Potassa - Potash

Potassa policristallina, con un centesimo degli Stati Uniti per riferimento. (La moneta ha un diametro di 19 mm (0,75 pollici) e di colore rame .)

Potassa ( / p ɒ t æ ʃ / ) include vari estratti e fabbricati sali contenenti potassio in acqua solubile forma. Il nome deriva da pot ash , che si riferisce alle ceneri vegetali o ceneri di legno imbevute di acqua in un vaso, che era il mezzo primario di fabbricazione del prodotto prima dell'era industriale . La parola "potassio" deriva da "potassa".

La potassa viene prodotta in tutto il mondo in quantità superiori a 90 milioni di tonnellate (40 milioni di tonnellate K 2 O equivalenti) all'anno, principalmente per l'uso nei fertilizzanti . Vari tipi di fertilizzante-potassa costituiscono il singolo più grande uso industriale dell'elemento potassio nel mondo. Il potassio fu derivato per la prima volta nel 1807 dall'elettrolisi della potassa caustica ( idrossido di potassio ).

Terminologia

Potassa si riferisce a composti di potassio e materiali contenenti potassio, più comunemente carbonato di potassio. La parola "potassa" deriva dall'olandese medio " potaschen ", che denota "cenere da vaso" nel 1477. Il vecchio metodo per produrre carbonato di potassio ( K
2
CO
3
) avveniva raccogliendo o producendo cenere di legno (l'occupazione dei bruciacenere ), lisciviando le ceneri, e quindi facendo evaporare la soluzione risultante in grandi pentole di ferro, che lasciavano un residuo bianco denominato "cenere da pentola". Circa il 10% in peso di cenere di legno comune può essere recuperato come potassa. Più tardi, "potassa" è stato ampiamente applicato ai sali di potassio presenti in natura e al prodotto commerciale da essi derivato, anche se molto probabilmente ha derivato il suo nome (dove era usato) dall'anione dell'acido che ha sostituito la frazione carbonatica , un uso equivoco comune di "potassa" per "potassio".

La tabella seguente elenca una serie di composti di potassio che hanno "potassa" nei loro nomi tradizionali:

Nome comune Nome chimico (formula)
Fertilizzante di potassio c.1942 carbonato di potassio (K 2 CO 3 ); c.1950 uno o più cloruro di potassio (KCl), solfato di potassio (K 2 SO 4 ) o nitrato di potassio (KNO 3 ). Non non contiene ossido di potassio (K 2 O), che piante non occupano. Tuttavia, la quantità di potassio è spesso riportata come K 2 O equivalente (ovvero quanto sarebbe se in forma K 2 O), per consentire il confronto mele-mele tra diversi fertilizzanti che utilizzano diversi tipi di potassio.
Potassa caustica o liscivia di potassio idrossido di potassio (KOH)
Carbonato di potassio, sali di tartaro o cenere di perla carbonato di potassio (K 2 CO 3 )
Clorato di potassio clorato di potassio (KClO 3 )
Muriato di potassa (MOP) cloruro di potassio (KCl:NaCl = 95:5 o superiore)
Nitrato di potassio o salnitro nitrato di potassio (KNO 3 )
Solfato di potassio (SOP) solfato di potassio (K 2 SO 4 )
Permanganato di potassio permanganato di potassio (KMnO 4 )

Produzione

Tutti i depositi di potassio commerciali provengono originariamente da depositi di evaporite e sono spesso sepolti in profondità sotto la superficie terrestre. I minerali di potassio sono tipicamente ricchi di cloruro di potassio (KCl), cloruro di sodio (NaCl) e altri sali e argille e sono tipicamente ottenuti dall'estrazione convenzionale con il minerale estratto macinato in polvere. Altri metodi includono l'estrazione mineraria di dissoluzione e i metodi di evaporazione dalle salamoie.

Nel metodo dell'evaporazione, l'acqua calda viene iniettata nella potassa che viene sciolta e poi pompata in superficie dove viene concentrata per evaporazione indotta dal sole. I reagenti amminici vengono quindi aggiunti alle soluzioni estratte o evaporate. L'ammina riveste il KCl ma non NaCl. Le bolle d'aria si attaccano all'ammina + KCl e la fanno galleggiare in superficie mentre NaCl e argilla affondano sul fondo. La superficie viene scremata per l'ammina + KCl che viene quindi essiccata e confezionata per l'uso come fertilizzante ricco di K: il KCl si dissolve facilmente in acqua ed è rapidamente disponibile per la nutrizione delle piante .

