Potash - Potash

Polykrystallinsk potash, med en amerikansk krone som referanse. (Mynten er 19 mm (0,75 tommer) i diameter og kobber i fargen.)

Pottaske ( / p ɒ t æ ʃ / ) inkluderer forskjellige utvinnes og produsert salter som inneholder kalium i vann- løselig form. Navnet stammer fra gryteaske , som refererer til planteaske eller treaske dynket i vann i en gryte, som var det viktigste middelet for å produsere produktet før industriperioden . Ordet "kalium" er avledet fra "potash".

Potash produseres over hele verden i mengder som overstiger 90 millioner tonn (40 millioner tonn K 2 O ekvivalent) per år, hovedsakelig for bruk i gjødsel . Ulike typer gjødsel-potash utgjør den største industrielle bruken av elementet kalium i verden. Kalium ble først avledet i 1807 ved elektrolyse av kaustisk potash ( kaliumhydroksyd ).

Terminologi

Potash refererer til kaliumforbindelser og kaliumbærende materialer, oftest kaliumkarbonat. Ordet "kali" stammer fra det USA nederlandske " potaschen ", betegner "pottaske" i 1477. Den gamle metode for fremstilling av kaliumkarbonat ( K
2
CO
3
) var ved å samle eller produsere treaske (okkupasjon av askebrennere ), lekke asken og deretter fordampe den resulterende løsningen i store jerngryter, noe som etterlot en hvit rest som betegnes som "gryteaske". Omtrent 10 vekt% vanlig treske kan utvinnes som potash. Senere, "pottaske" ble allment brukt til naturlig forekommende kaliumsalter og det kommersielle produkt som er avledet fra dem, selv om det er mest sannsynlig hentet navnet (hvor det ble brukt) fra anionet av syren som erstattet karbonat -delen , en felles equivocative bruken av "potash" for "kalium".

Tabellen nedenfor viser en rekke kaliumforbindelser som har "potash" i sine tradisjonelle navn:

Vanlig navn Kjemisk navn (formel)
Potash gjødsel c.1942 kaliumkarbonat (K 2 CO 3 ); c. 1950 en eller flere av kaliumklorid (KCl), kaliumsulfat (K 2 SO 4 ) eller kaliumnitrat (KNO 3 ). Betyr ikke inneholde kaliumoksyd (K 2 O), der planter ikke tar opp. Imidlertid er mengden av kalium ofte angis som K 2 O tilsvarende (det vil si hvor mye det ville være hvis i K 2 O form), for å tillate epler-til-epler sammenligning mellom forskjellige gjødningsstoffer ved hjelp av forskjellige typer av pottaske.
Kaustisk potash eller potash lut kaliumhydroksid (KOH)
Karbonat av potash, salter av tannstein eller perleaske kaliumkarbonat (K 2 CO 3 )
Klorat av potash kaliumklorat (KClO 3 )
Muriate of potash (MOP) kaliumklorid (KCl: NaCl = 95: 5 eller høyere)
Nitrat av potash eller saltpeter kaliumnitrat (KNO 3 )
Sulfat av potash (SOP) kaliumsulfat (K 2 SO 4 )
Permanganat av potash kaliumpermanganat (KMnO 4 )

Produksjon

Alle kommersielle potashavsetninger kommer opprinnelig fra fordampningsavleiringer og blir ofte begravet dypt under jordoverflaten. Potasjmalm er vanligvis rik på kaliumklorid (KCl), natriumklorid (NaCl) og andre salter og leirer, og oppnås vanligvis ved konvensjonell sjaktutvinning med den ekstraherte malmen til et pulver. Andre metoder inkluderer oppløsningsgruvedrift og fordampningsmetoder fra saltlake.

I fordampningsmetoden injiseres varmt vann i potash som oppløses og pumpes deretter til overflaten der den konsentreres ved solindusert fordampning. Aminreagenser tilsettes deretter til enten de minerte eller fordampede løsningene. Aminet dekker KCl, men ikke NaCl. Luftbobler klamrer seg til aminet + KCl og flyter det opp til overflaten mens NaCl og leire synker til bunns. Overflaten er skummet for aminen + KCl som deretter tørkes og pakkes for bruk som en K -rik gjødsel - KCl oppløses lett i vann og er raskt tilgjengelig for planteernæring .

