Herhangi bir su, teoride izole edilebilecek ve az çok tamamlanmış bir külçe halinde toplanabilen az miktarda altın iyonu içerir. Bunu yapmak çok zordur. Ancak Kanadalı mikrobiyologların üzerinde çalıştığı bakteri, kelimenin tam anlamıyla değerli metal parçaları üzerinde yaşamasını sağlayan doğal bir numara biliyor.
Altın iyonları deniz suyunda, musluk suyunda, kanalizasyon suyunda ve maden atıklarında bulunur. Bunlar trilyon başına yalnızca birkaç parçacıktır. Çeşitli kimyasallarla kolayca reaksiyona girerler, bu da onları güzel bir sarı ışıkla parlayan külçelerin karakteristik özelliği olan kararlı forma dönüştürmeyi oldukça zorlaştırır.
Ancak bakteri Delftia asitovoranları Bireysel iyonları külçelere nasıl dönüştüreceğini biliyor. Bu amaçla mikroorganizma delftibaktin ( delftibaktin) - altının çözeltiden çökelmesine neden olan bir madde. Böylece bakteriler kendileri için güvenli yaşam koşulları (iyonlar artık hücrelerini tehdit etmiyor) ve çoğu kişinin yalnızca hayal edebileceği hoş, altın bir yuva yaratır.
Nature Chemical Biology dergisinde yayınlanan makalede McMaster Üniversitesi'nden bilim insanları, altın üretim süreçlerinden hangi genlerin sorumlu olduğunu belirleyebildiklerini ve ilk kez delftibaktin adı verilen maddeyi izole edebildiklerini bildirdi. Araştırmacılar bu maddeyi yeterli miktarda elde ederlerse, birçok eski simyacının suyu altına çevirme hayalini gerçekleştirebilirler.
Ancak burada çok fazla suya ihtiyaç duyacağınızı belirtmekte fayda var. Ayrıca bakterilerin oluşturduğu madde sudan demir iyonlarını da kolaylıkla çeker. Bu, biyologların altınla karıştırılmış demir külçeleriyle karşılaşabilecekleri anlamına geliyor.
Öyle olsa bile, Kanadalı bilim adamlarının başarısı, bilindiği gibi periyodik tablonun neredeyse tamamını içeren atık suyun arıtılmasında ve altının madencilik atıklarından izole edilmesinde kullanılabilir. Delftibaktin ayrıca birçok kimyasal reaksiyonu hızlandırmak için gerekli olan altın parçacık katalizörlerinin oluşturulmasında da yararlı olabilir.
Başka bir bakteri türünün sudan altın saldığından şüphelenildiğini ve şu anda Adelaide Üniversitesi'nden mikrobiyologlar tarafından incelendiğini de ekleyelim. Türün temsilcileri Cupriavidus metallidurans Bilim insanları biyofilmlerde birbirinden binlerce kilometre uzakta bulunan altın külçelerini keşfetti. Bu mikroorganizmalar, hücrelerinin içinde inert altın nanoparçacıklarını biriktirir ve aynı zamanda çevredeki suda çözünen tehlikeli altından da kendilerini arındırırlar.
Deniz suyundan metalik formda altının çıkarılmasına yönelik birleştirme işlemi ve ekipmanı, 1903 gibi erken bir tarihte önerildi.
Önceden filtrelenmiş deniz suyu, bir tüp aracılığıyla cıva içeren konik huni şeklindeki bir kabın tabanına pompalanıyor ve delikli levhalarla birçok bölüme ayrılıyordu (Şekil 92). Cıva ile temas ettirildiğinde yukarıya doğru su akışı, ince pomza cıvasını yakalamak için bir elekten, daha sonra delikli temas tabakalarından ve son olarak aparatın üst kısmında bulunan ve civayı tamamen yakalamak üzere tasarlanmış bir birleştirme kanalından geçirildi. akıştan birleştirilmiş altın. Amalgam genel kabul görmüş yöntemler (sıkma, sıyırma ve eritme) kullanılarak işlendi.
Benzer ekipman Ritter1 tarafından önerildi ve içerdiği ince cıva ve altının ağdan geçerek oluklu bir cihazda yakalanmasıyla farklılık gösteriyor.
İyon flotasyonu
Yukarıda belirtildiği gibi (bkz. Bölüm IV), iyon flotasyonu, bazı heteropolar bileşiklerin, yüzebilen, çözünmeyen bir bileşik oluşturmak üzere ağır metal iyonları ve özellikle altın iyonları ile etkileşime girme yeteneğine dayanmaktadır. Bu yöndeki en ünlü eser Sebba'nın (Güney Afrika) deniz suyuyla ilgili olanıdır 189 J.
İçine çekme
Karbon içeren malzemeler, deniz suyundan altın çıkarmak için ilk sorbentlerden biri olarak test edildi. Böylece Parker, 20. yüzyılın başında asfalt, bitüm, mineral reçine ve diğerleri gibi viskoz karbon içeren malzemelerin serbest altınla ilgisi olduğunu tespit etti. Bu temelde Parker, deniz suyundan ince bir şekilde dağılmış (veya sözde yüzen) altını, akışa yerleştirilmiş çubuklar ve şeritler üzerinde biriken katı, viskoz karbon içeren yataklara seçici olarak sabitleyerek yakalamayı önerdi. Tatlı suyun viskoz malzeme ile sürekli temasının sağlanması, denizin gel-git hareketi ile gerçekleştirilmelidir.
