸钾生产规模将达到245万吨。未来中国钾肥自给率将提高至30%～40%。目前，三大钾肥工程进展顺利，预计到2010年三大钾肥工程全部建成投产后，中国钾肥产能可望达到国内需求量的三分之一，但自给率依然偏低。

第三，在资源全球化的时代，中国政府决定顺应国际形势需求，实施“走出去”的战略，充分利用“两种资源、两个市场”，到国外勘查开发钾盐矿产资源并建立中国钾肥基地，这也是解决中国钾肥短缺的重要途径。2004年11月，在温家宝总理的亲自促成下，云南中寮矿业开发投资有限公司与老挝政府签订了《老挝万象盆地钾盐矿开采生产协议》，并获得了老挝政府颁发的《投资许可证》和《采矿许可证》。云南中寮矿业开发投资有限公司获得了老挝政府授予的78平方公里的开采区、8.6亿吨钾盐矿储量、30年的开采权（到期还可以延长两次，每次10年），整个矿区以钾为主，并伴(共)生有钠、镁盐以及溴等。云南中寮矿业开发投资有限公司通过对老挝万象钾盐的开发，可以将其建成为亚洲最大的氯化钾生产基地。2005年5月，中财国企投资签约收购位于泰国的亚洲最大钾矿，这也是中国首次境外收购钾盐矿，预计该矿钾盐产量将达到100万～200万吨，大部分将用于国内。

第四，加快开发利用难溶性含钾盐矿制造钾肥，研究含有含钾岩石中钾的提取技术。已探明中国难溶性钾矿资源比可溶性矿产资源丰富，而且多分布在中国中部和东部农业发达地区。一方面，中国可溶性钾矿资源短缺；另一方面，储量巨大的钾矿资源却未能得到很好的开发利用。中国对不溶性钾矿资源的开发利用虽然比国外起步晚，但自上世纪50年代就开始了利用含钾岩石提钾的工艺探索。国内的一些研究单位，如化工部、地矿部、建材部的有关院所和企业，曾先后采用不同的方法进行钾肥开发，但基本处于试验和推广阶段，形成工业生产的技术不多。因此，加快开发利用难溶性钾矿制造钾肥，研究含钾矿石中钾的提取新技术，势在必行。

第五，由于中国缺乏自己成套的盐湖资源开采利用技术，在引入国外技术谈判中，国际专利技术皆已形成不合理的高额壁垒。为了保证中国钾肥工业科技领先，走循环经济发展健康之路，国家科技部按照中国“十一五”科技规划，针对钾肥生产技术的提升，设立了“十一五”科技支撑计划一批重点项目，如下达给天津大学国家工业结晶技术研发中心的《老挝钾镁盐矿资源生态利用的系统工程研究》支撑计划项目。该项目的研发，将为尽快实现大规模钾盐项目奠定技术基础。为此，天津大学国家工业结晶技术研发中心开发了“生态法热溶浸高效耦合结晶”的矿石开采新技术，它属于共性技术，其产品结构由单一钾盐产品向多产品优化联产的产品结构发展。该技术的研发不但对于老挝钾镁盐矿的开发及对钾盐资源的利用有重大应用价值，而且对中国各种地下深埋的矿石资源的开发利用都有广泛的共性应用价值。开发具有中国自主知识产权的新型生态产业化、智能化的钾盐生产技术，不但是参与国际竞争的当务之急，而且对中国农业的可持续发展同样具有非常重要的意义。

钾肥工业发展任重道远

———中国钾肥工业发展趋势。中国钾肥产业新局面：对国外钾盐既充分利用，又不过分依赖。未来中国钾盐的需求来源分配是：自给占30%～40%，周边国家开发占30%，周边国家进口占20%～30%，其他占0%～20%，形成合理的布局。这对建立起中国强有力的钾肥资源保障体系，保证中国农业的可持续发展具有非常重要的意义。目前国外化肥产业仍在上升中，我们必须加速开拓创新，尽快开发出具有国有知识产权的新型技术，才能保证中国化肥产品卓越的经济技术指标，并在国际市场竞争中与之抗衡。所以，必须开发新的由矿产资源制取钾盐的生产路线，并实现产业化，才可能及早扭转中国对国外钾肥过分依赖的不利局面。