V geologické vědě existuje precedens, kdy celá éra v historii Země – Perm – dostala své jméno podle názvu osady – města na západním Uralu, hlavního města oblasti Perm. V roce 1841 anglický geolog Roderick Murchison (Murchison, 1792-1871), cestující po Uralu, objevil permské období – poslední (šestý) systém paleozoické éry dějin Země (následuje po období karbonu a předchází období triasu druhohorní éry). Začátek permu je určen před 285 miliony let a jeho trvání je 55 milionů let.
Před více než 250 miliony let, během permského období paleozoické éry, se obrovské Permské moře rozkládalo téměř na celém území moderní Eurasie. Vyzdvižení rozsáhlých plošinových ploch však rozdělilo gigantické moře na polopatrné pánve – laguny. Vlivem slunce se koncentrace solí v lagunách prudce zvýšila a následně se začaly srážet soli sodné, draselné a hořečnaté. Tak postupně během mnoha tisíciletí vzniklo jedno z největších světových ložisek draselno-hořečnatých solí (VMKMS).
Ložisko se nachází na západním Uralu v oblasti Perm a je to obří ložisko ve tvaru čočky o rozloze 6,5 tisíc km 2, táhnoucí se od severu k jihu v délce 200 km a šířce až 50 km.
Solné útvary patří do Filippovského (anhydrity, karbonáty) a Irenského (anhydrity, soli) horizontu kungurského stupně spodního permu a spodní části Solikamského horizontu (jíly, opuky, soli) ufaského stupně svrchního permu. . Ve většině Solikamské propadliny je rozšířen karbonát-sulfátový typ úseku Filippovského horizontu (vápence, dolomity, anhydrity). Irenský horizont (Bereznikovského souvrství) zahrnuje jílovito-anhydritové, solnonosné a přechodné vrstvy. Solnonosné vrstvy se dělí na podložní kamennou sůl (140-400 m), sylvinit (20 m), sylvinit-karnallit (60-70 m) a pokryvnou kamennou sůl (0-55 m). Po ložisku Saskatchewan (Kanada, 37 % světových zásob draselné soli) je ložisko Prikamsky největší na světě. Samotné zásoby draselných solí na ložisku Verkhnekamskoye v kategoriích A + B + C1 + C2 dosahují více než 120 miliard tun. To je 31,4 % světových zásob chloridu draselného.
Globální průmysl potaše zažil v poslední době několik šoků. V říjnu loňského roku trh znepokojila zpráva o havárii v dole Uralkali v Berezniki (oblast Perm), v lednu 2007 oznámila severoamerická společnost Mosaic možnost zastavení výroby v jednom ze svých dolů kvůli nouzové situaci. . Záplavy dolů – hlavní riziko pro průmysl potaše od jeho založení v předminulém století – stále nastávají.
Dnes je globální průmysl potaše na vzestupu. Stabilní poptávku po potašových hnojivech zajišťují všechny zemědělsky vyspělé země a Čína, Brazílie a Indie, které zažívají hospodářský růst, rok od roku zvyšují nákup chloridu draselného, což podporuje poptávku na mezinárodních trzích.
Největší ložiska draslíku se nacházejí v kanadské provincii Saskatchewan a v ruské oblasti Verchnekamye (oblast Perm). Rusko, které ročně produkuje asi 10 milionů tun chloridu draselného, představuje přibližně 20 procent světové produkce. Draslík těží také Bělorusové, Němci, Izraelci, Jordánci – celkem je na světě asi desítka více či méně velkých výrobců, kteří ho prodávají spotřebitelům ze 150 zemí. A zvýšená konkurence mezi producenty draslíku se v blízké budoucnosti neočekává. Ostatně, aby bylo možné od nuly již na prozkoumaném ložisku vytvořit zařízení na výrobu draslíku s kapacitou 1 milion tun ročně, je podle propočtů kanadských producentů draslíku nutné investovat minimálně 1 miliardu dolarů, a to i přesto že první tuny hnojiv budou získány za 5-7 let.