Ancak çoğu araştırmacı, karbon içeren sorbentler arasında aktif karbonların deniz suyundan altının soğurulması açısından en ilgi çekici olduğuna inanıyor.
Bu yönün öncüleri Alman araştırmacılar Nagel ve Baur (1912-1913), deniz suyundan altının soğurulması için kok, odun kömürü ve hayvan kömürü ile diğer bazı adsorbanların kullanılmasını önerdiler. Deneylerde, deniz suyu, bir kum filtresi kullanılarak (askıda bulunan malzemeyi ve jelatinimsi mikroorganizmaları uzaklaştırmak için) ön arıtmadan sonra, serbest süzme veya artan filtreleme yöntemi kullanılarak kok, kömür veya diğer karbon içeren malzemeden oluşan bir filtre yatağından geçirildi (Şekil 1). .93). Zenginleştirilmiş adsorban periyodik olarak çıkarıldı ve eritildi.
Deniz suyunu pompalama maliyetini azaltmak için, gemide adsorban yataklı delikli kapların veya sahte tabanlı kıyı tanklarının ve gelgit hareketiyle doldurulmuş tel veya kumaş ağ ile kaplanmış bir adsorban tabakasının kullanılması önerilmektedir. .
Klasik bir adsorbanın (aktif karbonlar) kullanımına paralel olarak, taze çökeltilmiş hidroksitler (alüminyum, demir, silika jel), pıhtılaşmış hidroselüloz vb. gibi oldukça gelişmiş yüzeye sahip inorganik sorbentlerle çalışmalar yapılmıştır. Bu durumda, inorganik sorbent ile doldurulmuş ve tamamen çift kat lifli bir malzeme ile kaplanmış kıyı fıçıları veya özel stantların kullanılması önerildi. tekstil malzemesi. Standlar haftalarca ve çoğu zaman aylarca deniz suyuna batırılır ve ardından adsorbe edilen altının çıkarılması için siyanür çözeltilerine maruz bırakılır. Altın kaplama standlar defalarca kullanılmaktadır.
Olası soğurma yöntemleri araştırılırken, bu süreçte tercihen koloidal metalik altının geri kazanıldığı bulunmuştur. Bu nedenle, halojen altını aynı anda metalik bir duruma indirgeyecek ve yeni oluşturulmuş bir aktif yüzey yaratacak bir sorbent aramak doğaldı. Bu tür olası sorbentlerin geniş bir yelpazesini inceleyen Parker, altının deniz suyundan en eksiksiz şekilde çıkarılması için, optimal tüketimi 2 kg/ton su olan demir sülfatın tercih edilmesi gerektiği sonucuna vardı.
Daha sonra Parker, demir sülfit kullanan adsorpsiyon yönteminin donanım tasarımı için ayrı bir patent2 aldı.
Halojenür indirgeme ve kolloidal altının adsorpsiyon işlemlerinin kombinasyonu, diğer araştırmacıların önerilerinde de görülmektedir. Bu nedenle Bardt, deniz suyunun indirgeyici madde olarak sülfit likörü (selüloz üretiminden elde edilen bir atık ürün) ile işlenmesini ve ardından bunun ince öğütülmüş kömür ve atomize metal (örneğin bakır, demir vb.) karışımıyla karıştırılmasını önerdi. Asil metaller içeren çökelti önce yakıldı (karbonu çıkarmak için) ve ardından eritilerek beraberindeki metalde altın toplandı.
Benzer bir hedef (halojenür altının azaltılması ve koloidal altının tamamen yakalanması), Glazunov ve çalışma arkadaşları (Paris, 1928) tarafından deniz suyunda çözünen altın için bir adsorban olarak sülfitlerin ve özellikle piritlerin kullanılmasını önererek takip edildi. .
Bu fikir pratik olarak ancak 1953'te kendi orijinal yollarına giden Walters ve Stillman tarafından gerçekleştirildi. Önerilerine göre sülfit cevheri, gelgit çizgisinin yakınına inşa edilen ve kıyıya doğru kıvrılan beton bir duvarın arkasına yığılmıştı. Sular yükseldiğinde cevher su altında kalıyordu ve gelgitte su cevherin içinden süzülüyordu. Bu döngü birçok kez tekrarlandı. Belirli bir süre sonra, adsorbe edilmiş altın içeren ayrışmış sülfit çamuru, gelgitte çıkarıldı ve eritildi. Mucitler, deniz suyunun radyoaktif elementlere maruz kalması durumunda altının sülfürlerle çökeltilmesinin kolaylaştığını belirtmişlerdir.
Stokes daha sonra deniz suyundan altını çökeltmek için çeşitli doğal ve yapay sülfit malzemelerinin kullanılabileceğini ve antimon sülfürün çok etkili olduğunu gösterdi.
Gernik ve Stokes, sülfürlerle altın soğurma sürecini yoğunlaştırmak ve aynı zamanda deniz suyu pompalama maliyetini ortadan kaldırmak için literatürde "antimon-sülfit tuzağı" olarak adlandırılan özel bir aparat önerdiler (çünkü bu bir adsorban, antimon sülfit olarak kullanılmak üzere tasarlandı) ) veya "gelgit enerji sistemi". Bu aparat, bir dirseğinde, ızgaraların arasına bir adsorbanın (aktif karbon veya sülfitler) yerleştirildiği bir genleşmenin bulunduğu, ters U şeklinde bir boru şeklinde yapılır. Deniz suyu, gelgit akıntısının etkisi altında veya açıklanan aparatın bağlı olduğu bir geminin hareketi sırasında bu tüpten akar.
