Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Поликристаллический калий, цена указана в пенни США . (Монета диаметром 19 мм (0,75 дюйма) медного цвета.)

Калийные ( / р ɒ т æ ʃ / ) включает в себя различные добытые и произведенные соли , которые содержат калий в водно - растворимой форме. [1] Название происходит от зола , который относится к золе растений или древесной золе, смоченной водой в горшке, которая была основным средством производства продукта до индустриальной эры . Слово «калий» происходит от слова «поташ». [2]

Калий производится во всем мире в количестве, превышающем 90 миллионов тонн (40 миллионов тонн эквивалента K 2 O ) в год, в основном для использования в удобрениях . Различные виды калийных удобрений представляют собой крупнейшее промышленное использование элемента калия в мире. Калий был впервые получен в 1807 году электролизом едкого калия ( гидроксида калия ). [3]

Терминология [ править ]

Калий относится к соединениям калия и калийсодержащим материалам, чаще всего карбонату калия. Слово «поташ» происходит от среднеголландского « potaschen », обозначающего «горшечный пепел», в 1477 году. [4] Старый метод получения карбоната калия ( K
2
CO
3
) собирали или производили древесную золу (занятие зольными горелками ), выщелачивали золу и затем выпаривали полученный раствор в больших чугунных котлах, в результате чего оставался белый остаток, называемый «горшечная зола». [5] Примерно 10% по массе обычной древесной золы может быть восстановлено в виде поташа. [6] [7] Позже, поташ стал широко применяться к природным солям калия и коммерческим продуктам, полученным из них, [8] хотя, скорее всего, он получил свое название (где он использовался) от аниона кислоты, который заменил карбонатную группу , обычное двусмысленное использование «поташа» для «калия».

В следующей таблице перечислены некоторые соединения калия, в традиционных названиях которых присутствует слово «поташ»:

Производство [ править ]

Все промышленные калийные месторождения происходят из эвапоритовых отложений и часто залегают глубоко под поверхностью земли. Калийные руды обычно богаты хлоридом калия (KCl), хлоридом натрия (NaCl) и другими солями и глинами, и их обычно получают обычными шахтными разработками с измельчением добытой руды в порошок. [12] Другие методы включают добычу методом растворения и методы выпаривания из рассолов.

В методе испарения горячая вода вводится в калий, который растворяется, а затем перекачивается на поверхность, где он концентрируется за счет испарения, вызванного солнечным излучением. Затем к добытым или выпаренным растворам добавляют аминные реагенты. Амин покрывает KCl, но не NaCl. Пузырьки воздуха цепляются за амин + KCl и всплывают на поверхность, в то время как NaCl и глина опускаются на дно. Поверхность очищается от амина + KCl, который затем сушится и упаковывается для использования в качестве удобрения, богатого калием - KCl легко растворяется в воде и быстро становится доступным для питания растений . [13]

Калийные месторождения можно найти по всему миру. В настоящее время месторождения разрабатываются в Канаде, России, Китае, Беларуси, Израиле, Германии, Чили, Соединенных Штатах, Иордании, Испании, Великобритании, Узбекистане и Бразилии [14], при этом наиболее значительные месторождения присутствуют в Саскачеване , Канада. [7]

Профессиональные опасности [ править ]

Чрезмерное респираторное заболевание было проблемой для шахтеров на протяжении всей истории из-за экологических опасностей, таких как радон и асбест. У добытчиков калийных удобрений может развиться силикоз. На основании исследования сердечно-сосудистых заболеваний среди рабочих, занятых в производстве калийных удобрений, проведенного в период с 1977 по 1987 год, общий уровень смертности был низким, но была зафиксирована заметная разница среди наземных рабочих. [15]

История производства [ править ]

Первый патент США был выдан на усовершенствование «производства калийной и жемчужной золы с помощью нового устройства и процесса»; его подписал тогдашний президент Джордж Вашингтон .
Крытый вагон-хоппер канадского поезда для перевозки калийных удобрений по железной дороге.