I depositi di potassio si possono trovare in tutto il mondo. Attualmente vengono estratti giacimenti in Canada, Russia, Cina, Bielorussia, Israele, Germania, Cile, Stati Uniti, Giordania, Spagna, Regno Unito, Uzbekistan e Brasile, con i giacimenti più significativi presenti in Saskatchewan , Canada.

Rischi professionali

L'eccessiva malattia respiratoria è stata una preoccupazione per i minatori di potassio nel corso della storia a causa di rischi ambientali, come il radon e l' amianto . I minatori di potassio possono sviluppare silicosi . Sulla base di uno studio condotto tra il 1977 e il 1987, le malattie cardiovascolari tra i lavoratori del potassio, i tassi di mortalità complessivi erano bassi, ma è stata documentata una notevole differenza nei lavoratori in superficie.

Storia della produzione

Il primo brevetto statunitense è stato rilasciato per un miglioramento "nella produzione di cenere di pot e cenere di perla mediante un nuovo apparato e processo"; fu firmato dall'allora presidente George Washington .
Una tramoggia coperta in un treno canadese per la spedizione di potassio per ferrovia.

La potassa (in particolare il carbonato di potassio) è stata utilizzata per sbiancare i tessuti, fare il vetro , la ceramica e fare il sapone fin dall'età del bronzo. La potassa si otteneva principalmente per lisciviazione delle ceneri di piante terrestri e marine.

A partire dal 14° secolo la potassa fu estratta in Etiopia . Uno dei giacimenti più grandi del mondo, da 140 a 150 milioni di tonnellate, si trova nell'area di Dallol della regione di Afar .

La potassa era una delle sostanze chimiche industriali più importanti. È stato raffinato dalle ceneri delle latifoglie e prodotto principalmente nelle aree boschive dell'Europa, della Russia e del Nord America . Sebbene i metodi per produrre alcali artificiali siano stati inventati alla fine del diciottesimo secolo, questi non divennero economici fino alla fine del diciannovesimo secolo e così rimase la dipendenza da fonti organiche di potassio.

Il potassio divenne un importante prodotto commerciale internazionale in Europa almeno dall'inizio del XIV secolo. Si stima che le importazioni europee di potassa richiedessero 6 o più milioni di metri cubi ogni anno dall'inizio del XVII secolo.

Tra il 1420 e il 1620, le principali città esportatrici di potassio derivato dal legno furono Danzica, Königsberg e Riga. Dal 1640, le interruzioni geopolitiche fecero sì che i centri di esportazione si spostassero dal Baltico a Arcangelo, in Russia. Nel 1700, il frassino russo era dominante sebbene Danzica rimanesse notevole per la qualità della sua potassa. Alla fine del XV secolo, Londra era il principale importatore grazie alla sua posizione di centro della produzione di sapone morbido, mentre gli olandesi dominavano come fornitori e consumatori nel XVI secolo.

Il primo brevetto statunitense di qualsiasi tipo fu rilasciato nel 1790 a Samuel Hopkins per un miglioramento "nella produzione di cenere di vaso e cenere di perla mediante un nuovo apparato e processo". La cenere di perla era una qualità più pura ottenuta dalla calcinazione del potassio in una fornace o forno a riverbero . Le fosse di potassio erano una volta utilizzate in Inghilterra per produrre potassio che veniva utilizzato nella produzione di sapone per la preparazione della lana per la produzione di filati.

Nel diciottesimo secolo, la potassa americana di qualità superiore fu sempre più importata in Gran Bretagna. Tra la fine del XVIII e l'inizio del XIX secolo, la produzione di potassio ha fornito ai coloni del Nord America un modo per ottenere denaro e credito di cui avevano urgente bisogno mentre disboscavano i terreni boschivi per i raccolti. Per sfruttare appieno la loro terra, i coloni avevano bisogno di smaltire il legno in eccesso. Il modo più semplice per farlo era bruciare tutta la legna non necessaria per il combustibile o la costruzione. Le ceneri degli alberi di legno duro potevano quindi essere utilizzate per produrre liscivia , che poteva essere utilizzata per fare sapone o bollita per produrre preziosa potassa. Hardwood potrebbe generare ceneri al ritmo di 60 a 100 bushel per acro (da 500 a 900 m³ / km 2 ). Nel 1790, nelle zone rurali dello Stato di New York , le ceneri potevano essere vendute a un prezzo compreso tra 3,25 e 6,25 dollari per acro (da 800 a 1.500 dollari al km 2 ) – quasi la stessa cifra che si avrebbe assumere un operaio per ripulire la stessa area. La produzione di potassio è diventata un'industria importante nel Nord America britannico. La Gran Bretagna è sempre stata il mercato più importante. L'industria americana del potassio ha seguito l'ascia del boscaiolo in tutto il paese. Dopo il 1820 circa, New York sostituì il New England come fonte più importante; nel 1840 il centro era in Ohio. La produzione di potassio è sempre stata un'industria di sottoprodotto, in seguito alla necessità di bonificare i terreni per l' agricoltura .

