Svaka voda sadrži malu količinu zlatnih jona, koji se u teoriji mogu izolovati i sakupiti u manje-više potpuni ingot. Ovo je veoma teško uraditi. Međutim, bakterija koju proučavaju kanadski mikrobiolozi zna jedan prirodni trik koji joj omogućava da doslovno živi na komadima plemenitog metala.
Joni zlata prisutni su u morskoj vodi, vodi iz slavine, kanalizacionoj vodi i otpadu iz rudarstva. Oni su samo nekoliko čestica na trilion. Lako reaguju sa raznim hemikalijama, što ih čini prilično teškim za pretvaranje u stabilan oblik karakterističan za ingote koji sijaju prelijepom žutom svjetlošću.
Međutim, bakterija Delftia acidovorans zna kako pretvoriti pojedinačne jone u grumene. U tu svrhu mikroorganizam koristi delftibaktin ( delftibactin) - tvar koja uzrokuje taloženje zlata iz otopine. Bakterije tako stvaraju sebi sigurne uslove za život (joni više ne ugrožavaju njihove ćelije) i ugodan zlatni dom o kojem su mnogi mogli samo sanjati.
U članku objavljenom u časopisu Nature Chemical Biology, naučnici sa Univerziteta McMaster izvještavaju da su uspjeli utvrditi koji su geni odgovorni za procese proizvodnje zlata i po prvi put izolovati takozvani delftibaktin. Ako istraživači nabave ovu supstancu u dovoljnim količinama, možda će biti u stanju da ostvare san mnogih drevnih alhemičara - da pretvore vodu u zlato.
Ovdje je, međutim, vrijedno napomenuti da će vam trebati puno vode. Osim toga, tvar koju stvaraju bakterije ništa manje lako izvlači ione željeza iz vode. To znači da biolozi mogu završiti s grumenima željeza pomiješanim sa zlatom.
Kako god bilo, dostignuće kanadskih naučnika može se iskoristiti za pročišćavanje otpadnih voda, koje, kao što je poznato, sadrži gotovo cijeli periodni sistem, i za izolaciju zlata iz rudarskog otpada. Delftibaktin također može biti koristan u stvaranju katalizatora zlatnih čestica, koji su potrebni za ubrzavanje mnogih kemijskih reakcija.
Dodajmo da se sumnja da još jedna vrsta bakterija oslobađa zlato iz vode, a sada je proučavaju mikrobiolozi sa Univerziteta Adelaide. Predstavnici vrste Cupriavidus metallidurans Naučnici su otkrili zlatne grumene u biofilmovima koji su pronađeni na udaljenosti od nekoliko hiljada kilometara. Ovi mikroorganizmi akumuliraju inertne nanočestice zlata unutar svojih ćelija, oslobađajući se i opasnog zlata otopljenog u okolnoj vodi.
Proces amalgamacije i oprema za vađenje zlata u metalnom obliku iz morske vode predloženi su još 1903. godine.
Prethodno filtrirana morska voda je pumpana kroz cijev na dno konusne posude u obliku lijevka koja je sadržavala živu i podijeljena na mnoge dijelove perforiranim listovima (Sl. 92). Kada je doveden u kontakt sa živom, uzlazni tok vode je prošao kroz sito kako bi uhvatio finu živu iz plovućca, zatim kroz perforirane kontaktne ploče i konačno kroz amalgamacioni otvor koji se nalazi na vrhu aparata i dizajniran da potpuno uhvati amalgamirano zlato iz toka. Amalgam je obrađen općeprihvaćenim metodama (cijeđenje, skidanje i topljenje).
Sličnu opremu je predložio Ritter1 i razlikuje se po tome što se tanka živa i zlato koje sadrži, prošavši kroz mrežu, hvataju u valoviti uređaj.
Jonska flotacija
Kao što je gore navedeno (vidi Poglavlje IV), jonska flotacija se zasniva na sposobnosti nekih heteropolarnih jedinjenja da interaguju sa jonima teških metala, a posebno zlata, da formiraju flotabilno nerastvorljivo jedinjenje. Najpoznatiji rad u ovom pravcu je u vezi sa morskom vodom Sebe (Južna Afrika) 189 J.
Sorpcija
Materijali koji sadrže ugljik testirani su kao jedni od prvih sorbenata za vađenje zlata iz morske vode. Tako je početkom 20. stoljeća Parker ustanovio da viskozni materijali koji sadrže ugljik kao što su asfalt, bitumen, mineralna smola i drugi imaju afinitet prema slobodnom zlatu. Na osnovu toga, Parker je predložio hvatanje fino raspršenog (ili takozvanog plutajućeg) zlata iz morske vode selektivnim fiksiranjem na čvrste viskozne slojeve koji sadrže ugljik nanesene na šipke i trake postavljene u toku. Osiguravanje kontinuiranog kontakta slatke vode sa viskoznim materijalom mora se vršiti djelovanjem oseke i oseke mora.
Međutim, većina istraživača vjeruje da je među sorbentima koji sadrže ugljik, aktivni uglji najzanimljiviji za sorpciju zlata iz morske vode.
Pioniri ovog smjera - njemački istraživači Nagel i Baur (1912-1913), predložili su korištenje koksa, drvenog uglja i životinjskog uglja i nekih drugih adsorbenata za sorpciju zlata iz morske vode. U eksperimentima je morska voda, nakon preliminarnog bistrenja pomoću pješčanog filtera (za uklanjanje suspendovanog materijala i želatinastih mikroorganizama), propuštena kroz sloj filtera od koksa, uglja ili drugog materijala koji sadrži ugljik metodom slobodne perkolacije ili uzlaznom filtracijom (sl. 93). Obogaćeni adsorbens se povremeno uklanjao i topio.
Kako bi se smanjili troškovi crpljenja morske vode, predlaže se korištenje perforiranih kontejnera s adsorbirajućim slojem na brodu, ili obalnih tankova s lažnim dnom i slojem adsorbenta prekrivenim žičanom ili platnenom mrežom, ispunjenim djelovanjem plime i oseke. .
Paralelno sa upotrebom klasičnog adsorbenta (aktivni ugljik), rađena su istraživanja sa anorganskim sorbentima sa visoko razvijenom površinom, kao što su sveže istaloženi hidroksidi (aluminijum, gvožđe, silika gel), koagulirana hidroceluloza itd. Predloženo je korištenje obalnih bačvi ili posebnih postolja napunjenih anorganskim sorbentom i potpuno prekrivenih dvostrukim slojem vlakna tekstilni materijal. Sastojci su uronjeni u morsku vodu nedeljama, a često i mesecima, nakon čega se izlažu rastvorima cijanida kako bi se izvuklo adsorbovano zlato. Pozlaćeni stalci se više puta koriste.
Prilikom istraživanja mogućih metoda sorpcije, ustanovljeno je da se koloidno metalno zlato poželjno izvlači u ovom procesu. Stoga je bilo prirodno tražiti sorbent koji bi istovremeno reducirao halogeno zlato u metalno stanje i stvorio svježe formiranu aktivnu površinu. Istražujući široku paletu takvih mogućih sorbenata, Parker je došao do zaključka da je za što potpuniju ekstrakciju zlata iz morske vode poželjniji željezni sulfat, čija je optimalna potrošnja 2 kg/t vode.
Nakon toga, Parker je dobio poseban patent2 za hardverski dizajn metode adsorpcije pomoću željeznog sulfita.
Kombinacija procesa redukcije halogenida i adsorpcije koloidnog zlata uočena je iu predlozima drugih istraživača. Stoga je Bardt preporučio tretiranje morske vode sulfitnom tekućinom (otpadnim proizvodom od proizvodnje celuloze) kao redukcijskim sredstvom, nakon čega je slijedilo miješanje sa mješavinom fino mljevenog uglja i atomiziranog metala (na primjer, bakra, željeza, itd.) 3. sediment koji je sadržavao plemenite metale je prvo spaljen (da bi se uklonio ugljik), a zatim topio, skupljajući zlato u pratećem metalu.
Sličan cilj (smanjenje halogenog zlata i potpuno hvatanje koloidnog zlata) težili su i Glazunov i njegovi suradnici (Pariz, 1928), predlažući upotrebu sulfida, a posebno pirita, kao adsorbenta za zlato otopljeno u morskoj vodi. .