Калий (особенно карбонат калия) использовался для отбеливания тканей, изготовления стекла , керамики и мыла примерно с 500 г. нашей эры. В основном калий получали выщелачиванием золы наземных и морских растений. Начиная с 14 века калийные удобрения начали добывать в Эфиопии . Один из крупнейших в мире месторождений, 140 до 150 миллионов тонн, находятся в Даллоле районе Афара области . [16]

Калий был одним из важнейших промышленных химикатов. Он был очищен из золы широколиственных деревьев и произведен в основном в лесных районах Европы, России и Северной Америки . Хотя методы производства искусственных щелочей были изобретены в конце восемнадцатого века, они не стали экономичными до конца девятнадцатого века, и поэтому зависимость от органических источников поташа сохранилась.

Калий стал важным товаром международной торговли в Европе по крайней мере с начала четырнадцатого века. Подсчитано, что с начала семнадцатого века для импорта калия в Европу требовалось 6 или более миллионов кубических метров ежегодно. [17]

Между 1420 и 1620 годами основными городами-экспортерами древесного поташа были Данциг, Кенигсберг и Рига. Начиная с 1640-х годов геополитические потрясения означали, что центры экспорта переместились с Балтики в Архангельск, Россия. В 1700 году доминировал русский ясень, хотя Данциг оставался отличным калием. В конце пятнадцатого века Лондон был ведущим импортером благодаря своему положению в качестве центра производства мягкого мыла, в то время как голландцы доминировали как поставщики и потребители в шестнадцатом веке. [18]

Первый патент США любого рода был выдан в 1790 году Сэмюэлю Хопкинсу на усовершенствование «производства калийной золы и жемчужной золы с помощью нового устройства и процесса». [19] Жемчужная зола была более чистого качества, полученная путем обжига поташа в отражательной печи или печи. Калийные карьеры когда-то использовались в Англии для производства поташа, который использовался при производстве мыла для подготовки шерсти для производства пряжи.

К восемнадцатому веку более качественный американский калий все больше импортировался в Великобританию. В конце 18-го и начале 19-го веков производство калийных удобрений дало поселенцам в Северной Америке способ получить крайне необходимые денежные средства и кредиты, поскольку они расчищали лесные земли для посева. Чтобы в полной мере использовать свою землю, поселенцам нужно было избавляться от лишней древесины. Самый простой способ добиться этого - сжечь дрова, не нужные для топлива или строительства. Затем из золы твердых пород деревьев можно было сделать щелок , который можно было использовать либо для изготовления мыла, либо сваривать для получения ценного поташа. Из твердых пород древесины может образовываться пепел из расчета от 60 до 100 бушелей на акр (от 500 до 900 м³ / км 2.). В 1790 году золу можно было продать по цене от 3,25 до 6,25 доллара за акр (от 800 до 1500 долларов за 1 км 2 ) в сельской местности штата Нью-Йорк - почти такая же ставка, как наем рабочего для расчистки той же территории. Производство калийных удобрений стало основной отраслью британской Северной Америки. Великобритания всегда была самым важным рынком. Американская калийная промышленность последовала за топором лесоруба по всей стране. Примерно после 1820 года Нью-Йорк заменил Новую Англию как наиболее важный источник; к 1840 году центр находился в Огайо. Производство калийных удобрений всегда было побочной продукцией, что было связано с необходимостью расчистки земель для ведения сельского хозяйства. [20]

С 1767 г. поташ из древесной золы вывозился из Канады. К 1811 году 70% от общего объема импорта калийных удобрений в Великобританию (19,6 млн фунтов) приходилось на Канаду. [21] Экспорт калийной и жемчужной золы достиг 43 958 баррелей в 1865 году. В 1871 году действовало 519 шахтных заводов. Промышленность пришла в упадок в конце 19 века, когда в Германии было налажено крупномасштабное производство калия из минеральных солей . В 1943 году калийные удобрения были обнаружены в Саскачеване , Канада, в процессе бурения нефтяных скважин. Активные геологоразведочные работы начались в 1951 году. В 1958 году калийная компания Америки стала первым производителем калийных удобрений в Канаде, введя в эксплуатацию подземный калийный рудник на озере Пейшенс.; однако из-за просачивания воды в шахту производство остановилось в конце 1959 года, но после обширной цементации и ремонта возобновилось в 1965 году. Подземный рудник был затоплен в 1987 году и был возобновлен для коммерческой добычи в 1989 году в качестве рудника для растворения [7].

