钾的开发和利用

时间:2023-11-17 17:09:03

100多年前,伟大的化学家李比希在看到钾和磷在植物体中的功用后,他脑海中浮现起在当时被认为是幻想的一个念头,他觉得应该预算出植物体需要的钾、氮、磷等盐类的分量,然后将这些盐类配成肥料施加到土壤中。19世纪四五十年代的农业界对这种想法嗤之以鼻,因为李比希建议用硝石作为肥料,而当时的硝石是用船从南美洲运来的,价钱昂贵。而磷肥的来源——磷矿还没开采出来,钾的用法也没人知道。所以大家都没有把他的设想当回事。不过,乌克兰的老农很早就知道把玉米秆烧成灰撒在田里能提高庄稼收成。他们是完全没有科学指导,只是凭借自己的经验和智慧,就体会到了植物灰对于庄稼的重要意义。

自李比希提出肥料设想之后的很多年,这个问题一直是全世界各国最重要的问题之一。土壤的肥沃在很大程度上依赖于是否能把动植物从土壤中吸收的各种物质归还给土壤。也就是说,人类需要将很多的钾施用给土壤。举个例子,1940年,荷兰在每公顷土地上用了42吨的氧化钾。所以,人类很早就面临着这样一个任务:寻找钾盐矿床,提取钾盐并制成肥料。

钾的开发和利用

在过去很长一段时间里,德国垄断了全世界的钾盐工业。德国哈茨山东部山麓的斯塔斯福盛产钾盐,每年都会有大量的火车把钾盐由德国北部运送到世界各地。许多农业国对这种情形无法容忍,所以耗费了好大力气,才在北美洲找到少量的钾矿。法国在莱茵河流域发现钾矿。意大利通过利用火成岩中的一些含钾矿物开始了对钾盐的利用。但这些钾盐的产量远远不能满足贫瘠土壤的需求。

之后,俄国在索利卡姆斯克地区发现了世界上储藏最丰富的钾盐矿床。

现在,全世界的钾盐储藏量分布图已经和以前完全不一样了。

现在给大家大致讲一讲俄国古代盐田的这段地质史:

古代的彼尔姆海包括了苏联欧洲部分的整个东部地区,这个海其实是北冰洋向南延伸过来的浅水部分。它的某些海湾在阿尔汉格尔斯克附近弯向别洛耶湖,在诺夫哥罗德附近也有。彼尔姆海东部以乌拉尔山脉为界线,向西南方向伸出两条支流分别到顿涅茨流域和哈尔科夫。彼尔姆海的东南部一直延伸到俄国南部进入里海。

有些科学家甚至认为彼尔姆海在最初是和巨大的特提斯海连在一起的,所谓特提斯海是在二叠纪时把地球拦腰围住的一个大洋。等特提斯海逐渐变浅,沿岸变成一个个湖泊后,本来湿润的天气变成了风急日烈的沙漠天气。强劲的热风摧毁了年轻的乌拉尔山脉,山脉整个塌陷,倒在了原先的彼尔姆海沿岸。彼尔姆海便向南退去,北部的湖泊和三角港中沉积了石膏和食盐,南部的河水中钾盐和镁盐的含量则越来越高,东南部也积聚了天然盐水。就这样,一个个浅水的海和湖逐渐出现,水里含着高浓度的钾盐和镁盐。

钾盐开始沉积出来,从索利卡姆斯克到乌拉尔山脉的东南部,慢慢出现了许多钾盐矿,然后土壤和风沙掩埋了它们,形成了现在的地貌。

钾盐田不但可以给作物充分施肥,提高产量,还对钾化学工业的建立提供了原料。制造化学工业方面非常需要的钾化合物,包括苛性钾、硝酸钾、过氯酸钾、铬酸钾等。在从钾矿石中提取出钾盐的同时,镁盐也被大量发现。电解镁盐可以得到纯金属镁,利用纯金属镁制作的一种名为琥珀金的镁合金为修筑铁路和制造飞机提供了新材料。

对了,钾元素还有一个小小的但不该忽略的特质,那就是,有一种具有放射性的钾同位素。正常钾原子的相对原子量为39,而放射性钾原子相对原子量则为40。这个同位素虽然放射性比较微弱,但是却能放出好几种射线,然后变成另一种元素的原子,新原子聚拢起来后就变成了钙原子。科学证明,由于钾40不稳定,在变成钙原子的过程中会放出大量的热,所以其在地球生命方面起着非常大的作用。据科学家推算,地球内部因原子衰变所放出的全部热量中钾占了至少20%。可见,钾40的衰变对地球热量的影响有多大!

这便是我们所知道的钾的历史。

相关知识:1公顷≈10000平方米