不同理化處理對鉀長石的促釋效果研究

王  俊1 劉  輝1 張俊濤2 廖宗文1

（1 華南農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院 廣州 510642

2 廣州市園林科學研究所 廣州 510170 ）

摘  要：研究不同理化處理手段(如活化劑、活化水等)對鉀長石中鉀的促釋效果。結(jié)果表明，不同烘干溫度，不同活化劑及其用量對鉀長石的活化效果均有明顯影響，促釋技術(shù)為難溶性鉀礦物的開發(fā)利用提供了一條新的利用途徑。

關(guān)鍵詞：活化劑 活化水 促釋 鉀長石

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

鉀肥是重要的肥料資源，水溶性鉀礦在世界范圍內(nèi)分布不均，集中在少數(shù)國家，我國目前發(fā)現(xiàn)的總儲量僅10億噸，不到世界總儲量的1%。我國需求的水溶性鉀對外依存度高達50%，最近必和必拓公司企圖收購加拿大鉀肥公司，使我國鉀肥供應(yīng)保障的潛在威脅進一步凸顯。如何拓寬鉀肥供應(yīng)渠道就成為一項迫切任務(wù)。我國非水溶性含鉀巖石儲量豐富，其中鉀長石礦的總量達百億噸[1、2]。研發(fā)節(jié)能、高效和經(jīng)濟可行的鉀長石制肥產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，對破解鉀資源受制于人的困局、保障糧食安全具有重大的戰(zhàn)略意義。合肥工業(yè)大學在磷酸與鉀長石共融提鉀方面取得重要進展[3、4]。促釋是基于活化態(tài)有效性而提出的新技術(shù)，與減緩水溶性肥料釋放速度的緩釋技術(shù)方向相反，其特點是通過對難溶礦物活化，促進養(yǎng)分釋放，使之與作物吸收實現(xiàn)動態(tài)供求平衡。

在應(yīng)用促釋技術(shù)處理磷礦鎂礦成功的基礎(chǔ)上[5、6]，本文進一步探索在溫和條件下，通過不同的理化處理手段對鉀長石的促釋效果，為開拓利用我國豐富的鉀長石及其他非水溶性鉀礦制肥的新途徑提供科學依據(jù)。

1  材料與方法

1.1 試驗一

1.1.1 無機鹽活化劑及活化水對鉀長石鉀釋放的影響

(1) 供試材料。

鉀長石(100目)，活化水，三種無機鹽活化劑NaCl，NH4NO3和NH4HCO3。

(2) 研究方法。

經(jīng)活水器處理的2000 mL自來水浸泡納米材料3 h，制得活化水[5、6]，活化水具有小分子團結(jié)構(gòu)，活性高，可明顯提高礦物的溶解性。按表1量取樣品，分別放入100 mL塑料瓶中，擰緊瓶塞，搖勻后振蕩15 min(振速為150～180 r/min)，然后過濾，采用火焰光度法測定濾液中鉀的濃度。每個處理3次重復(fù)。

表1 無機鹽活化劑及活化水對鉀長石鉀釋放處理
Tab.1 The treatments of inorganic salts and activated water on potassium promoting

1.2 試驗二

1.2.1 不同活化劑及其用量和烘干溫度對鉀長石鉀釋放的影響

(1) 供試材料。

鉀長石(100目)，兩種活化劑QN(無機物)和LinN(有機物)，均為華南農(nóng)業(yè)大學新肥研究中心研制。

(2) 研究方法。

活化鉀長石制備：在鉀長石中分別加入兩種活化劑，再加入蒸餾水混合研磨，于35 ℃、60 ℃烘干，待用。詳見表2。

表2 不同活化劑及不同溫度對鉀長石的促釋處理
Tab.2 The treatments of different kinds of activator and temperature on potassium promoting

(3) 活化鉀長石水溶性鉀的動態(tài)測定。

稱取0.5000 g樣品(測定活化劑本底的處理)放入100 mL的離心管中，加入蒸餾水50 mL浸提，搖勻，在振蕩機上振蕩15 min，振蕩速率為180次/分鐘，然后離心10 min，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘，過濾，取上清液，即得濾液Ⅰ。剩下樣品留在離心管中，再次加入蒸餾水50 mL浸提，搖勻，振蕩15 min，然后離心10 min，轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘，過濾，取上清液，即得第二次濾液Ⅱ。用同樣的方法處理得第三次濾液Ⅲ。采用火焰光度法測定濾液中鉀含量。

2  結(jié)果與分析

2.1 試驗一

2.1.1 無機鹽活化劑及活化水對鉀長石鉀釋放的影響

不同無機鹽活化劑對鉀長石鉀釋放具有不同程度的促進作用。相對于對照，NaCl處理提高了76.0%，NH4NO3處理提高了41.0%，NH4HCO3處理提高了43.4%(表3)。