Sulle isole Orcadi già nel 1719 per un secolo, le alghe fornivano potassa e carbonato di sodio , "sostanze avidamente ricercate dalle industrie del vetro e del sapone dell'epoca".

Dal 1767, la potassa dalle ceneri di legno fu esportata dal Canada. Nel 1811, il 70% del totale di 19,6 milioni di libbre di importazioni di potassio in Gran Bretagna proveniva dal Canada. Le esportazioni di potassa e cenere di perla hanno raggiunto i 43.958 barili nel 1865. Nel 1871 erano in funzione 519 asherie . L'industria è diminuita alla fine del XIX secolo quando in Germania è stata stabilita la produzione su larga scala di potassio da sali minerali . Nel 1943, fu scoperta la potassa nel Saskatchewan , in Canada, durante il processo di trivellazione per il petrolio. L'esplorazione attiva iniziò nel 1951. Nel 1958, la Potash Company of America divenne il primo produttore di potassio in Canada con la messa in servizio di una miniera di potassio sotterranea a Patience Lake ; tuttavia, a causa di infiltrazioni d'acqua nel suo pozzo, la produzione si fermò alla fine del 1959 ma, a seguito di estese stuccature e riparazioni, riprese nel 1965. La miniera sotterranea fu allagata nel 1987 e fu riattivata per la produzione commerciale come miniera di soluzione nel 1989.

Una cartolina dello stabilimento Kalium Chemicals a Belle Plaine, Saskatchewan

Nel 1964 una società canadese nota come Kalium Chemicals ha istituito la prima miniera di potassio che ha sfruttato il processo di soluzione. La scoperta è stata fatta durante l'esplorazione della riserva petrolifera. La miniera è stata sviluppata vicino a Regina, Saskatchewan. La miniera ha raggiunto profondità superiori a 1500 metri. Mosaic's, Belle Plaine era poi andata a occuparsi dell'operazione della miniera.

Stagni di evaporazione del potassio presso la miniera Intrepid Potash vicino a Moab, Utah

La maggior parte delle riserve mondiali di potassio (K) sono state depositate come acqua di mare negli antichi oceani interni . Dopo che l'acqua è evaporata, i sali di potassio si sono cristallizzati in letti di minerale di potassio. Questi sono i luoghi in cui oggi viene estratta la potassa. I depositi sono una miscela naturale di cloruro di potassio (KCl) e cloruro di sodio (NaCl), più comunemente noto come sale da cucina . Nel corso del tempo, quando la superficie della terra è cambiata, questi depositi sono stati coperti da migliaia di piedi di terra.

La maggior parte delle miniere di potassio oggi sono miniere a pozzo profondo fino a 4.400 piedi (1.400 m) sottoterra. Altri sono estratti come miniere a cielo aperto, essendo stati depositati in strati orizzontali come roccia sedimentaria . Negli impianti di lavorazione fuori terra, il KCl viene separato dalla miscela per produrre un fertilizzante potassico ad alta analisi. Altri sali di potassio possono essere separati con varie procedure, risultando in solfato di potassio e solfato di potassio-magnesio.

Oggi alcuni dei più grandi giacimenti di potassio conosciuti sono sparsi in tutto il mondo, dal Saskatchewan , al Canada, al Brasile , alla Bielorussia , alla Germania e al bacino del Permiano . Il deposito del bacino del Permiano comprende le principali miniere al di fuori di Carlsbad , nel Nuovo Messico, fino al deposito di potassio più puro al mondo nella contea di Lea, nel Nuovo Messico (non lontano dai depositi di Carlsbad), che si ritiene sia puro all'incirca all'80%. ( La contea di Osceola, nel Michigan, ha depositi puri al 90%; tuttavia, l'unica miniera è stata convertita alla produzione di sale.) Il Canada è il maggior produttore, seguito da Russia e Bielorussia. La riserva più significativa di potassio del Canada si trova nella provincia del Saskatchewan ed è estratta da The Mosaic Company , Nutrien e K+S .

