不同理化处理对钾长石的促释效果研究

不同理化处理对钾长石的促释效果研究

王  俊1 刘  辉1 张俊涛2 廖宗文1

（1 华南农业大学资源与环境学院 广州 510642

2 广州市园林科学研究所 广州 510170 ）

摘  要：研究不同理化处理手段(如活化剂、活化水等)对钾长石中钾的促释效果。结果表明，不同烘干温度，不同活化剂及其用量对钾长石的活化效果均有明显影响，促释技术为难溶性钾矿物的开发利用提供了一条新的利用途径。

关键词：活化剂 活化水 促释 钾长石

The Effect of Different Physical-chemical Treatments on Promoted-release Feldspar

Wang Jun1, Liu Hui1, Zhang Juntao2, Liao Zongwen1

( 1 College of Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou, 510642

2 Guangzhou Institute of Landscape Gardening, Guangzhou, 510170)

Abstract: The purpose of this paper is to study the effect of different Physical-chemical Treatments, such as activators, activated water, on potassium promoting in feldspar. The result showed that different temperature, different kinds of activators and dosage could obviously activate feldspar. This promoted-release technology provides a new method for using insoluble potassium minerals.

Key words:activator; activated water; promoted-release; feldspar

钾肥是重要的肥料资源，水溶性钾矿在世界范围内分布不均，集中在少数国家，我国目前发现的总储量仅10亿吨，不到世界总储量的1%。我国需求的水溶性钾对外依存度高达50%，最近必和必拓公司企图收购加拿大钾肥公司，使我国钾肥供应保障的潜在威胁进一步凸显。如何拓宽钾肥供应渠道就成为一项迫切任务。我国非水溶性含钾岩石储量丰富，其中钾长石矿的总量达百亿吨[1、2]。研发节能、高效和经济可行的钾长石制肥产业化技术，对破解钾资源受制于人的困局、保障粮食安全具有重大的战略意义。合肥工业大学在磷酸与钾长石共融提钾方面取得重要进展[3、4]。促释是基于活化态有效性而提出的新技术，与减缓水溶性肥料释放速度的缓释技术方向相反，其特点是通过对难溶矿物活化，促进养分释放，使之与作物吸收实现动态供求平衡。

在应用促释技术处理磷矿镁矿成功的基础上[5、6]，本文进一步探索在温和条件下，通过不同的理化处理手段对钾长石的促释效果，为开拓利用我国丰富的钾长石及其他非水溶性钾矿制肥的新途径提供科学依据。

1  材料与方法

1.1 试验一

1.1.1 无机盐活化剂及活化水对钾长石钾释放的影响

(1) 供试材料。

钾长石(100目)，活化水，三种无机盐活化剂NaCl，NH4NO3和NH4HCO3。

(2) 研究方法。

经活水器处理的2000 mL自来水浸泡纳米材料3 h，制得活化水[5、6]，活化水具有小分子团结构，活性高，可明显提高矿物的溶解性。按表1量取样品，分别放入100 mL塑料瓶中，拧紧瓶塞，摇匀后振荡15 min(振速为150～180 r/min)，然后过滤，采用火焰光度法测定滤液中钾的浓度。每个处理3次重复。

表1 无机盐活化剂及活化水对钾长石钾释放处理
Tab.1 The treatments of inorganic salts and activated water on potassium promoting

1.2 试验二

1.2.1 不同活化剂及其用量和烘干温度对钾长石钾释放的影响

(1) 供试材料。

钾长石(100目)，两种活化剂QN(无机物)和LinN(有机物)，均为华南农业大学新肥研究中心研制。

(2) 研究方法。

活化钾长石制备：在钾长石中分别加入两种活化剂，再加入蒸馏水混合研磨，于35 ℃、60 ℃烘干，待用。详见表2。

表2 不同活化剂及不同温度对钾长石的促释处理
Tab.2 The treatments of different kinds of activator and temperature on potassium promoting

(3) 活化钾长石水溶性钾的动态测定。

称取0.5000 g样品(测定活化剂本底的处理)放入100 mL的离心管中，加入蒸馏水50 mL浸提，摇匀，在振荡机上振荡15 min，振荡速率为180次/分钟，然后离心10 min，转速为5000转/分钟，过滤，取上清液，即得滤液Ⅰ。剩下样品留在离心管中，再次加入蒸馏水50 mL浸提，摇匀，振荡15 min，然后离心10 min，转速为5000转/分钟，过滤，取上清液，即得第二次滤液Ⅱ。用同样的方法处理得第三次滤液Ⅲ。采用火焰光度法测定滤液中钾含量。

