Potassa - Potash

Potássio policristalino, com um centavo dos EUA como referência. (A moeda tem 19 mm (0,75 pol.) De diâmetro e cor de cobre .)

Potassa ( / p ɒ t Æ ʃ / ) inclui vários minadas e fabricados sais que contêm potássio em água solúvel forma. O nome deriva de pot ash , que se refere às cinzas de plantas ou cinzas de madeira embebidas em água em uma panela, que era o principal meio de fabricação do produto antes da Era Industrial . A palavra "potássio" é derivada de "potássio".

O potássio é produzido mundialmente em quantidades superiores a 90 milhões de toneladas (40 milhões de toneladas equivalentes de K 2 O ) por ano, principalmente para uso em fertilizantes . Vários tipos de potássio-fertilizante constituem o maior uso industrial do elemento potássio no mundo. O potássio foi derivado pela primeira vez em 1807 por eletrólise de potássio cáustico ( hidróxido de potássio ).

Terminologia

Potássio refere-se a compostos de potássio e materiais contendo potássio, mais comumente carbonato de potássio. A palavra "potássio" origina-se do holandês médio " potaschen ", denotando "cinzas de potássio " em 1477. O antigo método de fazer carbonato de potássio ( K
2
CO
3
) era coletando ou produzindo cinzas de madeira (ocupação dos queimadores de
cinzas ), lixiviando as cinzas e, em seguida, evaporando a solução resultante em grandes panelas de ferro, o que deixava um resíduo branco denominado "cinzas de pot". Aproximadamente 10% em peso das cinzas de madeira comuns podem ser recuperadas como potassa. Mais tarde, o "potássio" tornou-se amplamente aplicado aos sais de potássio de ocorrência natural e ao produto comercial derivado deles, embora muito provavelmente seu nome (onde era usado) derivasse do ânion do ácido que substituiu a porção carbonato , um uso equivocado comum de "potássio" por "potássio".

A tabela a seguir lista uma série de compostos de potássio que possuem "potássio" em seus nomes tradicionais:

Nome comum Nome químico (fórmula)
Fertilizante de potássio c.1942 carbonato de potássio (K 2 CO 3 ); c.1950 qualquer um ou mais dentre cloreto de potássio (KCl), sulfato de potássio (K 2 SO 4 ) ou nitrato de potássio (KNO 3 ). Será não contêm óxido de potássio (K 2 O), que as plantas não ocupam. No entanto, a quantidade de potássio é freqüentemente relatada como K 2 O equivalente (isto é, quanto seria se na forma de K 2 O), para permitir a comparação entre diferentes fertilizantes usando diferentes tipos de potássio.
Potassa cáustica ou soda cáustica hidróxido de potássio (KOH)
Carbonato de potássio, sais de tártaro ou cinza de pérola carbonato de potássio (K 2 CO 3 )
Clorato de potássio clorato de potássio (KClO 3 )
Muriato de potássio (MOP) cloreto de potássio (KCl: NaCl = 95: 5 ou superior)
Nitrato de potássio ou salitre nitrato de potássio (KNO 3 )
Sulfato de potássio (SOP) sulfato de potássio (K 2 SO 4 )
Permanganato de potássio permanganato de potássio (KMnO 4 )

Produção

Todos os depósitos comerciais de potássio vêm originalmente de depósitos de evaporito e frequentemente estão enterrados bem abaixo da superfície da terra. Os minérios de potássio são tipicamente ricos em cloreto de potássio (KCl), cloreto de sódio (NaCl) e outros sais e argilas, e são normalmente obtidos por mineração convencional com o minério extraído transformado em pó. Outros métodos incluem mineração de dissolução e métodos de evaporação de salmouras.

No método de evaporação, a água quente é injetada no potássio que é dissolvido e então bombeado para a superfície onde é concentrado por evaporação induzida solar. Os reagentes de amina são então adicionados às soluções mineradas ou evaporadas. A amina reveste o KCl, mas não o NaCl. Bolhas de ar aderem à amina + KCl e a flutuam para a superfície enquanto o NaCl e a argila afundam. A superfície é desnatada para a amina + KCl, que é então seca e embalada para uso como fertilizante rico em K - o KCl se dissolve prontamente na água e está disponível rapidamente para a nutrição das plantas .