Son 10-15 yılda, metal sülfürler kullanılarak altının deniz suyundan soğurularak çıkarılmasını geliştiren bir dizi patent ortaya çıktı 2. En çok orijinal fikir ve bu yöndeki ekipmanlar Amerikalı araştırmacı Norris 3 tarafından özetlendi.
En son buluşu, dayanıklı organik, sentetik veya doğal liflerin yüzeyine adsorbe edilmiş, taze çökeltilmiş metal sülfür kolloidlerinin kullanımına dayanmaktadır. Sentezlenen organik elyafların tipik bir örneği, polimerize edilmiş akrilonitril veya vinil siyanür elyaflarıdır. Doğal liflerden en uygun olanı Rami lifidir (Çin ısırgan otu). Bu tür lifler, ince bir kolloidal süspansiyona daldırılırsa (örneğin, çinko klorür ve sodyum sülfürün seyreltik çözeltilerinin yaklaşık 6.0 pH değerinde karıştırılmasıyla hazırlanan taze çökeltilmiş çinko sülfür), kolloidal sülfit parçacıklarının önemli bir bölümünü aktif olarak adsorbe edecek ve onları yüzeylerinde sıkıca tutun.
Bu şekilde hazırlanan sorpsiyon lifleri, zayıf altın içeren çözeltilerle (örneğin, deniz suyu) soy metal iyonları adsorbe edilir. Bunlar, az miktarda hidrojen peroksit veya sodyum hipoklorit ilavesiyle az miktarda hidroklorik asit ilavesiyle ısıtılmış seyreltik sodyum siyanür çözeltileri ile işlemden geçirilerek elyaflardan çıkarılabilirler. Adsorplanan iyonlar ayrıştırıldıktan sonra, fiberler çinko sülfit bulamacıyla ön işlemden geçirildikten sonra tekrar tekrar yıkanabilir ve yeniden kullanılabilir. Bu proseste çinko sülfürün yanı sıra demir, manganez, bakır, nikel ve kurşun sülfürler de kullanılabilmektedir.
Norris'in uzun vadeli araştırması, çoğu deniz suyunda çözünen bazı oksitleyici gazların, kullanılan toplayıcıları ve adsorpsiyon liflerini olumsuz yönde etkileyebileceğini ortaya koymuştur. Bu gazlar oksijen, nitrojen ve karbondioksitten oluşur. Bu nedenle, en büyük etkiyi elde etmek için önerilen cihazın, bu tür gazları, liflerin toplayıcı yapısıyla temas etmeden önce akan deniz suyundan sürekli olarak uzaklaştıracak bir araca sahip olması gerekir. Ayrıca, nispeten az sayıda metal iyonu da bulunmaktadır. Tek bir normal işlemde toplanan elyaf kütlesinin işlenmesi ve taşınmasının karmaşıklığının yanı sıra, tüm işlemlerin sürekli ve otomatik olarak gerçekleştirilmesi tavsiye edilir. Norris tarafından önerilen aparatta tüm bu faktörler dikkate alınmıştır (Şekil 94).
Araştırmacıların özellikle ilgisini çeken konu, deniz suyundan altın ve gümüşün çıkarılması için doğal ve yapay iyon değiştiricilerin kullanılmasıdır.
Bu yöndeki öncelik, 1953 yılında deniz suyundan gümüş elde etmek için demir ve manganez zeolitlerin kullanılmasını öneren Brook'a aittir.
Daha sonra, 1964 yılında, Bayer ve meslektaşları (Almanya), deniz suyundan değerli metallerin %100'e kadarını çıkarabilen, şelat iyon değişim reçineleri adı verilen maddeleri yarattılar.
Deniz suyundan altının çıkarılması için katı iyon değiştiricilerin kullanımına yönelik en yeni çalışmalardan en ilginç olanı, Guff Araştırma ve Geliştirme Şirketi'nden (ABD) bir grup deneycinin çalışmasıdır.
Değerli metallerin toplanması için asılı karboksilat veya amid grupları içeren suda çözünmeyen bir etilen polimerinin kullanılması önerilmektedir. Biri en iyi yollar belirtilen polimerin elde edilmesi - bir etilen alkil akrilat kopolimerinin sabunlaştırılması veya bir etilen kopolimerinin ve maleik, fumarik ve takonik asitler dahil olmak üzere asidik grupların bir esterinin sentezlenmesi. Bu tür emici maddelerin üretimi patentte ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.
Polimer filmin yeterli bir yükleme derecesine ulaşıldığında, emilen altın, polimerin yakılmasından sonra külden eritilerek ekstrakte edilebilir veya polimerlerin kostik soda (kostik soda) içinde çözülmesinden elde edilen çözeltilerden çökeltilebilir.
Doğal ve yapay iyon değiştiricilerin kullanım yolları temelde yukarıda tartışılan sorbentlerle aynıdır: deniz suyu akışına kurulum, fıçıdaki bir yataktan filtreleme, gözenekli kaplara yükleme.
Merro, yapay iyon değiştiricileri kullanmanın tamamen yeni bir yolunu önerdi; bunları ticari yolculuk yapan bir geminin gövdesine uyguladı. Hedef limana varıldığında iyon değiştirme reçinesi kaptan çıkarılabilir ve işlenebilir. Reçine işleme, asitler ve özel elementlerle yıkamayı ve ardından içeren eluatın elektrolizini içerir. değerli metaller. Rejenere reçineler tekrar tekrar kullanılabilir.