Открытка завода Kalium Chemicals в Бель-Плейн, Саскачеван

В 1964 году канадская компания, известная как Kalium Chemicals, открыла первый калийный рудник, в котором использовался процесс растворения. Открытие было сделано при разведке запасов нефти. Рудник был разработан недалеко от Регины, Саскачеван. Шахта достигла глубины более 1500 метров. Позже Белль Плейн приехала работать на руднике Mosaic's. [7]

Пруды-испарители калийных удобрений возле Моава, штат Юта

Большинство мировых запасов калия (K) депонировалось в виде морской воды в древних внутренних океанах . После испарения воды соли калия кристаллизовались в пласты калийной руды. Это места, где сегодня добывают калий. Отложения представляют собой природную смесь хлорида калия (KCl) и хлорида натрия (NaCl), более известную как поваренная соль . Со временем, когда поверхность земли изменилась, эти отложения были покрыты тысячами футов земли. [20]

Большинство калийных рудников сегодня - это шахты с глубокой шахтой на глубине до 4400 футов (1400 м) под землей. Другие разрабатываются как вскрышные рудники, так как залегают горизонтальными слоями в виде осадочных пород . На наземных перерабатывающих предприятиях KCl отделяют от смеси для производства калийных удобрений с высоким анализом. Другие соли калия можно разделить различными способами, в результате чего получают сульфат калия и сульфат калия-магния.

Сегодня одни из крупнейших известных месторождений калийных солей разбросаны по всему миру от Саскачевана , Канада, до Бразилии , Беларуси , Германии и Пермского бассейна . Месторождение Пермского бассейна включает в себя основные рудники за пределами Карловых Вар , штат Нью-Мексико, и самое чистое в мире месторождение калийных удобрений в округе Ли, штат Нью-Мексико (недалеко от Карловых отложений), чистота которого, как полагают, составляет примерно 80%. ( Округ Оцеола, Мичиганимеет отложения чистотой 90 +%; однако единственная шахта была переоборудована для производства соли.) Канада является крупнейшим производителем, за ней следуют Россия и Беларусь. Наиболее значительный запас поташа в Канаде находится в провинции Саскачеван и добывается мозаичной Company , Нутриэн и K + S . [1]

В Китае большинство месторождений калийных солей сосредоточено в пустынях и солончаках эндорейских бассейнов его западных провинций, особенно Цинхай . Геологические экспедиции обнаружены запасы в 1950 - е годы [22] , но коммерческой эксплуатации не отставал , пока Дэн Сяопина «s реформы и открытости политики в 1980 - е годы. Открытие в 1989 году завода по производству калийных удобрений Qinghai в отдаленном районе Кархан-Плайя увеличило производство хлорида калия в Китае в шесть раз, с менее чем 40 000 т (39 000 длинных тонн; 44 000 коротких тонн) в год на заводах Хайси и Тангу.до чуть менее 240 000 т (240 000 длинных тонн; 260 000 коротких тонн) в год. [23]

В начале ХХ века калийные месторождения были обнаружены во впадине Даллол в населенных пунктах Мусели и Полумесяц недалеко от границы между Эфиопией и Эритреей . Предполагаемые запасы составляют 173 и 12 миллионов тонн для Musely и Crescent соответственно. Последний особенно подходит для открытых горных работ; он был разведан в 1960-х годах, но работы были остановлены из-за наводнения в 1967 году. Попытки продолжить добычу в 1990-х были остановлены эритрейско-эфиопской войной и не возобновлялись по состоянию на 2009 год [24].

Извлечение солей калийных удобрений из морской воды изучалось в Индии . [25] При извлечении соли из морской воды путем испарения соли калия концентрируются в выпи , сточных водах солевой промышленности.

