هر آب حاوی مقدار کمی یون طلا است که در تئوری می توان آن را جدا کرد و در یک شمش کم و بیش کامل جمع کرد. انجام این کار بسیار دشوار است. با این حال، باکتری که میکروبیولوژیست های کانادایی در حال مطالعه آن هستند، یک ترفند طبیعی را می شناسد که به آن اجازه می دهد به معنای واقعی کلمه روی قطعات فلز گرانبها زندگی کند.

یون های طلا در آب دریا، آب لوله کشی، فاضلاب و پسماندهای معادن وجود دارد. آنها فقط چند ذره در هر تریلیون هستند. آنها به راحتی با مواد شیمیایی مختلف واکنش نشان می دهند، که تبدیل آنها به شکل پایدار مشخصه شمش هایی که با نور زرد زیبا می درخشند بسیار دشوار می کند.

با این حال، باکتری دلفتیا اسیدوورانسمی داند چگونه یون های منفرد را به قطعات تبدیل کند. برای این منظور، میکروارگانیسم از دلفتی باکتین ( دلفتی باکتین) - ماده ای که باعث رسوب طلا از محلول می شود. بنابراین، باکتری‌ها شرایط زندگی امنی را برای خود ایجاد می‌کنند (یون‌ها دیگر سلول‌هایشان را تهدید نمی‌کنند) و خانه طلایی دلپذیری که بسیاری فقط می‌توانستند رویای آن را داشته باشند.

در مقاله ای که در مجله Nature Chemical Biology منتشر شد، دانشمندان دانشگاه مک مستر گزارش دادند که توانستند تعیین کنند کدام ژن مسئول فرآیندهای تولید طلا هستند و برای اولین بار، به اصطلاح دلفتی باکتین را جدا کردند. اگر محققان این ماده را به مقدار کافی بدست آورند، ممکن است بتوانند رویای بسیاری از کیمیاگران باستانی - تبدیل آب به طلا - را برآورده کنند.

در اینجا، اما، شایان ذکر است که شما به آب زیادی نیاز خواهید داشت. علاوه بر این، ماده ایجاد شده توسط باکتری ها به راحتی یون های آهن را از آب می کشد. این بدان معنی است که زیست شناسان می توانند با قطعات آهن مخلوط شده با طلا پایان دهند.

به هر حال، از دستاوردهای دانشمندان کانادایی می توان برای تصفیه فاضلاب، که، همانطور که مشخص است، تقریباً کل جدول تناوبی را در بر می گیرد، و برای جداسازی طلا از زباله های معدن استفاده کرد. دلفتی باکتین همچنین ممکن است در ایجاد کاتالیزورهای ذرات طلا مفید باشد که برای سرعت بخشیدن به بسیاری از واکنش های شیمیایی مورد نیاز است.

اجازه دهید اضافه کنیم که نوع دیگری از باکتری ها مشکوک به رهاسازی طلا از آب هستند که اکنون توسط میکروبیولوژیست های دانشگاه آدلاید در حال بررسی است. نمایندگان گونه Cupriavidus metalliduransدانشمندان قطعات طلا را در بیوفیلم هایی کشف کردند که چندین هزار کیلومتر از هم فاصله داشتند. این میکروارگانیسم‌ها نانوذرات طلای خنثی را در داخل سلول‌های خود جمع می‌کنند و همچنین خود را از شر طلای خطرناک حل شده در آب اطراف خلاص می‌کنند.

فرآیند ادغام و تجهیزات برای استخراج طلا به شکل فلزی از آب دریا در اوایل سال 1903 پیشنهاد شد.

آب دریا از پیش فیلتر شده از طریق یک لوله به پایین یک ظرف قیفی شکل مخروطی حاوی جیوه پمپ می شود و توسط ورقه های سوراخ دار به بخش های زیادی تقسیم می شود (شکل 92). پس از تماس با جیوه، جریان رو به بالا آب از یک صفحه برای گرفتن جیوه ریز پوکه، سپس از طریق ورقه های تماس سوراخ شده و در نهایت از طریق یک دریچه ادغام واقع در بالای دستگاه و طراحی شده برای گرفتن کامل جیوه عبور داده شد. طلا در هم آمیخته از جریان. آمالگام با استفاده از روش های پذیرفته شده عمومی (فشرده کردن، کندن و ذوب) پردازش شد.

تجهیزات مشابهی توسط Ritter1 پیشنهاد شده است و از این جهت متفاوت است که جیوه نازک و طلای موجود در آن، پس از عبور از مش، در یک دستگاه راه راه جذب می شوند.

فلوتاسیون یونی

همانطور که در بالا ذکر شد (به فصل IV مراجعه کنید)، شناورسازی یونی بر اساس توانایی برخی از ترکیبات هتروپولار برای برهم کنش با یون های فلزات سنگین، به ویژه طلا، برای تشکیل یک ترکیب نامحلول قابل شناور است. مشهورترین اثر در این راستا در رابطه با آب دریای سبا (آفریقای جنوبی) 189 ج.

جذب

مواد حاوی کربن به عنوان یکی از اولین جاذب ها برای استخراج طلا از آب دریا مورد آزمایش قرار گرفتند. بنابراین، در آغاز قرن بیستم، پارکر ثابت کرد که مواد حاوی کربن چسبناک مانند آسفالت، قیر، رزین معدنی و غیره میل به طلای آزاد دارند. بر این اساس، پارکر پیشنهاد کرد که طلای ریز پراکنده (یا به اصطلاح شناور) را از آب دریا با تثبیت انتخابی آن بر روی بسترهای حاوی کربن چسبناک جامد که بر روی میله‌ها و نوارهای نصب شده در جریان قرار گرفته‌اند، به دست آورد. اطمینان از تماس مداوم آب شیرین با مواد چسبناک باید با عمل جزر و مد دریا انجام شود.

با این حال، اکثر محققان بر این باورند که در میان جاذب‌های حاوی کربن، کربن‌های فعال برای جذب طلا از آب دریا جالب‌ترین هستند.

پیشگامان این جهت - محققان آلمانی Nagel و Baur (1912-1913) استفاده از کک، زغال چوب و زغال چوب حیوانی و برخی جاذب های دیگر را برای جذب طلا از آب دریا پیشنهاد کردند. در آزمایش‌ها، آب دریا پس از شفاف‌سازی اولیه با استفاده از فیلتر شنی (برای حذف مواد معلق و میکروارگانیسم‌های ژلاتینی)، با استفاده از روش نفوذ آزاد یا فیلتراسیون صعودی از بستر فیلتری از کک، زغال سنگ یا سایر مواد حاوی کربن عبور داده شد. 93). جاذب غنی شده به صورت دوره ای حذف و ذوب شد.

برای کاهش هزینه پمپاژ آب دریا، پیشنهاد می شود از ظروف سوراخ دار با بستر جاذب در کشتی یا مخازن ساحلی با کف کاذب و لایه ای از جاذب پوشیده شده با سیم یا مش پارچه ای استفاده شود که با اثر جزر و مد پر شده است. .

به موازات استفاده از یک جاذب کلاسیک (کربن‌های فعال)، مطالعاتی روی جاذب‌های معدنی با سطح بسیار توسعه یافته مانند هیدروکسیدهای تازه رسوب‌شده (آلومینیوم، آهن، سیلیکاژل)، هیدروسلولز منعقد شده و غیره انجام شد. پیشنهاد شد که از خمره‌های ساحلی یا پایه‌های مخصوص پر شده با جاذب معدنی و پوشش کامل با یک لایه دو لایه فیبری استفاده شود. مواد نساجی. غرفه ها برای هفته ها و اغلب ماه ها در آب دریا غوطه ور می شوند و پس از آن در معرض محلول های سیانید برای استخراج طلای جذب شده قرار می گیرند. پایه های طلاکاری شده به طور مکرر مورد استفاده قرار می گیرند.

هنگام بررسی روش‌های جذب احتمالی، مشخص شد که طلای فلزی کلوئیدی ترجیحاً در این فرآیند بازیابی می‌شود. بنابراین، طبیعی بود که به دنبال جاذبی باشیم که همزمان طلای هالوژن را به حالت فلزی کاهش دهد و یک سطح فعال تازه ایجاد کند. پارکر با بررسی طیف گسترده ای از این جاذب های ممکن به این نتیجه رسید که برای کامل ترین استخراج طلا از آب دریا، سولفات آهن ترجیح داده می شود که مصرف بهینه آن 2 کیلوگرم در تن آب است.

متعاقباً، پارکر یک حق اختراع جداگانه برای طراحی سخت افزاری روش جذب با استفاده از سولفیت آهن دریافت کرد.

ترکیبی از فرآیندهای کاهش هالید و جذب طلای کلوئیدی در پیشنهادات سایر محققین نیز مشاهده شده است. بنابراین، بارد توصیه کرد که آب دریا را با مایع سولفیت (یک محصول زائد حاصل از تولید سلولز) به عنوان یک عامل کاهنده، و سپس مخلوط کردن آن با مخلوطی از زغال سنگ ریز آسیاب شده و فلز اتمیزه شده (مثلاً مس، آهن، و غیره) را با آب دریا مخلوط کنید. رسوب حاوی فلزات نجیب ابتدا سوزانده شد (برای حذف کربن) و سپس ذوب شد و طلا را در فلز همراه جمع کرد.