Os depósitos de potássio podem ser encontrados em todo o mundo. Atualmente, os depósitos estão sendo explorados no Canadá, Rússia, China, Bielo-Rússia, Israel, Alemanha, Chile, Estados Unidos, Jordânia, Espanha, Reino Unido, Uzbequistão e Brasil, com os depósitos mais significativos presentes em Saskatchewan , Canadá.

Riscos ocupacionais

Doenças respiratórias excessivas têm sido uma preocupação para os mineiros de potássio ao longo da história devido aos riscos ambientais, como o rádon e o amianto . Os mineiros de potássio podem desenvolver silicose . Com base em um estudo feito entre 1977 e 1987, doenças cardiovasculares entre os trabalhadores do potássio, as taxas gerais de mortalidade eram baixas, mas uma diferença notável nos trabalhadores acima do solo foi documentada.

História da produção

A primeira patente dos Estados Unidos foi emitida para uma melhoria "na fabricação de Pot ash e Pearl ash por um novo aparelho e processo"; foi assinado pelo então presidente George Washington .
Um vagão coberto em um trem canadense para transporte ferroviário de potássio.

O potássio (especialmente o carbonato de potássio) tem sido usado no branqueamento de tecidos, na fabricação de vidro , cerâmica e sabão , desde a Idade do Bronze. O potássio era obtido principalmente pela lixiviação das cinzas das plantas terrestres e marinhas.

A partir do século 14, o potássio foi extraído da Etiópia . Um dos maiores depósitos do mundo, de 140 a 150 milhões de toneladas, está localizado na área de Dallol, na região de Afar .

O potássio era um dos produtos químicos industriais mais importantes. Foi refinado a partir das cinzas de árvores de folhas largas e produzido principalmente nas áreas florestais da Europa, Rússia e América do Norte . Embora os métodos de produção de álcalis artificiais tenham sido inventados no final do século XVIII, eles não se tornaram econômicos até o final do século XIX e, portanto, a dependência de fontes orgânicas de potássio permaneceu.

O potássio tornou-se uma importante mercadoria de comércio internacional na Europa pelo menos desde o início do século XIV. Estima-se que as importações europeias de potássio exigiram 6 ou mais milhões de metros cúbicos por ano desde o início do século XVII.

Entre 1420 e 1620, as principais cidades exportadoras de potássio derivado da madeira foram Danzig, Königsberg e Riga. A partir da década de 1640, as rupturas geopolíticas fizeram com que os centros de exportação mudassem do Báltico para o Arcanjo, na Rússia. Em 1700, a cinza russa era dominante, embora Danzig permanecesse notável pela qualidade de seu potássio. No final do século XV, Londres era o principal importador devido à sua posição como o centro da fabricação de sabonetes macios, enquanto os holandeses dominavam como fornecedores e consumidores no século XVI.

A primeira patente dos Estados Unidos de qualquer tipo foi emitida em 1790 para Samuel Hopkins para uma melhoria "na fabricação de cinza de pot e cinza de pérola por um novo aparelho e processo". A cinza de pérola era uma qualidade mais pura feita pela calcinação do potássio em uma fornalha ou forno reverberatório . Os caroços de potássio já foram usados ​​na Inglaterra para produzir potássio que era usado na fabricação de sabão para a preparação de lã para a produção de fios.