Ovu ideju su praktično realizovali tek 1953. Walters i Stillman, koji su krenuli svojim originalnim putem. Prema njihovom prijedlogu, sulfidna ruda je bila nagomilana iza betonskog zida izgrađenog blizu donje linije plime i oseke i zakrivljena prema obali. Za vrijeme plime ruda je bila potopljena vodom, a za vrijeme oseke voda je procurila kroz rudu. Ovaj ciklus je ponovljen mnogo puta. Nakon određenog vremena, razgrađena sulfidna suspenzija koja je sadržavala adsorbirano zlato je uklonjena pri oseci i istopljena. Izumitelji su primijetili da je taloženje zlata sulfidima olakšano kada je morska voda izložena radioaktivnim elementima.
Stokes je kasnije pokazao da se različiti prirodni i umjetni sulfidni materijali mogu koristiti za taloženje zlata iz morske vode, pri čemu je antimon sulfid vrlo efikasan.
Da bi intenzivirali proces sorpcije zlata sulfidima, a istovremeno eliminirali troškove crpljenja morske vode, Gernik i Stokes su predložili poseban aparat koji se u literaturi naziva "antimon-sulfidna zamka" (pošto je zamišljen za upotrebu kao adsorbent, antimon sulfid). ) ili "sistem energije plime i oseke". Ovaj aparat je izrađen u obliku obrnutog U-oblika cijevi, u čijem se jednom koljenu nalazi ekspanzija u koju se između rešetki postavlja adsorbent (aktivni ugljen ili sulfidi). Kroz ovu cijev protiče morska voda pod utjecajem plimne struje ili tijekom kretanja plovila na koju je pričvršćen opisani aparat.
U proteklih 10-15 godina pojavio se niz patenata koji poboljšavaju sorpcionu ekstrakciju zlata iz morske vode upotrebom metalnih sulfida 2. Najviše originalna ideja i opremu u ovom smjeru iznio je američki istraživač Noris 3.
Njegov najnoviji izum zasniva se na upotrebi svježe istaloženih koloida metalnih sulfida adsorbiranih na površini izdržljivih organskih, sintetičkih ili prirodnih vlakana. Tipičan primjer sintetiziranih organskih vlakana su polimerizirana akrilonitrilna ili vinil cijanidna vlakna. Od prirodnih vlakana najpogodnije su Ramie vlakno (kineska kopriva). Takva vlakna, ako su uronjena u tanku koloidnu suspenziju (na primjer, svježe istaloženi cink sulfid pripremljen miješanjem razrijeđenih otopina cink klorida i natrijevog sulfida pri pH vrijednosti od približno 6,0), aktivno će adsorbirati značajan dio čestica koloidnog sulfida i čvrsto ih zadržavaju na svojoj površini.
Kada ovako pripremljena sorpciona vlakna dođu u kontakt sa lošim rastvorima koji sadrže zlato (npr. morska voda) joni plemenitih metala se adsorbiraju. Mogu se ukloniti iz vlakana tretiranjem zagrijanim razrijeđenim otopinama natrijevog cijanida uz mali dodatak vodikovog peroksida ili natrijevog hipoklorita s malim dodatkom hlorovodonične kiseline. Kada se adsorbovani joni eluiraju, vlakna se mogu oprati i ponovo koristiti nakon prethodnog tretmana sa suspenzijom cink sulfida. Osim cink sulfida, u ovom procesu se mogu koristiti sulfidi željeza, mangana, bakra, nikla i olova.
Dugogodišnja Norrisova istraživanja su utvrdila da određeni oksidirajući plinovi, koji su često otopljeni u većini morskih voda, mogu negativno utjecati na kolektore i adsorpcijska vlakna koja se koriste. Ovi plinovi uključuju kisik, dušik i ugljični dioksid. Stoga, da bi se postigao najveći učinak, predloženi aparat mora imati sredstva za kontinuirano uklanjanje takvih plinova iz tekuće morske vode prije nego što dođe u kontakt sa sabirnom strukturom vlakana, štoviše, zbog relativno malog broja metalnih jona sakupljene u jednoj normalnoj operaciji, kao i složenost obrade i rukovanja vlaknastom masom, preporučljivo je sve operacije izvoditi kontinuirano i automatski. Svi ovi faktori uzeti su u obzir u aparatu koji je predložio Norris (slika 94).
Od posebnog interesa za istraživače je korištenje prirodnih i umjetnih ionskih izmjenjivača za izdvajanje zlata i srebra iz morske vode.
Prioritet u ovom pravcu pripada Brooku, koji je 1953. godine predložio korištenje željeznih i manganovih zeolita za ekstrakciju srebra iz morske vode.
Kasnije, 1964. godine, Bayer i njegove kolege (Njemačka) su stvorili takozvane kelatne jonoizmenjivačke smole, sposobne da izvuku do 100% vrijednih metala iz morske vode.
Od najnovijih radova posvećenih upotrebi čvrstih jonskih izmjenjivača za ekstrakciju zlata iz morske vode, najzanimljivija je studija grupe eksperimentatora iz Guff Research and Development Company (SAD).
Za prikupljanje plemenitih metala predlaže se korištenje etilenskog polimera netopivog u vodi koji sadrži privjesne karboksilatne ili amidne grupe. Jedan od najbolji načini dobivanje navedenog polimera - saponifikacija etilen alkil akrilatnog kopolimera ili sintetiziranje kopolimera etilena i estera kiselih grupa, uključujući maleinsku, fumarnu i takonsku kiselinu. Proizvodnja takvih sorbenata detaljno je opisana u patentu.
Po dostizanju dovoljnog stepena napunjenosti polimernog filma, sorbovano zlato se može ekstrahovati topljenjem iz pepela nakon sagorevanja polimera ili istaložiti iz rastvora rastvaranja polimera u kaustičnoj sodi (kaustična soda).
Načini upotrebe prirodnih i vještačkih ionskih izmjenjivača su u osnovi isti kao i sorbenti o kojima je bilo riječi, a to su: ugradnja u mlaz morske vode, filtracija kroz korito u bačvi, punjenje poroznih kontejnera.
Merro je predložio potpuno novi način korištenja umjetnih ionskih izmjenjivača - primjenom istih na trupu broda koji putuje na komercijalnu plovidbu. Po dolasku u odredišnu luku, jonoizmenjivačka smola se može skinuti sa posude i obraditi. Prerada smole se sastoji od ispiranja kiselinama i specijalnim elementima, nakon čega slijedi elektroliza eluata koji sadrži plemeniti metali. Regenerisane smole se mogu više puta koristiti.
Najekonomičniji prijedlog je korištenje posebnih uređaja smještenih u prtljažniku broda i punjenih smolama za izmjenu jona. Ovdje je predviđeno da kretanje plovila naprijed uzrokuje da morska voda kontinuirano teče kroz posudu s ionskim izmjenjivačem. Ova posuda bi trebala imati površinu poprečnog presjeka od oko 9,5-10 m2, dužinu od 3 m i sadržavati oko 28 m3 smole. Maksimalni protok morske vode tokom sorpcije na smolu treba da bude -0,8 m3 kroz 1 m2 površine u minuti (0,8 m/min).
Pri ovom protoku dnevno će kroz sorpcioni uređaj proći -12.500 tona morske vode. Čak i kada se drži u vodi
1 mg!t zlata dnevno će izvući 12,5 g zlata. Tokom godine neprekidnog putovanja, oko 4,5 kg zlata, u vrijednosti od oko 5.000 dolara, može se adsorbirati.
Cementiranje
Jedna od rijetkih informacija o praktična primjena Metoda cementiranja zlata iz morske vode odnosi se na Parkerovu metodu patentiranu u SAD-u. Niklova prašina je predložena kao cementni metal. Redukcionom, supstitucijom i adsorpcijom, zlato, prisutno u halogenom i elementarnom obliku, može se izolovati iz morske vode.
Prilikom cementiranja miješanjem praha nikla s morskom vodom moguće je postići sadržaj zlata od 15 do 20% masenog udjela. Napunjeni prah nikla se uklanja iz bačve i topi.
Za taloženje zlata iz vrlo siromašnih morskih voda, Sneeming je predložio korištenje povećanog afiniteta zlata za telur. Utvrđeno je da je taloženje najpoželjnije vršiti amorfnim telurom sa visoko razvijenom reakcijskom površinom. Takav cementni agens se dobija tretiranjem rastvorljive soli telura sa sumpor-dioksidom. Morska voda se filtrira kroz fiksni sloj amorfnog telura. Za ekstrakciju nataloženog zlata, obogaćena masa se zagrijava do sublimiranja telura (sa njegovim naknadnim hvatanjem), a ostatak se topi u zlato.