هدف مشابهی (کاهش طلای هالید و گرفتن کامل طلای کلوئیدی) توسط گلازونوف و همکارانش (پاریس، 1928) دنبال شد و پیشنهاد استفاده از سولفیدها و به ویژه پیریت ها به عنوان جاذب طلای محلول در آب دریا را پیشنهاد کرد. .

این ایده عملا تنها در سال 1953 توسط والترز و استیلمن که راه اصلی خود را در پیش گرفتند، محقق شد. بر اساس پیشنهاد آنها، سنگ معدن سولفید در پشت یک دیوار بتنی ساخته شده در نزدیکی خط جزر و مد پایین انباشته شد و به سمت ساحل منحنی شد. در جزر و مد، سنگ معدن توسط آب غوطه ور می شد و در جزر و مد، آب در سنگ معدن نفوذ می کرد. این چرخه بارها تکرار شد. پس از مدت زمان معینی، دوغاب سولفید تجزیه شده حاوی طلای جذب شده در هنگام جزر حذف و ذوب شد. مخترعان خاطرنشان کردند که هنگام قرار گرفتن آب دریا در معرض عناصر رادیواکتیو، رسوب طلا توسط سولفیدها تسهیل می شود.

استوکس بعدها نشان داد که می توان از انواع مواد سولفیدی طبیعی و مصنوعی برای رسوب طلا از آب دریا استفاده کرد که سولفید آنتیموان بسیار مؤثر است.

گرنیک و استوکس برای تشدید فرآیند جذب طلا توسط سولفیدها و در عین حال کاهش هزینه پمپاژ آب دریا، دستگاه خاصی را پیشنهاد کردند که در ادبیات به نام "تله آنتی مووان سولفید" نامیده می شود (از آنجایی که برای استفاده به عنوان جاذب، سولفید آنتیموان در نظر گرفته شد. ) یا "سیستم انرژی جزر و مد". این دستگاه به شکل یک لوله U شکل معکوس ساخته شده است که در یک زانویی آن یک انبساط وجود دارد که در آن یک جاذب (کربن فعال یا سولفیدها) بین شبکه ها قرار می گیرد. آب دریا تحت تأثیر جریان جزر و مدی یا در حین حرکت کشتی که دستگاه توصیف شده به آن متصل است از طریق این لوله جریان می یابد.

در طی 10 تا 15 سال گذشته، تعدادی اختراع ثبت شده است که استخراج طلا از آب دریا را با استفاده از سولفیدهای فلزی بهبود می بخشد. ایده اصلیو تجهیزات در این جهت توسط محقق آمریکایی نوریس 3 مشخص شد.

آخرین اختراع او مبتنی بر استفاده از کلوئیدهای سولفید فلزی تازه رسوب شده است که بر روی سطح الیاف آلی، مصنوعی یا طبیعی بادوام جذب شده است. یک نمونه معمولی از الیاف آلی سنتز شده، الیاف آکریلونیتریل یا وینیل سیانید پلیمریزه شده است. از بین الیاف طبیعی مناسب ترین الیاف رامی (گزنه چینی) است. چنین الیافی، اگر در یک سوسپانسیون کلوئیدی نازک غوطه ور شوند (به عنوان مثال، سولفید روی تازه رسوب داده شده با مخلوط کردن محلول های رقیق کلرید روی و سولفید سدیم با مقدار pH تقریباً 6.0) به طور فعال بخش قابل توجهی از ذرات سولفید کلوئیدی را جذب می کنند و آنها را محکم روی سطح خود نگه دارید.

هنگامی که الیاف جذبی تهیه شده به این روش با محلول های ضعیف حاوی طلا تماس پیدا می کنند (به عنوان مثال، آب دریا) یون های فلزات نجیب جذب می شوند. آنها را می توان با استفاده از محلول های رقیق گرم شده سیانید سدیم با افزودن کمی پراکسید هیدروژن یا هیپوکلریت سدیم با افزودن کمی اسید هیدروکلریک از الیاف حذف کرد. پس از شستشوی یون های جذب شده، الیاف را می توان پس از پیش تصفیه با دوغاب سولفید روی شسته و بارها مورد استفاده قرار داد. در این فرآیند علاوه بر سولفید روی می توان از سولفیدهای آهن، منگنز، مس، نیکل و سرب نیز استفاده کرد.

تحقیقات طولانی مدت توسط نوریس نشان داده است که گازهای اکسید کننده خاصی که اغلب در اکثر آب های دریا حل می شوند، می توانند بر کلکتورها و الیاف جذب مورد استفاده تأثیر منفی بگذارند. این گازها شامل اکسیژن، نیتروژن و دی اکسید کربن است. بنابراین، برای دستیابی به بیشترین اثر، دستگاه پیشنهادی باید ابزاری برای حذف مداوم چنین گازهایی از آب دریا قبل از تماس با ساختار جمع‌آوری الیاف داشته باشد جمع آوری شده در یک عملیات عادی، و همچنین پیچیدگی پردازش و جابجایی توده فیبر، توصیه می شود که تمام عملیات به طور مداوم و خودکار انجام شود. همه این عوامل در دستگاه پیشنهاد شده توسط نوریس در نظر گرفته شد (شکل 94).

استفاده از مبدل های یونی طبیعی و مصنوعی برای استخراج طلا و نقره از آب دریا مورد توجه ویژه محققان است.

اولویت در این جهت متعلق به بروک است که در سال 1953 استفاده از زئولیت های آهن و منگنز را برای استخراج نقره از آب دریا پیشنهاد کرد.

بعداً، در سال 1964، بایر و همکارانش (آلمان) رزین های تبادل یونی به اصطلاح کلات را ایجاد کردند که قادر به استخراج تا 100٪ فلزات ارزشمند از آب دریا بودند.

از جدیدترین کارهایی که به استفاده از مبدل های یونی جامد برای استخراج طلا از آب دریا اختصاص یافته است، جالب ترین آنها مطالعه گروهی از آزمایشگران از شرکت تحقیق و توسعه Guff (ایالات متحده آمریکا) است.

برای جمع آوری فلزات گرانبها، استفاده از پلیمر اتیلن نامحلول در آب حاوی گروه های کربوکسیلات یا آمید آویز پیشنهاد شده است. یکی از بهترین راه هابه دست آوردن پلیمر مشخص شده - صابون سازی یک کوپلیمر اتیلن آلکیل آکریلات یا سنتز یک کوپلیمر اتیلن و یک استر از گروه های اسیدی، از جمله اسیدهای مالئیک، فوماریک و تاکونیک. تولید چنین جاذب هایی با جزئیات در پتنت توضیح داده شده است.

پس از رسیدن به درجه کافی از بارگذاری فیلم پلیمری، طلای جذب شده را می توان با ذوب از خاکستر پس از سوزاندن پلیمر استخراج کرد یا از محلول های پلیمرهای حل شده در سود سوزآور (سودا سوزآور) رسوب کرد.

روش‌های استفاده از مبدل‌های یونی طبیعی و مصنوعی اساساً مانند جاذب‌هایی است که در بالا توضیح داده شد، یعنی: نصب در جریان آب دریا، فیلتر کردن از طریق بستر در یک خمره، بارگیری ظروف متخلخل.

مرو روش کاملا جدیدی را برای استفاده از مبدل های یونی مصنوعی پیشنهاد کرد - استفاده از آنها بر روی بدنه کشتی که سفر تجاری خود را انجام می دهد. پس از رسیدن به بندر مقصد، رزین تبادل یونی را می توان از ظرف جدا کرد و پردازش کرد. فرآوری رزین شامل شستشو با اسیدها و عناصر ویژه و به دنبال آن الکترولیز مایع شستشوی حاوی فلزات گرانبها. رزین های بازسازی شده را می توان بارها و بارها استفاده کرد.

مقرون به صرفه ترین پیشنهاد استفاده از دستگاه های مخصوصی است که در انبار کشتی قرار گرفته و با رزین های تبادل یونی پر شده اند. در اینجا پیش بینی می شود که حرکت رو به جلو کشتی باعث می شود که آب دریا به طور مداوم در داخل ظرف با مبدل یونی جریان یابد. این ظرف باید دارای سطح مقطع حدود 9.5-10 متر مربع، طول 3 متر و حاوی حدود 28 متر مکعب رزین باشد. حداکثر سرعت جریان آب دریا در حین جذب روی رزین باید 0.8- مترمکعب تا 1 متر مربع سطح در دقیقه (0.8 متر در دقیقه) باشد.

با این سرعت جریان روزانه 12500- تن آب دریا از دستگاه جذب عبور می کند. حتی زمانی که در آب نگهداری می شود

1 میلی گرم در تن طلا در روز 12.5 گرم طلا تولید می کند. در طول یک سال سفر مداوم، حدود 4.5 کیلوگرم طلا به ارزش حدود 5000 دلار قابل جذب است.

سیمان کاری

یکی از معدود اطلاعات در مورد کاربرد عملیروش سیمان کردن طلا از آب دریا به روش پارکر ثبت شده در ایالات متحده اشاره دارد. گرد و غبار نیکل به عنوان یک فلز سیمانی مطرح شده است. با احیا، جایگزینی و جذب، طلا را که در هر دو شکل هالوژن و عنصری وجود دارد، می توان از آب دریا جدا کرد.

هنگام انجام سیمان کاری با مخلوط کردن پودر نیکل با آب دریا، می توان به بارگذاری طلای 15 تا 20 درصد وزنی دست یافت. پودر نیکل بارگیری شده از ظرف خارج شده و ذوب می شود.