Potasjforekomster finnes over hele verden. For tiden gruves det forekomster i Canada, Russland, Kina, Hviterussland, Israel, Tyskland, Chile, USA, Jordan, Spania, Storbritannia, Usbekistan og Brasil, med de viktigste forekomstene i Saskatchewan , Canada.

Yrkesfare

Overdreven luftveissykdom har vært bekymret for kalvearbeidere gjennom historien på grunn av miljøfarer, for eksempel radon og asbest . Potash gruvearbeidere kan utvikle silikose . Basert på en studie utført mellom 1977 og 1987, kardiovaskulær sykdom blant kaliumarbeidere, var den totale dødeligheten lav, men en merkbar forskjell i arbeidere over bakken ble dokumentert.

Produksjonshistorie

Det første amerikanske patentet ble utstedt for en forbedring "i fremstillingen av gryteaske og perleaske av et nytt apparat og prosess"; den ble signert av daværende president George Washington .
En dekket beholderbil i et kanadisk tog for frakt av potash med jernbane.

Potash (spesielt kaliumkarbonat) har blitt brukt i bleking av tekstiler, glass , keramikk og såpe siden bronsealderen. Potash ble hovedsakelig oppnådd ved utvasking av asken til land- og sjøplanter.

Fra og med 1300 -tallet ble potash utvunnet i Etiopia . En av verdens største forekomster, 140 til 150 millioner tonn, ligger i Dallol -området i Afar -regionen .

Potash var en av de viktigste industrikjemikaliene. Det ble raffinert fra asken til løvtrær og produsert hovedsakelig i de skogkledde områdene i Europa, Russland og Nord -Amerika . Selv om metoder for å produsere kunstige alkalier ble oppfunnet på slutten av det attende århundre, ble disse ikke økonomiske før på slutten av det nittende århundre, og derfor var avhengigheten av organiske kilder til potash igjen.

Potash ble en viktig internasjonal handelsvare i Europa fra minst begynnelsen av det fjortende århundre. Det er anslått at europeisk import av potash krevde 6 eller flere millioner kubikkmeter hvert år fra begynnelsen av det syttende århundre.

Mellom 1420 og 1620 var Danzig, Königsberg og Riga de viktigste eksportbyene for potash avledet av tre . Fra 1640 -årene medførte geopolitiske forstyrrelser at eksportsentre flyttet fra Østersjøen til erkeengelen, Russland. I 1700 var russisk aske dominerende, selv om Danzig fortsatt var kjent for kvaliteten på potashen. På slutten av det femtende århundre var London den viktigste importøren på grunn av sin posisjon som sentrum for myk såpeproduksjon, mens nederlenderne dominerte som leverandører og forbrukere i det sekstende århundre.

Det første amerikanske patentet av noe slag ble utstedt i 1790 til Samuel Hopkins for en forbedring "i fremstillingen av gryteaske og perleaske med et nytt apparat og prosess". Perleaske var en renere kvalitet laget av kalsinering av kalium i en etterklangsovn eller ovn. Potashgroper ble en gang brukt i England for å produsere potash som ble brukt til å lage såpe til ullproduksjon.