Unatoč činjenici da je danas poznato da je najmanje 60 elemenata otopljenih u morskoj vodi, samo četiri se ekstrahiraju u industrijskim razmjerima. To su natrijum, hlor (obična kuhinjska so), magnezijum i neka njegova jedinjenja, kao i brom. Kao nusproizvod tokom procesa proizvodnje kuhinjska so ili kada se ekstrahuje magnezijum, određena jedinjenja kalcijuma i kalija se ekstrahuju. Obično se ovi proizvodi dobivaju ili ekstrakcijom iz morske vode ili preradom algi, koje koncentrišu kalcij i kalij. Treba, međutim, napomenuti da industrijska ekstrakcija navedenih elemenata direktno iz morske vode još nije razvijena. Učinjeni su brojni pokušaji ekstrakcije drugih mineralnih spojeva iz morske vode, ali komercijalna ekstrakcija je bila neuspješna. Patentirane su i mnoge metode za ekstrakciju kuhinjske soli, magnezijuma i njegovih jedinjenja, broma, joda, kalijuma, kalcijum sulfata, zlata i srebra iz morske vode (Baudin, 1916; Cernik, 1926; Niccali, 1925; S. O. Petterson, 1928; Vienne , 1949).
Ekstrakcija kuhinjske soli
Sistematsko vađenje soli iz morske vode počelo je u Kini mnogo ranije od 2200. godine prije Krista. e. Vekovima su mnogi narodi bili ovisni o moru kao izvoru soli (Armstrong, Miall, 1946). A sada so, dobijena iz morske vode jednostavnim isparavanjem sunčevim zracima, zauzima značajan udeo u ukupnoj bilanci potrošnje soli u zemljama poput Kine, Indije, Japana, Turske i Filipina. Svake godine u svijetu se proizvede oko 6 miliona tona soli. Obično je za proizvodnju soli isparavanjem iz morske vode potrebna vruća klima sa suhim vjetrovima. Međutim, osim blizine mora i tople klime, mora se ispuniti i niz drugih uslova: niska propusnost tla isparljivih bazena, prisustvo velikih nižinskih područja koja leže ispod nivoa mora ili su poplavljena morskim plimama , niske količine padavina tokom mjeseci aktivnog isparavanja, odsustvo razrjeđujućeg utjecaja riječnih slatkih voda i, konačno, zbog niske cijene vađenja soli - dostupnosti jeftinih vozila ili blizine prodajnih tržišta.
Oko 5% sve soli koja se konzumira u Sjedinjenim Državama proizvodi se isparavanjem, prvenstveno u području zaljeva San Francisco, gdje je ribolov počeo 1852. godine. Slika 5 prikazuje umjetna jezera za isparavanje blizu južnog kraja zaljeva San Francisco. Ovdje, sa ukupnom površinom od oko 80 kvadratnih metara. milja "Leslie Salt Company" godišnje proizvede oko 1,2 miliona tona soli. Slične solane se također nalaze u gornjem toku zaljeva Newport i San Diego u južnoj Kaliforniji; njihova godišnja produktivnost je 100 hiljada tona (Emery, 1960). Ispuštanje morske vode u bazene za isparavanje u blizini zaljeva San Francisco vrši se u periodima velikih voda kroz otvore u brani koja štiti bazen od mora. Ovdje se zadržava morska voda sve dok značajan dio ne ispari i dok se soli sadržane u njoj ne slegnu.
Rice. 6. Mehanički strugači se koriste za uklanjanje gornjeg sloja kristalizirane soli. U vrijeme kada dođe do žetve soli, debljina sloja soli obično doseže 4-6 inča.
Kalcijum sulfat je jedan od prvih koji kristališe iz rastvora. Nakon što se soli kalcijum sulfata slegnu na dno, preostala slana otopina se pažljivo prenosi u kavezni bazen, gdje se, uslijed isparavanja, otopina dodatno zgušnjava dok natrijum hlorid ne počne da se taloži. Isparavanje slane vode se nastavlja sve dok ne dostigne specifičnu težinu od oko 1,28, odnosno dok ne počne dodavanje magnezijevih soli. U ovoj fazi, rastvor soli se naziva gorka matična salamura. Salamura se uklanja iz kaveznog ribnjaka i transportuje do drugih biljaka, gde se iz nje dobijaju različita jedinjenja magnezijuma, brom i druge soli. Nakon uklanjanja salamure, svježa slana otopina se ponovo sipa u kavezni bazen i cijeli ciklus proizvodnje natrijum hlorida se ponavlja. Do 1. avgusta, sloj natrijum hlorida debljine 4-6 inča nakupio se na dnu ovih bazena. Uzorkovanje soli vrši se pomoću mehaničkih strugača i punjača (slika 6); zatim se sol ispire od raznih nečistoća s morskom vodom i skladišti u obliku velikih gomila stožastog oblika (sl. 7). Sol koja se koristi za industrijsku upotrebu u većini slučajeva se dalje ne prečišćava. Međutim, dodatno se pročišćava ako je namijenjena za ishranu stanovništva. Sadržaj NaCl u rafiniranom proizvodu prelazi 99,9%. Cijena soli dobivene slobodnim isparavanjem morske vode pod utjecajem sunca kreće se u SAD-u od 10 dolara po 1 toni sirovog proizvoda u blizini mjesta vađenja do 150 dolara po toni prečišćene i upakovane kuhinjske soli.
Procedura vađenja soli iz morske vode je približno ista u cijelom svijetu, međutim, u nizu zemalja jeftina radna snaga omogućava modificiranje ovog procesa.
U zemljama sa drugim klimatskim uslovima, kao što su Švedska i Sovjetski Savez, sol se dobija smrzavanjem morske vode. Led salamure, koji se sastoji od gotovo čiste vode, filtrira se iz preostale slane vode, koja se zatim podvrgava nizu uzastopnih operacija kako bi se zamrznula prije nego što koncentracija zaostalih dijelova postane dovoljno visoka da počne isparavati do suhog pod utjecajem umjetnog vrućina (Armstrong, Miall, 1946.).
Koncentrovani slani rastvor koji preostane nakon odvajanja natrijum hlorida podvrgava se daljoj specijalnoj obradi kako bi se ekstrahovala jedinjenja koja su prisutna u njima. Dakle, dodavanje kalcijum hlorida u otopinu uzrokuje taloženje kalcijum sulfata (gipsa), koji se zatim prodaje. Daljnjom koncentracijom slane vode talože se magnezijum, kalij i druge soli. U završnim fazama procesa, magnezijum hlorid i brom se ekstrahuju iz preostalog rastvora.
Ekstrakcija broma iz morske vode
Brom se može smatrati gotovo morskim elementom, budući da okean sadrži 99% ukupnog sadržaja broma u zemljinoj kori (vidi tabelu 2). Brom je 1825. godine otkrio francuski istraživač A. J. Balard u koncentriranim otopinama dobivenim nakon taloženja soli iz vode slanih močvara u blizini Montpelliera. Brom je kasnije otkriven u naslagama potaše u Strasfurtu i u salamuri iz bušotina u Mičigenu, Ohaju i Zapadnoj Virdžiniji. Brom je prvi put izolovan iz morske vode 1926. godine u Kaliforniji tokom obrade matičnih slanih rastvora dobijenih tokom ekstrakcije soli u rezervoarima za veštačko isparavanje. Industrijska potrošnja broma bila je relativno ograničena prije proizvodnje motora s unutrašnjim sagorijevanjem visoke kompresije, pa je potražnja na tržištu bila zadovoljena količinama dobivenim iz bušotinskih salamura i nalazišta soli. Ali onda se situacija dramatično promijenila. Etilen dibromid je dodat antidetonacionom benzinu koji sadrži aditiv tetraetil olova kako bi se spriječilo taloženje olova na zidovima cilindara, ventilima, klipovima i svjećicama. Uz tako povećanu potrebu za bromom, ispostavilo se da su slane vode ispumpane iz bušotina nedovoljne. Ni proizvodnja broma kao nusproizvoda u proizvodnji soli nije zadovoljila potražnju. Postojala je hitna potreba za još jednim izvorom broma.