En ekonomik öneri, geminin ambarında bulunan ve iyon değiştirici reçinelerle doldurulmuş özel cihazların kullanılmasıdır. Burada geminin ileri doğru hareketinin iyon değiştirici ile deniz suyunun sürekli olarak gemi içerisinden akmasına neden olması sağlanmaktadır. Bu kap yaklaşık 9,5-10 m2 kesit alanına, 3 m uzunluğa sahip olmalı ve yaklaşık 28 m3 reçine içermelidir. Reçine üzerine soğurma sırasında deniz suyunun maksimum akış hızı, dakikada -0,8 m3 ila 1 m2 yüzey arasında olmalıdır (0,8 m/dak).
Bu debide sorpsiyon cihazından günde -12.500 ton deniz suyu geçecektir. Suda tutulduğunda bile
Günde 1 mg!t altın, 12,5 g altın elde edilmesini sağlar. Bir yıllık sürekli yolculuk sırasında, yaklaşık 5.000 dolar değerindeki yaklaşık 4,5 kg altın adsorbe edilebilir.
Simantasyon
Hakkındaki birkaç bilgiden biri pratik uygulama Deniz suyundan altının sementasyonu yöntemi, ABD'de patentli Parker yöntemini ifade eder. Nikel tozu çimentolu bir metal olarak önerilmiştir. İndirgeme, ikame ve adsorpsiyon yoluyla hem halojen hem de elemental formda bulunan altın deniz suyundan izole edilebilir.
Nikel tozunun deniz suyuyla karıştırılmasıyla sementasyon gerçekleştirilirken, ağırlıkça %15 ila %20 arasında bir altın yüklemesi elde etmek mümkündür. Yüklenen nikel tozu tekneden çıkarılır ve eritilir.
Sneeming, çok fakir deniz sularından altını çökeltmek için altının tellüryuma olan ilgisinin arttırılmasını önerdi. Oldukça gelişmiş bir reaksiyon yüzeyine sahip amorf tellür ile biriktirmenin en çok tavsiye edildiği tespit edilmiştir. Böyle bir çimentolu madde, çözünür tellür tuzunun kükürt dioksit ile işlenmesiyle elde edilir. Deniz suyu sabit bir amorf tellür tabakasından filtrelenir. Depolanan altını çıkarmak için zenginleştirilmiş kütle, tellürü süblimleştirmek için ısıtılır (sonraki yakalamayla birlikte) ve geri kalanı altın olarak eritilir.
Deniz suyunda en az 60 elementin çözündüğü bilinmesine rağmen endüstriyel ölçekte yalnızca dört tanesi çıkarılıyor. Bunlar sodyum, klor (ortak sofra tuzu), magnezyum ve bazı bileşiklerinin yanı sıra bromdur. Üretim sürecinde yan ürün olarak sofra tuzu veya magnezyum çıkarılırken belirli kalsiyum ve potasyum bileşikleri çıkarılır. Tipik olarak bu ürünler ya deniz suyundan ekstraksiyon yoluyla ya da kalsiyum ve potasyumu konsantre eden alglerin işlenmesiyle elde edilir. Bununla birlikte, listelenen elementlerin doğrudan deniz suyundan endüstriyel olarak çıkarılmasının henüz geliştirilmediğine dikkat edilmelidir. Deniz suyundan diğer mineral bileşiklerini çıkarmak için çok sayıda girişimde bulunuldu, ancak ticari çıkarım başarısız oldu. Deniz suyundan sofra tuzu, magnezyum ve bileşikleri, brom, iyot, potasyum, kalsiyum sülfat, altın ve gümüşün çıkarılması için birçok yöntemin patenti alınmıştır (Baudin, 1916; Cernik, 1926; Niccali, 1925; S.O. Petterson, 1928; Vienne). , 1949).
Sofra tuzu ekstraksiyonu
Deniz suyundan sistematik tuz çıkarılması Çin'de MÖ 2200'den çok daha önce başladı. e. Yüzyıllar boyunca birçok halk tuz kaynağı olarak denize bağımlıydı (Armstrong, Miall, 1946). Artık deniz suyundan güneş ışınlarıyla basit bir şekilde buharlaştırılarak elde edilen tuz, Çin, Hindistan, Japonya, Türkiye ve Filipinler gibi ülkelerde toplam tuz tüketimi dengesinde önemli bir paya sahip. Dünya çapında her yıl yaklaşık 6 milyon ton tuz üretiliyor. Tipik olarak deniz suyundan buharlaşarak tuz üretmek, kuru rüzgarların olduğu sıcak bir iklim gerektirir. Bununla birlikte, denizin yakınlığı ve sıcak iklime ek olarak, bir dizi başka koşulun da karşılanması gerekir: buharlaşma havuzlarının toprak geçirgenliğinin düşük olması, deniz seviyesinin altında uzanan veya deniz gelgitleri nedeniyle sular altında kalan geniş alçak alanların varlığı. aylarca aktif buharlaşma sırasında düşük yağış, nehir tatlı sularının seyreltici etkisinin olmaması ve son olarak tuz çıkarma maliyetinin düşük olması nedeniyle - ucuz araçların bulunması veya satış pazarlarının yakınlığı.
