中国钾盐、钾肥60年①

2015-03-24 21:03宣之强
化工矿产地质 2015年4期
关键词:钾盐盐湖钾肥

宣之强

中化矿山总局地质研究院,河北涿州 072754

社会·经济

中国钾盐、钾肥60年①

宣之强*

中化矿山总局地质研究院,河北涿州 072754

提要中国钾盐、钾肥60年成绩显著,中国人从2009年起用世界2%左右的钾盐资源,生产出中国所需50%的钾肥,为农业及粮食持续增长,功不可没。其成就离不开各行业“钾盐人”的执著贡献,和政府的科学规划和管理。

钾盐及钾肥60年回顾前景展望

中国钾盐、钾肥事业60年成就斐然。从1972年至2010年,“中化化肥”累计推广了近3000 万t钾肥,30多年为中国粮食增产一亿多吨【1】,生产出世界25%的农产品;中国人用世界9%的耕地,养活了世界近21% 的人口;2009年起,用世界2%左右的钾盐资源,产出中国所需50%左右的钾肥【2】,功不可没!

1 中国钾盐、钾肥60年

1.1事业发展之回顾

(1)有一批优秀科学家和专家,开辟了中国钾盐、钾肥事业【3】。1949年后,留在中国大陆上有300名左右地质老科学家和专家,涉及盐矿地质专家如朱夏、侯德封、袁见齐、李悦言、郑直等及化学和化工科学家柳大纲、戈福祥等,成为新中国钾盐、钾肥事业的领头羊。他们是中国第一代“钾盐人”和领军人,在一片空白领域里开创和领导了中国钾盐、钾肥事业。

新中国培养的第二、三代“钾盐人”领军人和专家,地学界有张彭熹、郑绵平、曲一华、吴必豪、刘群、钱自強、杨谦、陈克造、郑喜玉、王弭力、蔡克勤等;化学和化工界有高仕扬、曹兆汉、陈敬清、宋彭生、韩尉田、陈大福、吴景泉、李浩、安平绥及李刚等。他们为发展和开发中国钾盐、钾肥事业无私无悔贡献了一生。

(2)有大量优秀的钾盐人,在中国钾盐、钾肥事业 60年中贡献了智慧和心血【1】。因为中国钾盐、钾肥事业起步和发展都在中国落后的大西北地区青海省和新疆的“死亡之海”的干涸盐滩中;高原严酷干燥的气候、荒凉无草的盐壳,无路无人烟、无电无淡水等艰苦条件考验了地质钾盐勘查和钾矿开发、建厂等创业者的意志,他们从未退却。

1954年,慕生忠将军奉中央领导之命令、领导修复青藏公路,在修通甘肃敦煌至青海省格尔木路段时,青海省交通厅公路局由哈萨克族哈吉老人帶路指引、发现了经常使公路路面翻浆而著名的察尔汗干盐滩,它在蒙古语中意思称“盐的世界”。因食用就地苦辣食盐,送至在柴达木盆地找矿的632地质队化验, 钾含量达0.4%。在中央地矿工作的朱夏等指出,那里可能有钾盐矿赋存。1956年,化工部地质矿山局李悦言专家派技术员郑绵平隨盐湖调查队到大柴旦、马海和察尔汗考察,证实找钾有希望。

1957年,中国科学院化学家柳大纲院士带领郑绵平和高仕扬参加中科院盐湖调查队、一同带着找钾、硼的任务进入察尔汗军用机场,偶然发现了卤坑中光卤石钾盐矿物,后经青海格尔木综合地质队和中科院青海盐湖研究所等单位多年辛苦勘察和研究,查明察尔汗是个特大型富硼锂钾镁盐湖矿床。

中国几代“钾盐人”的献身精神,永远留住在后来人的心目中。如,在青海格尔木察尔汗“钾矿博物馆”展厅和西宁中科院青海盐湖所“展示厅”中、以及“中国钾盐钾肥50年”专著等回忆文章里,都已记录下那段艰辛创业历史。