2  结果与分析

2.1 试验一

2.1.1 无机盐活化剂及活化水对钾长石钾释放的影响

不同无机盐活化剂对钾长石钾释放具有不同程度的促进作用。相对于对照，NaCl处理提高了76.0%，NH4NO3处理提高了41.0%，NH4HCO3处理提高了43.4%(表3)。

无机盐活化剂对钾长石钾释放的促进作用是通过离子代换作用而实现的，NaCl处理的促进效果好于NH4NO3处理和NH4HCO3处理，且达显著性差异，而NH4NO3处理和NH4HCO3处理的促进效果接近，其原因与阳离子半径有关，NH4+半径是148 pm，Na+半径是95 pm，K+半径是133 pm，Na+半径略小于K+，而NH4+大于K+。但从绝对值来说，则仍是NaCl最高，NH4HCO3最小，这显示原绝对值低者增幅高。

表3 不同无机盐活化剂对钾长石钾释放的影响
Tab.3 The effects of different kinds of inorganic salts on potassium promoting in feldspar

注：表中数据用SAS软件进行分析，多重比较采用Duncan法。表中所示数值为3次重复的平均值±标准误，同列数据中具有相同字母的数据无显著性差异(P=0.05)。

活化水比普通水的水分子团要小，表面能较高，因而溶解性更强[7，8]。活化剂在活化水体系中能更活跃地与钾长石的钾进行离子代换，因而获得比普通自来水更好的促释效果。

2.1.2 无机盐活化剂与活化水对钾长石钾释放的协同影响

与自来水相比，活化水可以促进无机盐活化剂代换钾长石中的钾，但不同无机盐活化剂的促进效果也不同，分别提高12.0%(NaCl)、17.2%(NH4NO3)、20.7%(NH4HCO3)，按增幅由大到小依次是NH4HCO3、NH4NO3、NaCl(表4)。

表4 无机盐活化剂与活化水对钾长石钾释放的影响
Tab.4 The effects of inorganic salts and activated water on potassium promoting

注：表中数据用SAS软件进行分析，多重比较采用Duncan法。表中所示数值为3次重复的平均值±标准误，同列数据中具有相同字母的数据无显著性差异(P=0.05)。

2.2 试验二

2.2.1 不同活化剂及其用量和烘干温度对钾长石钾释放的影响

不同烘干温度，不同活化剂及不同活化剂和条件对钾长石水溶性钾的影响见图1。

图1表明，其用量对钾长石的活化效果均有明显影响，并且活化效果都很显著，其中提高幅度最大的是10%QN+35 ℃烘干处理，比CK提高4.8倍，其次为5%QN+35 ℃烘干处理和1.2%LinN+60 ℃烘干处理，分别比CK提高2.9倍和2.8倍。这显示有机活化剂在低含量条件下，用量仅为1.2%，不足T1的1/4，即与60 ℃烘干效果很接近。说明有机活化剂的促释效果更强，在较低含量条件下，就可达到较高含量的无机活化剂的效果。

图1 不同活化剂和条件对钾长石水溶性钾的影响
Fig1 The effects of different kinds of activator and condition on potassium promoting in feldspar

3  讨论

3.1 不同活化剂对钾长石促释作用

试验表明，NaCl等活化剂对钾长石中钾有促进作用，其机理与活化剂中的离子代换作用有关。钾长石表面的钾及晶格中的钾在一定条件下与活化剂中的离子发生代换，从而促进了钾长石钾的释放，增幅达41%～76%。QN和LinN对钾长石的钾释放都有明显作用，增幅达2.8～4.8倍。

3.2 不同条件对活化剂促释的协同作用

在各实验中，活化水、温度等条件对活化剂的促释表现出明显的协同作用。活化水比普通水的促释效果提高了12%～21%。5%QN 35 ℃烘干处理和1.2%LinN 60 ℃烘干处理的活化剂用量相差约为4倍，但效果相当，这与活化剂种类有关，烘干温度对其效果也可能有较大影响。

3.3 钾长石理化促释的发展前景

钾长石资源在我国广泛分布，若能开发制肥意义重大。常温常压条件下，促进钾长石钾释放的研究主要在硅酸盐细菌和模拟植物根系分泌有机酸等方面，离实用尚远[8、9]。而基于活化态概念的理化促释则提供了一条与经典概念不同的新研发思路，促释技术已在磷活化上取得成功[5、6]。

本文的试验结果表明，在此基础上的试验成果为开辟一条钾长石制肥新技术途径提供了依据，具有良好的发展前景。

参考文献

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