برای رسوب طلا از آبهای بسیار ضعیف دریا، اسنیمینگ استفاده از میل ترکیبی افزایش یافته طلا را برای تلوریم پیشنهاد کرد. مشخص شده است که انجام رسوب با تلوریم آمورف با سطح واکنش بسیار توسعه یافته توصیه می شود. چنین عامل سیمانی با تصفیه نمک تلوریوم محلول با دی اکسید گوگرد به دست می آید. آب دریا از طریق یک لایه ثابت از تلوریوم آمورف فیلتر می شود. برای استخراج طلای ته نشین شده، توده غنی شده حرارت داده می شود تا تلوریوم تصعید شود (با گرفتن بعدی آن)، و باقی مانده به طلا ذوب می شود.

با وجود این واقعیت که در حال حاضر حداقل 60 عنصر محلول در آب دریا شناخته شده است، تنها چهار عنصر در مقیاس صنعتی استخراج می شوند. اینها سدیم، کلر (نمک معمولی خوراکی)، منیزیم و برخی از ترکیبات آن و همچنین برم هستند. به عنوان یک محصول جانبی در طول فرآیند تولید نمک سفرهیا هنگام استخراج منیزیم، برخی از ترکیبات کلسیم و پتاسیم استخراج می شود. به طور معمول، این محصولات یا از طریق استخراج از آب دریا و یا از طریق پردازش جلبک ها که کلسیم و پتاسیم را غلیظ می کنند به دست می آیند. البته لازم به ذکر است که استخراج صنعتی عناصر ذکر شده به طور مستقیم از آب دریا هنوز توسعه نیافته است. تلاش های زیادی برای استخراج سایر ترکیبات معدنی از آب دریا انجام شده است، اما استخراج تجاری ناموفق بوده است. روش‌های بسیاری نیز برای استخراج نمک خوراکی، منیزیم و ترکیبات آن، برم، ید، پتاسیم، سولفات کلسیم، طلا و نقره از آب دریا به ثبت رسیده است (Baudin, 1916؛ Cernik, 1926؛ Niccali, 1925؛ S. O. Petterson, Vienne, 192). ، 1949).

استخراج نمک خوراکی

استخراج سیستماتیک نمک از آب دریا خیلی زودتر از 2200 سال قبل از میلاد در چین آغاز شد. ه. برای قرن ها، بسیاری از مردمان به دریا به عنوان منبع نمک وابسته بودند (آرمسترانگ، میال، 1946). و در حال حاضر نمک استخراج شده از آب دریا با تبخیر ساده توسط اشعه خورشید، سهم قابل توجهی در کل تعادل مصرف نمک در کشورهایی مانند چین، هند، ژاپن، ترکیه و فیلیپین را به خود اختصاص داده است. سالانه حدود 6 میلیون تن نمک در سراسر جهان تولید می شود. به طور معمول، تولید نمک از طریق تبخیر از آب دریا نیازمند آب و هوای گرم با بادهای خشک است. با این حال، علاوه بر نزدیکی دریا و آب و هوای گرم، تعدادی از شرایط دیگر نیز باید رعایت شود: نفوذپذیری کم خاک استخرهای تبخیر، وجود مناطق کم ارتفاع وسیع زیر سطح دریا یا سیلابی از جزر و مد دریا. بارش کم در ماه‌های تبخیر فعال، عدم تأثیر رقیق‌کننده آب‌های شیرین رودخانه و در نهایت به دلیل هزینه کم استخراج نمک - در دسترس بودن وسایل نقلیه ارزان قیمت یا نزدیکی به بازارهای فروش.

حدود 5 درصد از کل نمک مصرفی در ایالات متحده از طریق تبخیر تولید می شود، عمدتاً در منطقه خلیج سانفرانسیسکو، جایی که ماهیگیری در سال 1852 آغاز شد. شکل 5 حوضچه های تبخیر مصنوعی را در نزدیکی انتهای جنوبی خلیج سانفرانسیسکو نشان می دهد. اینجا، با مساحت کل حدود 80 متر مربع. مایل "شرکت نمک لزلی" سالانه تقریباً 1.2 میلیون تن نمک تولید می کند. نمکدان های مشابهی نیز در بخش بالایی خلیج های نیوپورت و سن دیگو در کالیفرنیای جنوبی یافت می شوند. بهره وری سالانه آنها 100 هزار تن است (Emery, 1960). انتشار آب دریا به حوضه های تبخیر در نزدیکی خلیج سانفرانسیسکو در دوره های پر آب از طریق دروازه های دریچه سد که حوضه را از دریا محافظت می کند، انجام می شود. آب دریا تا زمانی که قسمت قابل توجهی از آن تبخیر شود و املاح موجود در آن ته نشین شود در اینجا نگهداری می شود.

برنج. 6. خراش های مکانیکی برای حذف لایه رویی نمک متبلور استفاده می شود. تا زمان برداشت نمک، ضخامت لایه نمک معمولاً به 4-6 اینچ می رسد.

سولفات کلسیم یکی از اولین مواردی است که از محلول متبلور می شود. پس از ته نشین شدن نمک های سولفات کلسیم در کف، آب نمک باقی مانده با دقت به حوضه قفس منتقل می شود، جایی که به دلیل تبخیر، محلول بیشتر غلیظ می شود تا کلرید سدیم شروع به رسوب کند. تبخیر آب نمک تا رسیدن به وزن مخصوص حدود 1.28 ادامه می یابد، یعنی تا زمانی که افزودن نمک های منیزیم آغاز شود. در این مرحله محلول آب نمک را نمک مادر تلخ می نامند. آب نمک از حوضچه قفس خارج می شود و به گیاهان دیگر منتقل می شود و در آنجا ترکیبات مختلف منیزیم، برم و سایر نمک ها از آن به دست می آید. پس از برداشتن آب نمک، دوباره آب نمک تازه در حوضچه قفس ریخته می شود و کل چرخه تولید کلرید سدیم تکرار می شود. تا اول آگوست، یک لایه کلرید سدیم به ضخامت ۴ تا ۶ اینچ در کف این استخرها جمع شده است. نمک با استفاده از اسکرابرها و لودرهای مکانیکی نمونه برداری می شود (شکل 6). سپس نمک از ناخالصی های مختلف با آب دریا شسته می شود و به شکل تپه های مخروطی شکل بزرگ ذخیره می شود (شکل 7). نمک مورد استفاده برای مصارف صنعتی در بیشتر موارد بیشتر تصفیه نمی شود. با این حال، اگر برای مصرف غذا توسط جمعیت در نظر گرفته شود، علاوه بر این تصفیه می شود. محتوای NaCl در محصول تصفیه شده بیش از 99.9٪ است. هزینه نمک حاصل از تبخیر رایگان آب دریا تحت تأثیر خورشید در ایالات متحده آمریکا از 10 دلار به ازای هر 1 تن محصول خام در نزدیکی محل استخراج تا 150 دلار به ازای هر تن نمک خوراکی تصفیه شده و بسته بندی شده متغیر است.

روش استخراج نمک از آب دریا تقریباً در سراسر جهان یکسان است، با این حال، در تعدادی از کشورها، نیروی کار ارزان امکان اصلاح این فرآیند را فراهم می کند.

در کشورهای دارای آب و هوای دیگر مانند سوئد و اتحاد جماهیر شوروی، نمک از یخ زدن آب دریا به دست می آید. یخ آب نمک، که از آب تقریباً خالص تشکیل شده است، از آب نمک باقیمانده فیلتر می‌شود و سپس تحت یک سری عملیات متوالی قرار می‌گیرد تا قبل از اینکه غلظت قسمت‌های باقی‌مانده به اندازه‌ای بالا برود که شروع به تبخیر تا خشک شدن تحت تأثیر مصنوعی شود، منجمد شود. گرما (آرمسترانگ، میال، 1946).

آب نمک غلیظ باقیمانده پس از جداسازی کلرید سدیم به منظور استخراج ترکیبات موجود در آنها، تحت پردازش ویژه بیشتری قرار می گیرد. بنابراین افزودن کلرید کلسیم به محلول باعث رسوب سولفات کلسیم (گچ) می شود که سپس فروخته می شود. با غلظت بیشتر آب نمک، منیزیم، پتاسیم و سایر نمک ها رسوب می کنند. در مراحل پایانی فرآیند، کلرید منیزیم و برم از محلول باقیمانده استخراج می‌شوند.

استخراج برم از آب دریا

برم را می توان تقریباً یک عنصر دریایی در نظر گرفت، زیرا اقیانوس حاوی 99٪ از کل محتوای برم در پوسته زمین است (جدول 2 را ببینید). برم در سال 1825 توسط محقق فرانسوی A. J. Balard در محلول های غلیظ به دست آمده پس از بارش نمک از آب شوره زارهای نزدیک مونپلیه کشف شد. برم بعداً در ذخایر پتاس در استراسفورت و در آب نمک چاه‌های حفاری در میشیگان، اوهایو و ویرجینیای غربی کشف شد. برم برای اولین بار از آب دریا در سال 1926 در کالیفرنیا در طی فرآوری آب نمک های مادر به دست آمده در حین استخراج نمک در مخازن تبخیر مصنوعی جدا شد. مصرف صنعتی برم قبل از تولید موتورهای احتراق داخلی با تراکم بالا نسبتاً محدود بود، بنابراین تقاضای بازار با مقادیر به دست آمده از نمک چاه و رسوبات نمک برآورده می شد. اما پس از آن وضعیت به طور چشمگیری تغییر کرد. اتیلن دی بروماید برای جلوگیری از رسوب سرب بر روی دیواره سیلندرها، سوپاپ ها، پیستون ها و شمع ها به بنزین ضد ضربه حاوی افزودنی سرب تترااتیل اضافه شد. با چنین نیاز فزاینده ای به برم، آب نمک پمپ شده از گمانه ها ناکافی بود. تولید برم به عنوان یک محصول جانبی در تولید نمک نیز پاسخگوی تقاضا نبود. نیاز فوری به منبع دیگری از برم وجود داشت.