(3)高层设计和决策指明和保障了钾盐、钾肥事业发展方向。1956年,中国中共中央召开关于知识分子问题的会议,发出“向科学进军”的号召;会后中央政府和科学家制定了1956~1967年“中国12年国家重大科学技术长远规划”,明确了以找钾、硼为主要的盐湖科学考察任务。组建了中国科学院盐湖科学调查队,经地质勘探和地学、化工硏究,查明青海察尔汗为中国首个大型固、液并存盐湖型钾镁盐矿床。从此,结束了中国无钾盐和无钾肥的历史【4】。

1959年,在北戴河召开了全国“盐湖盐矿学术会议”,柳大纲院士首次指出中国盐湖具有“多、大、富、全”特点,为盐湖化学和化工指出发展方向。

1963年原国家科委设立盐湖专业组与化学工业部制定了“盐湖科技发展十年规划”,提出在青海察尔汗建立年产10万t钾肥工厂构想。

1986年“七五”期间国家提出“青海盐湖提钾和综合利用”科技攻关项目与文革后重组化学工业部计划建成年产20万吨的青海钾肥厂;其中主要课题延续到1990-2000年“八五”和“九五”的国家攻关计划中。

共和建立初期,国家百废待兴、一穷二白。在计划经济体制下,中国科学家和中央领导顶层设计以及各地领导和广大“钾盐人”认真贯彻实施,致使中国钾盐、钾肥有个良好开端【5】。60年来的事迹和成果为中国钾盐钾肥事业走向兴旺打下了稳固基石,终于使中国钾盐(肥)事业追上世界水平。

1.2中国钾盐、钾肥事业60年重大科技和创新成就【1】

60年来,对中国钾盐、钾肥在国内有重大贡献和达世界水平影响的十大成就,记录如下:

(1)1980年,袁见齐先生首次提出“高山深盆”陆相成盐成钾模式;1983年发表了“高山深盆的成盐环境—— 一种新的成盐模式剖析”文章,为中国陆相盐湖找钾提高了信心【6】。

(2)1986年,中国科学院青海盐湖硏究所在张彭熹所长领导下,其承担“七五”国家重点科技攻关项目“青海盐湖提钾和综合利用”中有11项取得国际水平,为我国钾肥生产和盐湖资源的综合开发利用提供了技术支持。

(3)2006年,青海盐湖工业集团有限公司在4#工艺的反浮选的基础上,结合以色列的冷结晶技术,研究开发出氯化钾生产新工艺,成功应用于察尔汗盐湖年产100万t工程,荣获国家专利发明金奖。2002 年“盐桥”牌氯化钾荣获“中国名牌产品”。

(4)1995年中国地质科学院矿床所王弭力研究员领导的“罗布泊远景区成钾”专题组联合多个单位,在新疆罗布泊‘罗北凹地’发现大型卤水钾矿;2005年作为“罗布泊地区钾盐资源开发利用研究”项目的负责人王弭力,从国家领导人的手中接过“2004年度国家科学技术进步一等奖”。他们还及时将10年来发现和开发罗布泊钾矿实验资料无偿捐与“国投罗钾公司”,为中国罗布泊钾盐的快速开发增添了力量【7,8】。

(5)2009年“十一五”国家科技支撑计划项目“罗布泊盐湖资源综合开发利用关键技术研究”得到国家科技部、国资委充分肯定,年产百万吨硫酸钾镁肥全面达产,获得授权专利成果18项,其中发明专利7项、实用新型专利11项。

2014年“罗布泊盐湖120万t/a硫酸钾成套技术开发”又荣获国家科学技术进步一等奖;“罗布泊”牌硫酸钾是世界少有的无氯优质钾肥,各项指标达到和超过国家标准。李浩总经理领导的“国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司”仅用4年时间走完探索性试验、小试、中试和工业试验厂,相当同类美国犹他州大盐湖用15年完成研制的奇迹。

(6)20世纪中期,原化工部连云港设计院一群中老年专家开发出“对卤脱钠控速分解结晶法”,采用反传统的先脱钠后脱镁新工艺生产氯化钾,定名“青钾4#”工艺,填补了中国该领域技术空白并成功应用察尔汗百万吨氯化钾生产中。

