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钾矿床的矿物学和地质学

2017-02-17访问次数:1458编辑:中国磷复肥网来源: [ ]

钾是地壳中第七位常见元素,分布极广。但是,因其活性以及与其他元素的亲和性很强,从而找不到元素态的钾。在火成岩中,如當钾的硅酸盐和长石,以及在海水蒸发后形成的沉积物中都可以找见钾。但有经济价值的钾盐开采几乎完全局限于沉积矿床的开采。


      钾对动植物的生长来说是必不可少的元素,并被视为与氮、磷并列的三大主要养分之一。生产出来的钾盐中95%被用作肥料,通常称之为钾碱(potash)。钾碱这一名称原意是指由木头在曲颈瓶或锅中燃烧所余下来的炭灰。现在这名称用来表示含钾的物质,钾的含量是以K2O摩尔来表示的。因此,全世界钾盐储量的估箅通常以可开采的K2O吨位 来表达,这就可以和世界上钾肥需求量相对照,因为它用相同养分名称来表达的。


      在Liebig的矿质营养学说证实了钾盐作为肥料的价值之后,1861年德国首先开始商业性开采钾盐。如果我们必须养活世界上日益增长的人口,钾的需求量将来还会继续增加。


      钾存在于火成岩、沉积岩和变质岩中,每公斤地壳物质约有25g钾。常见的钾矿物和矿石如表1所示。


表1  常见的钾矿物和矿石

矿物

成分

K2O/%

K/(g·kg-1)


氧化物



钾盐

KCl

63.1

524

光卤石

KCl·MgCl2·6H2O

17.0

141

钾盐镁矾

4KCl·4MgSO4·11H2O

19.3

160

碳钾钠矾

KCl·9NaSO4·2NaCO3

3.0

25


硫酸盐



杂卤石

K2SO4·2MgSO4·2CaSO4·H2O

15.6

130

无水钾镁矾

K2SO4·2MgSO4

22.7

188

钾镁矾

K2SO4·MgSO4·4H2O

25.7

213

软钾镁矾

K2SO4·MgSO4·6H2O

23.4

194

镁钾钙矾

K2SO4·MgSO4·4CaSO4·2H2O

10.7

89

钾芒硝

3K2SO4·Na2SO4

42.5

253

钾石膏

K2SO4·CaSO4·H2O

28.7

238

纤钾明矾

K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O

9.9

82

明矾石

K2·Al2(OH)12·(SO4)4

11.4

95


硝酸盐



钾硝石

KNO3

46.5

386

 

      古代与大洋分离的海水,由于蒸发,海水中盐分逐步结晶沉积,从而形成了沉积盐矿床,有经济价值的钾资源大都出现在这种矿床之中。海水蒸发形成的钾矿物,在世界许多地方都很常见。一片闭塞海域的蒸发,能使碳酸钙(或碳酸钙镁)和硫酸钙几乎完全先沉淀出来,剩余的卤水含有髙量的钠、镁及钾盐。在极端的条件下,进一步蒸发,导致氯化钠先沉淀,然后再是镁盐和钾盐。


      因此,根据主要矿层成矿情形,世界上钾矿床可概略地划分为三种基本类型。


      (1)光卤石成矿,包括光卤石-水镁矾-石盐带,光卤石-硬石膏-石盐带,光卤石-石盐带。


      (2)钾石盐成矿,包括钾盐-水镁矾-石盐带,钾盐-硬石膏-石盐带,钾盐-石盐带。


      (3)钾盐镁矾成矿,含有硫化物和氯化物以及钾盐镁矾-无水钾镁矾-软钾镁矾-钾芒硝-杂卤石带。


      最重要的钾矿是:①钾石盐,一种石盐和钾盐的混合物; ②硬盐,成份是钾盐,石盐和水镁矾或硬石膏;③无水钾镁矾矿(无水钾矾镁和石盐);④钾盐镁矾矿(钾盐镁矾和石盐);⑤光卤石矿(光卤石和石盐)。