زمان مورد نیاز برای مطالعه: 9 دقیقه

سوالات اصلی که در این مقاله به آن‌ها پاسخ داده می‌شود:

• پتاسیم کلراید چیست؟
• پتاسیم کلراید چه کاربردی دارد؟
• ویژگی‌های کلی کلراید پتاسیم چیست؟
• فرمول شیمیایی کلراید پتاسیم چیست؟
• شکل ظاهری کلراید پتاسیم چگونه است؟
• نقش کلراید پتاسیم در صنعت نفت و گاز چیست؟
• تاریخچه پتاسیم چیست؟
• روش تهیه پتاسیم کلراید چگونه می‌باشد؟
• خواص پتاسیم کلراید چیست؟
• انواع پتاسیم کلراید چه می‌باشد؟
• نقش پتاسیم کلراید در تهیه گِل حفاری چه می‌باشد؟
• عوارض جانبی پتاسیم کلراید چه می‌باشد؟
• مشخصات فنی پتاسیم کلراید چه می‌باشد؟

ویژگی‌های کلی کلراید پتاسیم:

• نام ها و معادل های مترادف ترکیب: کلرید پتاسیم، پتاسیم کلراید، سیلوبت، کلروپتاسیم، کلروپتاس.
• نام ترکیب به انگلیسی: Potassium Chloride
• فرمول شیمیایی:  KCL
• شکل ظاهری: به صورت کریستال سفید یا صورتی یا بی رنگ شیشه ای.
• خلوص: 99%
• حلالیت در آب: با افزایش دما میزان حلالیت آن در آب افزایش می یابد.
• کاربردهای ترکیب: کود کشاورزی، گِل حفاری، دارویی، غذایی.
• نقش ترکیب در صنعت نفت و گاز: تهیه گِل حفاری.
• گرید محصول:

1. کلرید پتاسیم صنعتی
2. کلرید پتاسیم کشاورزی

مشخصات فنی محصول

کلراید پتاسیم چیست؟

حاصلِ ترکیب شیمیایی «پتاسیم» و «کلر» نوعی نمک است که «کلراید پتاسیم» نام دارد. مهم‌ترین نمک در بین نمک‌های پتاسیم‌دار، کلراید پتاسیم است که به صورت سنگ معدن قابل دسترس می‌باشد. علاوه بر این کلراید پتاسیم پرمصرف ترین نوعِ نمک پتاسیم‌دار است و به طور طبیعی به صورت پودر یا کریستال جامد سفید یا صورتی یا بی رنگ وجود دارد. این ماده یک هالید فلزی است که وجود آن برای بدن به عنوان یک منبع الکترولیت، ضروری است.

کمک‌ها و کاربردهای مختلف این نمک در زندگی انسان آن را به ماده با اهمیتی  تبدیل کرده است. می توان از مهمترین آن ها به مصارف این ماده تحت قالب الکترولیت‌ها، بافر‌های PH، تهیه و تولید کودهای شیمیایی، تهیه و تولید گِل حفاری، استفاده در ساخت مواد منفجره و غیره اشاره کرد.

پتاسیم کلراید و یا کلروپتاس به دو نوع کلرو پتاس سفید و کلروپتاس صورتی در صنعت تولید شده و عرضه می گردد. کلرید پتاسیم به لحاظ تاریخی به عنوان " پتاس" شناخته می شد. پتاس متفاوت بوده و به رنگ صورتی یا قرمز و رنگ سفید با توجه به استخراج از معادن و فرایند بهبود می­باشد.

• قیمت، خرید و فروش کلراید پتاسیم (KCL)

ساختار شیمیایی کلراید پتاسیم

ترکیب شمیایی آن به این شکل است که اتم پتاسیم(K)، اتم کلر(Cl) را ملاقات می کند. اتم پتاسیم  با از دست دادن یک الکترون به اتمی با یک بار مثبت تبدیل می شود. اتم کلر که این الکترون را دریافت کرده است به یک اتم با بار منفی تبدیل می گردد. در اینجا تشکیل نمک KCl را شاهد هستیم. ساختار شیمیایی این نمک به صورت زیر می باشد.