No século XVIII, o potássio americano de qualidade superior era cada vez mais importado para a Grã-Bretanha. No final do século 18 e no início do século 19, a produção de potássio forneceu aos colonos na América do Norte uma maneira de obter dinheiro e crédito extremamente necessários à medida que desmatavam terras arborizadas para as plantações. Para fazer uso completo de suas terras, os colonos precisaram se desfazer do excesso de madeira. A maneira mais fácil de fazer isso era queimar qualquer madeira desnecessária para combustível ou construção. As cinzas das árvores de madeira dura podiam então ser usadas para fazer soda cáustica , que poderia ser usada para fazer sabão ou fervida para produzir potássio valioso. A madeira de lei pode gerar cinzas a uma taxa de 60 a 100 alqueires por acre (500 a 900 m³ / km 2 ). Em 1790, as cinzas podiam ser vendidas por $ 3,25 a $ 6,25 por acre ($ 800 a $ 1.500 / km 2 ) na zona rural do estado de Nova York - quase a mesma taxa de contratar um trabalhador para limpar a mesma área. A fabricação de potássio se tornou uma importante indústria na América do Norte britânica. A Grã-Bretanha sempre foi o mercado mais importante. A indústria americana de potássio seguiu o machado do lenhador em todo o país. Depois de cerca de 1820, Nova York substituiu a Nova Inglaterra como a fonte mais importante; em 1840, o centro estava em Ohio. A produção de potássio sempre foi uma indústria de subprodutos, decorrente da necessidade de desmatamento para a agricultura .

Nas ilhas Orkney , já em 1719 por um século, as cinzas de algas marinhas forneciam potássio e carbonato de sódio , "substâncias muito procuradas pelas indústrias de vidro e sabão da época".

A partir de 1767, o potássio das cinzas da madeira foi exportado do Canadá. Em 1811, 70% do total de 19,6 milhões de libras importadas de potássio para a Grã-Bretanha vieram do Canadá. As exportações de potássio e cinza de pérola atingiram 43.958 barris em 1865. Havia 519 asheries em operação em 1871. A indústria entrou em declínio no final do século 19, quando a produção em grande escala de potássio a partir de sais minerais foi estabelecida na Alemanha . Em 1943, o potássio foi descoberto em Saskatchewan , Canadá, no processo de perfuração de petróleo. A exploração ativa começou em 1951. Em 1958, a Potash Company of America se tornou a primeira produtora de potássio no Canadá com o comissionamento de uma mina subterrânea de potássio em Patience Lake ; no entanto, devido à infiltração de água em seu poço, a produção parou no final de 1959, mas após extensas rejuntes e reparos, foi retomada em 1965. A mina subterrânea foi inundada em 1987 e foi reativada para produção comercial como uma mina de solução em 1989.

Um cartão postal da fábrica da Kalium Chemicals em Belle Plaine, Saskatchewan

Em 1964, uma empresa canadense conhecida como Kalium Chemicals estabeleceu a primeira mina de potássio que aproveitou o processo de solução. A descoberta foi feita durante a exploração da reserva de petróleo. A mina foi desenvolvida perto de Regina, Saskatchewan. A mina atingiu profundidades superiores a 1500 metros. Belle Plaine, da Mosaic, foi mais tarde encarregar-se da operação da mina.

Lagoas de evaporação de potássio na mina Intrepid Potash perto de Moab, Utah

A maior parte das reservas mundiais de potássio (K) foram depositadas como água do mar em antigos oceanos interiores . Depois que a água evaporou, os sais de potássio se cristalizaram em camadas de minério de potássio. Estes são os locais onde o potássio está sendo extraído hoje. Os depósitos são uma mistura natural de cloreto de potássio (KCl) e cloreto de sódio (NaCl), mais comumente conhecido como sal de cozinha . Com o tempo, conforme a superfície da Terra mudou, esses depósitos foram cobertos por milhares de pés de terra.

A maioria das minas de potássio hoje são minas de poços profundos até 1.400 metros subterrâneos. Outros são extraídos como minas a céu aberto, tendo sido depositados em camadas horizontais como rocha sedimentar . Em plantas de processamento acima do solo, o KCl é separado da mistura para produzir um fertilizante de potássio de alta análise. Outros sais de potássio podem ser separados por vários procedimentos, resultando em sulfato de potássio e sulfato de potássio-magnésio.