در جستجوی گسترده برای منابع اضافی برم، شرکت اتیل فرآیندی را برای رسوب مستقیم برم به طور مستقیم از آب دریا که از قبل غلیظ نشده بود، توسعه داد. بر اساس این طرح، وقتی آب دریا با آنیلین و کلر تصفیه می شود، برم به شکل یک ترکیب نامحلول - تری بروموآنیلین - رسوب می کند. برای جلوگیری از هیدرولیز کلر، آب دریا ابتدا با اسید سولفوریک اسیدی می شود. بعدها این فرآیند به مقیاس صنعتی گسترش یافت. این کارخانه روی یک کشتی نصب شد که سپس به کارخانه بازیافت برم تبدیل شد. این کارخانه شناور که 25 روز در ماه کار می کند، حدود 75 هزار پوند برم تولید می کند. در همان دوره، کارخانه معرف مصرف می کند: 250 تن اسید سولفوریک غلیظ، 25 تن آنیلین، 66 تن کلر، ذخیره شده بین عرشه بالا و پایین. راندمان استخراج برم از آب دریا که فقط 1/0 پوند در تن دارد، تقریباً 70 درصد است. کشتی دارای اقدامات حفاظتی برای جلوگیری از رقیق شدن آب دریا توسط فاضلاب تخلیه شده پس از تکمیل فرآیند است. بعدها مشخص شد که برای جلوگیری از اختلاط، می توان از جریان های دریایی در امتداد ساحل که در بسیاری از سواحل وجود دارد، با موفقیت استفاده کرد. در حال حاضر، اعتقاد بر این است که از نقطه نظر فنی، فرآیند استخراج برم در یک کارخانه شناور با موفقیت حل شده است، اما کار در دریای آزاد با معرف های بسیار خورنده بسیار دشوارتر از روی زمین است.

انتخاب مکان برای ساخت کارخانه استخراج برم باید با دقت خاصی انجام شود. در این مورد، لازم است از قبل امکان رقیق کردن آب دریای مصرف شده توسط گیاه با بارندگی، فاضلاب و همچنین آبی که قبلاً برم از آن استخراج شده است، حذف شود. علاوه بر این، آب دریا باید دارای شوری بالا و ثابت، دمای نسبتاً بالا باشد و نباید با زباله های آلی که کلر را هدر می دهد، آلوده شود. چنین مکانی که تمام شرایط فوق را برآورده می کند در نزدیکی ساحل کیور (کارولینای شمالی) یافت شد. در اینجا شرکت شیمیایی اتیل داو کارخانه ای با ظرفیت 3 هزار تن برم در سال احداث کرد. در سال 1938 ظرفیت این شرکت به 20 هزار تن برم در سال افزایش یافت (شیگلی، 1951).

کارخانه دیگری از این نوع در نزدیکی فری پورت ساخته شد، جایی که شرایط استخراج برم از آب دریا به میزان بیشتری نسبت به نزدیکی ساحل کیور، تمام نیازهای تکنولوژیکی را برآورده می کند. ظرفیت طراحی این کارخانه 15 هزار تن برم در سال است. در سال 1943، کارخانه دیگری با ظرفیت برابر در آنجا ساخته شد. این شرکت در نزدیکی ساحل کیور در پایان جنگ جهانی دوم بسته شد. بنابراین، کارخانه های Freeport در حال حاضر حدود 80 درصد از برم مصرفی سالانه توسط ایالات متحده را تولید می کنند. در شکل شکل 8 نمودار جریان فرآیند استخراج برم شرکت شیمیایی اتیل داو را نشان می دهد.

در کارخانه Cure Beach، با توجه به فناوری قبلی توسعه یافته، مخلوطی از آب دریا با اسید و کلر در بالای یک برج آجری با توری های چوبی ساخته شده در داخل آن ریخته شد. برم حل شده در آب دریا توسط کلر به برم عنصری نسبتاً فرار کاهش یافت و اسید موجود در مخلوط از هیدرولیز کلر جلوگیری کرد. هنگامی که مخلوط آب دریا و برم از بالای برج تخلیه می شد، هوا از پایین به بالا دمیده می شد. هوای عبوری، برم آزاد را از آب دریا خارج کرد و آن را به یک برج جذب پر از خاکستر سودا برد، پس از آن آب دریا بدون برم دوباره به دریا تخلیه شد. محلولی از خاکستر سودا اشباع شده با برم با اسید سولفوریک به منظور تبدیل برومات ها و برومیدهای سدیم به برم آزاد تیمار شد. سپس مخلوط به یک ستون تبخیر پمپ می شود، جایی که برم تقطیر شده و دوباره به ظروف شیشه ای یا سرامیکی تبدیل می شود. خالص‌سازی بیشتر برم با تقطیر باعث شد تا در نهایت محصولی با محتوای برم تا 99.7٪ بدست آید.

در سال 1937، این روند کمی اصلاح شد. بنابراین، در طول تقطیر اولیه برم، دی اکسید گوگرد و هوا به عنوان عامل انتقال استفاده شد. در نتیجه، برم به شکل اسید هیدروبرومیک آزاد شد که باعث شد تا تصفیه بعدی آن به میزان قابل توجهی بهبود یابد. اگرچه راندمان بازیابی برم در هر دو فرآیند بیش از 90٪ است، استخراج مستقیم برم از آب دریا با استفاده از دی اکسید گوگرد اکنون تقریباً به طور انحصاری در ایالات متحده استفاده می شود (Shigley, 1951).

استخراج منیزیم از آب دریا

منیزیم سبک ترین فلز مورد استفاده در ساخت و ساز است. وزن مخصوص آن 1.74 و وزن مخصوص آلومینیوم 2.70 و آهن 7.87 است. این فلز بیشترین کاربرد را در ساخت وسایل نقلیه دارد. علاوه بر این، منیزیم به عنوان جزئی از آلیاژهای آلومینیوم، در سیستم‌های پوشش‌های محافظ آندی و کاتدی، در لامپ‌های عکس پالسی و در بسیاری از زمینه‌های دیگر فناوری استفاده می‌شود. تا سال 1964، تولید سالانه منیزیم در جهان حدود 150 هزار تن بود.

آب دریا تقریباً 0.13 درصد منیزیم دارد. اگرچه این غلظت تنها 1/300 مقدار موجود در سنگ معدن منیزیم استخراج شده در خشکی است، منبع اصلی این فلز برای ایالات متحده آب دریا است. منیزیم برای اولین بار از آب دریا در انگلستان به دست آمد (آرمسترانگ، میال، 1946)، اما اولین شرکت بزرگ برای استخراج منیزیم از آب دریا در اوایل سال 1941 توسط شرکت شیمیایی Ethyl Dow در نزدیکی Freeport ساخته شد. تا این زمان، منیزیم در ایالات متحده از آب نمک چاه و از رسوبات منیزیت به دست می آمد.

انتخاب مکان برای ساخت کارخانه در نزدیکی فری پورت با شرایط بسیار مطلوب زیر دیکته شد. در دسترس بودن گاز طبیعی ارزان قیمت این امکان را فراهم می کند که از آن به طور موثر برای تولید گرما و برق استفاده شود. موقعیت جغرافیایی این نیروگاه امکان تخلیه فاضلاب به خلیج مکزیک را با امکان بسیار ناچیز برای رقیق کردن آب مصرفی دریا فراهم می کند. آهک بسیار ارزان را می توان از پوسته های آهک استخراج شده از انتهای خلیج مکزیک، تنها چند مایل از کارخانه منیزیم به دست آورد. در شکل شکل 9 نمودار جریان استخراج منیزیم در کارخانه نزدیک فری پورت را نشان می دهد و یکی از بخش های این گیاه در شکل نشان داده شده است. 10.

برنج. 10. نمای کلی کارخانه فرآوری منیزیم در کارخانه شرکت شیمیایی Ethyl Dow، Freeport (Texac). ضخیم کننده های Dorr در پیش زمینه قابل مشاهده هستند که مخلوطی از آب دریا و آهک به منظور تسریع بارش کلرید منیزیم به داخل آن پمپ می شود.

آب دریا با سرعتی در حدود 1 میلیون گالن در ساعت از طریق دروازه های زیر آب کانالی که به خلیج مکزیک متصل است، وارد تاسیسات می شود. مزیت این سیستم تامین این است که لایه های پایین آب شوری به طور قابل توجهی بالاتر از آب های سطحی در منطقه گیاه دارند. در یک استخر مصنوعی، آب به طور مداوم با شیر آهک تصفیه می شود (در بالا ذکر شد که آهک از کلسینه کردن پوسته صدف به دست می آید). در نتیجه واکنش شیر آهک با ترکیبات منیزیم، یک رسوب مایع لجن مانند از هیدروکسید منیزیم نامحلول تشکیل می شود که سپس به مخازن ته نشینی پمپ می شود. رسوب تقریباً 2٪ از حجم کل آب دریا مصرف شده در این تولید را تشکیل می دهد، به عبارت دیگر، در مرحله اول فرآیند تکنولوژیکی، غلظت 100 برابری از جزء مفید انجام می شود. فاضلاب به رودخانه براسوس ریخته می شود که در فاصله قابل توجهی از کارخانه به خلیج مکزیک می ریزد.

هیدروکسید منیزیم فیلتر شده در اسید کلریدریک حل می شود. محلول حاصل از کلرید منیزیم با تبخیر غلیظ می شود تا تا حدی از نمک های گرفته شده از آب دریا خلاص شود. کلسیم با افزودن سولفات منیزیم به محلول به صورت سولفات نامحلول یا گچ رسوب می‌کند و پس از آن محلول دوباره صاف می‌شود تا گچ و سایر نمک‌ها جدا شود و سپس با تبخیر تغلیظ می‌شود. هنگامی که غلظت کلرید منیزیم تقریباً به 50٪ رسید و دمای محلول به حدود 170 درجه رسید، روی ماده جامد MgCl2 که قبلاً خشک شده است اسپری می شود. حلال فوراً به بخار تبدیل می شود و کلرید منیزیم رسوب می کند. باقیمانده جامد خشک شده سپس در یک محفظه الکترولیتی قرار می گیرد و در آنجا به فلز منیزیم و گاز کلر تجزیه می شود. کلر به اسید هیدروکلریک تبدیل می شود که با موفقیت در چرخه های بعدی فرآیند استفاده می شود. فلز منیزیم از محفظه الکترولیتی خارج شده و به شکل شمش در می آید. محتوای فلز آنها بیش از 99.8٪ است (Shigley, 1951).

تقاضای کلی ایالات متحده برای فلز منیزیم خام و اولیه از پایان جنگ جهانی دوم با تولید از آب دریا تامین شده است. در طول جنگ، دولت ایالات متحده تعدادی کارخانه ساخت که از منیزیت، دولومیت، آب نمک پمپ شده از چاه ها و آب دریا به عنوان مواد خام برای تولید منیزیم استفاده می کردند. با این حال، تا پایان جنگ، هیچ یک از این کارخانه ها نتوانستند در رقابت با شرکت های استخراج کننده منیزیم از آب دریا مقاومت کنند، و این در حالی است که دولت فروش کامل محصولات را به اولین کارخانه ها تضمین می کرد، در حالی که شرکت های فعال بر روی آب دریا این کار را نمی کردند. چنین تضمین هایی داشته باشد.

انتخاب مکان برای ساخت کارخانه منیزیم با الزامات سخت گیرانه کمتری نسبت به کارخانه تولید برم از آب دریا تعیین می شود. با این حال، استثنا در موردی است که برم و منیزیم با هم استخراج می شوند. بنابراین، در فرآیند استخراج منیزیم، دمای آب دریا اهمیت جدی ندارد و مصرف مواد خام اهمیت کمتری دارد: برای تولید 1 پوند منیزیم عنصری، تنها 5 درصد از مقادیر آب دریا در برم استفاده می شود. استخراج مصرف می شود. مهم ترین عواملی که امکان سنجی انتخاب مکان برای یک کارخانه را تعیین می کند، نزدیکی منابع آهک ارزان، سوخت و برق است. راندمان فرآیند استخراج منیزیم از آب دریا 90-85 درصد است. و اگرچه قابلیت‌های فن‌آوری مدرن استخراج منیزیم از آب دریا را بسیار کامل‌تر ممکن می‌سازد، اما این از نظر اقتصادی سودآور نیست، زیرا محاسبه می‌شود که افزایش نرخ استخراج بیش از 90٪ با افزایش شدید هزینه‌های سرمایه برای هر یک همراه است. درصد افزایش یابد.

یکی از مزایای ذاتی این فرآیند این است که اگر این مواد با پمپاژ مستقیم به خط تولید وارد شوند، می توان هزینه پایین مواد اولیه را کاهش داد. این خوراک مکانیزه باعث می شود تا فرآیند تولید تا حد زیادی مستمر باشد و دستگاه های کنترل اتوماتیک نصب شوند. علاوه بر این، ویژگی مثبت این نوع گیاه یکنواختی شدید مواد اولیه مصرفی آن است.

ترکیبات منیزیم

منیزیم به شکل MgO، Mg(OH) 2 و MgCl 2 به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود. به عنوان یک ماده نسوز برای پوشش های داخلی در کوره های ذوب، به عنوان ماده اولیه برای تولید دارو، عایق ها، کودها، ابریشم مصنوعی و کاغذ و موارد دیگر استفاده می شود. بسیاری از شرکت ها در سراسر جهان ترکیبات منیزیم را از آب دریا بدست می آورند. به ویژه، این برای انگلستان و ایالات متحده آمریکا معمول است. اولین استخراج صنعتی ترکیبات منیزیم از آب دریا به عنوان یک فرآیند فرعی از نمک های باقیمانده در تولید نمک خوراکی انجام شد (Seaton, 1931; Manning 1936, 1938).

برنج. 11. توالی فرآیند در کارخانه منیزیم شرکت Kaiser Aluminium Aid Chemical در نزدیکی Moss Landing (کالیفرنیا).

نموداری از فرآیند استخراج ترکیبات منیزیم از آب دریا در شکل 1 نشان داده شده است. 11. این طرح فناوری در شرکت های خود توسط شرکت آلومینیوم و شیمی Kaiser در نزدیکی Moss Landing (کالیفرنیا) استفاده می شود. آب دریا با دولومیت کلسینه شده مخلوط می شود. رسوب هیدروکسید منیزیم رخ می دهد که سپس در مخازن با غلظت بزرگ ته نشین می شود. پس از ته نشین شدن، هیدروکسید منیزیم بازیابی می شود، برای حذف ناخالصی های محلول شسته می شود و برای کاهش محتوای آب به تقریبا 50٪ فیلتر می شود. بخشی از هیدروکسید منیزیم به دست آمده از این طریق به شکل کیک فیلتر هموژنیزه شده به صورت بریکت به فروش می رسد. از این محصولات در تولید کاغذ و عایق منیزیم استفاده می شود. سپس قسمتی از رسوب باقی مانده روی فیلتر مجدداً کلسینه می شود تا درجات مختلف MgO را تشکیل دهد که می تواند در تولید ابریشم مصنوعی، لاستیک، پوشش های عایق و آجرهای نسوز استفاده شود. در شکل شکل 12 کارخانه کایزر را برای تولید ترکیبات منیزیم نشان می دهد.

برنج. 12. کارخانه استخراج منیزیم از آب دریا شرکت Kaiser Aluminium and Chemical در نزدیکی Moss Leiding (کالیفرنیا) (عکس از یک هواپیما).

در ایالات متحده، حدود 90 درصد از کل حجم اکسید منیزیم کلسینه شده سوزاننده و حدود 50 درصد منیزیم نسوز از آب دریا یا از آب نمک پمپ شده از چاه ها به دست می آید.

طلا از آب دریا

تلاش و هزینه زیادی برای توسعه روش های استخراج طلا از آب دریا انجام شده است که مقایسه هر عنصر دیگری در این زمینه دشوار است. اختراعات زیادی در مورد مسائل مربوط به استخراج طلا از آب دریا صادر شد که هم روش ها و هم تجهیزات را پوشش می داد (Bardt, 1927؛ Baudin, 1916؛ Bauer, 1912؛ Cernik, 1926؛ Bitter, 1938؛ Stoces, 1925). در سال 1866، یکی از اعضای آکادمی علوم فرانسه وجود مقادیر بسیار کمی طلا را در آب دریا کشف کرد. و بعداً در سال 1886 گزارش شد که محتوای طلا در آبهای کانال انگلیسی تا 65 میلی گرم در هر تن آب است.

در آغاز این قرن، Svante Arrhenius اشاره کرد که تعیین های قبلی در مورد محتوای طلای آب دریا حداقل 10 برابر اغراق شده است. اما، با این حال، محاسبات خود آرنیوس نشان داد که حداقل محتوای طلا در آب دریا کمتر از 6 میلی گرم در هر تن نیست، طبق این محاسبات، تقریباً 8 میلیارد تن طلا در اقیانوس جهانی وجود دارد. این مقدار طلا برای میلیونر شدن هر انسان روی زمین کافی است. اما با وجود ثبت اختراعات و پروژه های متعدد، هنوز مقدار عملاً محسوسی از این فلز از آب دریا به دست نیامده است.

در پایان جنگ جهانی اول، شیمیدان برجسته آلمانی و برنده جایزه نوبل دکتر فریتز هابر استدلال کرد که بدهی جنگ آلمان را می توان با طلای استخراج شده از دریا پرداخت کرد. هابر با اعتقاد به اینکه غلظت طلا 10-5 میلی گرم در هر تن آب دریا است، کشتی تحقیقاتی را با پرسنل و تجهیزات مناسب برای بررسی بالاترین محتویات طلا در اقیانوس ها تجهیز کرد. با این حال، هابر در کمال تاسف دریافت که غلظت طلا به ندرت از 0.001 میلی گرم در تن آب فراتر می رود (هابر، 1927). بالاترین میزان طلا در اقیانوس اطلس جنوبی مشاهده می شود و به 0.044 میلی گرم در هر تن می رسد، حتی در خلیج سانفرانسیسکو، جایی که رودخانه های تخلیه کننده مناطق دارای طلا جریان دارند، غلظت طلا از میانگین محتوای این عنصر در ایران بسیار بیشتر نیست. اقیانوس باز هابر پس از 10 سال کار بر روی این مشکل به این نتیجه رسید که استخراج طلا از آب دریا سودی ندارد. اکنون ثابت شده است که تخمین هابر از محتوای طلا در آب دریا تا حدودی نادرست است، زیرا او ظاهراً وجود طلا را در مواد شیمیایی و در ظرف‌های واکنشی که در طول آنالیزها استفاده می‌کرد در نظر نگرفته است.