U opsežnoj potrazi za dodatnim izvorima broma, Ethyl Corporation je razvila proces za direktno taloženje broma direktno iz morske vode koja nije bila prethodno koncentrirana. Prema ovoj shemi, brom se taloži u obliku netopivog spoja - tribromoanilina - kada se morska voda tretira anilinom i hlorom. Da bi se izbjegla hidroliza hlora, morska voda se prvo zakiseli sumpornom kiselinom. Kasnije je ovaj proces proširen na industrijske razmjere. Postrojenje je postavljeno na brod, koji je potom pretvoren u postrojenje za dobivanje broma. Radeći 25 dana u mjesecu, takva plutajuća tvornica proizvodi oko 75 hiljada funti broma. U istom periodu fabrika troši reagense: 250 tona koncentrovane sumporne kiseline, 25 tona anilina, 66 tona hlora, uskladištenih između gornje i donje palube. Efikasnost ekstrakcije broma iz morske vode, koja sadrži samo 0,1 lb po toni, iznosi približno 70%. Na plovilu su poduzete zaštitne mjere kako bi se izbjeglo razrjeđivanje morske vode otpadnom vodom koja se ispušta nakon završetka procesa. Kasnije je ustanovljeno da se za sprječavanje miješanja mogu uspješno koristiti morske struje duž obale koje postoje uz mnoge obale. Trenutno se vjeruje da je s tehničkog gledišta proces vađenja broma na plutajućem postrojenju uspješno riješen, ali je rad na otvorenom moru s visoko korozivnim reagensima mnogo teži nego na kopnu.
Odabir lokacije za izgradnju postrojenja za ekstrakciju broma treba biti napravljen s posebnom pažnjom. U tom slučaju potrebno je unaprijed isključiti mogućnost razrjeđivanja morske vode koju biljka troši padavinama, otpadnim vodama, kao i vodom iz koje je već izvađen brom. Osim toga, morska voda mora imati visok i konstantan salinitet, relativno visoku temperaturu i ne smije biti kontaminirana organskim otpadom koji troši hlor. Takvo mjesto koje zadovoljava sve gore navedene zahtjeve pronađeno je u blizini Cure Beacha (Sjeverna Karolina). Ovdje je Ethyl Dow Chemical Company izgradila tvornicu kapaciteta 3 hiljade tona broma godišnje. Godine 1938. kapacitet ovog preduzeća je povećan na 20 hiljada tona broma godišnje (Shigley, 1951).
Još jedno postrojenje ovog tipa izgrađeno je u blizini Freeporta, gdje uslovi za vađenje broma iz morske vode u većoj mjeri zadovoljavaju sve tehnološke zahtjeve nego u blizini Cure Beacha. Projektni kapacitet ove fabrike je 15 hiljada tona broma godišnje. Tu je 1943. godine izgrađena još jedna tvornica istog kapaciteta. Preduzeće u blizini plaže Cure zatvoreno je krajem Drugog svjetskog rata. Dakle, fabrike u Freeportu trenutno proizvode oko 80% količine broma koju godišnje potroše Sjedinjene Države. Na sl. Slika 8 prikazuje dijagram toka procesa ekstrakcije broma kompanije Ethyl Dow Chemical Company.
U tvornici Cure Beach, prema prethodno razvijenoj tehnologiji, mješavina morske vode sa kiselinom i hlorom izlivena je na vrh tornja od cigle sa drvenim rešetkama ugrađenim unutar njega. Brom otopljen u morskoj vodi reduciran je hlorom u relativno hlapljiv elementarni brom, a kiselina prisutna u smjesi spriječila je hidrolizu hlora. Kako se mješavina morske vode i broma cijedila s vrha tornja, zrak je puhao odozdo prema gore. Zrak koji je prolazio iznio je slobodni brom iz morske vode i odnio ga u apsorpcioni toranj napunjen soda pepelom, nakon čega je morska voda bez broma ispuštena natrag u more. Otopina sode pepela zasićena bromom tretirana je sumpornom kiselinom kako bi se natrijum bromati i bromidi pretvorili u slobodni brom. Smjesa je zatim pumpana u kolonu za isparavanje, gdje je brom oddestiliran i ponovno kondenziran u staklene ili keramičke posude. Dalje prečišćavanje broma destilacijom omogućilo je da se u konačnici dobije proizvod sa sadržajem broma do 99,7%.
Godine 1937. ovaj proces je malo izmijenjen. Tako su prilikom inicijalne destilacije broma, sumpor-dioksid i vazduh korišćeni kao prenosioci. Kao rezultat toga, brom se oslobađa u obliku bromovodične kiseline, što je omogućilo značajno poboljšanje njegovog naknadnog pročišćavanja. Iako efikasnost povrata broma u oba procesa prelazi 90%, direktna ekstrakcija broma iz morske vode korištenjem sumpor-dioksida sada se koristi gotovo isključivo u Sjedinjenim Državama (Shigley, 1951).
Ekstrakcija magnezijuma iz morske vode
Magnezijum je najlakši metal koji se koristi u građevinarstvu. Njegova specifična težina je 1,74, dok je aluminijum 2,70, a gvožđe 7,87. Ovaj metal se najviše koristi u konstrukciji vozila. Osim toga, magnezijum se koristi kao komponenta legura sa aluminijumom, u sistemima anodnih i katodnih zaštitnih premaza, u pulsnim foto lampama i u mnogim drugim oblastima tehnike. Do 1964. godišnja svjetska proizvodnja magnezija iznosila je oko 150 hiljada tona.
Morska voda sadrži oko 0,13% magnezijuma. Iako je ova koncentracija samo 1/300 količine pronađene u rudi magnezija iskopanoj na kopnu, glavni izvor ovog metala za Sjedinjene Države je morska voda. Magnezijum je prvi put dobijen iz morske vode u Engleskoj (Armstrong, Miall, 1946), ali je prvo veliko preduzeće za ekstrakciju magnezijuma iz morske vode izgrađeno u blizini Freeporta početkom 1941. godine od strane Ethyl Dow Chemical Company. Do tog vremena, magnezijum se u Sjedinjenim Državama dobijao iz bušotinskih slanica i iz ležišta magnezita.
Izbor lokacije za izgradnju tvornice u blizini Freeporta diktirale su sljedeće vrlo povoljne okolnosti. Dostupnost jeftinog prirodnog gasa omogućava da se efikasno koristi za proizvodnju toplotne i električne energije. Geografski položaj postrojenja omogućava ispuštanje otpadnih voda natrag u Meksički zaljev, uz izuzetno zanemarljivu mogućnost razrjeđivanja potrošene morske vode. Vrlo jeftino vapno se može dobiti iz ljuski kreča iskopanih sa dna Meksičkog zaliva, samo nekoliko milja od fabrike magnezijuma. Na sl. Slika 9 prikazuje dijagram toka za ekstrakciju magnezijuma u fabrici u blizini Freeporta, a jedan od sekcija ovog postrojenja prikazan je na Sl. 10.
Rice. 10. Opšti pogled na postrojenje za preradu magnezijuma u fabrici Ethyl Dow Chemical Company, Freeport (Texac). U prvom planu su vidljivi Dorr zgušnjivači u koje se upumpava mješavina morske vode i vapna kako bi se ubrzalo taloženje magnezijum hlorida.
Morska voda ulazi u postrojenje brzinom od oko milion galona na sat kroz podvodne otvore kanala povezanog s Meksičkim zaljevom. Prednost ovog sistema snabdijevanja je što niži slojevi vode imaju znatno veći salinitet od površinskih voda u biljnom području. U vještačkom bazenu voda se kontinuirano tretira krečnim mlijekom (gore je spomenuto da se kreč dobija kalcinacijom ljuski kamenica). Kao rezultat reakcije vapnenog mlijeka sa jedinjenjima magnezija, formira se tekući talog nerastvorljivog magnezijevog hidroksida nalik mulju, koji se zatim pumpa u talože. Talog čini oko 2% ukupne količine morske vode koja se troši u ovoj proizvodnji, odnosno već u prvoj fazi tehnološkog procesa vrši se 100-struka koncentracija korisne komponente. Otpadne vode se ispuštaju u rijeku Brasos, koja se uliva u Meksički zaljev na znatnoj udaljenosti od postrojenja.
Filtrirani magnezijum hidroksid se rastvara u hlorovodoničkoj kiselini. Dobivena otopina magnezijevog klorida se koncentrira isparavanjem kako bi se djelimično riješile soli zarobljene iz morske vode. Kalcijum se taloži kao nerastvorljivi sulfat ili gips dodavanjem magnezijum sulfata u rastvor, nakon čega se rastvor ponovo filtrira da se odvoje gips i druge soli, a zatim koncentriše isparavanjem. Kada koncentracija magnezijum hlorida dostigne približno 50% i temperatura rastvora poraste na približno 170°, raspršuje se na prethodno osušeni čvrsti MgCl 2 . Rastvarač se trenutno pretvara u paru, a magnezijum hlorid se taloži. Osušeni čvrsti ostatak se zatim stavlja u elektrolitičku komoru gdje se razlaže na metalni magnezijum i plinoviti hlor. Hlor se pretvara u hlorovodoničnu kiselinu, koja se uspešno koristi u narednim ciklusima procesa. Metalni magnezijum se izvlači iz elektrolitičke komore i formira u ingote. Njihov sadržaj metala prelazi 99,8% (Shigley, 1951).
Ukupna potražnja SAD-a za sirovim, primarnim metalnim magnezijumom zadovoljena je od kraja Drugog svjetskog rata proizvodnjom iz morske vode. Tokom rata, američka vlada je izgradila niz fabrika koje su koristile magnezit, dolomit, slane vode crpljene iz bunara i morsku vodu kao sirovine za proizvodnju magnezijuma. Međutim, do kraja rata nijedna od ovih fabrika nije mogla izdržati konkurenciju sa preduzećima koja su vadila magnezijum iz morske vode, i to uprkos činjenici da je država garantovala punu prodaju proizvoda prvim fabrikama, dok preduzeća koja rade na morskoj vodi nisu. imaju takve garancije.
Izbor lokacije za izgradnju fabrike magnezijuma određen je manje strogim zahtjevima nego za postrojenje koje proizvodi brom iz morske vode. Izuzetak je, međutim, slučaj kada se brom i magnezijum ekstrahuju zajedno. Dakle, u procesu ekstrakcije magnezija temperatura morske vode nije od velike važnosti, a manje je bitna potrošnja sirovina: za proizvodnju 1 funte elementarnog magnezija samo 5% količine morske vode koja se koristi u bromu ekstrakcija se troše. Najvažniji faktori koji diktiraju izvodljivost izbora lokacije za postrojenje su blizina izvora jeftinog vapna, goriva i električne energije. Efikasnost procesa ekstrakcije magnezijuma iz morske vode je 85-90%. I iako moderne tehnološke mogućnosti omogućavaju mnogo potpunije izdvajanje magnezija iz morske vode, to nije ekonomski isplativo, jer se računa da povećanje stope ekstrakcije od više od 90% prati naglo povećanje kapitalnih troškova za svaki procenat povećanja.
Jedna od inherentnih prednosti ovog procesa je da se niska cijena sirovina može dodatno smanjiti ako se ovi materijali upućuju direktno u proizvodnu liniju. Ova mehanizovana isporuka omogućava da se proizvodni proces u velikoj meri učini kontinuiranim i da se instaliraju uređaji za automatsko upravljanje. Štaviše, pozitivna karakteristika ove vrste biljaka je ekstremna ujednačenost sirovina koje konzumira.
Jedinjenja magnezijuma
Magnezijum u obliku MgO, Mg(OH) 2 i MgCl 2 se široko koristi u raznim industrijama. Koristi se kao vatrostalni materijal za unutrašnje obloge u pećima za topljenje, kao sirovina za farmaceutsku proizvodnju, izolatori, gnojiva, rajona i papir i još mnogo toga. Mnoge kompanije širom sveta dobijaju jedinjenja magnezijuma iz morske vode; To je posebno tipično za Englesku i SAD. Prva industrijska ekstrakcija magnezijevih spojeva iz morske vode izvedena je kao nusproces iz zaostalih slanih otopina u proizvodnji kuhinjske soli (Seaton, 1931; Manning 1936, 1938).
Rice. 11. Slijed procesa u fabrici magnezijuma kompanije Kaiser Aluminium Aid Chemical u blizini Moss Landinga (Kalifornija).
Dijagram procesa ekstrakcije magnezijevih jedinjenja iz morske vode prikazan je na Sl. 11. Ovu tehnološku šemu u svojim preduzećima koristi Kaiser Aluminium and Chemical Corporation u blizini Moss Landinga (Kalifornija). Morska voda je pomešana sa kalcinisanim dolomitom. Dolazi do taloženja magnezijum hidroksida, koji se zatim taloži u rezervoarima za velike koncentracije. Nakon taloženja, magnezijum hidroksid se izdvaja, ispere da bi se uklonile rastvorljive nečistoće i filtrira kako bi se sadržaj vode smanjio na približno 50%. Dio magnezijum hidroksida dobijenog na ovaj način ide u prodaju u obliku homogeniziranog filter kolača, formiranog u obliku briketa. Ovi proizvodi se koriste u proizvodnji papirne i magnezijumske izolacije. Dio taloga koji je ostao na filteru se zatim ponovo kalcinira kako bi se formirao MgO različitih vrsta, koji se može koristiti u proizvodnji umjetne svile, gume, izolacijskih premaza i vatrostalnih opeka. Na sl. Slika 12 prikazuje Kaiser postrojenje za proizvodnju jedinjenja magnezijuma.
Rice. 12. Postrojenje za ekstrakciju magnezijuma iz morske vode kompanije Kaiser Aluminium and Chemical u blizini Moss Leidinga (Kalifornija) (fotografija iz aviona).
U Sjedinjenim Državama, oko 90% ukupnog volumena kaustičnog kalciniranog magnezijevog oksida i oko 50% vatrostalnog magnezijevog oksida dobiva se iz morske vode ili iz slanih otopina crpljenih iz bunara.
Zlato iz morske vode
Toliko je truda i troškova uloženo u razvoj metoda za vađenje zlata iz morske vode da je teško porediti bilo koji drugi element u ovom pogledu. Izdani su mnogi patenti o pitanjima vezanim za vađenje zlata iz morske vode, pokrivajući i metode i opremu (Bardt, 1927; Baudin, 1916; Bauer, 1912; Cernik, 1926; Bitter, 1938; Stoces, 1925). Godine 1866, član Francuske akademije nauka otkrio je prisustvo sitnih količina zlata u morskoj vodi. A kasnije, 1886. godine, objavljeno je da je sadržaj zlata u vodama La Manša bio do 65 mg po 1 toni vode.
Početkom ovog stoljeća Svante Arrhenius je istakao da su dosadašnja određivanja sadržaja zlata u morskoj vodi bila preuveličana najmanje 10 puta. Ali, ipak, Arrheniusovi vlastiti proračuni pokazali su da minimalni sadržaj zlata u morskoj vodi nije manji od 6 mg po 1 toni, prema ovim proračunima, u Svjetskom okeanu se nalazi oko 8 milijardi tona zlata. Ova količina zlata je dovoljna da svaka osoba na zemlji postane milioner. No, uprkos brojnim patentima i projektima, iz morske vode još nisu dobivene praktički opipljive količine ovog metala.
Na kraju Prvog svetskog rata, sjajni nemački hemičar i dobitnik Nobelove nagrade dr Fric Haber je tvrdio da se nemački ratni dug može platiti zlatom izvučenim iz mora. Vjerujući da je koncentracija zlata 5-10 mg po 1 toni morske vode, Haber je opremio istraživački brod odgovarajućim osobljem i opremom za proučavanje najvećeg sadržaja zlata u oceanima. Međutim, na njegovu veliku žalost, Haber je otkrio da koncentracije zlata rijetko prelaze 0,001 mg po toni vode (Haber, 1927). Najveći sadržaj zlata uočen je u južnom Atlantiku i iznosi 0,044 mg po 1 toni Čak i u zaljevu San Franciska, gdje teku rijeke koje dreniraju zlatonosna područja, koncentracija zlata nije mnogo veća od prosječnog sadržaja ovog elementa u. otvoreni okean. Nakon 10 godina rada na ovom problemu, Haber je zaključio da vađenje zlata iz morske vode nije isplativo. Sada je utvrđeno da su Haberove procjene sadržaja zlata u morskoj vodi donekle netačne, jer očigledno nije uzeo u obzir prisustvo zlata u hemikalijama i u reakcionim posudama koje je koristio tokom analiza.
Metode vađenja zlata iz morske vode zasnivaju se na upotrebi sulfidnih čestica, koje imaju visok afinitet prema zlatu. Kada morska voda prođe preko ovih čestica, vjeruje se da se zlato lijepi za površinu sulfida. Osim toga, živa je također predložena kao materijal za vađenje zlata iz morske vode.
Uprkos brojnim pokušajima da se zlato izvuče iz morske vode, poznat je samo jedan slučaj u kojem su dobijene značajnije količine ovog metala. U vezi sa opsežnim radom u fabrici za ekstrakciju broma u Severnoj Karolini, Ethyl Dow Chemical Company je istraživala ekstrakciju drugih metala, uključujući zlato. Kao rezultat obrade 15 tona morske vode, bilo je moguće dobiti 0,09 mg zlata, čija je vrijednost približno 0,0001 $. Danas ova neznatna količina predstavlja svo zlato koje je izvađeno iz morske vode (Terry, 1964).
Druge tvari ekstrahirane iz morske vode
Osim obične soli, broma, magnezija i njegovih spojeva, iz morske vode se ponekad izdvaja niz drugih tvari. Obično su nusproizvodi proizvodnje soli ili se dobivaju posredstvom određenih biljaka ili riba.
Jod je prvi otkrio u pepelu algi 1811. godine Francuz Bernard Courtois, vlasnik tvornice salitre. U potrazi za odgovarajućim sirovinama za proizvodnju alkalija, odlučio je da koristi alge u tu svrhu. Dok je čistio reakcione posude koje su sadržavale vruću, koncentriranu sumpornu kiselinu, primijetio je oslobađanje ljubičastih para iz pepela algi. Pare su se kondenzovale na zidovima hladnijeg dela posude u obliku tamnih kristala nalik metalu (Armstrong, Miall, 1946). Utvrđeno je da je sadržaj joda u nekim algama, posebno u Laminariji, približno 0,5% na bazi suvog vazduha. Koncentracija joda u morskoj vodi je približno 0,05 mg/l, odnosno oko 0,000005%. Dakle, u ovim vrstama algi postoji 100.000-struka koncentracija joda u odnosu na njegov sadržaj u morskoj vodi.
Ubrzo nakon Courtoisovog otkrića, utvrđena je važnost joda za medicinu. Počela se razvijati intenzivna industrija, uglavnom u sjevernoj Engleskoj, za ekstrakciju joda iz morskih algi. Godine 1846. postojalo je više od 12 fabrika u Glazgovu koje su izvlačile jod iz morskih algi. Međutim, otkriće joda u čileanskim nalazištima nitrata dovelo je do opadanja ekstrakcije joda iz morskih algi.
Otprilike u isto vrijeme, značajne količine soli kalija i natrijuma ekstrahovane su iz morskih algi. Tehnologija za ovaj proces u suštini nije razvijena. Obično se provodi jednostavno ispiranje algi vodom i naknadno isparavanje rezultirajuće otopine. Još jedna vrlo česta metoda dobivanja soli bila je spaljivanje morskih algi i ispiranje pepela vodom. Kao rezultat ovih primitivnih procesa dobivao se jod u obliku spojeva - kalijevih ili natrijevih jodida, koji su, pomiješani sa sumpornom kiselinom i mangan-dioksidom, reducirani u elementarni jod.
U istoriji upotrebe algi razlikuju se tri različita perioda: a) prvi - kada su alge korišćene kao sirovina za proizvodnju alkalija, b) drugi - kada su korišćene za ekstrakciju joda i c) treći - kada je potaša ekstrahirana iz algi. Međutim, svaki period završavao se stvaranjem naprednijih metoda za dobijanje ovih proizvoda od jeftinijih sirovina iskopanih na kopnu. Trenutno se alge koriste kao sirovina za proizvodnju natrijevog alginata, organskog spoja koji se koristi kao sredstvo za stvaranje želatine i emulzije u proizvodnji hrane. Na obali južne Kalifornije nalaze se velika preduzeća koja prerađuju morske alge kao sirovinu za proizvodnju dotičnih hemijskih jedinjenja. U mnogim dijelovima svijeta, posebno na istoku, morske alge se široko koriste kao hrana. U nekim primorskim zemljama koriste se kao gnojivo.
Ekstrakcija mineralnih jedinjenja tokom desalinizacije morske vode
Poslednjih godina pažnja je posvećena Posebna pažnja problem desalinizacije morske vode. U pravilu je koncentracija soli u ispuštenoj vodi u ovom slučaju višestruko veća od sadržaja tih soli u izvornoj morskoj vodi. U toku rada na ekstrakciji mineralnih jedinjenja iz ovakvih salamura dobijeni su veoma ohrabrujući rezultati. To se odnosi na smanjenje troškova crpljenja vode koja ulazi u preradni pogon sa relativnom visoke temperature salamuru i približno 4 puta veću koncentraciju.
Ako se proces desalinizacije morske vode pokaže isplativim, količina mineralnih jedinjenja koja bi se mogla izdvojiti iz otpadnih voda bila bi višestruko veća od očekivanih potreba. Pretpostavimo, na primjer, da će u narednih nekoliko decenija populacija primorskih regija dostići približno 100 miliona ljudi, koji će godišnje koristiti u prosjeku 100 hiljada galona vode po glavi stanovnika za kućne i industrijske potrebe. Ova stopa potrošnje mogla bi na kraju dostići približno 1013 galona, ili 10 kubnih metara. milja, voda godišnje. Ako ova količina vode dolazi iz okeana i efikasnost ekstrakcije slatke vode je 25%, 6,4 milijarde tona natrijum hlorida, 240 miliona tona magnezijuma, 160 miliona tona sumpora, 800 hiljada tona bora, 2 hiljade tona aluminijuma, 400 tona mangana, 560 tona bakra, 560 tona uranijuma, 2 hiljade tona molibdena, 40 tona srebra i oko 1 tona zlata. Pretpostavit ćemo da je ekonomski isplativo ekstrahirati samo 10% ovih količina i da je stanovništvo za koje je izvršena desalinizacija morske vode sposobno konzumirati ove mineralne komponente. Zatim, na osnovu statističkih podataka prikazanih u tabeli. 3, možemo zaključiti da će brzina ekstrakcije molibdena, bora i broma odgovarati njihovoj potrošnji, dok će proizvodnja ostalih mineralnih jedinjenja znatno premašiti potrebe za ovim supstancama. Naravno, nema potrebe vaditi sve soli. Preporučljivo je nabaviti samo one soli koje se prodaju. U svakom slučaju, zbog tehničkih poteškoća, malo je vjerovatno da se trenutno vrši industrijska ekstrakcija nekog elementa čija je koncentracija u morskoj vodi niža od bora. Međutim, sljedeća razmatranja zaslužuju pažnju. Kada bi bilo moguće izdvojiti uranijum i torijum iz morske vode, onda bi upotreba ovih elemenata u reaktorima tipa oplodnje obezbedila toplotnu energiju potrebnu za rad postrojenja za konverziju za proizvodnju slatke vode.
| Element | Godišnji proizvodi, t |
Proizvodnja po glavi stanovnika stanovništva sa ukupno njegov broj je 10 8 ljudi, t/god |
Moderna potrošnja u SAD po glavi stanovnika stanovništvo, t/god |
Stav proizvodnja za potrošnju |
| NaCl | 64*10 8 | 64 | 0,145 | 440 |
| Magnezijum | 2,4*10 8 | 2,4 | 25*10 -4 | 10000 |
| Sumpor | 1,6*10 8 | 1,6 | 0,033 | 50 |
| Kalijum | 68*10 6 | 0,68 | 0,010 | 68 |
| Brom | 1,2*10 6 | 0,012 | 4,7*10 -4 | 25 |
| Bor | 0,8*10 6 | 0,008 | 5,5*10 -4 | 15 |
| Aluminijum | 2000 | 2*10 -5 | 0,013 | 0,001 |
| Mangan | 400 | 4*10 -6 | 0,0033 | 0,001 |
| Bakar | 560 | 7*10 -6 | 0,0067 | 0,001 |
| Uran | 560 | 5*10 -6 | 1,4*10 -4 | 0,04 |
| molibden | 2000 | 2*10 -5 | 8,3*10 -5 | 24 |
| Srebro | 40 | 6*10 -7 | 3,0*10 -5 | 0,02 |
| Nikl | 400 | 4*10 -6 | 0,001 | 0,004 |
| Zlato | 1 | 2*10 -9 | 5,0*10 -6 | 0,0004 |
Sada su izgrađeni veliki nuklearni reaktori koji bi mogli osigurati toplinsku i električnu energiju za postrojenja za desalinizaciju (Hammond, 1962). u urbanoj poljoprivredi ili za potrebe navodnjavanja u nekim područjima. Veliko reaktorsko postrojenje može proizvesti oko 109 galona svježe vode dnevno; ovaj iznos bi trebao biti dovoljan da se podmire domaće i ekonomske potrebe grada od 4 miliona stanovnika ili za navodnjavanje usjeva površine 500 kvadratnih metara. milja. Teško je, međutim, očekivati da će ovakva postrojenja u narednih nekoliko decenija postati ozbiljni izvori svježe vode. Pretpostavka o budućoj potrošnji mineralnih komponenti morske vode i prirodi promjena cijena i drugih troškova također je nedovoljno potkrijepljena. Drugim riječima, statistički proračuni smješteni u tabeli. 3 su samo teorijske vrijednosti.
Godine 1866, član Francuske akademije nauka otkrio je prisustvo sitnih količina zlata u morskoj vodi. A kasnije, 1886. godine, objavljeno je da je sadržaj zlata u vodama La Manša bio do 65 mg po 1 toni vode.
Čuveni švedski naučnik Arrhenius procijenio je ovu količinu na 8 milijardi tona zlata. Mnogi su znali za ovo bajkovito blago, za zlato koje se nalazi u obliku malih nečistoća u morskoj vodi. Ideja je bila vrlo privlačna - da se ovo zlato jednostavno izvuče iz mora, a ne da se kopa teškim radom, kao i obično.
Na prijelazu stoljeća u Engleskoj i Sjedinjenim Državama pokušano je izvući zlato iz mora u industrijskim razmjerima. Godine 1908., dioničko društvo pod vodstvom Williama Ramsaya pokušalo je riješiti ovaj problem. Patenti za vađenje zlata iz morske vode ubrzo su postali obilni. Nije bilo vijesti o uspjehu. Svi pokušaji su zaustavljeni u pupoljku zbog vrlo niskog sadržaja zlata, kao i prisustva brojnih popratnih soli. Nije postojala industrijska metoda koja bi omogućila odvajanje zlata od pratećih supstanci, odnosno njegovo obogaćivanje i ekstrakciju.
Fizički hemičar Haber, koji je uspio pretvoriti dušik iz zraka u amonijak, sada se želio usuditi da pokuša izvući zlato iz mora.
Početkom 1920. Haber je to objavio svojim najbližim saradnicima. Pripreme su se odvijale u potpunoj tajnosti za ovaj veliki poduhvat, za koji ostatak svijeta nije trebao znati. Više od tri godine do ljeta 1923. Haber i njegove kolege utrošili su na otkrivanje najhitnijih problema: da analitički precizno odrede koncentraciju zlata u morima i statistički potvrde ove podatke. Pokazalo se da je sadržaj zlata neverovatno nizak. 50 godina ranije, 1872. godine, Englez Sonstadt je prvi put analizirao morsku vodu sa zaliva ostrva Man i tamo pronašao maksimalno 60 mg zlata po toni, odnosno po kubnom metru. Drugi istraživači su vjerovali da je ova vrijednost precijenjena. Podaci su se kretali od 2 do 65 mg. Očigledno su ovisili o tome gdje su u Svjetskom okeanu uzorci uzeti.
Nije bilo manje truda da se razvije metoda za kvantitativno određivanje zlata. U tu svrhu Haber je predložio mikroanalitičku metodu, koja je po prvi put omogućila hvatanje vrlo malih količina zlata. On je iskoristio sposobnost malih količina olova, istaloženog iz rastvora kao sulfid, da tokom taloženja povuče sve zlato sadržano u morskoj vodi. Nakon odvajanja sedimenta, on je restauriran i pretopljen u olovnu kuglicu koja je sadržavala zlato i, možda, srebro. Olovo je uklonjeno kalcinacijom, a mikroostatak je fuzionisan sa boraksom. U talini je ostalo zrno zlata čija se veličina već mogla odrediti pod mikroskopom. Iz zapremine lopte i poznate gustine zlata određena je njena masa.
Ovaj proces analize bi također poslužio kao osnova za proizvodnu opciju za vađenje zlata iz morske vode. Haber je zamislio prvo propuštanje morske vode kroz grubi predfilter, a zatim, nakon dodavanja taloga, usisavanje kroz fini pješčani filter. Sve ove i kasnije operacije trebale su se izvoditi na otvorenom moru.
Nakon tri godine rada na problemu zlata, Haber je vjerovao u svoj rad: ako je vjerovati njegovim analizama, okeanska voda je sadržavala u prosjeku 5 do 10 mg zlata po kubnom metru. Bilo je potrebno ažurirati brodarske kompanije linije Hamburg-Amerika: hoće li proces vađenja zlata biti isplativ ako se na brodovima moraju prerađivati ogromne količine vode? Rezultati su bili ohrabrujući: iskopavanje nekoliko miligrama zlata po toni morske vode pokrilo bi troškove proizvodnje, a 1 ili 2 miligrama iznad toga bilo bi isplativo. Dogovoreno je da se implementacija projekta finansira od strane koncerna kao što su Preduzeće za izolaciju srebra i zlata u Frankfurtu na Majni i Metals banka. Gaber je mogao stvoriti vlastitu plutajuću eksperimentalnu laboratoriju. Želio je sistematski putovati oko Svjetskog okeana kako bi istražio gdje je najviše zlata.
Na obnovljenoj topovnjači Meteor, od koje je ostao samo trup i koja je preuređena u “okeanografsko istraživačko plovilo”, tragači za zlatom su u travnju 1925. izašli na more. Trebalo je da se vrate sa svog putovanja početkom juna 1927. Kružeći između obala Amerike i Afrike, ekspedicija je uzela preko 5.000 uzoraka vode, koji su u posebnim zatvorenim posudama poslani u institut u Berlin-Dahlemu. Još nekoliko stotina uzoraka dobiveno je s drugih brodova iz zaljeva San Francisco i sa obala Grenlanda i Islanda.
U maju 1926. godine, u izvještaju “Zlato u morskoj vodi”, Fritz Haber je prvi otkrio tajnu i izvijestio o šansama za dobivanje zlata iz morske vode. Bilans koji je predstavio bio je poražavajući: “ Neće biti zlata».
Rezultati prvih testova pokazali su se...netačnim. Uvukle su se metodološke greške, koje nisu odmah otkrivene, što je rezultiralo precijenjenim sadržajem zlata. Bilo je previše vjere u klasičnu umjetnost kemijskih testova. U početku također nije bilo vještine odvajanja mikro količina zlata i srebra, što je rezultiralo izolacijom zlata koje sadrži srebro.
Profesoru Haberu je trebalo dosta vremena da pronađe najznačajnije izvore grešaka i otkloni ih. Na kraju, uz pomoć poboljšane metode, mogao je pouzdano odrediti čak i milioniti dio miligrama (10 -9 g) zlata. Mogućnost unošenja mikro količina zlata izvana uopšte nije uzeta u obzir. Zlato u obliku tragova ima svuda: u reagensima, posudama, posudama. To su male količine, ali su dovoljne da iskrive rezultat mikroanalize i dovedu do nerealno visokih vrijednosti.
Kao rezultat toga, umjesto 5-10 mg zlata po kubnom metru morske vode, Haber je pronašao samo hiljaditi dio: u prosjeku od 0,005 do 0,01 mg. Samo kod obale Grenlanda sadržaj zlata se povećao na približno 0,05 mg/m 3 . Međutim, zlato ove koncentracije moglo se naći samo u vodi dobivenoj nakon što se led otopio. Haber je također istraživao zlatonosnu Rajnu, uzeo je u obzir činjenicu da je prije sto godina zemlja Baden iskopavala zlato iz rudnika ove rijeke za kovanje svog novca. Haber je pronašao u prosjeku 0,005 mg zlata po kubnom metru vode. Sa ekonomskog i proizvodnog gledišta, rajnsko zlato također nije predstavljalo ništa privlačno. Naravno, skoro 200 kg zlata, rastvorenog u više od 63 milijarde kubnih metara vode, ispliva sa vodom Rajne svake godine. Zlato u koncentracijama (1-3) * 10 -12, odnosno 3 dijela zlata na 1.000.000.000.000 dijelova riječne vode. Haber nije vidio mogućnost isplative obrade tako malih tragova zlata. Razočarani naučnik je vjerovao da možda negdje u okeanu postoje prostori u kojima se nalaze plemeniti metali u koncentracijama koje su pogodne za njihovu industrijsku upotrebu. Gaber je sam dao ostavku: “ Odbijam da tražim sumnjivu iglu u plastu sijena».