(7)2004年,中国蓝星长沙设计院等单位一批中青年专家和罗钾公司合作成功开发用“硫酸镁重型卤水制取硫酸钾”工艺,使中国达世界同类水平、也填补我国该领域技术空白并成功应用罗布泊钾矿开发。

(8)1994年,中国民营企业“山西文通钾盐集团”在董事长李刚领导下,完成首创“离子交换硝酸钾”新工艺及喷浆法硝酸钾造粒新工艺,打破了国外企业对我国硝酸钾市场的垄断,达世界先进水平。

(9)1995年,国家“九五”期间,山西大学程芳琴教授主持完成了芒硝法生产硫酸钾的新工艺,为世界利用芒硝制取硫酸钾开辟一条新途径。

(10)1988~2003年,青海钾肥厂和青海省格尔木地质调查院两次对察尔汗盐湖低品位固体钾矿进行了重新计算,结论:察尔汗盐湖全部固体钾矿可溶解转化储量大于29 600万t【2】。

2012年,中国地质科学院矿床资源所“非金属矿产硏究室”与盐湖集团合作实施的“察尔汗盐湖别勒滩难采低品位固体钾矿”(国家863开发项目)溶解转化开采成功,获得了国家发明专利。上述两项研究成果表明,中国盐湖低品位固体可开发钾盐储量在察尔汗盐湖钾矿又增加近 3 亿t储量。使开发达57年历史的察尔汗盐湖钾矿“青海钾肥厂”年龄将再延长30年。

从 1946年袁见齐先生著文“西北盐矿概论”中指出,“查钾为制钾肥、炸药之重要原料,吾国尚未大量发现,尤其特别注意”,到2015年已达70年。

1955年,新中国在开发大西北和巩固西藏边疆安全形势下,修筑“敦格”公路时,通过青海柴达木盆地察尔汗干盐滩中、及时发现了不能食用的钾盐矿【8】,…到 1958年中国第一袋粗钾肥在察尔汗诞生,至今也有60年。

本文采用 60年重大成就简要回顾,来迎接21世纪中国钾盐、钾肥事业新发展。

2 中国钾盐、钾肥事业前景展望

展望末来,中国钾盐、钾肥事业正从市场经济和改革开放大潮中发展、茁壮成长。以下概述几条中国钾盐、钾肥事业正在新一代“钾盐人”努力开创下的美好蓝图和前景。

2.1“海相找钾”,开创找钾新思路

2010年8月,“中国陆块海相成钾规律及预测研究”即国家重点基础研究“973”计划项目,获得国家科技部批准。由中国地质科学院矿产资源研究所的刘成林研究员为该项目首席科学家,专家顾问组组长是郑绵平院士。参加该项目,还有中科院青海盐湖所、青藏高原研究所,中石油勘探开发研究院及地科院资源所“盐湖中心”等单位30余名中青年博士、研究生组成团队,计划在2011~2015年中完成【9】。

该项目实现了袁见齐院士 1988年提出“找钾工作的重点亦应转向海相层位”的宿愿,也表达了中国“找钾人”新的思路和方向。

中国钾盐资源与世界相比,有何特点?找矿方向在哪里?“973”找钾研究项目团队在新一代找钾领军人、罗布泊钾矿发现者之一刘成林研究员任首席科学家挂帅下,将在2015年11月中向国家科技部有答辩汇报。

2.2科技引领钾盐找矿新动态

中国地质科学矿产资源所、郑绵平院士领导“盐湖中心”团队在地质调查项目和国家自然科学基金重点项目联合资助下,联合柴达木综合地质矿产勘查院等单位,在柴达木盆地西部阿尔金山前第四纪早期地层发现新砂砾型含钾卤水层,根据钻探资料推算资源量3.5亿t;在与中化地质矿山总局化工地质硏究院合作中,发现新疆塔里木库车拗陷厚达百米古近纪含钾盐层,含氯化钾层厚度为41m;在四川盆地发现三叠系杂卤石,对上扬子盆地 13个储卤构造富钾卤水矿进行评估,估算氯化钾资源量4917万t;在滇西南勐野井建立钾盐“二层楼”式成矿模式;在陕北“油钾勘探”中,圈定和大幅度缩小了陕北奥陶系盐盆找钾靶区等成果【9】。