Amerika Birleşik Devletleri'nde tüketilen tuzun yaklaşık %5'i, özellikle balıkçılığın 1852'de başladığı San Francisco Körfezi bölgesinde buharlaşma yoluyla üretilmektedir. Şekil 5, San Francisco Körfezi'nin güney ucuna yakın yapay buharlaşma havuzlarını göstermektedir. Burada toplam yaklaşık 80 metrekare alana sahip. mil "Leslie Tuz Şirketi" yılda yaklaşık 1,2 milyon ton tuz üretiyor. Benzer tuz tavaları, Güney Kaliforniya'daki Newport ve San Diego Körfezlerinin üst kısımlarında da bulunur; yıllık verimlilikleri 100 bin tondur (Emery, 1960). Deniz suyunun San Francisco Körfezi yakınındaki buharlaşma havzalarına bırakılması, suyun yüksek olduğu dönemlerde havzayı denizden koruyan barajdaki savak kapakları aracılığıyla gerçekleştirilmektedir. Deniz suyu önemli bir kısmı buharlaşıp içindeki tuzlar çökene kadar burada tutulur.
Pirinç. 6. Kristalize tuzun üst tabakasını çıkarmak için mekanik kazıyıcılar kullanılır. Tuz hasadı gerçekleştiğinde tuz tabakasının kalınlığı genellikle 4-6 inç'e ulaşır.
Kalsiyum sülfat çözeltiden ilk kristalleşenlerden biridir. Kalsiyum sülfat tuzları dibe çöktükten sonra, kalan tuzlu su dikkatlice kafes havuzuna aktarılır, burada buharlaşma nedeniyle çözelti, sodyum klorür çökelmeye başlayana kadar daha da koyulaştırılır. Tuzlu suyun buharlaşması, yaklaşık 1,28'lik bir özgül ağırlığa ulaşana kadar, yani magnezyum tuzlarının eklenmesi başlayana kadar devam eder. Bu aşamada salamura çözeltisine acı ana salamura adı verilir. Tuzlu su kafes havuzundan çıkarılır ve ondan çeşitli magnezyum bileşikleri, brom ve diğer tuzların elde edildiği diğer tesislere taşınır. Tuzlu suyun çıkarılmasından sonra, taze tuzlu su tekrar kafes havuzuna dökülür ve sodyum klorür üretim döngüsünün tamamı tekrarlanır. 1 Ağustos itibarıyla bu havuzların dibinde 4-6 inç kalınlığında bir sodyum klorür tabakası birikti. Tuz numunesi, mekanik kazıyıcılar ve yükleyiciler kullanılarak alınır (Şekil 6); daha sonra tuz, deniz suyuyla çeşitli yabancı maddelerden yıkanır ve büyük koni şeklindeki tümsekler şeklinde depolanır (Şek. 7). Çoğu durumda endüstriyel kullanım için kullanılan tuz daha fazla saflaştırılmaz. Ancak halkın gıda tüketimine yönelik olması halinde ilave olarak saflaştırılır. Rafine üründeki NaCl içeriği %99,9'u aşmaktadır. Güneşin etkisi altında deniz suyunun serbest buharlaşmasıyla elde edilen tuzun maliyeti, ABD'de çıkarma sahası yakınındaki 1 ton ham ürün başına 10 ABD Doları ile saflaştırılmış ve paketlenmiş sofra tuzu tonu başına 150 ABD Doları arasında değişmektedir.
Deniz suyundan tuz çıkarma prosedürü tüm dünyada hemen hemen aynıdır, ancak bazı ülkelerde ucuz işgücü bu sürecin değiştirilmesini mümkün kılmaktadır.
İsveç ve Sovyetler Birliği gibi farklı iklime sahip ülkelerde tuz, deniz suyunun dondurulmasıyla elde edilir. Neredeyse saf sudan oluşan tuzlu su buzu, artık tuzlu sudan filtrelenir ve daha sonra, artık kısımların konsantrasyonu yapay ortamın etkisi altında kuruyana kadar buharlaşmaya başlayacak kadar yüksek hale gelmeden önce onu dondurmak için bir dizi ardışık işleme tabi tutulur. ısı (Armstrong, Miall, 1946) .
Sodyum klorürün ayrılmasından sonra kalan konsantre tuzlu su, içinde bulunan bileşiklerin ekstrakte edilmesi için daha ileri özel işlemlere tabi tutulur. Bu nedenle, bir çözeltiye kalsiyum klorür eklenmesi, daha sonra satılan kalsiyum sülfatın (alçıtaşı) çökelmesine neden olur. Tuzlu suyun daha fazla konsantrasyonuyla magnezyum, potasyum ve diğer tuzlar çökelir. Prosesin son aşamalarında, kalan çözeltiden magnezyum klorür ve brom ekstrakte edilir.
Deniz suyundan bromun çıkarılması
Okyanus, yer kabuğundaki toplam brom içeriğinin %99'unu içerdiğinden, brom neredeyse bir deniz elementi olarak kabul edilebilir (bkz. Tablo 2). Brom, 1825 yılında Fransız araştırmacı A. J. Balard tarafından Montpellier yakınlarındaki tuzlu bataklıkların suyundan tuz çökeltildikten sonra elde edilen konsantre çözeltilerde keşfedildi. Brom daha sonra Strasfurt'taki potas yataklarında ve Michigan, Ohio ve Batı Virginia'daki sondaj kuyularından elde edilen tuzlu sularda keşfedildi. Brom ilk kez 1926 yılında Kaliforniya'da yapay buharlaştırma tanklarında tuzun çıkarılması sırasında elde edilen ana salamuraların işlenmesi sırasında deniz suyundan izole edildi. Yüksek sıkıştırmalı içten yanmalı motorların üretilmesinden önce bromun endüstriyel tüketimi nispeten sınırlıydı, bu nedenle pazar talebi kuyu tuzlu sularından ve tuz yataklarından elde edilen miktarlarla karşılanıyordu. Ancak daha sonra durum çarpıcı biçimde değişti. Silindir duvarlarında, valflerde, pistonlarda ve bujilerde kurşun birikmesini önlemek için tetraetil kurşun katkı maddesi içeren vuruntu önleyici benzine etilen dibromid eklendi. Broma olan ihtiyacın bu kadar artmasıyla birlikte sondaj kuyularından pompalanan tuzlu suların yetersiz kaldığı ortaya çıktı. Tuz üretiminde yan ürün olarak bromun üretilmesi de talebi karşılayamadı. Başka bir brom kaynağına acil ihtiyaç vardı.