Uprkos brojnim pokušajima da se zlato izvuče iz morske vode, poznat je samo jedan slučaj u kojem su dobijene značajne količine ovog metala. U vezi sa postrojenjem za ekstrakciju broma u Sjevernoj Karolini, provedena su istraživanja o ekstrakciji drugih metala, uključujući zlato. Kao rezultat prerade 15 tona morske vode, bilo je moguće izvući 0,09 mg zlata, čija je vrijednost približno 0,0001 dolara.
nalazište zlata rudarenje žive
N.V. Pertsov, 3. P. Ulberg, L. G. Iarochko, P. I. Gvoedyak, S 3 1 yu4M lYa
„Zh Tumansky (7l) Podnosilac zahteva
Institut za koloidnu hemiju i hemiju vode (5Y) METODA ZA VAĐENJE ZLATA IZ VODE
Pronalazak se odnosi na koloidnu hemiju i može se koristiti za prečišćavanje vodenih disperzija i otpadnih voda od suspendovanih supstanci, uključujući visoko dispergovano zlato, u rudarstvu zlata i industriji nakita i drugim preduzećima obojene metalurgije.
Poznata je metoda vađenja zlata iz stijene korištenjem bakterija, koja se sastoji u tome da one prenesu zlato u otopinu iz koje se uklanja metodom ionske izmjene O).
Međutim, mikroorganizmi izdvajaju zlato koje se nalazi u čestici stijene, istovremeno kultivirajući na njenoj površini, koristeći ih za ekstrakciju, na primjer, koloidnog zlata iz otopine, to ne dovodi do efekta nemogućnost korištenja metode za vrlo razrijeđene otopine. Metoda je također vrlo specifična, složena i dugotrajna.
Poznata je i metoda prečišćavanja otpadnih i ispiračkih voda, koja se sastoji u njihovom filtriranju kroz kolone za jonoizmenjivače, a koja se zasniva na procesu fiksiranja metalnih jona ili jedinjenja metala u jonskom obliku, najčešće dinka, bakra ili skupljih, kao što je zlato, sa ionskim izmenjivačem čestica (2).
Međutim, ovo ne zadržava visoko raspršene metalne čestice, uklj. zlato, čija je disperzija 200-300A. Kada se rastvor koji sadrži zlato u jonskom stanju koncentracije 0,03 r/ë (u obliku dicijanurata) i koloidno zlato od 0,03 g/l propušta kroz jonski izmjenjivač, zlato u ionskom stanju manje od 0,001 g/ l ostaje u rastvoru, dok se sadržaj koloidnog zlata menja za 10-12F. U ispiranju
3 i otpadnih voda iz tvornica nakita i drugih industrija ostaje do
15 mg/l koloidnog zlata, koje se ne može ukloniti postojećim metodama. Tehnologija ionske izmjene zahtijeva fazu regeneracije koja uključuje utrošak značajne količine soli, kiselina i lužina, kao i gotovog proizvoda - čiste vode. Procenat izvlačenja koloidnog zlata je 10-143, a ionskog zlata
Svrha pronalaska je povećanje stepena ekstrakcije zlata iz vode.
Ovaj cilj se postiže unošenjem kvasca iz roda Saccharomyces, ili Candida, u vodu koja sadrži zlato u koloidnom stanju. ili Rodotoru1a, ili bakterija Escher i chi smjesa se drži poželjno 5-45 minuta, disperzna faza se odvaja i zlato se izvlači. Poželjno je uvesti mikroorganizme u količini od 106-10 ćelija/ml na 1 mg/ml zlata.
Metoda se provodi na sljedeći način: 30
Koriste kulture koje su dobro poznate i korištene u tehnologiji mikroorganizama - kvasac Sa ccha romyces ili Candida, ili Rodotorula, ili
Escherichia od 11.
Kulture kvasca se uzgajaju 24 sata na agaru od sladovine, a kulture bakterija se uzgajaju na mesno-peptonskom agaru, isperu fiziološkom otopinom (10 4mol/l NaC
b" 8 na nefelometru FZK-56, kiveta 3.055, i svjetlosni filter 6 se uvode u vodeni rastvor zlata koncentracije 0.030.24 mg/ml, inkubiran za
5-45 minuta, zatim se dispergirana faza odvaja centrifugiranjem ili elektroretencijom i zlato se izvlači, na primjer, spaljivanjem nastale mase. Sadržaj zlata je određen. UV spektrofotometar koji koristi kalibracijsku krivu.
Optimalno vrijeme varira za različite vrste mikroorganizmi, na primjer za Saccharomyces vini u Candida ,util!s 15 min, Rodotorulà glutinis—
30 min, a za bakterije Escherichia
coli - 45 min, osim toga, sposobnost mikroorganizama da se agregiraju sa zlatom ovisi o starosti kulture ° Na primjer, za 4-dnevnu kulturu, potrebno vrijeme kontakta se povećava u odnosu na dvodnevnu kulturu.
Primjer 1. Na 50 ml otpadne vode fabrike nakita koja sadrži koloidno zlato u koncentraciji
0,03 mg/ml dodati 50,ml suspenzije kulture Saccharomyces vini sa koncentracijom od 3°10 ćelija/ml. Vrijeme kontakta 30 min. Dobivena masa se centrifugira 5 minuta na
5000 o/min, odvajanje vode. Sadržaj zlata u potonjem je
0,001 mg/ml. Istovremeno izvlače
1,40 kg zlata.
Primer 2. U 50 ml vodene disperzije koja sadrži 0,24 mg/ml koloidnog zlata, dodati 50 ml suspenzije kulture Saccharomyces vlni sa koncentracijom od 3,108 ćelija/ml. Vreme kontakta je 45 minuta električna retenciona ćelija, koja se sastoji od centralne radne komore i dve elektrodne komore odvojene od radne komore celofanskim membranama.
Centralna komora ćelije je ispunjena granuliranim silika gelom. U radnoj komori se stvara električno polje od 50 V/cm pri brzini protoka od 1,5 ml/min. Prema
Koristeći UV spektrofotometar, dolazi do potpune ekstrakcije (retenzije na silika gelu) dispergovanog zlata. U tabeli su dati uporedni podaci o stepenu ekstrakcije zlata iz vode predloženim i poznatim metodama.
Metoda omogućava da se iz vodenih otopina i otpadnih voda skoro potpuno izvuče visoko dispergirano zlato (98-993).
Korištenje predložene metode na samo jednom vlaknu nakita omogućit će vam da dobijete očekivani ekonomski učinak od 50-60 tisuća rubalja. godišnje, 948897
S C5 a c5 b- o
I5 x bx o x
C1 o k o o.
CP CD CD o o o
° ° m m a s i
U o s () x s s
LA sq o o o o o
° ° o o a o
SL CA o o o o bb\ SS\ o o o o o yu
O O m o o o
Sastavio G. Lebedeva
Urednik M. Tovtin Tehnički urednik M. Nagy Korektor G. Reshetnik
Naredba 5688/1
Tiraž 981 Osigurano
VNIIPI Državni komitet SSSR za pronalaske i otkrića
113035, Moskva, N-35, Raushskaya nasip, 4/5 filijala PPP "Patent", Užgorod, ul. Projektnaja, 4
Formula pronalaska se uvodi u vodu u količini od 10 1O ćelija/ml na 1 mg/ml zlata.
1. Metoda vađenja zlata iz vode 3. Metoda prema patentnim zahtjevima. 1 i 2, o tečnostima, koje se odlikuju time što se, kako bi se povećao stepen ekstrakcije mikroorganizmima, voda drži u struji, prethodno se unosi u vodu - mi 5-45 minuta. kvasac iz roda Saccharomyces, ili Sap- Izvori informacija, dida, ili Rodotorula, ili bakterije koje se uzimaju u obzir prilikom ispitivanja