由刘成林研究员率领多个单位组成团队,于2015年底完成的“中国陆块海相成钾规律及预测硏究”国家重点基础硏究973计划项目,理论成果丰硕、引人注目,有不少可应用技术及成钾模式,可引领今后中国海相地层中找钾。

2.3“盐湖股份公司”立百年盐湖,创永续事业

2011年4月“青海盐湖工业集团股份有限公司”更名为“青海盐湖工业股份有限公司”简称“盐湖股份公司”。经过几代“盐湖人”艰苦奋斗,“青钾”盐湖人重新确立了“立百年盐湖,创永续事业”的理想。

进入“十二五”期间,“盐湖股份公司”将全面启动盐湖资源综合利用项目,通过天然气化工、煤化工和盐化工的相互结合,建设具有地方资源优势、技术先进成熟、市场容量大、发展前景好、竞争力强的大型项目……,建设钾盐、镁盐、氯碱三大工业基地,形成钾、钠、镁、锂、氯盐五大产业群,实现由钾盐向钾碱、无机向有机、有机向精细化工、盐湖化工向有色金属行业的跨越 。这是一篇具世界先进水平的宏伟计划蓝图,综合利用盐湖及周边资源将再创中国“钾盐人”的新梦想。

2.4“罗钾”改变了世界钾肥工业的格局

1999年末,在李浩总经理带领下,“国投罗钾公司”用10年时间,在“死亡之海”罗布泊盐滩完成和实现了一个具有完全自主知识产权的成套技术——“罗布泊盐湖120万t/a硫酸钾成套技术开发”项目,並参与起草、修订国家标准2项,荣获 2012年度中国石油和化学工业协会科学技术奖特等奖。其装备和制造水平达世界先进行列,单厂生产规模世界最大,硫酸钾肥质量达世界第一。 世界肥料工程组织总干事米切尔称:“罗钾”的建成改变了世界钾肥工业的格局。

罗布泊“国投罗钾公司”,今后将扩大硫酸钾肥产能及综合回收钠盐、镁盐及锂、硼等稀有元素,结合周边天然气、煤矿等资源开发,前景广阔。今后,在新一代“罗钾”李守江总经理领导下继续与地科院资源所“非金属硏究室”合作、开展向罗布泊周边及深部寻找已查明有钾盐显示的(未知)钾盐矿以及认真查明年产200万 t硫酸钾“产能”的科学依据等,将迎来“罗钾”新的可持续长远发展。

2.5“中化化肥”在钾肥进口、流通、服务中作用

“中化化肥有限公司”,简称“中化化肥”,是中国中化集团公司农业板块的旗舰企业,是中国唯一具备氮肥、磷肥、钾肥及复合肥四大肥料生产线的企业,…为钾盐(肥)行业“中下游”进出口贸易及农业增产等发展作出了巨大贡献。它是计划经济时代的“国家队”和现代市场经济下的“主力军”。

钾肥是农业生产中所需氮、磷、钾三大营养素之一,是中国中低产田改造的关键的一环。中国在1990年土地资源调查中,约有71.3%属中低产田;2006年仍有0.812亿hm2(12.18亿亩)耕地为中低产田地。

2014年,中国国产钾盐钾肥按 KCI计、达877万t,进口估计800万t,总消弗表现1742万t,自给率 50.3%。其中钾肥 95%用于农业,约100万t钾盐用于工业中。

因为中国在2001年加入世贸组织,所以2002年国家取消了钾肥进口配额,中国钾肥经营彻底走向市场。“中化化肥”钾肥团队努力工作,成功打造“中化加钾”国内农用化肥第一品牌,市场占有达90%以上。