無機鹽活化劑對鉀長石鉀釋放的促進作用是通過離子代換作用而實現(xiàn)的，NaCl處理的促進效果好于NH4NO3處理和NH4HCO3處理，且達顯著性差異，而NH4NO3處理和NH4HCO3處理的促進效果接近，其原因與陽離子半徑有關(guān)，NH4+半徑是148 pm，Na+半徑是95 pm，K+半徑是133 pm，Na+半徑略小于K+，而NH4+大于K+。但從絕對值來說，則仍是NaCl最高，NH4HCO3最小，這顯示原絕對值低者增幅高。

表3 不同無機鹽活化劑對鉀長石鉀釋放的影響
Tab.3 The effects of different kinds of inorganic salts on potassium promoting in feldspar

注：表中數(shù)據(jù)用SAS軟件進行分析，多重比較采用Duncan法。表中所示數(shù)值為3次重復(fù)的平均值±標準誤，同列數(shù)據(jù)中具有相同字母的數(shù)據(jù)無顯著性差異(P=0.05)。

活化水比普通水的水分子團要小，表面能較高，因而溶解性更強[7，8]?；罨瘎┰诨罨w系中能更活躍地與鉀長石的鉀進行離子代換，因而獲得比普通自來水更好的促釋效果。

2.1.2 無機鹽活化劑與活化水對鉀長石鉀釋放的協(xié)同影響

與自來水相比，活化水可以促進無機鹽活化劑代換鉀長石中的鉀，但不同無機鹽活化劑的促進效果也不同，分別提高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 無機鹽活化劑與活化水對鉀長石鉀釋放的影響
Tab.4 The effects of inorganic salts and activated water on potassium promoting

注：表中數(shù)據(jù)用SAS軟件進行分析，多重比較采用Duncan法。表中所示數(shù)值為3次重復(fù)的平均值±標準誤，同列數(shù)據(jù)中具有相同字母的數(shù)據(jù)無顯著性差異(P=0.05)。

2.2 試驗二

2.2.1 不同活化劑及其用量和烘干溫度對鉀長石鉀釋放的影響

不同烘干溫度，不同活化劑及不同活化劑和條件對鉀長石水溶性鉀的影響見圖1。

圖1表明，其用量對鉀長石的活化效果均有明顯影響，并且活化效果都很顯著，其中提高幅度最大的是10%QN+35 ℃烘干處理，比CK提高4.8倍，其次為5%QN+35 ℃烘干處理和1.2%LinN+60 ℃烘干處理，分別比CK提高2.9倍和2.8倍。這顯示有機活化劑在低含量條件下，用量僅為1.2%，不足T1的1/4，即與60 ℃烘干效果很接近。說明有機活化劑的促釋效果更強，在較低含量條件下，就可達到較高含量的無機活化劑的效果。

圖1 不同活化劑和條件對鉀長石水溶性鉀的影響
Fig1 The effects of different kinds of activator and condition on potassium promoting in feldspar

3  討論

3.1 不同活化劑對鉀長石促釋作用

試驗表明，NaCl等活化劑對鉀長石中鉀有促進作用，其機理與活化劑中的離子代換作用有關(guān)。鉀長石表面的鉀及晶格中的鉀在一定條件下與活化劑中的離子發(fā)生代換，從而促進了鉀長石鉀的釋放，增幅達41%～76%。QN和LinN對鉀長石的鉀釋放都有明顯作用，增幅達2.8～4.8倍。

3.2 不同條件對活化劑促釋的協(xié)同作用

在各實驗中，活化水、溫度等條件對活化劑的促釋表現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用?；罨绕胀ㄋ拇籴屝Ч岣吡?2%～21%。5%QN 35 ℃烘干處理和1.2%LinN 60 ℃烘干處理的活化劑用量相差約為4倍，但效果相當，這與活化劑種類有關(guān)，烘干溫度對其效果也可能有較大影響。

3.3 鉀長石理化促釋的發(fā)展前景

鉀長石資源在我國廣泛分布，若能開發(fā)制肥意義重大。常溫常壓條件下，促進鉀長石鉀釋放的研究主要在硅酸鹽細菌和模擬植物根系分泌有機酸等方面，離實用尚遠[8、9]。而基于活化態(tài)概念的理化促釋則提供了一條與經(jīng)典概念不同的新研發(fā)思路，促釋技術(shù)已在磷活化上取得成功[5、6]。

本文的試驗結(jié)果表明，在此基礎(chǔ)上的試驗成果為開辟一條鉀長石制肥新技術(shù)途徑提供了依據(jù)，具有良好的發(fā)展前景。

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