В 2013 году почти 70% производства калийных удобрений контролировалось экспортно-сбытовой фирмой Canpotex и Белорусской калийной компанией . Последнее было совместным предприятием « Беларуськалий» и « Уралкалий» , но 30 июля 2013 года «Уралкалий» объявил о закрытии предприятия. [26]

Потребление [ править ]

Удобрения [ править ]

Калий является третьим по значимости питательным веществом для растений и сельскохозяйственных культур после азота и фосфора . Он использовался с древних времен в качестве удобрения почвы (около 90% нынешнего использования). [6] Элементарный калий не встречается в природе, потому что он бурно реагирует с водой. [28] Как часть различных соединений, калий составляет около 2,6% земной коры по массе и является седьмым по распространенности элементом, по содержанию схожим с натрием, составляющим примерно 1,8% коры. [29]Калий важен для сельского хозяйства, поскольку он улучшает удержание воды, урожай, питательную ценность, вкус, цвет, текстуру и устойчивость пищевых культур к болезням. Он широко применяется для обработки фруктов и овощей, риса, пшеницы и других зерновых культур, сахара, кукурузы, соевых бобов, пальмового масла и хлопка, которые обладают улучшающими качество свойствами питательных веществ. [30]

Спрос на продукты питания и корма для животных был на подъеме с 2000 годом Соединенных Штатов Министерства сельского хозяйство «s Службы экономических исследований (ERS) приписывает тенденцию к среднегодовому приросту населения в 75 миллионов людей во всем мире. С географической точки зрения, экономический рост в Азии и Латинской Америке в значительной степени способствовал увеличению использования калийных удобрений. Рост доходов в развивающихся странах также стал фактором роста использования калийных удобрений и удобрений. Имея больше денег в домашнем бюджете, потребители добавляли в свой рацион больше мясных и молочных продуктов. Этот сдвиг в структуре питания потребовал увеличения площади посевных площадей, внесения удобрений и кормления большего количества животных - все это требовало большего количества калийных удобрений.

После многих лет тенденции к росту в 2008 году использование удобрений замедлилось. Мировой экономический спад является основной причиной сокращения использования удобрений, падения цен и увеличения запасов. [31] [32]

Крупнейшими потребителями калийных удобрений в мире являются Китай, США, Бразилия и Индия. [33] Бразилия импортирует 90% необходимого калия. [33] Ожидается, что к 2022 году потребление калия для производства удобрений увеличится примерно до 37,8 млн тонн. [34]

Импорт и экспорт калия часто указываются в эквиваленте K 2 O , хотя удобрения никогда не содержат оксид калия как таковой, поскольку оксид калия является едким и гигроскопичным .

Цены [ править ]

В начале 2008 года цены на калий начали стремительный рост с менее чем 200 долларов США за тонну до 875 долларов США в феврале 2009 года. [35] Впоследствии они резко упали до минимума апреля 2010 года в 310 долларов США, а затем восстановились в 2011 году. –12, и снова вернется в норму в 2013 году. Для справки, цены в ноябре 2011 года составляли около 470 долларов США за тонну, но по состоянию на май 2013 года были стабильными на уровне 393 долларов США. [36] После неожиданного распада крупнейшего в мире калийного картеля в конце июля 2013 года цены на калий были готовы упасть примерно на 20 процентов. [37] В конце декабря 2015 года калийные удобрения стоили 295 долларов США за тонну. В апреле 2016 года его цена составляла 269 долларов США. [38]В мае 2017 года цены стабилизировались на уровне около 216 долларов США за тонну, что на 18% ниже, чем в предыдущем году. К январю 2018 года цены восстановились примерно до 225 долларов США за тонну. [39] Мировой спрос на калий имеет тенденцию быть неэластичным по цене в краткосрочной и даже долгосрочной перспективе. [34]

Другое использование [ править ]

Помимо использования в качестве удобрения, хлорид калия важен во многих промышленно развитых странах, где он используется в переработке алюминия , в хлорно-щелочной промышленности для производства гидроксида калия, в гальванике металлов , буровом растворе для нефтяных скважин , таянии снега и льда, термическая обработка стали, в медицине для лечения гипокалиемии и смягчения воды . Гидроксид калия используется для промышленной очистки воды и является предшественником карбоната калия, некоторых форм фосфата калия, многих других калиевых химикатов и производства мыла. Карбонат калия используется для производства кормовых добавок, цемента , огнетушителей., продукты питания, фотохимия и текстиль. Он также используется в пивоваренном пиве , фармацевтических препаратах, а также в качестве катализатора для синтетического каучука производства. Также в сочетании с кварцевым песком для производства силиката калия , иногда известного как жидкое стекло , для использования в красках и электродах для дуговой сварки . На эти виды использования, не связанные с удобрениями, приходится около 15% годового потребления калия в Соединенных Штатах. [1]