Hoje, alguns dos maiores depósitos de potássio conhecidos estão espalhados por todo o mundo de Saskatchewan , Canadá, ao Brasil , Bielo-Rússia , Alemanha e a Bacia do Permian . O depósito da bacia do Permian inclui as principais minas fora de Carlsbad , Novo México, até o depósito de potássio mais puro do mundo em Lea County, Novo México (não muito longe dos depósitos de Carlsbad), que se acredita ser cerca de 80% puro. (O condado de Osceola, em Michigan, tem depósitos com mais de 90% de pureza; no entanto, a única mina lá foi convertida para a produção de sal.) O Canadá é o maior produtor, seguido pela Rússia e Bielo-Rússia. A reserva mais significativa de potássio do Canadá está localizado na província de Saskatchewan e é extraído pela The Mosaic Company , nutrien e K + S .

Na China , a maioria dos depósitos de potássio está concentrada nos desertos e salinas das bacias endorreicas de suas províncias ocidentais, principalmente Qinghai . Expedições geológicas descobriu as reservas na década de 1950, mas a exploração comercial defasados até Deng Xiaoping de Reforma e Abertura Política Up na década de 1980. Em 1989, a abertura da Fábrica de Fertilizantes de Potássio Qinghai na remota Qarhan Playa aumentou a produção chinesa de cloreto de potássio seis vezes, de menos de 40.000 t (39.000 toneladas longas; 44.000 toneladas curtas) por ano em Haixi e Tanggu para pouco menos de 240.000 t (240.000 longos toneladas; 260.000 toneladas curtas) por ano.

No início do século 20, depósitos de potássio foram encontrados na Depressão Dallol nas localidades de Musely e Crescent perto da fronteira Etíope- Eritreia . As reservas estimadas são de 173 e 12 milhões de toneladas para Musely e Crescent, respectivamente. Este último é particularmente adequado para mineração de superfície; foi explorado na década de 1960, mas as obras pararam devido à enchente em 1967. As tentativas de continuar a mineração na década de 1990 foram interrompidas pela Guerra da Eritreia-Etíope e não foram retomadas em 2009.

A recuperação de sais de fertilizantes de potássio da água do mar foi estudada na Índia . Durante a extração do sal da água do mar por evaporação, os sais de potássio ficam concentrados no bittern , um efluente da indústria do sal.

Em 2013, quase 70% da produção de potássio era controlada pela Canpotex , uma empresa de exportação e marketing, e pela Belarusian Potash Company . Esta última era uma joint venture entre a Belaruskali e a Uralkali , mas em 30 de julho de 2013, a Uralkali anunciou que havia encerrado o empreendimento.

Consumo

Produção de potássio e reservas em algumas minas atuais (sendo <2% das reservas globais)
(ambos em equivalente) (2017, em milhões de toneladas)
País Produção Reservas
Canadá 12,0 (28,57%) 1.000 (25,64%)
Rússia 7,2 (17,14%) 500 (12,82%)
Bielo-Rússia 6,4 (15,24%) 750 (19,23%)
China 6,2 (14,76%) 360 (9,23%)
Alemanha 2,9 (6,90%) 150 (3,85%)
Israel 2,2 (5,24%) 270 (6,92%)
Jordânia 1,3 (3,10%) 270 (6,92%)
Chile 1,2 (2,86%) 150 (3,85%)
Espanha 0,7 (1,67%) 44 (1,13%)
Estados Unidos 0,5 (1,19%) 210 (5,38%)
Reino Unido 0,5 (1,19%) 40 (1,03%)
Brasil 0,3 (0,71%) 24 (0,62%)
Outros países 0,5 (1,19%) 90 (2,31%)
Total mundial 42,0 (100,00%) 3.900 (100,00%)

Fertilizantes

O potássio é a terceira maior planta e nutriente da cultura depois do nitrogênio e do fósforo . Tem sido usado desde a antiguidade como fertilizante do solo (cerca de 90% do uso atual). O potássio elementar não ocorre na natureza porque reage violentamente com a água. Como parte de vários compostos, o potássio constitui cerca de 2,6% da crosta terrestre em massa e é o sétimo elemento mais abundante, semelhante em abundância ao sódio em aproximadamente 1,8% da crosta. O potássio é importante para a agricultura porque melhora a retenção de água, rendimento, valor nutritivo, sabor, cor, textura e resistência a doenças das culturas alimentares. Tem ampla aplicação em frutas e vegetais, arroz, trigo e outros grãos, açúcar, milho, soja, óleo de palma e algodão, todos os quais se beneficiam das propriedades de aumento de qualidade dos nutrientes.