På det attende århundre ble amerikansk potash av høyere kvalitet i økende grad importert til Storbritannia. På slutten av 1700- og begynnelsen av 1800 -tallet ga potashproduksjon nybyggere i Nord -Amerika en måte å skaffe sårt tiltrengte kontanter og kreditt da de ryddet skogkledd jord for avlinger. For å få full bruk av landet sitt, måtte nybyggere kvitte seg med overflødig trevirke. Den enkleste måten å oppnå dette på var å brenne ved som ikke trengs for drivstoff eller konstruksjon. Aske fra løvtre kan deretter brukes til å lage lut , som enten kan brukes til å lage såpe eller kokt ned for å produsere verdifull potash. Hardved kan generere aske med en hastighet på 60 til 100 skjepper per dekar (500 til 900 m³/km 2 ). I 1790 kunne aske selges for $ 3,25 til $ 6,25 per acre ($ 800 til $ 1500/km 2 ) i landlige New York State - nesten samme pris som å ansette en arbeider for å rydde det samme området. Potash -produksjon ble en stor industri i det britiske Nord -Amerika. Storbritannia var alltid det viktigste markedet. Den amerikanske potashindustrien fulgte skogmannsøksen over landet. Etter omtrent 1820 erstattet New York New England som den viktigste kilden; i 1840 var senteret i Ohio. Potasjproduksjon var alltid en biproduktindustri, etter behovet for å rydde land for jordbruk .

Orknøyene allerede i 1719 i et århundre ga tare aske potash og brusaske , "stoffer ivrig ettertraktet av datidens glass- og såpeindustri."

Fra 1767 ble kalium fra treaske eksportert fra Canada. I 1811 kom 70% av den totale 19,6 millioner lbs potashimporten til Storbritannia fra Canada. Eksporten av potash og perleaske nådde 43 958 fat i 1865. Det var 519 asker i drift i 1871. Industrien gikk ned på slutten av 1800-tallet da det ble etablert storskala produksjon av potash fra mineralsalter i Tyskland . I 1943 ble det oppdaget potash i Saskatchewan , Canada, i ferd med å bore etter olje. Aktiv leting begynte i 1951. I 1958 ble Potash Company of America den første potash -produsenten i Canada med igangkjøring av en underjordisk potashgruve ved Patience Lake ; På grunn av nedsenking av vann i sjakten stoppet imidlertid produksjonen sent i 1959, men etter omfattende fuging og reparasjoner ble den gjenopptatt i 1965. Den underjordiske gruven ble oversvømmet i 1987 og ble aktivert på nytt for kommersiell produksjon som løsningsgruve i 1989.

Et postkort fra fabrikken Kalium Chemicals i Belle Plaine, Saskatchewan

I 1964 etablerte et kanadisk selskap kjent som Kalium Chemicals den første potashgruven som utnyttet løsningsprosessen. Funnet ble gjort under leting etter oljereserver. Gruven ble utviklet nær Regina, Saskatchewan. Gruven nådde dybder større enn 1500 meter. Mosaic's, Belle Plaine hadde senere gått for å påta seg driften av gruven.

Fordamping av dammer ved Intrepid Potash -gruven nær Moab, Utah

De fleste av verdens reserver av kalium (K) ble avsatt som sjøvann i gamle innlandshav . Etter at vannet fordampet, krystalliserte kaliumsalter seg til senger av kaliummalm. Dette er stedene der potash blir utvunnet i dag. Forekomstene er en naturlig forekomst av kaliumklorid (KCl) og natriumklorid (NaCl), mer kjent som bordsalt . Etter hvert som jordens overflate endret seg, ble disse forekomstene dekket av tusenvis av meter jord.

De fleste kaliumgruver i dag er gruver med dype sjakter så mye som 1.400 meter under jorden. Andre blir utvunnet som stripeminer, etter å ha blitt lagt ned i horisontale lag som sedimentær stein . I prosessanlegg over bakken skilles KCl fra blandingen for å produsere en kaliumgjødsel med høy analyse. Andre kaliumsalter kan skilles ved forskjellige prosedyrer, noe som resulterer i kaliumsulfat og kalium-magnesiumsulfat.

I dag er noen av verdens største kjente potasjavsetninger spredt over hele verden fra Saskatchewan , Canada, til Brasil , Hviterussland , Tyskland og Permian Basin . Permian bassin -forekomsten inkluderer de store gruvene utenfor Carlsbad , New Mexico, til verdens reneste potash -forekomst i Lea County, New Mexico (ikke langt fra Carlsbad -forekomstene), som antas å være omtrent 80% rent. ( Osceola County, Michigan har forekomster 90+% rent; den eneste gruven der ble imidlertid omgjort til saltproduksjon.) Canada er den største produsenten, etterfulgt av Russland og Hviterussland. Den viktigste reserven i Canadas potash ligger i provinsen Saskatchewan og blir utvunnet av The Mosaic Company , Nutrien og K+S .