近年来,“中化化肥”推进营销网络创新,进一步加强与科研院所和金融机构等合作以及化肥打假等工作,继续为国家13亿人口粮食安全和农民增产增收发挥重大作用。

2.6中国钾盐、钾肥“走出去”,开创境外找钾建厂新格局

从20世纪80年代起,中国政府和科学家就探索到境外探钾开钾,如曲一华教授率团首次赴泰国呵叻盆地考察钾矿。

到 2014年,中国在境外钾盐(肥)项目达28个,含10个国家,拥有钾石盐和光卤石储量约176亿t(KCL)。其中,加拿大7家(中川、兖煤、长联、太极、中海油、中加自然资源、甘肃丝绸之路博物馆有限公司),其中兖煤在加拿大萨省钾矿开发已进入实质性开发阶段;老挝9家(正在和中国科学院青海盐湖所联合开发生产中的云天化“中寮矿业”、“开元钾”已有钾肥反哺国内,与“中农”、“中水电”等拿取探矿权及采矿权的共9家);哈萨克斯坦1家(中哈富通钾肥公司);刚果(布)3家(春和集团、刚果鲁源矿业公司和鼎亿);泰国2家(泰汉泰集团和联添控股集团公司等);伊朗1家,上海某家公司;埃塞俄比亚2家(安徽华岳矿物材料公司及青海盐湖股份);乌拉尔 1家(财富基金持乌拉尔12.5%股份);阿根廷1家(中国公司已获取6个采矿权证);美国1家(甘肃丝绸之路博物馆有限公司)。

据悉,国务院将出台“走出去”重大利好政策,这将促进境外钾肥基地建设,为21世纪中国钾盐(肥)事业可持续发展提供了良机。

2.7“中国无机盐工业协会钾盐、钾肥行业分会”的桥梁作用

2010年3月起,作为中国钾盐、钾肥行业唯一的在民政部注册登记的行业社会团体,到现在“钾盐、钾肥行业分会”名称正式启用。前后十年来,分会做好了全行业的协调、沟通和服务工作:做到从资源到流通再到终端会员的“娘家人”精心的付出,推动和维护了行业健康发展。

本行业所指钾盐、钾肥为:地质钾盐找矿与硏究及矿山开发等属上游行业,中游指钾盐、钾肥生产及流通等领域,下游或称终端是农业口科研、推广及广大农业专业户和个体农户等。若从产品上划分:钾肥主要指氯化钾、硫酸钾和硝酸钾等,钾盐则指碳酸钾、氢氧化钾、氯酸钾等。当然,进出口贸易、金融、相关院校及媒体等也是重要参与的横向企、事业单位;还有众多后起之秀,如:民营资源型可溶性钾盐企业,有冷湖滨地钾肥、中信国安、青海中航、和丰高科等60余家,各行各业的介入已是一支重要的新生“钾盐人”力量。

3 对中国钾盐、钾肥事业的未来发展思考

据行业分会会刊“钾盐与钾肥”2014年总第40期报道,“中国可持续发展矿产资源战略硏究“化工、盐湖”课题”专家评审会,将钾资源的可持续开发与中国钾肥的可持续供应保障提到了空前的高度;国家又开始对我国钾肥今后 10年、20年甚至百年后的可持续供应方面,从国产、境外及进口三路纵队进行科学的长远的顶层规划设计,其内容尚不得而知。

2011年,中国钾盐(肥)行业分会、曾在完成工信部《“十二五”钾盐产业结构调整》的课题中指出,“十二五”是我国钾盐由生产发展大国走向生产強国的关键时期,要在“十二五”末基本达到满足国内钾盐需求量的80%,…今年已到2015年,依据行业分会2014年总结内容称自给率仅有50.3%,这个计划不可能完成已成定局。

3.1中国钾盐生产能力能满足国内多少需求为适宜?