A demanda por alimentos e ração animal tem aumentado desde 2000. O Serviço de Pesquisa Econômica (ERS) do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos atribui a tendência a um aumento médio anual da população de 75 milhões de pessoas em todo o mundo. Geograficamente, o crescimento econômico na Ásia e na América Latina contribuiu muito para o aumento do uso de fertilizantes à base de potássio. O aumento da renda nos países em desenvolvimento também foi um fator no crescente uso de potássio e fertilizantes. Com mais dinheiro no orçamento doméstico, os consumidores adicionaram mais carne e laticínios à sua dieta. Essa mudança nos padrões de alimentação exigiu que mais hectares fossem plantados, mais fertilizantes aplicados e mais animais alimentados - tudo isso exigindo mais potássio.

Depois de anos de tendência de alta, o uso de fertilizantes desacelerou em 2008. A crise econômica mundial é a principal razão para o declínio do uso de fertilizantes, a queda dos preços e o aumento dos estoques.

Os maiores consumidores mundiais de potássio são China, Estados Unidos, Brasil e Índia. O Brasil importa 90% do potássio de que necessita. O consumo de potássio para fertilizantes deverá aumentar para cerca de 37,8 milhões de toneladas até 2022.

As importações e exportações de potássio são freqüentemente relatadas em K 2 O equivalente , embora o fertilizante nunca contenha óxido de potássio, por si só, porque o óxido de potássio é cáustico e higroscópico .

Preços

No início de 2008, os preços do potássio começaram uma escalada meteórica de menos de US $ 200 a tonelada para uma alta de US $ 875 em fevereiro de 2009. Estes caíram drasticamente para uma baixa de abril de 2010 de US $ 310, antes de se recuperar em 2011-12, e recaída novamente em 2013. Para referência, os preços em novembro de 2011 eram de cerca de US $ 470 por tonelada, mas em maio de 2013 estavam estáveis ​​em US $ 393. Após a quebra inesperada do maior cartel de potássio do mundo no final de julho de 2013, os preços do potássio deviam cair cerca de 20%. No final de dezembro de 2015, o potássio era negociado a US $ 295 a tonelada. Em abril de 2016 seu preço era de US $ 269. Em maio de 2017, os preços se estabilizaram em torno de US $ 216 a tonelada, queda de 18% em relação ao ano anterior. Em janeiro de 2018, os preços se recuperavam para cerca de US $ 225 a tonelada. A demanda mundial de potássio tende a ser inelástica ao preço no curto e mesmo no longo prazo.

Outros usos

Além de seu uso como fertilizante, o cloreto de potássio é importante em muitas economias industrializadas, onde é usado na reciclagem de alumínio , pela indústria de cloretos alcalinos para produzir hidróxido de potássio, em galvanoplastia , fluido de perfuração de poços de petróleo , derretimento de neve e gelo, tratamento térmico do aço, na medicina como tratamento para hipocalemia , e amaciamento da água . O hidróxido de potássio é usado para tratamento de água industrial e é o precursor do carbonato de potássio, várias formas de fosfato de potássio, muitos outros produtos químicos potássicos e fabricação de sabão. O carbonato de potássio é usado para produzir suplementos para ração animal , cimento , extintores de incêndio , produtos alimentícios, produtos químicos fotográficos e têxteis. Também é usado na fabricação de cerveja , preparações farmacêuticas e como catalisador na fabricação de borracha sintética . Também combinado com areia de sílica para produzir silicato de potássio , às vezes conhecido como vidro de água , para uso em tintas e eletrodos de soldagem a arco . Esses usos não fertilizantes são responsáveis ​​por cerca de 15% do consumo anual de potássio nos Estados Unidos.

Suplentes

Não existem substitutos para o potássio como um nutriente essencial para as plantas e como um requisito nutricional essencial para animais e humanos. Estrume e glauconita (areia verde) são fontes de baixo teor de potássio que podem ser transportadas com lucro apenas por curtas distâncias para os campos de cultivo.

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos