«Принцы» и «нищие» в царстве минералов

Из-за того что комочки почвы «запирают» большую часть калия, содержание этого элемента в морской воде почти в 50 раз меньше, чем натрия. Подсчитано, что из тысячи атомов калия, освобождающихся при химическом выветривании, только два достигают морских бассейнов, а 998 остаются в почве. «Почва поглощает калий, и в этом ее чудодейственная сила», — писал академик А. Е. Ферсман.

Калий входит и в плоды, и в корни, и в стебли, и в листья, причем в вегетативных органах его, как правило, больше, чем в плодах. Характерно, что в молодых растениях больше калия, чем в старых. Замечено также, что по мере старения отдельных органов растений ионы калия перемещаются в точки наиболее интенсивного роста. При недостатке калия растения медленнее растут, их листья, особенно старые, желтеют и буреют по краям, стебель становится тонким и непрочным, а семена теряют всхожесть.

Растения, получившие достаточное количество калия, легче переносят засуху и морозные зимы. Это объясняется тем, что калий влияет на способность коллоидных веществ растительных клеток поглощать воду и набухать.

Самое дешевое калийное удобрение — печная зола. В ней калий находится в виде поташа К₂СО₃. Самым важным природным удобрением стали калийные соли, в первую очередь сильвин и каинит. Сильвин — очень распространенный минерал. Кроме хлоридов натрия и калия, в нем есть примеси солей кальция, магния и других элементов. Обычно в сильвине 14–18 % К₂О. В каините KCl * MgSO₄ * 3H₂O окиси калия меньше — 10–12 %.

Значительную часть природных калийных солей перерабатывают в технический продукт — хлористый калий (50–62 % К₂О).

Соли могут обогащаться методом флотации. Обычные минералы плохо растворяются в воде. Но поваренная и другие соли полностью растворимы. Как их частицы разделить во флотационном процессе, происходящем в водной среде?

Вода способна растворять соли, пока концентрация ее не достигнет определенного предела, называемого концентрацией насыщенного раствора. Как только вода «насытится», растворение прекращается. В этом насыщенном рассоле можно флотировать растворимую соль. Конечно, нет смысла выбрасывать рассол вместе с хвостами флотации. Его можно вернуть обратно в процесс, удалив лишь твердую фазу и заменив ее новой порцией исходной руды — смеси солей. Этот процесс впервые был освоен в СССР.

Например, поваренную соль (NaCl) — минерал галит — можно отделить флотацией от сильвина с помощью жирных кислот в щелочной среде и в насыщенном растворе КСl и NaCl. Можно применить и обратную флотацию — перевести в пену КСl, используя в качестве собирателя амин или алкилсульфонат натрия.

Интересно отметить, что жирные кислоты хорошо флотируют хлористый натрий: (NaCl), нитрат калия (KNO₃) и хлористый калий (КСl), если они не присутствуют в пульпе вместе. Но из смеси этих минералов флотируется только NaCl; флотация хлористого калия или нитрата калия подавляется хлористым натрием.

Растворимость соли зависит в известной степени от присутствия других растворимых солей. Это определяется тем, что ионы в растворе связывают воду, гидратируются и на новую соль остается меньше «свободной» воды. Чем активней ионы данной соли связывают воду, тем меньше зависит ее растворимость от присутствия других солей. Растворимость солей связана с их флотируемостью. Если одна соль в присутствии другой имеет меньшую растворимость, то и ее флотируемость снижается. Этим объясняется изменение флотируемости солей в смесях.

Флотация солей применяется для производства калийных и некоторых азотных удобрений, выделения магниевых солей и т. д. Флотация в насыщенных растворах применяется для обогащения борных руд: бура и борная кислота флотируются из смеси с сульфатом магния даже без реагентов, в том числе и без пенообразователя.

Дело в том, что концентрированные растворы солей могут пениться и без пенообразователя, что связано со значительным увеличением поверхностного натяжения и упрочения поверхностной пленки воды в концентрированном растворе соли. Ионы соли, стремясь с большой силой, чем диполи воды, во внутренний объем, как бы увеличивают тем самым концентрацию молекул воды в поверхностном слое.

Такая поверхностная пленка хотя и менее прочна, чем пленка с органическим пенообразователем, все же увеличивает устойчивость пузырьков воздуха над рассолом. Это является одной из причин того, что возможна флотация гидрофобных минералов в рассоле.