Potassa - Potash
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
2CO
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
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.
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.
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
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
- Este artigo incorpora material em domínio público do United States Geological Survey documento: "Potash" (PDF) .
Leitura adicional
- Seaver, Frederick J. (1918) "Historical Sketches of Franklin County And Its Multiple Towns" , JB Lyons Company, Albany, NY, Section "Making Potash" pp. 27-29