I Kina er de fleste kaliumforekomster konsentrert i ørkener og saltleiligheter i de endorheiske bassengene i de vestlige provinsene, spesielt Qinghai . Geologiske ekspedisjoner oppdaget reservene i 1950, men kommersiell utnyttelse lagged til Deng Xiaoping 's reform og åpne opp politikk på 1980-tallet. Åpningen av Qinghai Potash gjødselfabrikken i 1989 i Qarhan Playa i fjerningen økte Kinas produksjon av kaliumklorid seksdoblet, fra mindre enn 40 000 t (39 000 lange tonn; 44 000 korte tonn) i året på Haixi og Tanggu til i underkant av 240 000 tonn (240 000 lange tonn; 260 000 korte tonn) i året.

På begynnelsen av 1900-tallet ble det funnet potasjavsetninger i Dallol-depresjonen i lokalene Musely og Crescent nær grensen mellom Etiopia og Eritrea . De estimerte reservene er henholdsvis 173 og 12 millioner tonn for Musely og Crescent. Sistnevnte er spesielt egnet for overflatebrudd; det ble utforsket på 1960 -tallet, men arbeidene stoppet på grunn av flommen i 1967. Forsøk på å fortsette gruvedriften på 1990 -tallet ble stoppet av den eritreisk -etiopiske krigen og har ikke blitt gjenopptatt i 2009.

Utvinning av kaliumgjødselsalter fra sjøvann har blitt studert i India . Under utvinning av salt fra sjøvann ved fordampning, blir kaliumsalter konsentrert i bitter , et avløp fra saltindustrien.

I 2013 ble nesten 70% av potash -produksjonen kontrollert av Canpotex , et eksport- og markedsføringsfirma, og det hviterussiske Potash Company . Sistnevnte var et joint venture mellom Belaruskali og Uralkali , men 30. juli 2013 kunngjorde Uralkali at det hadde avsluttet satsingen.

Forbruk

Produksjon av kalium og reserver ved noen nåværende gruver (som er <2% av globale reserver)
(begge i ekvivalent) (2017, i millioner tonn)
Land Produksjon Reserver
Canada 12,0 (28,57%) 1000 (25,64%)
Russland 7,2 (17,14%) 500 (12,82%)
Hviterussland 6,4 (15,24%) 750 (19,23%)
Kina 6,2 (14,76%) 360 (9,23%)
Tyskland 2,9 (6,90%) 150 (3,85%)
Israel 2,2 (5,24%) 270 (6,92%)
Jordan 1,3 (3,10%) 270 (6,92%)
Chile 1,2 (2,86%) 150 (3,85%)
Spania 0,7 (1,67%) 44 (1,13%)
forente stater 0,5 (1,19%) 210 (5,38%)
Storbritannia 0,5 (1,19%) 40 (1,03%)
Brasil 0,3 (0,71%) 24 (0,62%)
Andre land 0,5 (1,19%) 90 (2,31%)
Totalt i verden 42,0 (100,00%) 3900 (100,00%)

Gjødsel

Kalium er det tredje store plante- og avlingsnæringsstoffet etter nitrogen og fosfor . Det har vært brukt siden antikken som et jord gjødsel (ca. 90% av aktuell bruk). Elementært kalium forekommer ikke i naturen fordi det reagerer voldsomt med vann. Som en del av forskjellige forbindelser utgjør kalium omtrent 2,6% av jordskorpen i masse og er det syvende mest forekommende elementet, tilsvarende i overflod til natrium ved omtrent 1,8% av skorpen. Potash er viktig for landbruket fordi det forbedrer vannretensjon, utbytte, næringsverdi, smak, farge, tekstur og sykdomsresistens hos matvekster. Den har bred anvendelse på frukt og grønnsaker, ris, hvete og andre korn, sukker, mais, soyabønner, palmeolje og bomull, som alle drar nytte av næringsstoffets kvalitetsforbedrende egenskaper.