Ek brom kaynaklarına yönelik kapsamlı bir araştırmada Ethyl Corporation, bromun önceden konsantre edilmemiş deniz suyundan doğrudan çökeltilmesi için bir süreç geliştirdi. Bu şemaya göre, deniz suyu anilin ve klor ile işlendiğinde brom, çözünmeyen bir bileşik - tribromoanilin - formunda çökeltilir. Klorun hidrolizini önlemek için deniz suyu önce sülfürik asitle asitlendirilir. Daha sonra bu süreç endüstriyel ölçeğe genişletildi. Tesis bir gemiye kuruldu ve daha sonra brom geri kazanım tesisine dönüştürüldü. Ayın 25 günü çalışan böyle bir yüzen tesis, yaklaşık 75 bin kilo brom üretiyor. Aynı dönemde tesis, üst ve alt katlar arasında depolanan 250 ton konsantre sülfürik asit, 25 ton anilin, 66 ton klor gibi reaktifleri tüketiyor. Ton başına yalnızca 0,1 lb içeren deniz suyundan bromun çıkarılmasının verimliliği yaklaşık %70'tir. Gemide, prosesin tamamlanmasından sonra deşarj edilen atık suların deniz suyunu seyreltmemesi için alınmış koruyucu önlemler bulunmaktadır. Daha sonra, karışmayı önlemek için birçok kıyıda bulunan kıyı boyunca uzanan deniz akıntılarının başarıyla kullanılabileceği anlaşıldı. Şu anda, teknik açıdan, yüzen bir tesisteki bromun çıkarılması sürecinin başarıyla çözüldüğüne inanılıyor, ancak açık denizde oldukça aşındırıcı reaktiflerle çalışmanın karada olduğundan çok daha zor olduğu düşünülüyor.
Brom çıkarma tesisinin inşası için yer seçimi özel bir dikkatle yapılmalıdır. Bu durumda, tesis tarafından tüketilen deniz suyunun yağış, atık su ve ayrıca bromun daha önce çıkarıldığı suyla seyreltilmesi olasılığını önceden dışlamak gerekir. Ayrıca deniz suyunun yüksek ve sabit bir tuzluluğa, nispeten yüksek bir sıcaklığa sahip olması ve klor israfına neden olan organik atıklarla kirlenmemesi gerekir. Yukarıdaki gereksinimlerin tümünü karşılayan böyle bir yer Cure Plajı'nın (Kuzey Carolina) yakınında bulundu. Ethyl Dow Chemical Company burada yılda 3 bin ton brom kapasiteli bir tesis kurdu. 1938 yılında bu işletmenin kapasitesi yıllık 20 bin ton broma çıkarıldı (Shigley, 1951).
Bu türden bir başka tesis, deniz suyundan brom çıkarma koşullarının tüm teknolojik gereklilikleri Cure Plajı yakınındakinden daha büyük ölçüde karşıladığı Freeport yakınlarında inşa edildi. Bu tesisin tasarım kapasitesi yıllık 15 bin ton bromdur. 1943 yılında aynı kapasitede başka bir tesis daha inşa edildi. Cure Plajı yakınındaki işletme İkinci Dünya Savaşı'nın sonunda kapatıldı. Dolayısıyla Freeport tesisleri şu anda ABD'nin yıllık olarak tükettiği bromun miktarının yaklaşık %80'ini üretiyor. İncirde. Şekil 8, Ethyl Dow Chemical Company'nin brom ekstraksiyon prosesinin akış diyagramını göstermektedir.
Cure Beach tesisinde, daha önce geliştirilen teknolojiye göre, içinde ahşap ızgaralar bulunan bir tuğla kulenin tepesine deniz suyu ile asit ve klor karışımı döküldü. Deniz suyunda çözünen brom, klor tarafından nispeten uçucu elementel broma indirgendi ve karışımda mevcut olan asit, klorun hidrolizini önledi. Deniz suyu ve brom karışımı kulenin tepesinden boşaltılırken, aşağıdan yukarıya doğru hava üflendi. Geçen hava, serbest bromu deniz suyundan dışarı taşıyarak soda külüyle dolu bir emme kulesine taşıdı, ardından bromsuz deniz suyu tekrar denize deşarj edildi. Brom ile doyurulmuş bir soda külü çözeltisi, sodyum bromatları ve bromitleri serbest broma dönüştürmek için sülfürik asit ile işlendi. Karışım daha sonra bir buharlaştırma sütununa pompalandı; burada brom damıtıldı ve cam veya seramik kaplarda yeniden yoğunlaştırıldı. Bromun damıtma yoluyla daha fazla saflaştırılması, nihai olarak %99,7'ye kadar brom içeriğine sahip bir ürünün elde edilmesini mümkün kıldı.
