全称钾素肥料。以钾为主要养分的肥料。肥效的大小,决定于其
氧化钾含量。主要有
氯化钾、
硫酸钾、
草木灰、
钾泻盐等。大都能溶于水,肥效较快。并能被
土壤吸收,不易流失。钾肥施用适量时,能使
作物茎秆长得坚强,防止
倒伏,促进开花结实,增强
抗旱、抗寒、抗病虫害能力。
钾肥
具有钾(K或
Ca2O)标明量的单元肥料就是
钾肥(potash fertilizer)。能提高土壤供钾能力和植物的钾营养水平。
根据钾肥的化学组成可分为含氯钾肥和不含
氯钾肥。所有的
钾盐肥料均为
水溶性,但也含有某些其他不溶性成分。
主要钾肥品种有氯化钾、硫酸钾、
钾石盐、钾镁盐、
光卤石、
硝酸钾、窑灰钾肥。
氯化钾含氧化钾为50%~60%。主要以光卤石,钾石盐和苦卤为原料制成。氯化钾易溶于水,20摄氏度时
溶解度为34.7%,100摄氏度时为55.7%,是速效性肥料,可供植物直接吸收。氯化钾吸湿性不大,通常不会结块,
物理性质良好。便于施用。
硫酸钾的生产方法:一是直接由天然矿物和硬盐矿等制取。二是由氯化钾转化而得,目前世界生产的硫酸钾中70%由转化法生产。硫酸钾含氧化钾50%~54%,较纯净的硫酸钾系白色或淡黄色。
菱形或六角形结晶,吸湿性远比氯化钾小,物理性状良好,不易结块,便宜施用。
钾肥的施用除取决于土壤的供钾能力外,还受作物种类、
农业生产水平和
气候及土壤条件等因素的影响。土壤中钾的含量、形态及其转化和供钾能力是合理分配和施用钾肥的重要依据。土壤的全钾含量变幅较大 ,一般为0.1%~3%,平均约为1%。
土壤中的钾包括3种形态:①
矿物钾。主要存在于土壤粗粒部分,约占全钾的90%左右,植物极难吸收。②缓效性钾。约占全钾的2%~8%,是土壤速放钾的给源。③速效性钾。指吸附于土壤
胶体表面的代换性钾和土壤溶液中的
钾离子。植物主要是吸收土壤溶液中的钾离子。当季植物的钾营养水平主要决定于土壤速效钾的含量。一般速效性钾含量仅占全钾的0.1%~2%,其含量除受耕作、施肥等影响外,还受土壤缓放性钾贮量和转化速率的控制。
作物缺少钾肥,就会得“
软骨病”,易伏倒,常被病菌害虫困扰
钾肥——配图
钾元素常被称为“品质元素”。它对作物产品质量的作用主要有:①能促使作物较好地利用氮,增加蛋白质的含量,并能促进糖分和淀粉的生成;②使核仁、种子、水果和块茎、块根增大,形状和色泽美观;③提高油料作物的含油量,增加果实中维生素C的含量;④加速水果、蔬菜和其他作物的成熟,使成熟期趋于一致;⑤增强产品抗碰伤和自然腐烂能力,延长贮运期限;⑥增加
棉花、麻类作物纤维的强度、长度和细度,色泽纯度。
钾可以提高作物抗逆性,如抗旱、抗寒、抗倒伏、抗病虫害侵袭的能力。
过量施用钾肥的害处:
1.过量施钾不仅会浪费宝贵的资源,而且会造成作物对钙等阳离子的吸收量下降,造成叶菜“腐心病”、苹果“苦痘病”等,2.过量施用钾肥会造成土壤环境污染,及水体污染;3.过量施用钾肥,会削弱庄稼生产能力。
施用钾肥能够促进作物的光合作用,促进作物结果和提高作物的抗寒、抗病能力,从而提高农业产量。钾元素在植物体内以游离钾离子形式存在,它能促进碳水化合物和氮的代谢;控制和调节各种矿物营养元素的活性;活化各种酶的活动;控制养分和水的输送;保持细胞的内压,从而防止
植物枯萎。
原料钾是在地壳中含量占第七位的元素。但是,它在矿石、土壤、
海洋、
湖泊和江河中的含量都很低。具有经济价值的钾盐矿,是内陆海在干燥条件下,蒸发水分后干涸的沉积矿床。最主要的沉积钾盐矿有钾石盐(KCl、NaCl混合物)、无水钾镁矾 (K2SO4·2MgSO4)、钾盐镁矾(K2SO4·MgSO4·3H2O)和光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)等。一些含钾的井水、湖水和卤水,也是钾肥原料的来源。
钾肥的制取
氯化钾 工业生产以钾石盐矿精制加工为主,在某些国家和地区采用光卤石为原料,少数国家从卤水提取。钾石盐矿富集和精制 由钾石盐矿富集氯化钾有三种方法:①浮选法,是应用最广泛和最经济的方法。其过程(见图)
钾肥是以脂肪胺作为浮选剂,进行多次粗选,再进入精选系统进一步精制,底流返回粗选系统。②溶解结晶法,是利用