In Cina , la maggior parte dei giacimenti di potassio sono concentrati nei deserti e nelle saline dei bacini endoreici delle sue province occidentali, in particolare nel Qinghai . Spedizioni geologiche scoprirono le riserve nel 1950, ma lo sfruttamento commerciale ritardati fino a quando Deng Xiaoping 's riforma e l'apertura politica Up nel 1980. L'apertura nel 1989 della fabbrica di fertilizzanti di potassio Qinghai nella remota Qarhan Playa ha aumentato di sei volte la produzione cinese di cloruro di potassio , da meno di 40.000 t (39.000 tonnellate lunghe; 44.000 tonnellate corte) all'anno a Haixi e Tanggu a poco meno di 240.000 t (240.000 tonnellate lunghe) tonnellate; 260.000 tonnellate corte) all'anno.

All'inizio del XX secolo, sono stati trovati giacimenti di potassio nella depressione di Dallol nelle località di Musely e Crescent vicino al confine etiope - eritreo . Le riserve stimate sono rispettivamente di 173 e 12 milioni di tonnellate per Musely e Crescent. Quest'ultimo è particolarmente adatto per l'estrazione di superficie; è stato esplorato negli anni '60 ma i lavori si sono fermati a causa dell'alluvione nel 1967. I tentativi di continuare l'estrazione mineraria negli anni '90 sono stati interrotti dalla guerra eritrea-etiope e non sono ripresi a partire dal 2009.

In India è stato studiato il recupero di sali fertilizzanti di potassio dall'acqua di mare . Durante l'estrazione del sale dall'acqua di mare per evaporazione, i sali di potassio si concentrano nel tarabuso , un effluente dell'industria del sale.

Nel 2013, quasi il 70% della produzione di potassio era controllata da Canpotex , una società di esportazione e commercializzazione, e dalla società bielorussa Potash . Quest'ultima era una joint venture tra Belaruskali e Uralkali , ma il 30 luglio 2013, Uralkali ha annunciato di aver terminato l'impresa.

Consumo

Produzione di potassa e riserve in alcune miniere attuali (essendo <2% delle riserve globali)
(entrambe in equivalente) (2017, in milioni di tonnellate)
Nazione Produzione Riserve
Canada 12,0 (28,57%) 1.000 (25,64%)
Russia 7,2 (17,14%) 500 (12,82%)
Bielorussia 6,4 (15,24%) 750 (19,23%)
Cina 6,2 (14,76%) 360 (9,23%)
Germania 2,9 (6,90%) 150 (3,85%)
Israele 2,2 (5,24%) 270 (6,92%)
Giordania 1,3 (3,10%) 270 (6,92%)
Chile 1.2 (2,86%) 150 (3,85%)
Spagna 0,7 (1,67%) 44 (1,13%)
stati Uniti 0,5 (1,19%) 210 (5,38%)
Regno Unito 0,5 (1,19%) 40 (1,03%)
Brasile 0,3 (0,71%) 24 (0,62%)
Altri paesi 0,5 (1,19%) 90 (2,31%)
Totale mondiale 42.0 (100.00%) 3.900 (100.00%)

Fertilizzanti

Il potassio è il terzo principale nutriente per piante e colture dopo l' azoto e il fosforo . È stato utilizzato fin dall'antichità come fertilizzante del terreno (circa il 90% dell'uso attuale). Il potassio elementare non si trova in natura perché reagisce violentemente con l'acqua. Come parte di vari composti, il potassio costituisce circa il 2,6% della crosta terrestre in massa ed è il settimo elemento più abbondante, simile in abbondanza al sodio a circa l'1,8% della crosta. Il potassio è importante per l'agricoltura perché migliora la ritenzione idrica, la resa, il valore nutritivo, il gusto, il colore, la consistenza e la resistenza alle malattie delle colture alimentari. Ha un'ampia applicazione su frutta e verdura, riso, grano e altri cereali, zucchero, mais, soia, olio di palma e cotone, che beneficiano tutti delle proprietà di miglioramento della qualità dei nutrienti.

