Potasse - Potash

Potasse polycristalline, avec un sou américain pour référence. (La pièce a un diamètre de 19 mm (0,75 po) et une couleur cuivre .)

Potasse ( / p ɒ t æ ʃ / ) comprend divers extraits et fabriqués sels contenant du potassium dans l' eau soluble sous forme. Le nom dérive de la cendre de pot , qui fait référence à des cendres de plantes ou à des cendres de bois trempées dans de l'eau dans un pot, qui était le principal moyen de fabrication du produit avant l' ère industrielle . Le mot « potassium » est dérivé de « potasse ».

La potasse est produite dans le monde en quantités dépassant 90 millions de tonnes (40 millions de tonnes d' équivalent K 2 O ) par an, principalement pour être utilisée dans les engrais . Divers types d'engrais-potasse constituent la plus grande utilisation industrielle de l'élément potassium dans le monde. Le potassium a été dérivé pour la première fois en 1807 par électrolyse de la potasse caustique ( hydroxyde de potassium ).

Terminologie

La potasse fait référence aux composés de potassium et aux matériaux contenant du potassium, le plus souvent le carbonate de potassium. Le mot « potasse » vient du moyen néerlandais « potaschen », désignant « cendres de pot » en 1477. L'ancienne méthode de fabrication du carbonate de potassium ( K
2
CO
3
) consistait en la collecte ou la production de cendres de bois (l'occupation des brûleurs de cendres ), en les lixiviant , puis en évaporant la solution résultante dans de grands pots en fer, ce qui laissait un résidu blanc appelé « cendre de potasse ». Environ 10 % en poids de la cendre de bois ordinaire peut être récupérée sous forme de potasse. Plus tard, la « potasse » s'est largement appliquée aux sels de potassium naturels et au produit commercial qui en est dérivé, bien qu'il tire très probablement son nom (où il a été utilisé) de l'anion de l'acide qui a remplacé la fraction carbonate , une utilisation équivoque courante. de "potasse" pour "potassium".

Le tableau suivant répertorie un certain nombre de composés de potassium qui ont « potasse » dans leurs noms traditionnels :

Nom commun Nom chimique (formule)
Engrais potassique c.1942 carbonate de potassium (K 2 CO 3 ); c.1950 un ou plusieurs parmi le chlorure de potassium (KCl), le sulfate de potassium (K 2 SO 4 ) ou le nitrate de potassium (KNO 3 ). Ne contient pas d' oxyde de potassium (K 2 O), que les plantes n'absorbent pas. Cependant, la quantité de potassium est souvent indiquée en équivalent K 2 O (c'est-à-dire combien elle serait sous forme K 2 O), pour permettre une comparaison pomme à pomme entre différents engrais utilisant différents types de potasse.
Potasse caustique ou lessive de potasse hydroxyde de potassium (KOH)
Carbonate de potasse, sels de tartre ou cendre de perle carbonate de potassium (K 2 CO 3 )
Chlorate de potasse chlorate de potassium (KClO 3 )
Muriate de potasse (MOP) chlorure de potassium (KCl:NaCl = 95:5 ou plus)
Nitrate de potasse ou salpêtre nitrate de potassium (KNO 3 )
Sulfate de potasse (SOP) sulfate de potassium (K 2 SO 4 )
Permanganate de potasse permanganate de potassium (KMnO 4 )

Production

Tous les gisements de potasse commerciaux proviennent à l'origine de gisements d' évaporites et sont souvent enfouis profondément sous la surface de la terre. Les minerais de potasse sont généralement riches en chlorure de potassium (KCl), chlorure de sodium (NaCl) et autres sels et argiles, et sont généralement obtenus par l'exploitation minière conventionnelle avec le minerai extrait broyé en poudre. D'autres méthodes comprennent l'extraction par dissolution et les méthodes d'évaporation des saumures.

Dans la méthode d'évaporation, de l'eau chaude est injectée dans la potasse qui est dissoute puis pompée à la surface où elle est concentrée par évaporation induite par le soleil. Les réactifs aminés sont ensuite ajoutés aux solutions extraites ou évaporées. L'amine recouvre le KCl mais pas le NaCl. Des bulles d'air s'accrochent à l'amine + KCl et la flottent à la surface tandis que le NaCl et l'argile coulent au fond. La surface est écumée pour l'amine + KCl qui est ensuite séchée et conditionnée pour être utilisée comme engrais riche en K - le KCl se dissout facilement dans l'eau et est disponible rapidement pour la nutrition des plantes .