روش های استخراج طلا از آب دریا مبتنی بر استفاده از ذرات سولفید است که میل ترکیبی بالایی با طلا دارند. زمانی که آب دریا از روی این ذرات عبور می کند، اعتقاد بر این است که طلا به سطح سولفیدها می چسبد. علاوه بر این، جیوه نیز به عنوان ماده ای برای استخراج طلا از آب دریا پیشنهاد شده است.

علیرغم تلاش های فراوان برای استخراج طلا از آب دریا، تنها یک مورد شناخته شده وجود دارد که در آن مقادیر قابل توجهی از این فلز به دست آمده است. در ارتباط با کار گسترده در کارخانه استخراج برم در کارولینای شمالی، شرکت شیمیایی Ethyl Dow در حال بررسی استخراج فلزات دیگر از جمله طلا بود. در نتیجه فرآوری 15 تن آب دریا، امکان بازیابی 0.09 میلی گرم طلا وجود داشت که ارزش آن تقریباً 0.0001 دلار است.

سایر مواد استخراج شده از آب دریا

علاوه بر نمک معمولی، برم، منیزیم و ترکیبات آن، تعدادی مواد دیگر نیز گاهی از آب دریا استخراج می شود. آنها معمولاً محصولات جانبی تولید نمک هستند یا از طریق واسطه گیاهان یا ماهی های خاص به دست می آیند.

ید اولین بار در سال 1811 در خاکستر جلبک توسط برنارد کورتوا فرانسوی، صاحب یک کارخانه نمکدان کشف شد. او در جستجوی مواد اولیه مناسب برای تولید قلیایی تصمیم گرفت از جلبک برای این منظور استفاده کند. او در حین تمیز کردن ظروف واکنش حاوی اسید سولفوریک داغ و غلیظ، متوجه انتشار بخارهای بنفش رنگ از خاکستر جلبک شد. بخارات بر روی دیواره های قسمت سردتر ظرف به شکل کریستال های فلزی تیره متراکم شدند (آرمسترانگ، میال، 1946). محتوای ید در برخی از جلبک ها، به ویژه Laminaria، تقریباً 0.5٪ بر اساس هوا خشک است. غلظت ید در آب دریا تقریباً 0.05 میلی گرم در لیتر یا حدود 0.000005٪ است. بنابراین در این نوع جلبک ها غلظت ید 100000 برابر در مقایسه با محتوای آن در آب دریا وجود دارد.

اندکی پس از کشف کورتوا، اهمیت ید برای پزشکی مشخص شد. یک صنعت فشرده، عمدتاً در شمال انگلستان، برای استخراج ید از جلبک دریایی شروع به توسعه کرد. در سال 1846، بیش از 12 کارخانه در گلاسکو وجود داشت که از جلبک دریایی ید استخراج می کردند. با این حال، کشف ید در ذخایر نیترات شیلی منجر به کاهش استخراج ید از جلبک دریایی شد.

در همان زمان، مقادیر قابل توجهی نمک پتاسیم و سدیم از جلبک دریایی استخراج شد. فناوری این فرآیند اساساً توسعه نیافته است. به طور معمول، شستشوی ساده جلبک ها با آب و تبخیر بعدی محلول حاصل انجام شد. یکی دیگر از روش های بسیار رایج برای به دست آوردن نمک سوزاندن جلبک دریایی و شستشوی خاکستر با آب بود. در نتیجه این فرآیندهای ابتدایی، ید به شکل ترکیباتی - یدیدهای پتاسیم یا سدیم به دست آمد که وقتی با اسید سولفوریک و دی اکسید منگنز مخلوط می شد، به ید عنصری کاهش می یافت.

در تاریخچه استفاده از جلبک ها سه دوره متفاوت از هم متمایز می شود: الف) دوره اول - زمانی که جلبک ها به عنوان مواد اولیه برای تولید قلیایی استفاده می شدند، ب) دوره دوم - زمانی که از آنها برای استخراج ید استفاده می شد و ج) سوم. - زمانی که پتاس از جلبک ها استخراج شد. با این حال، هر دوره با ایجاد روش های پیشرفته تر برای به دست آوردن این محصولات از مواد خام ارزان تر استخراج شده در زمین به پایان رسید. در حال حاضر از جلبک ها به عنوان ماده خام برای تولید آلژینات سدیم استفاده می شود، یک ترکیب آلی که به عنوان عامل ژلاتین ساز و امولسیون ساز در تولید مواد غذایی استفاده می شود. شرکت های بزرگی که جلبک دریایی را به عنوان ماده خام برای تولید ترکیبات شیمیایی مورد نظر پردازش می کنند در سواحل کالیفرنیای جنوبی واقع شده اند. در بسیاری از نقاط جهان، به ویژه در شرق، جلبک دریایی به طور گسترده ای به عنوان غذا استفاده می شود. در برخی از کشورهای ساحلی از آنها به عنوان کود استفاده می شود.

استخراج ترکیبات معدنی در طی نمک زدایی آب دریا

در سال های اخیر، توجه شده است توجه ویژهمشکل نمک زدایی آب دریا به عنوان یک قاعده، غلظت نمک در فاضلاب در این مورد چند برابر بیشتر از محتوای این نمک ها در آب اصلی دریا است. در جریان کار بر روی استخراج ترکیبات معدنی از این گونه شورها، نتایج بسیار دلگرم کننده ای به دست آمد. این به کاهش هزینه های پمپاژ آب ورودی به کارخانه فرآوری نسبتاً اشاره دارد درجه حرارت بالاآب نمک و غلظت تقریباً 4 برابر بیشتر.

اگر فرآیند نمک زدایی از آب دریا مقرون به صرفه باشد، مقدار ترکیبات معدنی قابل استخراج از فاضلاب چندین برابر بیشتر از نیاز مورد انتظار خواهد بود. به عنوان مثال فرض می کنیم در چند دهه آینده جمعیت مناطق ساحلی تقریباً به 100 میلیون نفر می رسد که به طور متوسط ​​سالانه 100 هزار گالن آب برای هر نفر برای مصارف خانگی و صنعتی استفاده می کنند. این میزان مصرف در نهایت می تواند به 1013 گالن یا 10 متر مکعب برسد. مایل، آب در سال اگر این حجم آب از اقیانوس بیاید و راندمان استخراج آب شیرین 25 درصد باشد، 6.4 میلیارد تن کلرید سدیم، 240 میلیون تن منیزیم، 160 میلیون تن گوگرد، 800 هزار تن بور، 2 هزار تن آلومینیوم، 400 تن منگنز، 560 تن مس، 560 تن اورانیوم، 2 هزار تن مولیبدن، 40 تن نقره و حدود 1 تن طلا. ما فرض می کنیم که استخراج تنها 10 درصد از این مقادیر از نظر اقتصادی سودآور است و جمعیتی که برای آنها نمک زدایی آب دریا انجام شده است قادر به مصرف این اجزای معدنی هستند. سپس بر اساس داده های آماری ارائه شده در جدول. 3، می توان نتیجه گرفت که میزان استخراج مولیبدن، بور و برم با مصرف آنها مطابقت دارد، در حالی که تولید سایر ترکیبات معدنی به طور قابل توجهی بیش از نیاز به این مواد خواهد بود. البته نیازی به استخراج تمام نمک ها نیست. توصیه می شود فقط نمک های فروخته شده را بدست آورید. در هر صورت، به دلیل مشکلات فنی، بعید است که استخراج صنعتی عنصری که غلظت آن در آب دریا کمتر از بور باشد، در حال حاضر انجام شود. با این حال، ملاحظات زیر شایسته توجه است. اگر بتوان اورانیوم و توریم را از آب دریا استخراج کرد، در آن صورت استفاده از این عناصر در راکتورهای نوع پرورش دهنده، انرژی حرارتی لازم برای راه اندازی کارخانه های تبدیل برای تولید آب شیرین را فراهم می کند.

