钠离子交换法从黑云母中提钾及水钠云母的电化学性能

程怡林，黄志良，姚东辉，吴昌盛，陈 松

武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北 武汉430205

我国不仅是农业大国，更是缺钾大国。生产制造钾肥主要用钾，在我国农业生产中，所用的常用肥料之一就是钾肥［1］，它不仅是农作物生长发育的促进剂，还能帮助农作物抗病抗虫［2］。我国的钾肥自给率在经过60多年的开发建设后已经接近60%［3-4］，中国钾资源储量只有世界储量的2.2%，但是农作物耕地面积却占全球总耕地面积的8%。近年来，我国钾资源年消耗量还在不断地增长，这表明钾资源的不足正在面临着严峻的挑战［5-7］。钾资源主要分为两种：难溶性含钾矿物和可溶性含钾矿物［8-9］。其中可溶性钾资源又主要分为两种：可溶性的固态钾盐矿、可溶性液态盐湖卤水或海水［10］，我国目前的钾元素主要来自于可溶性钾资源。难溶性钾资源主要指的是以硅酸盐形式存在的含钾矿物，我国目前已经明确的难溶性钾资源的储量超过100亿t［11-12］，但是这类难溶性钾资源并未被高效率开发利用，是对资源的浪费，因此，从难溶性钾资源中有效地提钾可缓解全国钾资源供需不足的问题。

目前已知常用的提钾方法都是在破坏云母的层状结构的前提下进行的［13］，该提钾方法不利于资源的有效合理利用。因此需要研究用一种不破坏云母层状结构的方法来提钾［14］，并将提钾后的云母回收利用，制备成水钠云母负极材料。云母中的八面体空位常常含有可变价离子，如二价铁离子等，在水热条件下铝氧八面体空位中的可变价离子发生氧化反应，从而使其价位升高，这样会导致云母四面体片层的电负性变小，钾离子受到层间的库仑力也变小，从而使钾离子更容易被置换出来［15］。……