On trouve des gisements de potasse partout dans le monde. À l'heure actuelle, des gisements sont exploités au Canada, en Russie, en Chine, en Biélorussie, en Israël, en Allemagne, au Chili, aux États-Unis, en Jordanie, en Espagne, au Royaume-Uni, en Ouzbékistan et au Brésil, les gisements les plus importants étant présents en Saskatchewan , au Canada.

Risques professionnels

Les maladies respiratoires excessives ont été une préoccupation pour les mineurs de potasse tout au long de l'histoire en raison de dangers environnementaux, tels que le radon et l' amiante . Les mineurs de potasse sont susceptibles de développer une silicose . D'après une étude réalisée entre 1977 et 1987 sur les maladies cardiovasculaires chez les travailleurs de la potasse, les taux de mortalité globaux étaient faibles, mais une différence notable chez les travailleurs en surface a été documentée.

Histoire de la fabrication

Le premier brevet américain a été délivré pour une amélioration « de la fabrication de la cendre de potasse et de la cendre de perle par un nouvel appareil et un nouveau procédé » ; il a été signé par le président de l'époque, George Washington .
Un wagon-trémie couvert dans un train canadien pour l'expédition de potasse par chemin de fer.

La potasse (en particulier le carbonate de potassium) est utilisée dans le blanchiment des textiles, la fabrication du verre , de la céramique et du savon , depuis l'âge du bronze. La potasse était principalement obtenue par lessivage des cendres de plantes terrestres et marines.

À partir du 14e siècle, la potasse a été extraite en Éthiopie . L'un des plus grands gisements du monde, 140 à 150 millions de tonnes, est situé dans la zone de Dallol de la région Afar .

La potasse était l'un des produits chimiques industriels les plus importants. Il a été raffiné à partir des cendres d' arbres feuillus et produit principalement dans les zones forestières d'Europe, de Russie et d'Amérique du Nord . Bien que des méthodes de production d'alcalis artificiels aient été inventées à la fin du XVIIIe siècle, elles ne sont devenues économiques qu'à la fin du XIXe siècle et la dépendance vis-à-vis des sources organiques de potasse est restée.

La potasse est devenue un produit de commerce international important en Europe à partir du début du XIVe siècle au moins. On estime que les importations européennes de potasse ont nécessité 6 millions de mètres cubes ou plus chaque année depuis le début du XVIIe siècle.

Entre 1420 et 1620, les principales villes exportatrices de potasse dérivée du bois étaient Dantzig, Königsberg et Riga. À partir des années 1640, des perturbations géopolitiques ont entraîné le déplacement des centres d'exportation de la Baltique à Archangel, en Russie. En 1700, la cendre russe était dominante bien que Dantzig restât remarquable pour la qualité de sa potasse. À la fin du XVe siècle, Londres était le principal importateur en raison de sa position de centre de fabrication de savon doux, tandis que les Hollandais dominaient en tant que fournisseurs et consommateurs au XVIe siècle.

Le premier brevet américain de toute nature a été délivré en 1790 à Samuel Hopkins pour une amélioration « de la fabrication de la cendre de potasse et de la cendre de perle par un nouvel appareil et un nouveau procédé ». La cendre de perle était une qualité plus pure obtenue par calcination de la potasse dans un four ou un four à réverbère . Les fosses à potasse étaient autrefois utilisées en Angleterre pour produire de la potasse qui servait à fabriquer du savon pour la préparation de la laine pour la production de fil.