这是个长期有争议的话题。据了解,中国第一和第二代地质和化工专家依据:①中国钾盐资源探明固体和液体矿储量仅为10.05亿t(多属盐湖卤水型)(2014年),与境外光卤石、钾石盐等探明固体钾矿达200多亿吨相比,实属少钾国家,②中国盐湖卤水钾矿资源类型多属品位低的贫矿和开发条件多处于偏远西北无人缺水等条件极差地区等不利因素,……因此老专家们坚持、不宜提出过高自给率,多数人认为达到33%自给率足矣。

此外,拥有多少钾盐矿产资源也是一个国际矿业重要发言权;由于中国特殊地质不利成大钾盐矿条件制约,短期内找到和到开发生产出钾肥长达20年周期以上;因此,有序、科学开发脆弱的盐湖钾矿事关重大,留住相当多的资源给后代、不容犹豫;况且,如今中国新一代“钾盐人”已走出国门,又多了一条利用国外钾矿开发、发展机遇。

3.2中国钾盐(肥)发展经验,在与世界接轨中已发现有很大变化

这种变化主要体现在:①国家钾矿资源量与找钾矿科研能力在提高;②中国钾盐生产能力和技术达世界同行业水平;③中国农业需求和人口增长不断加大;④世界钾盐资源充足,已探明儲量可供世界开采240年以上,产能到2015年生产能力估计达5960万t(K2O),产能已经过剩;⑤中国各行各业,国企、民企等已成功走出国门,到境外开钾矿等。

上述综合因素,是制定未来中国钾盐(肥)事业的重要依据。目前,在中国已有众多新、老钾盐(肥)专家学者认为,一切好心的长官意志和无知的善良愿望“假定”和制定中国钾肥自给率一味人为追求拔高,是要有人力、物力和资源、环境为付出沉重代价的,最终受困的是中国政府、损害的是还是广大纳税人(百姓)。

建议:珍惜利用好我国探明的少量钾和其它伴生丰富的锂、硼等多金属资源,综合利用开发钾矿是当前开发钾盐人努力方向;坚持找钾基础地质理论硏究;加强物探、化探等深部探钾方法技术创新以及国家支持勘查钾矿风险投资。

思考:为了中国人的粮食及农业稳产增产掌握在中国人手中,继承中国各代“钾盐人”的爱国、敬业精神,新一代钾盐人将努力创新、创业付出。在国、内外形势不确定性风云变化中,预测中国钾盐、钾肥事业前途是曲折和光明的。

1中国无机盐工业协会钾盐(肥)行业分会,中华合作时报社,“中国农资”传媒,编著.中国钾盐钾肥50年[M].北京:中央财政经济出版社,2011

2鲍荣华,亓绍英. 中国对世界钾盐资源的依赖关系[J].钾盐与钾肥,2015,46(1):26~32

3朱 训,主编.中国矿业史[M].北京:地质出版社,2010

4宣之强,王连第. 中国钾盐50年[J].化工矿产地质,1999,21(3):181~187

5宣之強.化工矿产开发简史. 见:中国化工博物馆,编著. 中国化工通史(行业卷)[M].北京:化学工业出版社,2014:668~680

6北京地质大学(北京)出版社. 袁见齐教授诞辰百周年纪念文集[M].北京:中国地质大学出版社,2007

7焦鹏程,刘成林,颜辉,等. 新疆罗布泊盐湖深部钾盐找矿新进展[J]地质学报,2014,88(6):1011~1024

8宣之强. 中国察尔汗、罗布泊盐湖钾盐矿发现史揭秘,中国地质学会地质学史第24届学术年会论文汇编[M].北京:

中国地质大学及地史专业学会,2012,185~189

9宣之强. 中国找钾历程纪[A],见:中国地质学会地质学史第25届学术年会论文汇编[M].北京:中国地质大学及地史专业学会,2013,197~207

Abstract

China has the great achievement on prospecting potash and potassic fertilizer. 50% needed potassic fertilizer had been produced in China with 2% potash resources in the world, which provided the sustained growth of agriculture and commissariat. The potash prospectors and governmental management contribute preferably.

REVIEW AND PROSPECTOF POTASH AND POTASSIC FERTILIZER DURING THE PAST 60 YEARS IN CHINA

Xuan Zhiqing
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau ,Zhuozhou, Hebei, 072754, China

potash and potassic fertilizer, 60 years review, prospect

F407.1

A

1006-5296(2015)04-0249-06

① 本文得到“中国陆块海相成钾规律及预测研究”(973)[2011CB403 000]项目支持

* 第一作者简介:宣之强(1939~),男,岩石矿物地球化学专业,高级工程师

2015-05-20;改回日期:2015-07-02

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