Samozřejmě, v potašovém průmyslu spolu se ziskovou výrobou existují určitá rizika. Rizika vyplývají ze skutečnosti, že draselné, hořečnaté a sodné soli jsou rozpustné, když podzemní voda vstoupí do důlního prostoru. To by teoreticky mohlo vést k sesedání zemského povrchu.
První potašový důl poblíž německého města Aschersleben se potopil již v roce 1886. Od té doby sdílelo jeho osud asi 80 dalších dolů umístěných na různých kontinentech. Žádný z nich nemohl být nikdy zachráněn před povodněmi.
Každé ložisko potaše má své vlastní charakteristiky. Například kupolovitá ložiska se často nacházejí v Německu. Pro Kanadu je typický sloupcový výskyt solí, ve kterých jsou umístěny téměř svisle. Ložisko Verkhnekamskoye je téměř ploché a draslík zde leží ve vrstvách v hloubce 300-500 metrů. Přitom hlavním úkolem při extrakci draslíku je ponechat horní a spodní vrstvu neporušenou. Překročení jejich limitů je spojeno s přívalem spodní vody a následným zatopením dolu. Zanedbání tohoto pravidla vede ke katastrofálním výsledkům. Zejména koncem 3. – začátkem 1. století bylo několik dolů v Německu (Aschersleben-XNUMX, Asse-XNUMX, Hedwigsburg atd.) zatopeno v důsledku těžby kainitu, těžko rozpustného minerálu, který se nachází ve střeše. solného dómu a spolu s dalšími nerozpustnými horninami tvoří „klobouk“, který chrání ložisko před podzemní vodou.
Problémům se nevyhnuli ani severoameričtí producenti potaše. V propojených dolech K-1 a K-2 poblíž kanadského města Esterhazy společnost Mosaic těží potaš za podmínek přílivu solanky již několik let. Koncem ledna 2007 se prudce zvýšil přítok solných roztoků do dolu Mosaic – na 25 tisíc galonů za minutu (americký galon je 3,79 litru). Vedení firmy uvedlo, že pokud se dodávky solanky nesníží, zváží zakonzervování dolu. Již počátkem března však Mosaic oznámila, že se přítok ustálil na 5 tisících galonech za minutu, což mu umožnilo pokračovat v provozu dolu.
Záplavy mohou trvat několik dní až několik let. Příkladem katastrofální záplavy byl důl francouzsko-konžské společnosti „Company de Potas du Congo“, která v Kongu rozvíjela ložisko. Potašový důl, který postavila, nefungoval ani několik let. V roce 1977 se během tří dnů zvýšil přítok solanky do dolu ze 17 na 10 000 metrů krychlových. m/hod.
První případ zatopení dolu u nás nastal v roce 1986. K neštěstí pak došlo nedaleko Berezniki v dole Uralkali č. 3. Malý pramínek vody se za pár týdnů proměnil v mohutný proud. Brzy musel být důl uzavřen a o několik měsíců později se na místě, kde do dolu vnikla voda, vytvořil asi sto metrů hluboký kráter – podzemní voda erodovala solnou vrstvu a v hlubinách se vytvořila prázdnota, do které nadložní vrstvy se zhroutily.
Další nehoda se stala o 9 let později v severní části pole Verkhnekamskoye, které vyvíjí společnost Silvinit. ledna 5 se v důsledku zemětřesení o síle 1995 stupňů Richterovy škály v dole druhého těžebního oddělení JSC Silvinit během několika sekund vytvořilo více než čtyři metry hluboké selhání na ploše 5 na 950 m. Zatopením hrozily hned dva doly, které byly svého času pro usnadnění práce stavitelům dolů propojeny důlním dílem. Riziko navíc hrozí pro obytnou zástavbu Solikamsk, pod kterou se důl nachází. Město pak před rozsáhlou katastrofou zachránila šťastná náhoda. Z nadložních vrstev spadla 750metrová vrstva plastické hlíny, která „utěsnila“ vodonosnou vrstvu a zabránila vodě vstoupit do dolu.
Poté se úřady regionu Perm a průmyslové podniky vážně obávaly možnosti nových nehod. Pole Verkhnekamskoye se začalo aktivně rozvíjet ve 30-50 letech minulého století. Země v těchto letech nutně potřebovala suroviny pro hutnictví neželezných kovů a hnojiva a nebyl čas přemýšlet o nebezpečích, která by mohla plynout z nepříliš promyšleného rozvoje ložiska. Když se podrobněji studovala rizika podzemní těžby soli, byla nad doly již postavena města Berezniki a Solikamsk.
Vědci se domnívají, že nejúčinnějším opatřením ochrany před možným poklesem povrchu v důsledku těžby je zaplnění dutin odpadem z výroby potaše – kamennou solí. Od počátku rozvoje ložiska ve 1930. letech až do nařízení Ministerstva chemického průmyslu SSSR v roce 1971 se pokládka zásadně neprováděla. Během této doby se pod městy nahromadily miliony kubíků prázdných prostor. Ale i po zakázce byly zakládací práce financovány státem zbytkově. Teprve v roce 2002 přijalo zákonodárné shromáždění regionu Perm program na zaplnění prázdných míst u Berezniki a Solikamska. Očekávalo se, že oba programy budou dokončeny do roku 2008. Více než 70 procent financování zajistily společnosti Uralkali a Silvinit, zbytek zajistily regionální a místní rozpočty.
V Bereznikách byl program proveden s předstihem. V polovině roku 2006 byla dokončena z více než 90 procent. V důsledku toho se sesedání povrchu ve městě prakticky zastavilo. Nehoda zabránila dokončení plnících prací.
V říjnu 2006 začala do dolu prvního důlního oddělení Uralkali proudit voda ze solankového horizontu. Po 10 dnech se přítok solanky prudce zvýšil na 1200 metrů krychlových za hodinu. Čerpací zařízení už to nezvládlo a důl musel být uzavřen.
Důvody toho, co se stalo v prvním potašovém dole v Bereznikách, vyšetřovala státní komise vytvořená Rostechnadzorem. Jak vyplývá z jeho závěrečného protokolu, hlavní příčinou havárie byly zvláštnosti geologické stavby tohoto úseku pole Verkhnekamskoye. “Byla zde velmi složitá a vzácná geologická anomálie,” vysvětlil Stanislav Yuzhanin, vedoucí meziregionálního oddělení Perm Rostechnadzor. – Nad horizontem solanky je obvykle jíl. V tomto místě chybí a je nahrazena snadno rozpustnou horninou. Část byla odplavena podzemní vodou, což vedlo k oslabené zóně.“ Dalším faktorem, který situaci ovlivnil, byla těžba potašové rudy v havarijním prostoru ve dvou vrstvách umístěných pod sebou. Těžba rud probíhala již v 60. letech minulého století podle tehdejších regulačních dokumentů. Zákaz těžby dvou slojí pod územím města byl zaveden až v 1970. letech XNUMX. století. Pod vlivem zvýšeného sesedání hornin v oslabené zóně však vodoochranná vrstva dolu praskla a do ní se nalily vody solného horizontu.
Nehoda neměla dramatické následky na život Berezniki kvůli téměř dokončeným základovým pracím, zasáhla však městskou infrastrukturu umístěnou v havarijní zóně. K proražení vodoochranné vrstvy došlo v oblasti železničního a plynovodu vedoucího k místní tepelné elektrárně, což znamená, že by tam mělo dojít k poruše s vysokou mírou pravděpodobnosti. Během dvou týdnů po nehodě postavil TGK-9 nový plynovod. Pohyb osobních vlaků v nebezpečném úseku byl zastaven a v krátké době byla vybudována objízdná trať.
Nehoda v prvním dole Uralkali je jednou z nejtěžších v historii potašového průmyslu. Už proto, že ve světě nebyly zaznamenány případy, kdy by se nouzový důl nacházel přímo pod průmyslovým městem se 180 tisíci obyvateli. K situacím, kdy se na povrchu nacházela menší sídla, ale stále docházelo.
Německo má na svědomí největší počet případů povodní. Jen v okolí Stasfurtu a Ascherslebenu se nachází asi 30 dolů, z nichž většina byla zatopena koncem XNUMX. a začátkem XNUMX. století.
Následky zatopení dolu v Ronnenbergu (předměstí Hannoveru) byly velmi dramatické. Když v létě 1975 během dvou týdnů vniklo do potašového dolu více než 7 milionů metrů krychlových vody, povrch klesl na 25 cm za den a v domech se objevovaly trhliny, někteří obyvatelé Ronnenbergu museli dokonce být evakuován. Pravda, po několika dnech se vrátili do svých domovů. Nyní je v tomto městě obtížné najít byť jen náznak dřívější destrukce – všechny domy jsou již dávno opravené a uspořádané a jen solná skládka na okraji města připomíná draselnou minulost.
K Draslík je chemický prvek v periodické tabulce s atomovým číslem 19 a symbolem K. Draslík je měkký alkalický kov se stříbřitě bílou barvou.
Jak byl objeven draslík?
Objev takového chemického prvku, jako je draslík, patří anglickému chemikovi Humphrymu Davymu. 19. listopadu 1807 vědec oznámil před Královskou společností v Londýně, že objevil dva nové chemické prvky. První byl draslík a druhý, který byl objeven o něco později, byl sodík. Davy získal draslík z uhličitanu draselného elektrolýzou. Samotný chemický prvek draslík dostal svůj název z překladu slova alkali z angličtiny. V angličtině se slovo alkali píše jako „alkali“, což se zase z arabštiny překládá jako „rostliny popela“. Jiný název „Kalium“ navrhl v roce 1809 německý chemik Ludwig Wilhelm Gilbert. V důsledku toho dnes existují dva latinské názvy tohoto chemického prvku. Zlatá kniha Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie zároveň zavedla označení K pro draslík.
Kde a jak se těží draslík?
Chemický prvek draslík se těží na mnoha místech po celém světě. Jeho roční produkce je asi 90 milionů tun. Lídry v produkci draslíku jsou Kanada, Rusko, USA, Izrael, Německo, Kazachstán a Bělorusko. Tento kov se většinou těží ve formě minerálů. Mezi takové minerály patří karnallit, langbeinit, polyhalit a sylvit. Největší ložiska draslíku se údajně nacházejí v kanadské provincii Saskatchewan. Po úspěšné těžbě draselné rudy je nutné draslík očistit od ostatních chemických prvků. Jeho další cena bude záviset na čistotě draslíku (v zásadě jako u každého prvku). Cena za 1 kg draslíku dobré čistoty se pohybuje kolem 22 amerických dolarů.
Dnes existuje mnoho způsobů, jak oddělit draselné soli od sodíku a hořčíku a následně je využít. Nejčastěji používanou metodou je frakční srážení využívající rozdíly v rozpustnosti solí. Další nejoblíbenější metodou je elektrostatická separace solných směsí z roztoků draslíku. To vám umožní ušetřit čas i peníze.
Ve velkém se těží i čistý draslík. Způsob jeho čištění se od objevu Humphryho Davyho prakticky nezměnil. Metoda elektrolýzy byla nejúčinnější a nejrozšířenější ve světě až do 1950. let 1950. století. Ačkoli některé podniky tuto metodu používají dodnes. Od XNUMX. let XNUMX. století si získala oblibu metoda tepelné reakce sodíku s chloridem draselným. Dnes je tato metoda nejoblíbenější.
Prevalence draslíku
Draslík je poměrně běžný chemický prvek. Je to 20. nejrozšířenější prvek v naší sluneční soustavě a 17. nejrozšířenější prvek na Zemi. Zároveň uzavírá prvních 7 prvků podle hmotnosti v zemské kůře. Jeho procento z celkové hmotnosti zemské kůry je podle vědců asi 2,6 %.
Je známo, že draslík vzniká v supernovech jako výsledek nukleosyntézy z lehčích atomů. Draslík vzniká také v supernovách typu II jako výsledek explozivního spalování kyslíku a jako výsledek spalování neonu. Co se týče Země, draslík se zde nachází pouze ve formě kationtu ve sloučeninách draslíku. Je to proto, že má pouze jeden vnější elektron a velmi snadno ho uvolňuje. Draslík je součástí mnoha minerálních hornin. Nejvýznamnější z nich jsou sylvit, sylvinit, karnallit, kainit, schelit, polyhalit, ortoklas a muskovit. Také byste neměli zapomínat na mořskou a mořskou vodu jako zdroj draslíku. Obsah draslíku v mořské vodě je přibližně 27 promile. Na potvrzení stojí za zmínku, že jeden z největších těžařů draslíku (Izrael) má svůj zdroj produkce z Mrtvého moře.
Aplikace draslíku
Použití draslíku je velmi kontroverzní. Na jedné straně je draslík extrahován v poměrně velkém množství. Na druhou stranu se 95 % vytěženého draslíku posílá ke zpracování na různé druhy hnojiv. Zbývajících 5 % vytěženého draslíku je distribuováno v různých částech do takových průmyslových odvětví, jako je medicína, potravinářský průmysl, vojenský a chemický průmysl. Draselné ionty jsou důležitou složkou výživy rostlin a nacházejí se téměř ve všech typech půd.
Za zmínku stojí, že 90 % z celkového množství draslíku uvolněného pro výrobu hnojiv pochází ve formě sloučeniny KCl. V medicíně se stejná sloučenina používá k léčbě nedostatku draslíku v lidském těle. Podává se jako intravenózní injekce nebo perorálně ve formě tablet.
V potravinářském průmyslu se draslík používá výhradně ve formě různých druhů potravinářských přídatných látek. Příkladem je tartrát sodno-draselný, který je základní složkou prášku do pečiva. Bromičnan draselný působí jako silné oxidační činidlo. Jeho potravinářská nomenklatura je E924 a používá se hlavně pro zvýšení pevnosti těsta a regulaci množství jeho kynutí. Draslík se také používá při těžbě drahých kovů, jako je zlato a stříbro. Jeho chemické sloučeniny využívá i vojenský průmysl. Takže například superoxid draselný KO2 používá se jako přenosný zdroj kyslíku a absorbentu oxidu uhličitého. Jedná se především o ventilační systémy pro doly, bunkry, ale i systémy podpory života pro ponorky a vesmírné lodě.
Zajímavá fakta
Existuje mnoho zajímavých faktů týkajících se draslíku. Stojí za to začít s tím, že draslík hraje v lidském těle obrovskou roli. Jeho nedostatek může u člověka způsobit obrovské množství zdravotních problémů. Ovlivňuje cévní tonus, krevní tlak, sekreci hormonů, gastrointestinální motilitu, metabolismus glukózy a inzulínu a schopnost koncentrace ledvin. Draslík ve své čisté formě je velmi výbušná látka. K výbuchu může dojít při sebemenším škrábnutí a později se velmi obtížně hasí.
Další zajímavostí je, že kyanid draselný používají zpravodajské agentury (informace nepotvrzené). Pravděpodobně dnes každý viděl film se zahraničními zpravodajskými důstojníky, kteří, pokud byli dopadeni, rozštěpili zuby ampuli s kyanidem draselným a okamžitě zemřeli. Je v tom kus pravdy. Kyanid draselný je totiž nejsilnější anorganický jed. A jeho smrtelná dávka je 1.7 mg/kg tělesné hmotnosti. Pouze princip jeho působení není založen na korozi poloviny čelisti jako u filmů, ale na neschopnosti buněk těla absorbovat kyslík. A není samozřejmě známo, jak dlouho trvá, než nastane smrt a zda je možné zachránit člověka po užití smrtící ampule. To znamená, že se člověk prostě dusí. Další zajímavostí je, že při určitých extrémních tlacích začíná z pevného kovu draslíku vytékat kapalná složka draslíku.