Au XVIIIe siècle, la potasse américaine de meilleure qualité était de plus en plus importée en Grande-Bretagne. À la fin du XVIIIe et au début du XIXe siècle, la production de potasse a fourni aux colons d'Amérique du Nord un moyen d'obtenir de l'argent et du crédit dont ils avaient grandement besoin alors qu'ils défrichaient des terres boisées pour les cultures. Pour utiliser pleinement leurs terres, les colons devaient se débarrasser de l'excès de bois. Le moyen le plus simple d'y parvenir était de brûler tout bois non nécessaire pour le combustible ou la construction. Les cendres des feuillus pouvaient ensuite être utilisées pour fabriquer de la lessive , qui pouvait être utilisée pour faire du savon ou bouillie pour produire de la potasse précieuse. Le bois dur pourrait générer des cendres à raison de 60 à 100 boisseaux par acre (500 à 900 m³/km 2 ). En 1790, les cendres pouvaient être vendues entre 3,25 $ et 6,25 $ l'acre (800 $ à 1 500 $/km 2 ) dans l' État de New York rural – presque le même taux que l'embauche d'un ouvrier pour défricher la même zone. La fabrication de potasse est devenue une industrie importante en Amérique du Nord britannique. La Grande-Bretagne a toujours été le marché le plus important. L'industrie américaine de la potasse a suivi la hache du bûcheron à travers le pays. Après environ 1820, New York remplaça la Nouvelle-Angleterre comme source la plus importante ; en 1840, le centre était en Ohio. La production de potasse a toujours été une industrie de sous-produit, à la suite de la nécessité de défricher les terres pour l' agriculture .

Sur les îles Orcades dès 1719 pendant un siècle, la cendre de varech a fourni de la potasse et du carbonate de sodium , « des substances très recherchées par les industries du verre et du savon de l'époque ».

À partir de 1767, la potasse issue de la cendre de bois est exportée du Canada. En 1811, 70 % des 19,6 millions de livres de potasse importés en Grande-Bretagne provenaient du Canada. Les exportations de potasse et de cendre perlière ont atteint 43 958 barils en 1865. Il y avait 519 cendres en activité en 1871. L'industrie a décliné à la fin du XIXe siècle lorsque la production à grande échelle de potasse à partir de sels minéraux a été établie en Allemagne . En 1943, de la potasse a été découverte en Saskatchewan , au Canada, lors d'un forage pétrolier. L'exploration active a commencé en 1951. En 1958, la Potash Company of America est devenue le premier producteur de potasse au Canada avec la mise en service d'une mine de potasse souterraine à Patience Lake ; Cependant, en raison de l'infiltration d'eau dans son puits, la production s'est arrêtée à la fin de 1959, mais après d'importants injections et réparations, elle a repris en 1965. La mine souterraine a été inondée en 1987 et a été réactivée pour la production commerciale en tant que mine à dissolution en 1989.

Une carte postale de l'usine Kalium Chemicals de Belle Plaine, en Saskatchewan

En 1964, une entreprise canadienne connue sous le nom de Kalium Chemicals a établi la première mine de potasse qui a profité du processus de dissolution. La découverte a été faite lors de l'exploration des réserves de pétrole. La mine a été développée près de Regina, en Saskatchewan. La mine a atteint des profondeurs supérieures à 1500 mètres. Mosaic's, Belle Plaine était plus tard allé entreprendre l'exploitation de la mine.

Bassins d'évaporation de la potasse à la mine de potasse Intrepid près de Moab, Utah

La plupart des réserves mondiales de potassium (K) ont été déposées sous forme d'eau de mer dans les anciens océans intérieurs . Une fois l'eau évaporée, les sels de potassium se sont cristallisés en lits de minerai de potasse. Ce sont les endroits où la potasse est extraite aujourd'hui. Les dépôts sont un mélange naturel de chlorure de potassium (KCl) et de chlorure de sodium (NaCl), plus communément appelé sel de table . Au fil du temps, à mesure que la surface de la terre changeait, ces dépôts ont été recouverts par des milliers de pieds de terre.

La plupart des mines de potasse sont aujourd'hui des mines à puits profonds jusqu'à 4 400 pieds (1 400 m) sous terre. D'autres sont exploitées sous forme de mines à ciel ouvert, ayant été déposées en couches horizontales sous forme de roche sédimentaire . Dans les usines de traitement en surface, le KCl est séparé du mélange pour produire un engrais potassique à haute analyse. D'autres sels de potassium peuvent être séparés par diverses procédures, résultant en sulfate de potassium et sulfate de potassium-magnésium.

Aujourd'hui, certains des plus grands gisements de potasse connus au monde sont répartis dans le monde entier, de la Saskatchewan , du Canada, au Brésil , en Biélorussie , en Allemagne et dans le bassin permien . Le gisement du bassin permien comprend les principales mines à l'extérieur de Carlsbad , au Nouveau-Mexique, jusqu'au gisement de potasse le plus pur au monde dans le comté de Lea, au Nouveau-Mexique (non loin des gisements de Carlsbad), dont on pense qu'il est pur à environ 80 %. (Le comté d'Osceola, dans le Michigan, possède des gisements purs à plus de 90 % ; cependant, la seule mine y a été convertie en production de sel.) Le Canada est le plus grand producteur, suivi de la Russie et de la Biélorussie. La plus importante réserve de potasse du Canada est située dans la province de la Saskatchewan et est exploitée par The Mosaic Company , Nutrien et K+S .

En Chine , la plupart des gisements de potasse sont concentrés dans les déserts et les marais salants des bassins endoréiques de ses provinces occidentales, en particulier du Qinghai . Des expéditions géologiques ont découvert les réserves dans les années 1950, mais l'exploitation commerciale a pris du retard jusqu'à la politique de réforme et d'ouverture de Deng Xiaoping dans les années 1980. L'ouverture en 1989 de l'usine d'engrais de potasse de Qinghai dans la région reculée de Qarhan Playa a multiplié par six la production chinoise de chlorure de potassium , passant de moins de 40 000 t (39 000 tonnes longues; 44 000 tonnes courtes) par an à Haixi et Tanggu à un peu moins de 240 000 t (240 000 tonnes longues) tonnes; 260 000 tonnes courtes) par an.

Au début du 20ème siècle, des gisements de potasse ont été trouvés dans la dépression de Dallol dans les localités de Musely et Crescent près de la frontière éthiopienne- érythréenne . Les réserves estimées sont respectivement de 173 et 12 millions de tonnes pour le Musely et le Crescent. Ce dernier est particulièrement adapté à l'exploitation minière à ciel ouvert ; il a été exploré dans les années 1960, mais les travaux ont été interrompus en raison de l'inondation de 1967. Les tentatives de poursuite de l'exploitation minière dans les années 1990 ont été interrompues par la guerre érythréo-éthiopienne et n'ont pas repris en 2009.

La récupération des sels d'engrais potassiques de l'eau de mer a été étudiée en Inde . Lors de l'extraction du sel de l'eau de mer par évaporation, les sels de potassium se concentrent dans le butor , un effluent de l'industrie du sel.

En 2013, près de 70 % de la production de potasse était contrôlée par Canpotex , une entreprise d'exportation et de commercialisation, et par la Belarusian Potash Company . Cette dernière était une coentreprise entre Belaruskali et Uralkali , mais le 30 juillet 2013, Uralkali a annoncé qu'elle avait mis fin à l'entreprise.

Consommation

Production de potasse et réserves dans certaines mines actuelles (étant <2% des réserves mondiales)
(les deux en équivalent) (2017, en millions de tonnes)
Pays Production Réserves
Canada 12,0 (28,57 %) 1 000 (25,64 %)
Russie 7,2 (17,14 %) 500 (12,82 %)
Biélorussie 6,4 (15,24 %) 750 (19,23 %)
Chine 6,2 (14,76 %) 360 (9,23 %)
Allemagne 2,9 (6,90 %) 150 (3,85 %)
Israël 2,2 (5,24 %) 270 (6,92 %)
Jordan 1,3 (3,10 %) 270 (6,92 %)
Chili 1,2 (2,86 %) 150 (3,85 %)
Espagne 0,7 (1,67 %) 44 (1,13 %)
États Unis 0,5 (1,19 %) 210 (5,38 %)
Royaume-Uni 0,5 (1,19 %) 40 (1,03 %)
Brésil 0,3 (0,71 %) 24 (0,62 %)
Autres pays 0,5 (1,19 %) 90 (2,31%)
Total mondial 42,0 (100,00 %) 3 900 (100,00 %)

Les engrais

Le potassium est le troisième nutriment majeur pour les plantes et les cultures après l' azote et le phosphore . Il est utilisé depuis l' antiquité comme engrais des sols (environ 90 % de l'usage actuel). Le potassium élémentaire n'est pas présent dans la nature car il réagit violemment avec l'eau. Dans le cadre de divers composés, le potassium représente environ 2,6% de la croûte terrestre en masse et est le septième élément le plus abondant, similaire en abondance au sodium à environ 1,8% de la croûte. La potasse est importante pour l'agriculture car elle améliore la rétention d'eau, le rendement, la valeur nutritive, le goût, la couleur, la texture et la résistance aux maladies des cultures vivrières. Il a une large application sur les fruits et légumes, le riz, le blé et autres céréales, le sucre, le maïs, le soja, l'huile de palme et le coton, qui bénéficient tous des propriétés d'amélioration de la qualité des nutriments.