La domanda di alimenti e mangimi è stato in aumento dal 2000. Il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti d'America 's Economic Research Service (ERS) attribuisce la tendenza a medio popolazione aumenta annuo di 75 milioni di persone in tutto il mondo. Geograficamente, la crescita economica in Asia e America Latina ha contribuito notevolmente all'aumento dell'uso di fertilizzanti a base di potassio. Anche l'aumento dei redditi nei paesi in via di sviluppo è stato un fattore nel crescente uso di potassio e fertilizzanti. Con più soldi nel bilancio familiare, i consumatori hanno aggiunto più carne e latticini alla loro dieta. Questo cambiamento nei modelli alimentari ha richiesto la semina di più acri, l'applicazione di più fertilizzanti e l'alimentazione di più animali, il tutto richiedendo più potassio.

Dopo anni di tendenza al rialzo, l'uso di fertilizzanti è rallentato nel 2008. La crisi economica mondiale è la ragione principale del calo dell'uso di fertilizzanti, del calo dei prezzi e dell'aumento delle scorte.

I maggiori consumatori mondiali di potassio sono Cina, Stati Uniti, Brasile e India. Il Brasile importa il 90% del potassio di cui ha bisogno. Si prevede che il consumo di potassio per i fertilizzanti aumenterà a circa 37,8 milioni di tonnellate entro il 2022.

Le importazioni e le esportazioni di potassio sono spesso riportate in K 2 O equivalente , sebbene il fertilizzante non contenga mai ossido di potassio, di per sé, perché l'ossido di potassio è caustico e igroscopico .

Prezzi

All'inizio del 2008, i prezzi del potassio hanno iniziato a salire vertiginosamente da meno di 200 USD a tonnellata a un massimo di 875 USD nel febbraio 2009. Successivamente sono scesi drasticamente fino al minimo di aprile 2010 di 310 USD, prima di riprendersi nel 2011-12. e ricaduta di nuovo nel 2013. Per riferimento, i prezzi nel novembre 2011 erano di circa US $ 470 per tonnellata, ma a maggio 2013 erano stabili a US $ 393. Dopo lo scioglimento a sorpresa del cartello del potassio più grande del mondo alla fine di luglio 2013, i prezzi del potassio erano destinati a scendere di circa il 20 percento. Alla fine di dicembre 2015, la potassa veniva scambiata per 295 dollari USA la tonnellata. Ad aprile 2016 il suo prezzo era di 269 dollari. A maggio 2017, i prezzi si erano stabilizzati a circa 216 dollari USA la tonnellata, in calo del 18% rispetto all'anno precedente. A gennaio 2018, i prezzi sono tornati a circa 225 dollari a tonnellata. La domanda mondiale di potassio tende ad essere anelastica rispetto al prezzo nel breve e anche nel lungo periodo.

Altri usi

Oltre al suo uso come fertilizzante, il cloruro di potassio è importante in molte economie industrializzate, dove viene utilizzato nel riciclaggio dell'alluminio , dall'industria dei cloruri alcalini per produrre idrossido di potassio, nella galvanica dei metalli, nel fluido di perforazione dei pozzi petroliferi , nella fusione di neve e ghiaccio, trattamento termico dell'acciaio, in medicina come trattamento per l' ipokaliemia e addolcimento dell'acqua . L'idrossido di potassio viene utilizzato per il trattamento delle acque industriali ed è il precursore del carbonato di potassio, diverse forme di fosfato di potassio, molte altre sostanze chimiche potassiche e la produzione di sapone. Il carbonato di potassio viene utilizzato per produrre integratori alimentari per animali , cemento , estintori , prodotti alimentari, prodotti chimici fotografici e tessuti. Viene anche utilizzato nella produzione di birra , preparati farmaceutici e come catalizzatore per la produzione di gomma sintetica . Combinato anche con sabbia silicea per produrre silicato di potassio , noto anche come waterglass , da utilizzare nelle vernici e negli elettrodi per saldatura ad arco . Questi usi non fertilizzanti hanno rappresentato circa il 15% del consumo annuo di potassio negli Stati Uniti.

sostituti

Non esistono sostituti del potassio come nutriente essenziale per le piante e come requisito nutritivo essenziale per animali ed esseri umani. Il letame e la glauconite (sabbia verde) sono fonti a basso contenuto di potassio che possono essere trasportate con profitto solo per brevi distanze ai campi coltivati.

Guarda anche

Riferimenti

Ulteriori letture

link esterno