جدول 3. مقادیر اجزای معدنی (بر حسب تن) قابل بازیافت از پسماندهای کارخانه های تبدیل با ظرفیت 1013 گالن آب شیرین در سال

عنصر	سالانه محصولات، تی	تولید سرانه جمعیت با کل عدد آن 10 8 است افراد، t/سال	نوین مصرف در ایالات متحده آمریکا سرانه جمعیت، t/سال	نگرش تولید برای مصرف
NaCl	64*10 8	64	0,145	440
منیزیم	2,4*10 8	2,4	25*10 -4	10000
گوگرد	1,6*10 8	1,6	0,033	50
پتاسیم	68*10 6	0,68	0,010	68
برم	1,2*10 6	0,012	4,7*10 -4	25
بور	0,8*10 6	0,008	5,5*10 -4	15
آلومینیوم	2000	2*10 -5	0,013	0,001
منگنز	400	4*10 -6	0,0033	0,001
فلز مس	560	7*10 -6	0,0067	0,001
اورانوس	560	5*10 -6	1,4*10 -4	0,04
مولیبدن	2000	2*10 -5	8,3*10 -5	24
نقره	40	6*10 -7	3,0*10 -5	0,02
نیکل	400	4*10 -6	0,001	0,004
طلا	1	2*10 -9	5,0*10 -6	0,0004

اکنون راکتورهای هسته ای بزرگی ساخته شده اند که می توانند انرژی حرارتی و الکتریکی را برای نیروگاه های آب شیرین کن تبدیل کنند (Hammond، 1962 تخمین زده می شود که هزینه تولید آب شیرین تقریباً 0.15 دلار در هر 1000 گالن است که به طور مطلوبی با هزینه آب مصرفی مقایسه می شود). در کشاورزی شهری یا برای اهداف آبیاری در برخی مناطق. یک نیروگاه راکتور بزرگ می تواند روزانه حدود 109 گالن آب شیرین تولید کند. این مقدار باید برای رفع نیازهای داخلی و اقتصادی یک شهر با جمعیت 4 میلیون نفر و یا برای آبیاری محصولاتی به مساحت 500 متر مربع کافی باشد. مایل با این حال، انتظار این نیست که چنین گیاهانی در چند دهه آینده به منابع جدی تامین آب شیرین تبدیل شوند. این فرض در مورد مصرف آتی اجزای معدنی آب دریا و ماهیت تغییرات قیمت ها و سایر هزینه ها نیز به اندازه کافی اثبات نشده است. به عبارت دیگر، محاسبات آماری قرار داده شده در جدول. 3 فقط ارزش نظری دارند.

در سال 1866، یکی از اعضای آکادمی علوم فرانسه وجود مقادیر بسیار کمی طلا را در آب دریا کشف کرد. و بعداً در سال 1886 گزارش شد که محتوای طلا در آبهای کانال انگلیسی تا 65 میلی گرم در هر تن آب است.

دانشمند معروف سوئدی آرنیوس این مقدار را 8 میلیارد تن طلا تخمین زده است. بسیاری در مورد این گنج افسانه، در مورد طلای موجود به شکل ناخالصی های کوچک در آب دریا می دانستند. این ایده بسیار جذاب بود - به سادگی این طلا را از دریا استخراج کنید و طبق معمول آن را با کار سخت استخراج نکنید.

در آغاز قرن، تلاش هایی در انگلستان و ایالات متحده برای استخراج طلا از دریا در مقیاس صنعتی انجام شد. در سال 1908 یک شرکت سهامی به رهبری ویلیام رمزی سعی در حل این مشکل داشت. اختراعات استخراج طلا از آب دریا به زودی فراوان شد. خبری از موفقیت نبود. همه تلاش ها در جوانه به دلیل محتوای بسیار کم طلا و همچنین وجود نمک های همراه متعدد متوقف شد. هیچ روش صنعتی وجود نداشت که امکان جداسازی طلا از مواد همراه، یعنی غنی سازی و استخراج آن را فراهم کند.

هابر شیمیدان فیزیک، که موفق شده بود نیتروژن هوا را به آمونیاک تبدیل کند، اکنون می خواست برای استخراج طلا از دریا تلاش کند.

در آغاز سال 1920، هابر این را به نزدیکترین همکاران خود اعلام کرد. مقدمات این اقدام بزرگ به صورت کاملاً مخفیانه انجام شد که قرار نبود بقیه دنیا از آن اطلاعی داشته باشند. بیش از سه سال تا تابستان 1923، هابر و همکارانش برای کشف مهم‌ترین مشکلات صرف کردند: به طور تحلیلی غلظت طلا را در دریاها به دقت تعیین کردند و این داده‌ها را از نظر آماری تأیید کردند. معلوم شد که محتوای طلا به طرز باورنکردنی کم است. 50 سال قبل از آن، در سال 1872، سونشتات انگلیسی برای اولین بار آب دریا را از خلیج من بررسی کرد و در آنجا حداکثر 60 میلی گرم طلا در هر تن یافت، یعنی در هر متر مکعب. سایر محققان معتقد بودند که این مقدار بیش از حد برآورد شده است. داده ها بین 2 تا 65 میلی گرم بود. ظاهراً بستگی به این داشت که نمونه‌ها در کجای اقیانوس جهانی گرفته شده است.

تلاش کمتری برای توسعه روشی برای تعیین کمی طلا لازم بود. برای این منظور هابر یک روش ریز تحلیلی را پیشنهاد کرد که برای اولین بار امکان گرفتن مقادیر بسیار کمی از طلا را فراهم کرد. او از توانایی مقادیر کمی سرب که از محلول به صورت سولفید رسوب می‌کند، استفاده کرد تا در طول بارش، تمام طلای موجود در آب دریا را به درون خود ببرد. پس از جداسازی رسوب، آن را بازسازی کردند و به صورت مهره ای سربی که حاوی طلا و شاید نقره بود ذوب کردند. سرب توسط کلسینه حذف شد و ریز باقیمانده با بوراکس ذوب شد. یک دانه طلا در مذاب باقی مانده است که اندازه آن را می توان در زیر میکروسکوپ تعیین کرد. از حجم توپ و چگالی شناخته شده طلا، جرم آن مشخص شد.

این فرآیند تجزیه و تحلیل همچنین به عنوان پایه ای برای یک گزینه تولید برای استخراج طلا از آب دریا عمل می کند. هابر ابتدا آب دریا را از یک پیش فیلتر درشت عبور داد و سپس پس از افزودن یک رسوب دهنده، آن را از طریق یک فیلتر شنی ریز مکش کرد. همه این عملیات و عملیات های بعدی قرار بود در دریای آزاد انجام شود.

هابر پس از سه سال کار بر روی مشکل طلا، به کار خود ایمان آورد: اگر به تحلیل های او اعتماد کنید، آب اقیانوس به طور متوسط ​​حاوی 5 تا 10 میلی گرم طلا در هر متر مکعب است. لازم بود شرکت‌های کشتیرانی خط هامبورگ-آمریکا به‌روز شوند: آیا فرآیند استخراج طلا در صورت نیاز به پردازش مقادیر زیادی آب در کشتی‌ها سودآور خواهد بود؟ نتایج دلگرم کننده بود: استخراج چند میلی گرم طلا در هر تن آب دریا هزینه های تولید را پوشش می دهد و 1 یا 2 میلی گرم بالاتر از این مقدار سودآور خواهد بود. تأمین مالی اجرای این پروژه توسط شرکت‌هایی مانند شرکت جداسازی نقره و طلا در فرانکفورت و بانک فلزات مورد توافق قرار گرفت. گابر می‌توانست آزمایشگاه آزمایشی شناور خود را ایجاد کند.

جویندگان طلا در آوریل 1925 در قایق توپدار بازسازی شده Meteor که فقط بدنه آن باقی مانده بود و به یک "کشتی تحقیقاتی اقیانوس شناسی" تبدیل شد، به دریا رفتند. آنها قرار بود در اوایل ژوئن 1927 از سفر خود بازگردند. این اکسپدیشن که بین سواحل آمریکا و آفریقا گردش می کرد، بیش از 5000 نمونه آب گرفت که در کشتی های مهر و موم شده مخصوص به مؤسسه در برلین-داهلم فرستاده شد. چند صد نمونه دیگر از کشتی های دیگر از خلیج سانفرانسیسکو و از سواحل گرینلند و ایسلند به دست آمد.

در می 1926، در گزارش "طلا در آب دریا"، فریتز هابر برای اولین بار این راز را فاش کرد و در مورد شانس به دست آوردن طلا از آب دریا گزارش داد. تعادلی که او ارائه کرد ویرانگر بود: طلا وجود نخواهد داشت».

نتایج اولین آزمایشات ... نادرست بود. خطاهای روش‌شناختی رخ داده و فوراً شناسایی نشده‌اند، که منجر به بیش‌ازحد برآورد شدن محتوای طلا می‌شود. اعتقاد زیادی به هنر کلاسیک سنجش شیمیایی وجود داشت. در ابتدا مهارتی در تفکیک مقادیر خرد طلا و نقره وجود نداشت و در نتیجه طلای حاوی نقره را جدا کرد.

زمان زیادی طول کشید تا پروفسور هابر مهمترین منابع خطا را بیابد و آنها را از بین ببرد. در نهایت، با کمک یک روش بهبود یافته، او توانست حتی یک میلیونیم میلی گرم (9-10 گرم) طلا را به طور قابل اعتماد تعیین کند. امکان معرفی مقادیر خرد طلا از خارج اصلا مورد توجه قرار نگرفت. طلا به شکل آثار در همه جا وجود دارد: در معرف ها، ظروف، ظروف. این مقادیر کمی هستند، اما برای تحریف نتیجه تجزیه و تحلیل میکرو و منجر به مقادیر غیرواقعی بالا کافی هستند.

در نتیجه، هابر به جای 5-10 میلی گرم طلا در هر متر مکعب آب دریا، تنها یک هزارمین بخش را یافت: به طور متوسط ​​از 0.005 تا 0.01 میلی گرم. تنها در سواحل گرینلند میزان طلا به حدود 0.05 میلی گرم بر متر مکعب افزایش یافت. با این حال، طلای با این غلظت را فقط در آبی که پس از ذوب شدن یخ به دست می‌آید یافت می‌شود. هابر همچنین راین دارای طلا را مورد کاوش قرار داد و این حقیقت را در نظر گرفت که صد سال پیش سرزمین بادن از معادن این رودخانه برای ضرب سکه های خود طلا استخراج می کرد. هابر به طور متوسط ​​0.005 میلی گرم طلا در هر متر مکعب آب پیدا کرد. از نقطه نظر اقتصادی و تولیدی، طلای راین نیز نشان دهنده هیچ چیز جذابی نبود. البته هر سال تقریباً 200 کیلوگرم طلا که در بیش از 63 میلیارد متر مکعب آب حل می شود، همراه با آب راین شناور می شود. طلا در غلظت (1-3) * 10 -12، یعنی 3 قسمت طلا در هر 1000000000000 قسمت آب رودخانه. هابر امکان پردازش مقرون به صرفه چنین آثار کوچکی از طلا را نمی دید. دانشمند ناامید معتقد بود که شاید در جایی در اقیانوس فضاهایی وجود داشته باشد که در آن فلزات نجیب در غلظت های مناسب برای استفاده صنعتی آنها یافت می شود. گابر خودش استعفا داد: من از جستجوی یک سوزن مشکوک در انبار کاه خودداری می کنم».