تاریخچه پتاسیم

در سال 1807 میلادی فردی به نام «Sir Huphry Davy» ماده‌ای را از پتاس سوزآور کشف کرد که بعداً «پتاسیم» نام گرفت. این فلزقلیایی که حدود 2.4 % از وزن پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و از نظر فراوانی هفتمین عنصر در آن می باشد، تنها فلزی بود که تا آن زمان توسط عمل الکترولیز از هم جدا شده بود.

پتاسیم‌ از کانی‌ها استخراج می‌شود اما، به دلیل خاصیت نامحلولی و ماندگاری  کانی‌ها به دست آوردن پتاسیم از آن‌ها کار بسیار دشواری است. با این وجود، مواد معدنی بسیار زیادِ ته نشین شده در بستر دریاها یا دریاچه های قدیمی مانند Polyhalite، Sylvite، Carnallite عمل استخراج پتاسیم و نمک آن را اقتصادی‌تر می کند. مهم‌ترین منابع پتاسیم و پتاس روی کره زمین کالیفرنیا، آلمان، نیو مکزیکو و یوتا می باشد. جالب است بدانید مقادیر عظیمی از پتاس در عمق 3000 فوتی زیر بستر Saskatchewan وجود دارد که می تواند به عنوان یک منبع مهم برای این عنصر در آینده در نظر گرفته شود. از دیگر منابعی که پتاسیم در آن‌ یافت می‌‌‌‌‌شود اقیانوس‌ها هستند. اما مقدار پتاسیم موجود در یک حجم معین از آب دریا در مقایسه با سدیم بسیار کم است. پتاسیم در صورت عمل الکترولیز می تواند به اجزای هیدروکسید تجزیه شود.

روش تهیه پتاسیم کلراید

همانطور که گفته شد، این ماده توسط واکنش بین پتاسیم هیدروکسید و هیدروژن کلرید تولید می گردد. کلرید پتاسیم با فرمول شیمیایی KCl یک نمک معدنی صورتی تا سفید رنگ است که به یکی از روش های زیر بدست می آید:

استخراج از معادن سنگی

کلرید پتاسیمی که از این معادن بدست می آید معمولا به دلیل همراه داشتن ناخالصی هایی از قبیل ترکیبات آهن دارای رنگ نارنجی متمایل به صورتی هستند. حدود 90 درصد از کلرید پتاسیم تولیدی در جهان از این معادن بدست می آید. از بزرگترین تولیدکنندگان کلرید پتاسیم در جهان می توان کشورهای کانادا و روسیه را نام برد که دارای معادن عظیم پتاس سنگی هستند.

جهت تولید کلرید پتاسیم می بایست سنگ معدن مورد نظر تحت فرآیند تغلیظ و فرآوری قرار گیرد تا ناخالصی ها جدا شده و کلرید پتاسیم به عنوان محصول نهایی بدست می آید. به عبارتی از لحاظ فیزیکی می بایست تغییراتیدر سنگ معدن بوجود آورد و طی چند مرحله بالاخره ماده اصلی را استخراج نمود. اولین گام، استخراج سنگ معدن و انتقال سنگ های معدن به محل کارخانه می‌باشد و پس از انبار سنگ معدن، نسبت به خرد کردن آن اقدام نمود. عمل خرد کردن هم توسط آسیاب های بزرگ که مخصوص شکستن سنگ است انجام می گیرد. آسیاب ها معمولا از نوع چکشی می‌باشد. پس از اینکه مواد از یک سرنگ ارتعاشی عبور کردند به مرحله بعدی یعنی جداسازی ماده مورد نظر انتقال می یابد. کار انجام شده در این مرحله تغلیظ است. روش های متفاوتی در این زمینه وجود داشته که هر یک تکنولوژی خاص خود را دارا بوده و محصولات آنها از نظر کیفیت و نوع دانه بندی و موارد استفاده در بازار متفاوت هستند. حال به شرح هر یک از فرآیندهای تولید کلرید پتاسیم از سنگ معدن می پردازیم.