Запасные [ править ]

Не существует заменителей калия как важного питательного вещества для растений и необходимого пищевого продукта для животных и людей. Навоз и глауконит (зеленый песок) являются источниками с низким содержанием калия, которые можно выгодно транспортировать только на короткие расстояния до посевных полей. [27]

См. Также [ править ]

  • Селитра
  • Мыло с морской водой
  • Едкий натр
  • Костный ясень
  • Список шахт в Саскачеване

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Potash , Ежегодник полезных ископаемых USGS 2008
  2. ^ Дэви, Хамфри (1808). «О некоторых новых явлениях химических изменений, вызванных электричеством, в частности о разложении фиксированных щелочей и обнаружении новых веществ, составляющих их основы; и об общей природе щелочных тел» . Философские труды Лондонского королевского общества . 98 : 32. DOI : 10.1098 / rstl.1808.0001 .
  3. ^ Рыцарь, Дэвид (1992). Хамфри Дэви: Наука и власть . Оксфорд: Блэквелл. С.  66 .
  4. ^ Ван дер SIJS Iа, Nicoline (2010). «ПОТАС (ЭЛЕМЕНТ ШЕЙКУНДИГ)» . Etymologiebank (на голландском) . Проверено 14 августа 2016 года .
  5. ^ Харпер, Дуглас. «поташ» . Интернет-словарь этимологии .
  6. ^ a b Стивен М. Ясински. «Поташ» . USGS.
  7. ^ a b c d "Калий" . Канадская энциклопедия . 4 марта 2015 . Проверено 31 августа 2019 года .
  8. ^ «Мировая калийная промышленность: прошлое, настоящее и будущее» (PDF) . Новый Орлеан, Луизиана: Встреча, посвященная 50-летию Круглого стола по производству удобрений. 2000 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
  9. ^ Деннис Костик (сентябрь 2006). "Калий" (PDF) . 2005 Minerals Handbook . Геологическая служба США . п. 58.1 . Проверено 29 января 2011 .
  10. ^ JW Turrentine (1934). «Состав солей калийных удобрений для продажи на американском рынке». Промышленная и инженерная химия . Американское химическое общество . 26 (11): 1224–1225. DOI : 10.1021 / ie50299a022 .
  11. Джозеф Р. Хекман (17 января 2002 г.). «Терминология и факты о калийных удобрениях» (PDF) . Консультации по растениям и вредителям . Университет Рутгерса . 7 (13): 3. Перепечатано из Agri-Briefs , от агрономов Института калия и фосфатов, зима 2001–2002 гг., № 7
  12. ^ Алихан, Ирфан (2014). Управление сельскохозяйственными ресурсами . Издательская академия Агротех. ISBN 9789383101474.
  13. ^ Производство и технология калийных удобрений . Международный институт питания растений.
  14. ^ КРАТКОЕ РУКОВОДСТВО ПО КАЛИЮ. (2013, 14 июня). Получено 29 сентября 2015 г. с сайта http://www.geoalcali.com/en/quick-guide-to-potash/.
  15. ^ Дикий, Паскаль; Мулен, Жан-Жак; Лей, Франсуа-Ксавье; Шаффер, Пол (16 апреля 1995 г.). «Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний среди горняков, подвергающихся воздействию тепла». Эпидемиология . 6 (3): 243–247. DOI : 10.1097 / 00001648-199505000-00009 . JSTOR 3702386 . 
  16. ^ Горное дело Эфиопии . Photius.com. Проверено 21 июня 2013.
  17. ^ Пол Вард, 'Деревья, торговля и текстиль: импорт калийных удобрений и экологическая зависимость в британской промышленности, C. 1550–1770', Прошлое и настоящее, 240, 1, 2018, 47-82
  18. Paul Warde, 'Trees, Trade and Textiles: Potash Imports and Ecological Dependency in British Industry, C .1550–1770', Past & resent, 240, 1, 2018, 47-82
  19. Патент X1: изготовление калийной и жемчужной золы с помощью нового устройства и процесса (1790) . en.wikisource.org