Etterspørselen etter mat og dyrefôr har vært økende siden 2000. United States Department of Agriculture 's Economic Research Service (ERS) tilskriver trenden til gjennomsnittlig årlig befolkningsøkning på 75 millioner mennesker rundt om i verden. Geografisk bidro økonomisk vekst i Asia og Latin-Amerika sterkt til økt bruk av potasjbasert gjødsel. Økende inntekter i utviklingsland var også en faktor i den voksende bruk av potash og gjødsel. Med mer penger på husholdningsbudsjettet, la forbrukerne mer kjøtt og meieriprodukter til kostholdet. Dette skiftet i spisemønstre krevde flere dekar, plantet mer gjødsel og flere dyr som skulle mates - alt krevde mer potash.

Etter år med trending oppover, brøt gjødselbruken i 2008. Den økonomiske nedgangen i verden er hovedårsaken til fallende bruk av gjødsel, prisfall og stigende beholdninger.

Verdens største forbrukere av potash er Kina, USA, Brasil og India. Brasil importerer 90% av potash det trenger. Potasjforbruket for gjødsel forventes å øke til rundt 37,8 millioner tonn innen 2022.

Potashimport og -eksport rapporteres ofte i K 2 O -ekvivalent , selv om gjødsel i seg selv aldri inneholder kaliumoksid, fordi kaliumoksid er etsende og hygroskopisk .

Priser

I begynnelsen av 2008 startet potash -prisene en meteorisk stigning fra mindre enn 200 dollar per tonn til 875 dollar i februar 2009. Disse falt deretter dramatisk til et lavpunkt i april 2010 på 310 dollar, før de kom seg i 2011–12, og tilbakefall igjen i 2013. Til referanse var prisene i november 2011 omtrent 470 dollar per tonn, men fra mai 2013 var de stabile på 393 dollar. Etter det overraskende oppbruddet av verdens største kaliumkartell i slutten av juli 2013, var potash -prisene klare til å falle rundt 20 prosent. I slutten av desember 2015 handlet potash for 295 dollar per tonn. I april 2016 var prisen 269 dollar. I mai 2017 hadde prisene stabilisert seg til rundt 216 dollar per tonn ned 18% fra året før. I januar 2018 har prisene kommet seg til rundt 225 dollar per tonn. Verdens potash-etterspørsel har en tendens til å være uelastisk på kort sikt og til og med i det lange løp.

Andre bruksområder

I tillegg til dens bruk som et gjødningsmiddel, er kaliumklorid viktig i mange industrialiserte økonomier, hvor den brukes i resirkulering av aluminium , ved kloralkalielektrolyse industrien for å fremstille kalium-hydroksyd, i metallelektroplettering , oljebrønnborefluid , snø og is smelter, stål varmebehandling, i medisin som behandling for hypokalemi , og mykgjøring av vann . Kaliumhydroksid brukes til industriell vannbehandling og er forløperen for kaliumkarbonat, flere former for kaliumfosfat, mange andre potassiske kjemikalier og såpeproduksjon. Kaliumkarbonat brukes til å produsere dyrefôrtilskudd , sement , brannslukkere , matvarer, fotografiske kjemikalier og tekstiler. Det brukes også i brygging av øl , farmasøytiske preparater og som en katalysator for syntetisk gummiproduksjon . Også kombinert med silisiumsand for å produsere kaliumsilikat , noen ganger kjent som vannglass , for bruk i maling og lysbuesveiselektroder . Disse bruksområdene uten gjødsel har stått for omtrent 15% av det årlige kaliumforbruket i USA.

Innbyttere

Det finnes ingen erstatninger for kalium som et essensielt plantens næringsstoff og som et essensielt ernæringsbehov for dyr og mennesker. Gjødsel og glaukonitt (grønn sand) er kilder med lavt kaliuminnhold som lønnsomt kan transporteres bare korte avstander til avlingsmarkene.

Se også

Referanser

Videre lesning

Eksterne linker