فرآیند خشک

 این فرآیند دارای 6 مرحله به شرح زیر است :

1. خردایش
2. جداسازی دوغاب حاوی ماده معدنی
3. جداسازی نمک دوگانه
4. جداسازی کلرید پتاسیم از ترکیب دو نمک
5. خشک کردن
6. دانه بندی

سنگ معدن حاوی نمک کلرید پتاسیم به همراه مواد نامحلول با روش های حرارتی و یا توسط آسیاب کردن یا خرد کردن به اندازه کوچک خرد می گردد و سپس با اضافه کردن آب ، دوغاب حاوی نمک های کلرید پتاسیم و کلرید سدیم توسط رسوب سازی با حرارت و یا توسط هوا جدا می شود. در مرحله بعد کلرید پتاسیم می بایست از کلرید سدیم جدا گردد که با روش های فلوتاسیون ، جداسازی الکترواستاتیکی یا جداسازی مغناطیسی این عمل صورت می گیرد. سپس کلرید پتاسیم، خشک شده و جهت خالص سازی بیشتر مجددا در محیط آبی بازیابی می گردد. سپس دانه بندی شده و به بازار عرضه می گردد که بازیابی این روش کمتر از 50 درصد است.

فرآیند تر

در این فرآیند قبل از خرد کردن سنگ معدن به آن آب اضافه می گردد و دوغابی از ماده معدنی درست می شود و سپس ماده معدنی تحت خردایش قرار می گیرد که فرآیند تر به دو روش متفاوت انجام می گیرد :

1. فرآیند تغلیظ ماده معدنی حاوی کلرید پتاسیم با استفاده از دوغاب حاوی این ماده معدنی که دارای 6 مرحله می باشد : 1. خردایش – 2. جداسازی دوغاب – 3. جداسازی نمک های دوگانه- 4. جداسازی کرور پتاسیم – 5. خشک کردن – 6. دانه بندی.

ماده معدنی مخلوط با آب توسط سنگ شکن و یا آسیاب خرد و سپس جداسازی دوغاب به صورت جداسازی حرارتی یا رسوب سازی انجام می پذیرد. سپس کارنالیت موجود در محلول اشباع آب شور جدا می گردد و یا توسط فلوتاسیون جدا می شود.

1. روش دیگر آن است که لانگ بنیت موجود در محلول جدا می شود و کلرید پتاسیم از مخلوط دو نمک به صورت فلوتاسیون یا جداسازی ثقلی جدا می گردد و سپس کلرید پتاسیم بوسیله فیلتراسیون یا سانتریفوژ آبگیری شده و خشک می گردد. بعد از دانه بندی کلرید پتاسیم به صورت کریستال های بدون آب غربال گشته و پس از دانه بندی به صورت گرانول در می آید. میزان بازیابی محصول در این روش بیش از 90 درصد می باشد.

استخراج از شورابه های نمکی

این معادن در واقع بقایای دریاچه های قدیمی هستند که در طی هزاران سال خشک شده اند. کلرید پتاسیمی که از این معادن بدست می آید معمولا به دلیل نداشتن ناخالصی های فلزی، سفید رنگ هستند.

شورابه اولیه موجود در معدن با استفاده از حفر کانال، زهکشی و جمع آوري می شود و از طریق ایستگاه پمپاژ به استخرهاي تبخیر خورشیدي ارسال می گردد. در مرحله اول نمک موجود در شورابه ورودي به استخرها بر اثر تبخیر خورشیدي راسب می شود و پس از آن کارنالیت که در حکم خوراك کارخانه فرآوري پتاس است، استحصال می شود . کارنالیت تولید شده در استخرها طی ۵ مرحله اصلی (مشینگ، فلوتاسیون، دکامپوزیشن، لیچینگ، خشک کردن) در کارخانه فرآوري به محصول کلرید پتاسیم تبدیل می شود.

در حال حاضر کلریدپتاسیم در ایران تنها از منابع شورابه ای استفاده می کنند.

خواص پتاسیم کلراید

• این ماده در آب انحلال پذیر است.

• پتاسیم کلرید محلول در آب، گلیسرول و بازها است.
• کلرید پتاسیم نامحلول در اتر و قابل حل بصورت جزئی در الکل است.
• وزن مولکولی آن 74.548 گرم بر مول و چگالی آن 1.984 اندازه گیری شده است.
• همچنین نقطه جوش و ذوب آن به ترتیب 2732 و 1418 درجه فارنهایت گزارش شده است.