  20. ^ a b Роберт К. Файт Происхождение и наличие промышленных калийных месторождений. Архивировано 23 июня 2010 г. в Wayback Machine , Академия наук, за 1951 г. , стр. 123
  21. Paul Warde, 'Trees, Trade and Textiles: Potash Imports and Ecological Dependency in British Industry, C .1550–1770', Past & resent, 240, 1, 2018, 47-82
  22. ^ Чжэн Мяньпин (1997), Введение в соленые озера на плато Цинхай-Тибет , Дордрехт: Kluwer Academic Publishers, стр. 3–5.
  23. ^ Гарретт, Дональд Эверетт (1996), Калий: месторождения, обработка, свойства и использование , Лондон: Chapman & Hall, стр. 176–177.
  24. ^ "Полезные ископаемые для индустриализации сельского хозяйства" . Министерство горнорудной промышленности и энергетики Эфиопии. Архивировано из оригинала на 2011-07-20.
  25. ^ Восстановление калийного удобрения солей из моря Bittern Архивированных 2015-06-10 в Wayback Machine . Tifac.org.in. Проверено 21 июня 2013.
  26. ^ «Калийный сектор потрясен, когда российский Уралкалий выходит из картеля» . Рейтер . 2013-07-30.
  27. ^ a b «Обзор сырьевых товаров калийных минералов за 2018 год» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 10 января 2019 года.
  28. ^ Арнольд Ф. Холлеман, Эгон Виберг и Нильс Виберг (1985). «Калий». Lehrbuch der Anorganischen Chemie (на немецком языке) (91–100 изд.). Вальтер де Грюйтер. ISBN 978-3-11-007511-3.
  29. Перейти ↑ Greenwood, Norman N (1997). Химия элементов (2-е изд.). Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. п. 69 . ISBN 978-0-08-037941-8.
  30. ^ Цена на калийные удобрения близка к историческим максимумам - Перспективы на будущее, заархивированные 18 сентября 2009 г. на Wayback Machine . Выпуск ASX (14 ноября 2008 г.). activex.com.au. Проверено 21 июня 2013.
  31. ^ Калийные удобрения во всем мире . Southernstates.com
  32. ^ "Глобальный обзор калийных удобрений: туннельное видение" , Industrial Minerals , май 2009 г.
  33. ^ a b Спрос и предложение . Potassiodobrasil.com.br. Проверено 21 июня 2013.
  34. ^ a b Равашдех, Рами Ал; Ксавье-Оливейра, Эмануэль; Максвелл, Филипп (2016). «Рынок калийных удобрений и его перспективы на будущее». Политика ресурсов . 47 : 154–163. DOI : 10.1016 / j.resourpol.2016.01.011 . ISSN 0301-4207 . 
  35. ^ «Цены на калийные удобрения рекордно высокие» . Новости Potash Investing. 5 февраля 2009 года в архив с оригинала на 16 марта 2009 года . Проверено 18 октября 2009 года .
  36. ^ 5-летние цены на калий и графики цен на калий - InvestmentMine . Infomine.com (31 мая 2013 г.). Проверено 21 июня 2013.
  37. ^ "После распада картеля цены на калий упадут на 20%" . Рейтер . 5 сентября 2013 . Проверено 16 апреля 2019 г. - через www.reuters.com.
  38. ^ «Цены на калий и графики цен на калий» . InfoMine . 2016-04-30 . Дата обращения 6 сентября 2016 .
  39. ^ «Цены на калий и графики цен на калий» . ycharts . 2017-06-05 . Проверено 18 октября 2017 года .
  •  Эта статья включает материалы, являющиеся  общественным достоянием, из документа Геологической службы США : «Potash» (PDF) .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Сивер, Фредерик Дж. (1918) «Исторические очерки округа Франклин и его нескольких городов» , JB Lyons Company, Олбани, штат Нью-Йорк, раздел «Производство поташа», стр. 27–29

Внешние ссылки [ править ]

  • Они сожгли лес и продали пепел
  • Генри М. Пейнтер, Первый патент , изобретение и технология, осень 1990 г.
  • Первый патент США , выданный на способ производства калия.
  • Карта мирового рынка сельского хозяйства и удобрений
  • Россия собирает богатый урожай калийных удобрений