氯化钠和氯化钾在热水和冷水中的溶解度不同,将氯化钾母液加热后与钾石盐混合。此时,氯化钾全部进入溶液,而氯化钠进入溶液较少,冷却后析出氯化钾结晶,经分离、洗涤和干燥即得产品。母液返回系统。如需制得
工业用氯化钾精品,可用再结晶的方法精制,氯化钾纯度可达到99.9%。③重液分离法,是利用氯化钠和氯化钾的密度不同,选择密度介于两者之间的重介质,把磨细过的钾石盐矿置于其中,氯化钾上浮,氯化钠下沉,达到分离的目的。
光卤石富集和精制 光卤石资源较丰富,但因它含钾量不高(纯光卤石仅含氧化钾17%),加工能耗较高,且大量副产
氯化镁不易处理,故在氯化钾生产中所占比例不大,其富集主要有两种工艺:①冷溶法,含有氯化钠等杂质的光卤石矿在20~25℃下用水或淡盐水浸取,氯化镁首先溶出,当溶液中氯化镁含量增加时,溶入的一部分氯化钾会再结晶出来。所得氯化钾是含有氯化钠的混合物,用富集钾石盐的方法进一步加工制氯化钾。②热溶法,在约100℃水中溶解光卤石,在分离不溶物之后进行冷却结晶得氯化钾。
含钾卤水加工 含钾卤水包括含钾湖水、含钾井水和盐田卤水等。
以色列和
约旦利用
死海卤水,
中国利用
青海省
察尔汗盐湖的卤水生产氯化钾。工艺是卤水在盐田里自然蒸发,直至约90%的氯化钠结晶出来;再将卤液移入另一组盐田,经蒸发、结晶得光卤石,再以富集光卤石的方法制取氯化钾。
硫酸钾 主要用可溶性硫酸盐钾矿为原料,少数国家和地区用氯化钾为原料制取。硫酸盐钾矿加工 无水钾镁矾和软钾镁矾等是可溶性硫酸盐钾矿,采用与钾石盐矿富集相类似的方法进行处理即可用作肥料。制纯硫酸钾时,可以用氯化钾与可溶性硫酸盐钾矿进行复分解反应:
K2SO4·2MgSO4+4KCl─→3K2SO4+2MgCl2
然后将溶液蒸发即可结晶出硫酸钾。
明矾石综合利用制硫酸钾、氧化铝和硫酸,在苏联已有工业生产,在中国也有小规模生产。明矾石矿经磨细后,进行煅烧还原,分解出二氧化硫,用以生产
硫酸。还原物料用碱液浸取,溶出硫酸钾和氧化铝,按铝矾土加工的拜耳法制
氧化铝。溶液进一步蒸发、结晶和干燥,得到硫酸钾产品。此法在有明矾石资源而缺少铝矾土资源的地方有经济价值。
由氯化钾制备 用硫酸分解氯化钾制取硫酸钾并副产盐酸,反应分两步进行,其反应式为:
KCl+H2SO4─→KHSO4+HCl (1)
KHSO4+KCl─→K2SO4+HCl (2)
第一步反应是放热反应,在约200℃下进行;第二步反应是吸热反应,需要在600~700℃下进行。此法能耗较高,材料腐蚀问题比较严重,只有在需要
盐酸的地区或国家用此法进行生产,如
美国和
比利时。
综合利用 富集精制钾石盐矿时,大量副产主要含有氯化钠和少量氯化钾的废卤液,将其泵送至人工筑堤的围场内,靠自然蒸发,以结晶固化。
光卤石加工过程中还大量副产含氯化镁的废液,其处理更加困难,因为依靠自然蒸发、结晶、固化需要很长时间。在以色列用水解和煅烧的方法处理含氯化镁的废液,生产
氧化镁和盐酸实现了工业化。氧化镁用于生产
耐火材料,盐酸用于生产
磷酸。
钾肥可用作
基肥,也可用作追肥,部分品种子还可以作为
叶面肥,但作基肥和叶面肥施用效果为好。将钾肥用作基肥,可满足农作物全生育期对钾元素的需求,对生长期短的作物和明显缺钾的土壤尢为重要。对生长期长的作物如棉花可采用基施和叶面喷施相结合。对沙质土壤可采用基施和追施相结合。钾在土壤中的移动性介于氮、磷之间。目前在土壤速效钾含量低于100毫克/千克/亩即可;土壤速效钾含量在100—150毫克/千克以下,施K2O3%—5千克/亩即可,当土壤速效钾含量大于150毫克/千克时,可视作物种类不施或少施化学钾肥。
中国钾肥供需状况
在发现罗布泊钾盐矿床以前,中国钾资源保有储量4.57亿吨,仅占世界储量的2.6%。全国共有可经济利用的矿床13个,保有储量仅1.64亿吨(KCl)。国产钾肥满足率仅占15%左右,每年进口钾肥(折
Ca2O)400万吨以上,钾肥供给不足与耕地普遍缺钾之间的矛盾十分突出。随着一批钾盐新建项目的投产和固体钾盐矿床利用技术的突破,长期困扰中国的钾肥供需矛盾有望缓解。到2020年,若规划项目全部投产,钾肥自给率将达到50%。