خواص کاربردی و شیمیایی

اکثر رس‌های موجود در سازنده‌ها به خصوص سازنده‌های شیلی و مارلی در صورت جذب آب متورم شده و سپس ریزش می نمایند. در اثر ریزش رس‌ها در حین حفاری این عامل باعث گیر کردن لوله‌های حفاری در حفره می‌گردند.

سازنده‌های رسی دارای کاتیون های یک ظرفیتی می باشند که به راحتی با کاتیون‌های دیگر جابه جا می‌گردند. باتوجه به فرمولاسیون کلرید پتاسیم -K+CL می‌توان دریافت که در صورتی که کلرید پتاسیم در مجاورت رس‌های موجود در حفره حفاری قرار گیرد، یون +K در سطح این رس‌ها جایگزین کاتیون یک ظرفیتی رس گردیده و در نتیجه به دلیل پائین بودن میزان آب خواهی یا هیدراسیون پتاسیم، رس‌ها پایدارتر باقی می‌مانند و از تورم رس‌ها در اثر فیلتر شدن گل حفاری (Water Loss) جلوگیری می‌گردد. به عبارت دیگر به عنوان ممانعت کننده (Inhibitir) در سازنده‌های شیلی و مارلی کاربرد فراوان دارند.

انواع پتاسیم کلراید

کلرید پتاسیم در سه شکل متفاوت در بازارهای جهانی به فروش میرسد :

1.اندازه گرانول درشت : برتری این اندازه از ذرات باعث شده که تقریبا 70 درصد از کل مقدار فروش را تشکیل دهند. به صورت مخلوطی از توده خشک کلرید پتاسیم مصرف می شود.

2.اندازه استاندارد : این نوع محصول تا زمانی که مخلوط خشک ارجحیت دارد در بازار کمتر مورد توجه قرار می گیرد. مقدار کمی از اندازه استاندارد در کودهای شیمیایی جهت رشد گیاه که بصورت سوسپانسیون می باشد ، مصرف می گردد.

3.محلول : استفاده از این محصول در صنعت کودهای محلول رو به افزایش است.

کاربرد پتاسیم کلراید

همانگونه که بیان شد، این نمک کاربردهای بسیاری در زندگی نه تنها انسان‌ها بلکه کلیه جاندارداران دارد. از کاربرد در سلول های بدن انسان گرفته تا مشارکت در تهیه و تولید انواع کود های حیوانی، این ماده را بدل به یکی از پر کابرد ترین نمک ها بدل کرده است که در ادامه به بررسی دقیق تر کاربرد های آن خواهیم پرداخت.

خواص درمانی پتاسیم کلراید

کلرید پتاسیم می تواند جهت درمان هیپوکالمیا (hypokalemia) مورد استفاده قرار گیرد. برای اینکه سلول های بدن به وظایف خود به درستی عمل کنند، خون به سطحی از پتاسیم نیاز دارد. اشخاصی که از کمبود پتاسیم در خون خود رنج می برند، به بیماری هیپوکالمیا مبتلا هستند. در این موارد قرص های پتاسیم کلراید جهت تنظیم پتاسیم خون این بیماران تجویز می شود. معمولا غلظت پتاسیم در محلول نباید بیشتر از 40 میلی اکی والان بر لیتر باشد. همچنین سرعت تزریق این ماده نیز حدود 20 میلی اکی والان در ساعت تنظیم می گردد (غلظت و سرعت تزریق نباید از این مقادیر تجاوز کند).

خواص خوراکی پتاسیم کلراید

پتاسیم کلراید همچنین می تواند به عنوان افزودنی در غذاها مورد استفاده قرار گیرد. در بعضی از غذا ها مانند نوشدنی های ورزشی، سوپ‌ها و غلات این ماده به جای نمک خوراکی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین این ماده به عنوان طعم دهنده به شیر شکلاتی، پنیر و خامه نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

پتاسیم کلراید و تهیه کود شیمیایی

از این محصول به عنوان کود در صنایع کشاورزی استفاده می شود. این محصول به دلایلی نسبت به دیگر کودهای پتاسیم دار مانند سولفات پتاسیم ، برای تغذیه گیاه بهتر است. زیرا در طبیعت بیشتر یافت می شود - منبع غنی برای تغذیه گیاه است –  و نسبت به دیگر کودهای پتاسیم دار ارزان‌تر است.