علیرغم تلاش های فراوان برای استخراج طلا از آب دریا، تنها یک مورد شناخته شده است که در آن مقادیر قابل توجهی از این فلز به دست آمده است. در رابطه با کارخانه استخراج برم در کارولینای شمالی، تحقیقاتی در زمینه استخراج فلزات دیگر از جمله طلا انجام شد. در نتیجه فرآوری 15 تن آب دریا، امکان استخراج 0.09 میلی گرم طلا وجود داشت که ارزش آن تقریباً 0.0001 دلار است.

استخراج معدن طلا از جیوه

N.V. Pertsov، 3. P. اولبرگ، ال. جی. یاروچکو، پی. آی. گوودیاک، اس 3 1 yu4M lYa

"Zh Tumansky (7l) متقاضی

موسسه شیمی کلوئید و شیمی آب (5Y) روش استخراج طلا از آب

این اختراع به شیمی کلوئیدی مربوط می شود و می تواند برای تصفیه پراکندگی های آبی و فاضلاب از مواد معلق، از جمله طلای بسیار پراکنده، در صنایع معدن طلا و جواهرات و سایر شرکت های متالورژی غیر آهنی استفاده شود.

روش شناخته شده ای برای استخراج طلا از سنگ با استفاده از باکتری ها وجود دارد که شامل این واقعیت است که آنها طلا را به محلولی منتقل می کنند که با روش تبادل یونی O از آن خارج می شود.

با این حال، میکروارگانیسم‌ها طلای واقع در یک ذره سنگ را استخراج می‌کنند و در غیاب دومی، از آنها برای استخراج، به عنوان مثال، طلای کلوئیدی استفاده می‌کنند عدم امکان استفاده از روش برای محلول های بسیار رقیق شده. این روش نیز بسیار خاص، پیچیده و زمان بر است.

همچنین یک روش شناخته شده برای تصفیه فاضلاب و آب های شستشو وجود دارد که شامل فیلتر کردن آنها از طریق ستون های تبادل یونی است که مبتنی بر فرآیند تثبیت یون های فلزی یا ترکیبات فلزی به شکل یونی است، اغلب دینکا، مس یا گران تر. مانند طلا، با مبدل یونی ذرات (2).

با این حال، این ذرات فلزی بسیار پراکنده، از جمله. طلا که پراکندگی آن 200-300A است. هنگامی که محلولی حاوی طلا در حالت یونی با غلظت 0.03 r/ë (به شکل دی سیانورات) و طلای کلوئیدی 0.03 گرم در لیتر از مبدل یونی عبور داده می شود، طلا در حالت یونی کمتر از 0.001 گرم در لیتر است. l در محلول باقی می ماند، در حالی که محتوای طلای کلوئیدی 10-12F تغییر می کند. در شستشو

3 و فاضلاب کارخانجات جواهرسازی و سایر صنایع باقی مانده است

طلای کلوئیدی 15 میلی گرم در لیتر که با روش های موجود قابل حذف نیست. فناوری تبادل یونی نیاز به مرحله بازسازی دارد که شامل مصرف مقدار قابل توجهی نمک، اسید و قلیا و همچنین محصول نهایی - آب تمیز است. درصد بازیابی طلای کلوئیدی 10-143 و طلای یونی است

هدف از این اختراع افزایش درجه استخراج طلا از آب است.

این هدف با وارد کردن مخمر از جنس ساکارومایسس یا کاندیدا در آب حاوی طلا در حالت کلوئیدی به دست می آید. یا Rodotoru1a، یا باکتری Escher i chi مخلوطی ترجیحاً به مدت 5-45 دقیقه نگهداری می شود، فاز پراکنده جدا شده و طلا بازیابی می شود. معرفی میکروارگانیسم ها به مقدار 106-10 سلول در میلی لیتر در هر میلی گرم در میلی لیتر طلا ترجیح داده می شود.

روش به شرح زیر انجام می شود: 30

آنها از کشت هایی استفاده می کنند که به خوبی شناخته شده و در فناوری میکروارگانیسم ها استفاده می شود - مخمر Sa ccha romyces یا Candida، یا Rodotorula، یا

اشرشیا از 11.

کشت های مخمر به مدت 24 ساعت در ورت آگار و کشت باکتری ها در آگار گوشت-پپتون رشد داده می شوند و با محلول فیزیولوژیکی (10 مول در لیتر نمک طعام 10 مول در لیتر NaC) شسته می شوند.

b" 8 بر روی نفرومتر FZK-56، کووت 3.055، و فیلتر نور 6 به محلول آبی طلا با غلظت 0.030.24 میلی گرم در میلی لیتر، انکوبه شده برای

5-45 دقیقه، سپس فاز پراکنده شده با سانتریفیوژ یا احتباس الکتریکی جدا می شود و طلا، به عنوان مثال، با سوزاندن جرم حاصل، بازیابی می شود. محتوای طلا توسط. اسپکتروفتومتر UV با استفاده از منحنی کالیبراسیون.

زمان بهینه برای انواع متفاوتمیکروارگانیسم ها، به عنوان مثال برای Saccharomyces vini u Candida، با استفاده از 15 دقیقه، Rodotorulà glutinis.

30 دقیقه و برای باکتری اشریشیا

coli - 45 دقیقه، علاوه بر این، توانایی میکروارگانیسم ها برای تجمع با طلا بستگی به سن کشت دارد.

مثال 1. به 50 میلی لیتر فاضلاب کارخانه جواهرسازی حاوی طلای کلوئیدی با غلظت

0.03 mg/ml 50.ml سوسپانسیون کشت ساکارومایسس وینی با غلظت 3°10cell/ml اضافه کنید. زمان تماس 30 دقیقه جرم حاصل به مدت 5 دقیقه سانتریفیوژ می شود

5000 دور در دقیقه، جداکننده آب. محتوای طلا در دومی است

mg/ml 001/0. در عین حال استخراج می کنند

طلا 1.40 کیلوگرم.

مثال 2. به 50 میلی لیتر از یک پراکندگی آبی حاوی 0.24 میلی گرم طلای کلوئیدی، 50 میلی لیتر از یک سوسپانسیون یک کشت ساکارومایسس vlni با غلظت 3.108 سلول در میلی لیتر اضافه کنید. زمان تماس 45 دقیقه است یک سلول نگهدارنده الکتریکی که از یک محفظه کاری مرکزی و دو محفظه الکترود تشکیل شده است که توسط غشای سلفون از محفظه کار جدا شده اند.

محفظه مرکزی سلول با سیلیکاژل دانه ای پر شده است. میدان الکتریکی 50 V/cm در محفظه کار با سرعت جریان 1.5 میلی لیتر در دقیقه ایجاد می شود. مطابق با

با استفاده از اسپکتروفتومتر UV، استخراج کامل (احتباس روی سیلیکاژل) طلای پراکنده انجام می شود. جدول داده های مقایسه ای در مورد میزان استخراج طلا از آب با استفاده از روش های پیشنهادی و شناخته شده ارائه می دهد.

این روش استخراج طلای بسیار پراکنده را از محلول های آبی و فاضلاب تقریباً به طور کامل امکان پذیر می کند (98-993).

استفاده از روش پیشنهادی تنها بر روی یک فیبر جواهرات به شما امکان می دهد اثر اقتصادی مورد انتظار 50-60 هزار روبل را بدست آورید. در سال 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 m a s i

U o s () x s s

LA مربع o o o o o

° ° o o a o

SL CA o o o o bb\ SS\ o o o o o yu

اوه اوه

گردآوری شده توسط G. Lebedeva

ویراستار M. Tovtin ویرایشگر فنی M. Nagy تصحیح G. Reshetnik

سفارش 5688/1

تیراژ 981 پذیره نویسی شده

VNIIPI کمیته دولتیاتحاد جماهیر شوروی برای اختراعات و اکتشافات

113035، مسکو، N-35، خاکریز Raushskaya، شعبه 4/5 PPP "Patent"، Uzhgorod، خیابان. پرویکتنایا، 4

فرمول اختراع به مقدار 10 سلول در میلی لیتر به ازای هر میلی گرم در میلی لیتر طلا به آب وارد می شود.

1. روش استخراج طلا از آب 3. روش بر اساس ادعا. 1 و 2، در مورد مایعات، با مشخصه آن، به منظور افزایش درجه استخراج توسط میکروارگانیسم ها، آب در یک جریان نگه داشته می شود، آن را از قبل وارد آب می کنیم - ما 5-45 دقیقه. مخمر از جنس Saccharomyces یا Sap- منابع اطلاعاتی، dida یا Rodotorula یا باکتری هایی که در طول معاینه در نظر گرفته شده اند.