Добыча и получение калия

Земная кора содержит около 1,84% калия. Этот химический элемент занимает второе место за натрием по объему количеству присутствия в природе. В литосферных плитах калия присутствует огромное количество в виде алюмосиликатов, таких как полевой шпат ортоклаза. Это соединение занимает практически 18% объема коры нашей планеты. Значительные залежи солей калия в достаточно чистом состоянии были образованы вследствие выпаривания древних водоемов. Самым значимым минеральным соединением калия для химической отрасли можно назвать сильвин (KCl), а также сильвинит (объединенная соль NaCl и KCl). Внушительные залежи калиевых солей обнаружили геологи из Стассфурта (Германия) в 1856 году. В этих местах на протяжении ста лет промышленными методами происходила добыча калия, а именно поташа.

Получение калия

Впервые получение металлического калия состоялось методом электролиза расплавленного едкого калия (KOH) в 1807. Сделать это смог английский химик и физик Гемфри Дэви. Он назвал подученный элемент «potassium». Вероятно, Дэви выбрал такое название из-за того, что нашел этот элемент в поташе. В русском языке «калий» появился в 1831 году благодаря трудам академика Германа Гесса, работавшего в Петербурге.
Производство калия основано на обменных реакциях между металлическим натрием и KOH или KCl, которые выглядят таким образом:

• KOH + Na = NaOH + К
• KCl + Na = NaCl + К.

Обязательным условием для протекания реакции между расплавленным гидроксидом калия и жидким натрием является наличие противотока в тарельчатой никелевой колонке для протекания реакций. Происходит это при температурах от 380 до 440 С. Для протекания второй реакции сквозь расплавленную соль KCl проводят пары Na при температуре от 760 до 800 С. Образующиеся пары калия специалисты подвергают конденсированию.
Кроме этого этот металл специалисты получают при помощи нагревания свыше 200 C смесей калий хлора в присутствии алюминия (или кремния), а также извести. Сегодня метод электролиза используется крайне редко. Причина этого заключается в слишком малом выходе калия и сложности гарантирования безопасного протекания реакции.

Калий в природе

В океанических водах находится примерно 0,06% хлорида калия. Хотя несколько небольших водоемов, к примеру, озеро Солт-Лейк или Мертвое море, содержат больше этого вещества, до 1,5%. В таких случая добыча данного элемента рентабельна. На территории Иордании возведено большое предприятие, которое производит миллионы тонн калийных солей из Мертвого моря.
Несмотря на примерно одинаковое распространение в горное породе натрия и калия, количество калия в океанах практически в 30 раз ниже, чем натрия. Это происходит вследствие того, что калийные соли, содержат крупный катион, и из-за это имеют более низкую растворимость. Калий образует высокопрочные связи в силикатах и алюмосиликатах, расположенных в почве вследствие ионного обмена в глине. Помимо этого, выщелачиваемый из горных пород калий в большой степени поглощают растения. Ученые посчитали, что из одной тысячи атомов калия, которые освобождаются в процессе химического выветривания, лишь два попадают в морской бассейн, а остальные оседают в земле.
Калий – это крайне значимый элемент жизнедеятельности растений, и развитие дикорастущих растений зачастую ограничено доступностью этого элемента. В результате нехватки калия рост растений замедляется, а их листья становятся желтыми. Нехватку калия восполняют при помощи удобрений.

Месторождения калия

Основные залежи солей калия находятся на территории Европы и Северной Америки. Крупнейшими месторождениями ученые признали Верхнекамское в России и Саскачеванское в Канаде. В этих двух места расположено 82.2% мировых запасов оксида калия. Более мелкие запасы этого металла присутствуют практически в 20 государствах. На первом месте Россия, на втором – Канада, на третьем – Беларусь, и на четвертом - Германия.

На протяжении последних десятилетий много калиевых шахт было закрыто. Тем не менее сегодня предложение на четверть превышает спрос.
На территории нашей страны разработки ведутся только в Верхнекамском источнике, расположенном в Пермском крае. В нем находится 90% разведанных залежей и 98% - оцененных. Разработкой месторождения в крупнейшем горно химическом комплексе занимается предприятие ОАО «Уралкалий» совместно с ОАО «Сильвинит». Кроме калийных солей месторождение богато каменной солью.