در حدود 95 الی 96 درصد کود شیمیایی از پتاسیم کلراید تشکیل یافته است. سه نوع گرید اصلی برای کود شیمیایی تعریف شده است.

1- گرید استاندارد   2- گرید درشت   3- گرید دانه ای

این درجه بندی با توجه به اندازه دانه صورت می گیرد. به طوریکه دانه ها با اندازه 0.2 الی 0.8 میلی متر در گرید استاندارد، با اندازه 0.8 الی 2 میلی متر در گرید درشت و با اندازه 1.2 الی 3.5 میلی متر در گرید دانه ای قرار می گیرند. تحقیقات نشان می دهند که در حدود 5 درصد پتاسیم کلرید تولیدی در جهان در اختیار صنایع شیمیایی قرار می گیرند. عمده این ماده جهت تولید پتاسیم هیدورکسید و کلراین مورد استفاده قرار می گیرد.

خواص کاربردی کلراید پتاسیم (KCL) در صنعت حفاری

اکثر رس‌های موجود در سازنده‌ها به خصوص سازنده‌های شیلی و مارلی در صورت جذب آب متورم شده و سپس ریزش می‌نمایند. در اثر ریزش رس‌ها در حین حفاری این عامل باعث گیر کردن لوله‌های حفاری در حفره می‌گردد.

سازنده‌های رسی دارای کاتیون‌های یک ظرفیتی می باشند که به راحتی با کاتیون‌های دیگر جابه جا می‌گردد. باتوجه به فرمولاسیون کلرید پتاسیم -K+CL می‌توان دریافت: در صورتیکه کلرید پتاسیم در مجاورت رس‌های موجود در حفره حفاری قرار گیرد یون +K در سطح این رس‌ها جایگزین کاتیون یک ظرفیتی رس گردیده و در نتیجه به دلیل پائین بودن میزان آب خواهی یا هیدراسیون پتاسیم، رس‌ها پایدارتر باقی می مانند و از تورم رس‌ها در اثر فیلتر شدن گل حفاری (water loss) جلوگیری می‌گردد. به عبارت دیگر به عنوان ممانعت کننده (INHIBITIR) در سازنده های شیلی و مارلی کاربرد فراوان دارند.

• استعلام قیمت و موجودی KCL

 کاربردهای دیگر پتاسیم کلرید

غیر از موارد عنوان شده در بالا، این ماده همچنین در مواردی مانند تولید محصولات ضد یخ و یخ شکن، تامین مصالح صنعت ساخت و ساز، مصارف آزمایشگاهی، محصولات کاغذی، به عنوان جایگزین سدیم کلراید و نرم کننده آب شهری، آبکاری فلزات و صنعت رنگ های پوششی نیز کاربرد دارد.

مقدار کاربرد  KCL

مقدار مصرف آن بنا به وضعیت زمین شناسی میدان‌های نفتی مختلف، از 5 تا 10 پوند در شبکه می‌باشد.

مقدار نیاز و تولید کلرید پتاسیم در کشور

بر اساس آمارهاي موجود، سالانه بالغ بر ۲۵۰ هزار تن کلرید پتاسیم در کشور مصرف می شود که تا سال ۱۳۹۴ کل این مقدار از طریق واردات تأمین می‌شده است.

عوارض جانبی

این ماده در مقادیر بالا یک ماده سمی است.

مرگ با کلراید پتاسیم

برای اعدام محکومین بیش از ۲۴۰ میلی گرم از این ماده به بدن محکوم تزریق می شود. اگر کلرید پتاسیم سریعا در بدن پخش شود شخص را به سرعت می کشد و او درد چندانی حس نخواهد کرد، در غیر این صورت مرگی دردناک در انتظار او خواهد بود.