1937'de bu süreç biraz değiştirildi. Bu nedenle bromun ilk damıtılması sırasında transfer maddesi olarak kükürt dioksit ve hava kullanıldı. Sonuç olarak brom, hidrobromik asit formunda salındı ve bu, daha sonraki saflaştırma işleminin önemli ölçüde iyileştirilmesini mümkün kıldı. Her iki proseste de bromun geri kazanım verimliliği %90'ı aşsa da, kükürt dioksit kullanılarak deniz suyundan bromun doğrudan ekstraksiyonu artık neredeyse yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'nde kullanılmaktadır (Shigley, 1951).
Magnezyumun deniz suyundan çıkarılması
Magnezyum inşaatta kullanılan en hafif metaldir. Özgül ağırlığı 1,74, alüminyumunki 2,70, demirinki ise 7,87'dir. Bu metal en çok taşıt yapımında kullanılır. Ayrıca magnezyum, alüminyum ile alaşımların bir bileşeni olarak, anodik ve katodik koruyucu kaplama sistemlerinde, darbeli fotoğraf lambalarında ve diğer birçok teknoloji alanında kullanılır. 1964 yılında yıllık dünya magnezyum üretimi yaklaşık 150 bin ton civarındaydı.
Deniz suyu yaklaşık %0,13 oranında magnezyum içerir. Bu konsantrasyon, karada çıkarılan magnezyum cevherindeki miktarın yalnızca 1/300'ü olmasına rağmen, ABD için bu metalin ana kaynağı deniz suyudur. Magnezyum ilk olarak İngiltere'de deniz suyundan elde edildi (Armstrong, Miall, 1946), ancak deniz suyundan magnezyum çıkarmaya yönelik ilk büyük işletme, 1941'in başlarında Freeport yakınlarında Ethyl Dow Chemical Company tarafından kuruldu. Bu zamana kadar Amerika Birleşik Devletleri'ndeki magnezyum kuyu tuzlu sularından ve manyezit yataklarından elde ediliyordu.
Fabrikanın Freeport yakınlarında inşa edileceği yerin seçimi aşağıdaki çok uygun koşullar tarafından belirlendi. Doğal gazın ucuz olması, ısı ve elektrik üretiminde etkin bir şekilde kullanılmasına olanak tanıyor. Tesisin coğrafi konumu, atık suyun Meksika Körfezi'ne geri boşaltılmasını mümkün kılıyor ve tüketilen deniz suyunun seyreltilmesi ihtimali son derece ihmal edilebilir. Magnezyum fabrikasından sadece birkaç mil uzakta, Meksika Körfezi'nin dibinden çıkarılan kireç kabuklarından çok ucuz kireç elde edilebiliyor. İncirde. Şekil 9, Freeport yakınlarındaki bir tesiste magnezyum ekstraksiyonuna yönelik bir akış diyagramını göstermektedir ve bu tesisin bölümlerinden biri, Şekil 2'de gösterilmektedir. 10.
Pirinç. 10. Ethyl Dow Chemical Company'nin Freeport (Texac) fabrikasındaki magnezyum işleme tesisinin genel görünümü. Magnezyum klorürün çökelmesini hızlandırmak için içine deniz suyu ve kireç karışımının pompalandığı Dorr yoğunlaştırıcılar ön planda görülebiliyor.
Deniz suyu, Meksika Körfezi'ne bağlı bir kanalın su altı savak kapaklarından saatte yaklaşık 1 milyon galon hızla tesise giriyor. Bu besleme sisteminin avantajı, suyun alt katmanlarının, tesis alanındaki yüzey suyundan önemli ölçüde daha yüksek tuzluluğa sahip olmasıdır. Yapay bir havuzda, su sürekli olarak kireç sütü ile arıtılır (yukarıda istiridye kabuklarının kalsine edilmesiyle kirecin elde edildiği belirtilmişti). Kireç sütünün magnezyum bileşikleri ile reaksiyonu sonucunda, çözünmeyen magnezyum hidroksitin çamur benzeri sıvı bir çökeltisi oluşur ve bu daha sonra çökeltme tanklarına pompalanır. Tortu, bu üretimde tüketilen toplam deniz suyu hacminin yaklaşık% 2'sini oluşturur, yani teknolojik sürecin ilk aşamasında zaten faydalı bileşenin 100 kat konsantrasyonu gerçekleştirilir. Atık su, tesisten oldukça uzakta Meksika Körfezi'ne akan Brasos Nehri'ne boşaltılıyor.
Filtrelenmiş magnezyum hidroksit hidroklorik asit içerisinde çözülür. Elde edilen magnezyum klorür çözeltisi, deniz suyundan yakalanan tuzlardan kısmen kurtulmak için buharlaştırılarak konsantre edilir. Çözeltiye magnezyum sülfat eklenerek kalsiyum, çözünmeyen sülfat veya alçıtaşı olarak çökeltilir, ardından çözelti tekrar filtrelenerek alçı ve diğer tuzlar ayrılır ve daha sonra buharlaştırılarak konsantre edilir. Magnezyum klorür konsantrasyonu yaklaşık %50'ye ulaştığında ve çözeltinin sıcaklığı yaklaşık 170°'ye yükseldiğinde, önceden kurutulmuş katı MgCl2 üzerine püskürtülür. Çözücü anında buhara dönüşür ve magnezyum klorür çöker. Kurutulmuş katı kalıntı daha sonra bir elektrolitik odaya yerleştirilir ve burada magnezyum metali ve klor gazına ayrışır. Klor, işlemin sonraki döngülerinde başarıyla kullanılan hidroklorik asite dönüştürülür. Magnezyum metali elektrolitik odadan dışarı alınır ve külçeler halinde oluşturulur. Metal içerikleri %99,8'i aşmaktadır (Shigley, 1951).