La demande de denrées alimentaires et d'aliments pour animaux est à la hausse depuis 2000. Le service de recherche économique (ERS) du ministère de l'Agriculture des États-Unis attribue cette tendance à une augmentation annuelle moyenne de la population de 75 millions de personnes dans le monde. Géographiquement, la croissance économique en Asie et en Amérique latine a grandement contribué à l'utilisation accrue d'engrais à base de potasse. L'augmentation des revenus dans les pays en développement a également joué un rôle dans l'utilisation croissante de la potasse et des engrais. Avec plus d'argent dans le budget des ménages, les consommateurs ont ajouté plus de viande et de produits laitiers à leur alimentation. Ce changement dans les habitudes alimentaires nécessitait plus d'acres à planter, plus d'engrais à appliquer et plus d'animaux à nourrir, le tout nécessitant plus de potasse.

Après des années de tendance à la hausse, l'utilisation d'engrais a ralenti en 2008. Le ralentissement économique mondial est la principale raison de la baisse de l'utilisation des engrais, de la baisse des prix et de l'augmentation des stocks.

Les plus gros consommateurs mondiaux de potasse sont la Chine, les États-Unis, le Brésil et l'Inde. Le Brésil importe 90 % de la potasse dont il a besoin. La consommation de potasse pour les engrais devrait augmenter pour atteindre environ 37,8 millions de tonnes d'ici 2022.

Les importations et les exportations de potasse sont souvent rapportées en équivalent K 2 O , bien que les engrais ne contiennent jamais d'oxyde de potassium en soi, car l'oxyde de potassium est caustique et hygroscopique .

Prix

Au début de 2008, les prix de la potasse ont entamé une ascension fulgurante de moins de 200 $ US la tonne à un sommet de 875 $ US en février 2009. Ils ont ensuite chuté de façon spectaculaire à un niveau bas d'avril 2010 à 310 $ US, avant de se redresser en 2011-12, et rechute à nouveau en 2013. À titre de référence, les prix en novembre 2011 étaient d'environ 470 $ US la tonne, mais en mai 2013, ils étaient stables à 393 $ US. Après l'éclatement surprise du plus grand cartel de la potasse au monde fin juillet 2013, les prix de la potasse étaient sur le point de chuter d'environ 20 %. Fin décembre 2015, la potasse s'échangeait à 295 $ US la tonne. En avril 2016, son prix était de 269 $ US. En mai 2017, les prix s'étaient stabilisés à environ 216 $ US la tonne, en baisse de 18 % par rapport à l'année précédente. En janvier 2018, les prix se sont redressés à environ 225 $ US la tonne. La demande mondiale de potasse a tendance à être inélastique au prix à court terme et même à long terme.

Autres utilisations

En plus de son utilisation comme engrais, le chlorure de potassium est important dans de nombreuses économies industrialisées, où il est utilisé dans le recyclage de l'aluminium , par l'industrie du chloralcali pour produire de l'hydroxyde de potassium, dans la galvanoplastie des métaux , le fluide de forage de puits de pétrole , la fonte de la neige et de la glace, traitement thermique de l'acier, en médecine comme traitement de l' hypokaliémie et adoucissement de l'eau . L'hydroxyde de potassium est utilisé pour le traitement de l'eau industrielle et est le précurseur du carbonate de potassium, de plusieurs formes de phosphate de potassium, de nombreux autres produits chimiques potassiques et de la fabrication de savon. Le carbonate de potassium est utilisé pour produire des compléments alimentaires pour animaux , du ciment , des extincteurs , des produits alimentaires, des produits chimiques photographiques et des textiles. Il est également utilisé dans le brassage de la bière , des préparations pharmaceutiques et comme catalyseur pour la fabrication de caoutchouc synthétique . Également combiné avec du sable de silice pour produire du silicate de potassium , parfois appelé verre soluble , à utiliser dans les peintures et les électrodes de soudage à l'arc . Ces utilisations non fertilisantes ont représenté environ 15 % de la consommation annuelle de potasse aux États-Unis.

Suppléants

Aucun substitut n'existe pour le potassium en tant que nutriment végétal essentiel et en tant que besoin nutritionnel essentiel pour les animaux et les humains. Le fumier et la glauconite (sable vert) sont des sources à faible teneur en potassium qui ne peuvent être transportées de manière rentable que sur de courtes distances jusqu'aux champs cultivés.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes