Поташ - Potash
Поташ (/ˈпɒтæʃ/) включает различные добытые и производимые соли которые содержат калий в воде-растворимый форма.[1] Название происходит от зола, который относится к золе растений или древесная зола замачивали в воде в горшке, который был основным средством производства продукта до Индустриальная эра. Слово «калий» происходит от слова «поташ».[2]
Калий производится во всем мире в количестве, превышающем 90 миллионов. тонны (40 млн тонн K2О эквивалент) в год, в основном для использования в удобрение. Различные виды калийных удобрений представляют собой крупнейшее промышленное использование элемента калия в мире. Калий был впервые получен в 1807 г. электролиз едкого калия (гидроксид калия ).[3]
Терминология
Калий относится к соединениям калия и калийсодержащим материалам, чаще всего карбонату калия. Слово «поташ» происходит от Средний голландский "Potaschen", обозначающее" горшечный пепел ", в 1477 году.[4]Старый способ изготовления карбонат калия (K
2CO
3) был путем сбора или производства древесная зола (занятие зольные горелки ), выщелачивание золу, а затем выпаривание полученного раствора в больших чугунных горшках, в результате чего остался белый осадок, названный «зола».[5] Примерно 10% от веса обыкновенного древесная зола может быть восстановлен в виде поташа.[6][7] Позже, поташ стал широко применяться к солям калия природного происхождения и полученным из них коммерческим продуктам,[8] хотя, скорее всего, он получил свое название (где он использовался) от аниона кислоты, который заменил карбонатную составляющую, обычное двусмысленное использование «поташа» для «калия».
В следующей таблице перечислены некоторые соединения калия, в традиционных названиях которых присутствует слово «поташ»:
Распространенное имя | Химическое название (формула) | |
---|---|---|
Калийные удобрения | 1942 г. карбонат калия (K2CO3); c.1950 любой один или несколько из хлористый калий (KCl), сульфат калия (K2ТАК4) или азотнокислый калий (KNO3).[9][10] Делает не содержать оксид калия (K2O), которые не занимают растения.[11] Однако количество калия часто указывается как K2O эквивалент (то есть сколько было бы, если бы в K2O form), чтобы можно было сравнивать яблоки с яблоками между различными удобрениями с использованием разных типов калийных удобрений. | |
Каустический калий или калийный щелок | гидроксид калия (КОН) | |
Карбонат калия, соли винного камня, или жемчужный пепел | карбонат калия (K2CO3) | |
Хлорат калия | хлорат калия (KClO3) | |
Мюриат поташа (СС) | хлористый калий (KCl: NaCl = 95: 5 или выше)[1] | |
Нитрат калия или селитры | азотнокислый калий (KNO3) | |
Сульфат калия (СОП) | сульфат калия (K2ТАК4) | |
Перманганат калия | перманганат калия (KMnO4) |
Производство
Все коммерческие калийные месторождения происходят из эвапорит отложения и часто закапываются 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 в себя 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. Амин Затем реагенты добавляются либо к добытым, либо к выпаренным растворам. 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 питание растений.[13]
Калийные месторождения можно найти по всему миру. В настоящее время месторождения разрабатываются в Канаде, России, Китае, Беларуси, Израиле, Германии, Чили, США, Иордании, Испании, Великобритании, Узбекистане и Бразилии.[14] с наиболее значительными месторождениями, присутствующими в Саскачеван, Канада.[7]
Профессиональные опасности
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
Калий (особенно карбонат калия) использовался при отбеливании тканей, в производстве стекло, керамика и изготовление мыло, примерно с 500 года нашей эры. Калий в основном добывался выщелачивание пепел наземных и морских растений. С 14 века калийные удобрения добывали в Эфиопия. Одно из крупнейших месторождений в мире, от 140 до 150 миллионов тонн, находится в Тыграй с Даллол площадь.[16]
Калий был одним из важнейших промышленных химикатов. Он был очищен от пепла широколиственные деревья и производится в основном в лесных районах Европы, Россия, и Северная Америка. 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 по-прежнему отличался качеством своего поташа. 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 выпущен в 1790 г. Сэмюэл Хопкинс для усовершенствования «в производстве Калийной золы и Жемчужной золы с помощью нового устройства и процесса».[19] Жемчужный ясень было более чистое качество, сделанное прокаливание поташа в отражательная печь или печь. Калийные карьеры когда-то использовались в Англия для производства поташа, который использовался при производстве мыла для подготовки шерсти для производства пряжи.
К XVIII веку в Великобританию все больше импортировался американский калий более высокого качества. В конце 18 и начале 19 веков производство калийных удобрений дало поселенцам в Северной Америке способ получить крайне необходимые деньги и кредит, 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. Пепел от твердая древесина деревья могут быть использованы для создания щелочь, из которого можно было сделать мыло или приготовить ценный калий. Из твердых пород древесины может образовываться пепел от 60 до 100. бушели на акр (от 500 до 900 м³ / км2). В 1790 году золу можно было продавать по цене от 3,25 до 6,25 доллара за акр (от 800 до 1500 долларов за 1 км).2) в сельской Штат Нью-Йорк - почти такая же ставка, как наем рабочего для расчистки той же площади. 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] В 1865 г. экспорт калийной и жемчужной золы достиг 43 958 баррелей. Asheries в эксплуатацию в 1871 году. Промышленность пришла в упадок в конце 19 века, когда крупномасштабное производство поташа из минеральных солей было налажено в Германия. В 1943 г. калий был открыт в Саскачеван, Канада, в процессе бурения на нефть. Активные геологоразведочные работы начались в 1951 году. В 1958 году компания Potash Company of America стала первым производителем калийных удобрений в Канаде, запустив подземный калийный рудник на г. Пейшенс Лейк; однако из-за просачивания воды в шахту производство было остановлено 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.[7]
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]
Большинство мировых запасов калия (K) депонировалось в виде морской воды в древние времена. внутренние океаны. 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 столовая 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 обнаженные шахты, будучи заложены горизонтальными слоями как осадочная порода. 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. Саскачеван, Канада, в Бразилия, Беларусь, Германия и Пермский бассейн. Месторождение Пермского бассейна включает в себя основные рудники за пределами Карловы Вары, Нью-Мексико, до самого чистого калийного месторождения в мире в Леа Каунти, Нью-Мексико (недалеко от Карловых Вар), чистота которого, как полагают, составляет примерно 80%. (Округ Оцеола, штат Мичиган имеет отложения чистотой 90 +%; однако единственная шахта была переоборудована для производства соли.) Канада является крупнейшим производителем, за ней следуют Россия и Беларусь. Самый значительный запас калийных удобрений Канады находится в провинции Саскачеван и добывается на Компания Мозаика, Nutrien и K + S.[1]
В Китай, большая часть калийных отложений сосредоточена в пустынях и солончаках эндорейские бассейны своих западных провинций, особенно Цинхай. Геологические экспедиции открыли запасы в 1950-х годах.[22] но коммерческая эксплуатация задерживалась до Дэн Сяопин с Политика реформ и открытости в 1980-е гг. Открытие в 1989 г. завода по производству калийных удобрений в г. Кархан Плайя увеличил производство Китая хлористый калий в шесть раз, от менее 40 000 т (39 000 длинных тонн; 44 000 коротких тонн) в год при 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 в Доллол Депрессия в населенных пунктах Musely и Crescent недалеко от ЭфиопскогоЭритрейский граница. Оценочные 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-эфиопская война и не возобновлялись по состоянию на 2009 год.[24]
Извлечение солей калийных удобрений из морской воды изучалось в Индия.[25] При извлечении соли из морской воды испарением соли калия концентрируются в выпь, сточные воды соляной промышленности.
В 2013 году почти 70% производства калия контролировалось Канпотекс, экспортно-сбытовая фирма и Белорусская калийная компания. Последний был совместным предприятием Беларуськалий и Уралкалий, но 30 июля 2013 года «Уралкалий» объявил о закрытии предприятия.[26]
Потребление
Страна | Производство | Резервы |
---|---|---|
Канада | 12.0 | 1,000 |
Россия | 7.2 | 500 |
Беларусь | 6.4 | 750 |
Китай | 6.2 | 360 |
Германия | 2.9 | 150 |
Израиль | 2.2 | 270 |
Иордания | 1.3 | 270 |
Чили | 1.2 | 150 |
Испания | 0.7 | 44 |
Соединенные Штаты | 0.5 | 210 |
объединенное Королевство | 0.5 | 40 |
Бразилия | 0.3 | 24 |
Другие страны | 0.5 | 90 |
Всего в мире | 42.0 | 3,900 |
Удобрения
Калий является третьим по значимости питательным веществом для растений и сельскохозяйственных культур после азот и фосфор. Он использовался с древность как почва удобрение (около 90% текущего использования).[6] Элементарный калий не встречается в природе, потому что он бурно реагирует с водой.[28] В составе 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% корки.[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 растет с 2000 года. Министерство сельского хозяйства США с Служба экономических исследований (ERS) объясняет эту тенденцию среднегодовым увеличением населения на 75 миллионов человек 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% необходимых ей калийных удобрений.[33] Ожидается, что к 2022 году потребление калия для удобрений вырастет примерно до 37,8 млн тонн.[34]
Импорт и экспорт калийных удобрений часто указываются в K2О эквивалент, хотя само по себе удобрение никогда не содержит оксида калия, потому что оксид калия едкий и гигроскопичный.
Ценообразование
В начале 2008 года цены на калий начали стремительно расти 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, затем восстановились в 2011–2012 годах и снова снизились 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 США. 393 долл. 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 продавались по цене 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
Помимо использования в качестве удобрения, хлорид калия важен во многих промышленно развитых странах, где он используется в переработка алюминия хлорщелочной промышленностью для производства гидроксида калия в металле гальваника, нефтяная скважина буровой раствор, таяние снега и льда, термообработка стали, в медицине для лечения гипокалиемия, и умягчение 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 корма для животных добавки, цемент, огнетушители, продукты питания, фотографические химикаты, и текстиль. Он также используется в пивоварение пиво, фармацевтические препараты, а также катализатор для синтетическая резина изготовление. Также в сочетании с кварцевый песок производить силикат калия, иногда известный как стакан воды, для использования в краски и дуговая сварка электроды. На эти виды использования, не связанные с удобрениями, приходится около 15% годового потребления калия в Соединенных Штатах.[1]
Запасные
Не существует заменителей калия как важного питательного вещества для растений и необходимого пищевого продукта для животных и людей. Навоз и глауконит (зеленый песок) - это источники с низким содержанием калия, которые можно выгодно транспортировать только на короткие расстояния к полям.[27]
Смотрите также
использованная литература
- ^ а б c d Поташ, Ежегодник полезных ископаемых USGS 2008
- ^ 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. Дои:10.1098 / рстл.1808.0001.
- ^ Рыцарь, Дэвид (1992). Хэмфри Дэви: наука и сила. Оксфорд: Блэквелл. стр.66.
- ^ ван дер Сийс и.а., Николайн (2010). "ПОТАС (ЭЛЕМЕНТ ШЕЙКУНДИГ)". Etymologiebank (на голландском). Получено 14 августа 2016.
- ^ Харпер, Дуглас. «поташ». Интернет-словарь этимологии.
- ^ а б Стивен М. Ясинский. "Калий". USGS.
- ^ а б c d "Калий". Канадская энциклопедия. 4 марта 2015 г.. Получено 31 августа, 2019.
- ^ «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 ]
- ^ Деннис Kostick (сентябрь 2006 г.). "Калий" (PDF). Справочник по минералам 2005 г.. Геологическая служба США. п. 58,1. Получено 2011-01-29.
- ^ Дж. У. Туррентайн (1934). «Состав солей калийных удобрений для продажи на американском рынке». Промышленная и инженерная химия. Американское химическое общество. 26 (11): 1224–1225. Дои:10.1021 / ie50299a022.
- ^ Джозеф Р. Хекман (17 января 2002 г.). «Калийная терминология и факты» (PDF). Консультации по растениям и вредителям. Университет Рутгерса. 7 (13): 3. Перепечатано с Agri-Briefs, от агрономов Калийно-фосфатного института, зима 2001–2002 гг., №7
- ^ Алихан, Ирфан (2014). Управление сельскохозяйственными ресурсами. Издательская академия Агротех. ISBN 9789383101474.
- ^ Производство и технология калийных удобрений. Международный институт питания растений.
- ^ КРАТКОЕ РУКОВОДСТВО ПО КАЛИЮ. (2013, 14 июня). Получено 29 сентября 2015 г. из http://www.geoalcali.com/en/quick-guide-to-potash/
- ^ 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. Дои:10.1097/00001648-199505000-00009. JSTOR 3702386.
- ^ Эфиопия Майнинг. Photius.com. Проверено 21 июня 2013.
- ^ Пол Вард, «Деревья, торговля и текстиль: импорт калийных удобрений и экологическая зависимость в британской промышленности, C. 1550–1770», Past & resent, 240, 1, 2018, 47-82
- ^ Пол Вард, «Деревья, торговля и текстиль: импорт калийных удобрений и экологическая зависимость в британской промышленности, C. 1550–1770», Past & resent, 240, 1, 2018, 47-82
- ^ Патент X1: изготовление калийной и жемчужной золы с помощью нового устройства и процесса (1790 г.). en.wikisource.org
- ^ а б Роберт С. Файт Происхождение и наличие промышленных калийных отложений В архиве 2010-06-23 на Wayback Machine, Академия наук на 1951 год, п. 123
- ^ Пол Вард, «Деревья, торговля и текстиль: импорт калийных удобрений и экологическая зависимость в британской промышленности, C. 1550–1770», Прошлое и последнее время, 240, 1, 2018, 47-82
- ^ Чжэн Мяньпин (1997), Знакомство с солеными озерами на Цинхай-Тибетском плато, Дордрехт: Kluwer Academic Publishers, стр.3–5.
- ^ Гаррет, Дональд Эверетт (1996), Калий: месторождения, переработка, свойства и использование, Лондон: Chapman & Hall, p.176–177.
- ^ «Полезные ископаемые для индустриализации сельского хозяйства». Министерство горнорудной промышленности и энергетики Эфиопии. Архивировано из оригинал на 2011-07-20.
- ^ Извлечение солей калийных удобрений из морской выпи В архиве 2015-06-10 на Wayback Machine. Tifac.org.in. Проверено 21 июня 2013.
- ^ «Калийный сектор потрясен, поскольку российский Уралкалий выходит из картеля». Рейтер. 2013-07-30.
- ^ а б «Обзор товарных запасов калийных минералов за 2018 год» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2019-01-10.
- ^ 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.
- ^ Гринвуд, Норман Н. (1997). Химия элементов (2-е изд.). Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. п.69. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Цена на калийные удобрения близка к историческим максимумам - прогноз на будущее В архиве 2009-09-18 на Wayback Machine. Выпуск ASX (14 ноября 2008 г.). activex.com.au. Проверено 21 июня 2013.
- ^ Калийные удобрения во всем мире. Southernstates.com
- ^ «Глобальный обзор калийных удобрений: туннельное видение», Промышленные минералы, Май 2009 г.
- ^ а б Спрос и предложение. Potassiodobrasil.com.br. Проверено 21 июня 2013.
- ^ а б Равашдех, Рами Ал; Ксавье-Оливейра, Эмануэль; Максвелл, Филипп (2016). «Рынок калийных удобрений и его перспективы на будущее». Политика ресурсов. 47: 154–163. Дои:10.1016 / j.resourpol.2016.01.011. ISSN 0301-4207.
- ^ «Цены на калийные удобрения рекордно высокие». Новости Potash Investing. 5 февраля 2009 г. Архивировано с оригинал 16 марта 2009 г.. Получено 18 октября, 2009.
- ^ Пятилетние цены на калий и графики цен на калий - InvestmentMine. Infomine.com (31 мая 2013 г.). Проверено 21 июня 2013.
- ^ «После распада картеля цены на калий упадут на 20%». Рейтер. 5 сентября 2013 г.. Получено 16 апреля 2019 - через www.reuters.com.
- ^ «Цены на калий и графики цен на калий». InfoMine. 2016-04-30. Получено 6 сентября 2016.
- ^ «Цены на калий и графики цен на калий». диаграммы. 2017-06-05. Получено 18 октября 2017.
- Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Геологическая служба США документ: "Калий" (PDF).
дальнейшее чтение
- Сивер, Фредерик Дж. (1918) «Исторические очерки округа Франклин и его нескольких городов», J.B Lyons Company, Олбани, штат Нью-Йорк, раздел «Производство калийных удобрений», стр. 27–29.