ABD'nin genel ham, birincil metalik magnezyum talebi, II. Dünya Savaşı'nın sonundan bu yana deniz suyundan üretilerek karşılanmaktadır. Savaş sırasında ABD hükümeti, magnezyum üretimi için hammadde olarak manyezit, dolomit, kuyulardan pompalanan tuzlu sular ve deniz suyunu kullanan bir dizi fabrika inşa etti. Ancak savaşın sonuna gelindiğinde bu tesislerden hiçbiri deniz suyundan magnezyum çıkaran işletmelerle rekabete dayanamadı ve bu, hükümetin ilk tesislere ürünlerin tam satışını garanti etmesine rağmen deniz suyuyla çalışan işletmeler bunu yapmamasına rağmen böyle garantileri var.
Bir magnezyum tesisinin inşası için yer seçimi, deniz suyundan brom üreten bir tesise göre daha az katı gerekliliklere göre belirlenir. Ancak brom ve magnezyumun birlikte ekstrakte edildiği durum istisnadır. Bu nedenle, magnezyumun çıkarılması sürecinde deniz suyunun sıcaklığı ciddi bir öneme sahip değildir ve hammadde tüketimi daha az önemlidir: 1 pound elementel magnezyum üretmek, bromda kullanılan deniz suyunun yalnızca %5'i kadardır. ekstraksiyon tüketilmektedir. Bir tesis için yer seçiminin fizibilitesini belirleyen en önemli faktörler ucuz kireç, yakıt ve elektrik kaynaklarının yakınlığıdır. Deniz suyundan magnezyum çıkarma işleminin verimliliği %85-90'dır. Modern teknolojik yetenekler, magnezyumun deniz suyundan çok daha eksiksiz bir şekilde çıkarılmasını mümkün kılsa da, bu ekonomik açıdan karlı değildir, çünkü çıkarma oranındaki %90'ın üzerinde bir artışın, her biri için sermaye maliyetlerinde keskin bir artışın eşlik ettiği hesaplanmaktadır. yüzde artış.
Bu prosesin doğal avantajlarından biri, ham maddelerin düşük maliyetinin, bu malzemelerin pompalanarak doğrudan üretim hattına beslenmesi durumunda daha da azaltılabilmesidir. Bu mekanize besleme, üretim sürecinin büyük ölçüde sürekli olmasını ve otomatik kontrol cihazlarının kurulmasını mümkün kılar. Üstelik bu tip tesisin olumlu bir özelliği, tükettiği hammaddelerin son derece tek biçimli olmasıdır.
Magnezyum bileşikleri
MgO, Mg(OH)2 ve MgCl2 formundaki magnezyum, çok çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Eritme fırınlarındaki iç kaplamalar için refrakter malzeme olarak, farmasötik üretim, yalıtkanlar, gübreler, suni ipek ve kağıt ve çok daha fazlası için hammadde olarak kullanılır. Dünya çapında pek çok şirket, magnezyum bileşiklerini deniz suyundan elde ediyor; Özellikle bu İngiltere ve ABD için tipiktir. Magnezyum bileşiklerinin deniz suyundan ilk endüstriyel ekstraksiyonu, sofra tuzu üretiminde artık tuzlu sulardan bir yan proses olarak gerçekleştirildi (Seaton, 1931; Manning 1936, 1938).
Pirinç. 11. Kaiser Aluminium Aid Chemical şirketinin Moss Landing (California) yakınlarındaki magnezyum fabrikasındaki proses sekansı.
Magnezyum bileşiklerinin deniz suyundan ekstraksiyonuna yönelik prosesin bir diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 11. Bu teknolojik plan, Moss Landing (California) yakınındaki Kaiser Aluminium and Chemical Corporation tarafından işletmelerinde kullanılmaktadır. Deniz suyu kalsine dolomit ile karıştırılır. Magnezyum hidroksitin çökelmesi meydana gelir ve bu daha sonra büyük konsantrasyon tanklarına yerleştirilir. Çökeltildikten sonra magnezyum hidroksit geri kazanılır, çözünebilir yabancı maddeleri çıkarmak için yıkanır ve su içeriğini yaklaşık %50'ye düşürmek için filtrelenir. Bu şekilde elde edilen magnezyum hidroksitin bir kısmı briket şeklinde homojenize edilmiş filtre keki formunda satışa sunulmaktadır. Bu ürünler kağıt ve magnezyum izolasyon üretiminde kullanılmaktadır. Tortunun filtrede kalan kısmı daha sonra tekrar kalsine edilerek çeşitli derecelerde MgO oluşturulur ve bu, suni ipek, kauçuk, yalıtım kaplamaları ve refrakter tuğla üretiminde kullanılabilir. İncirde. Şekil 12, magnezyum bileşiklerinin üretimi için Kaiser tesisini göstermektedir.
Pirinç. 12. Moss Leiding (Kaliforniya) yakınlarındaki Kaiser Alüminyum ve Kimya şirketinin deniz suyundan magnezyum çıkarma tesisi (bir uçaktan fotoğraf).
Amerika Birleşik Devletleri'nde kostik kalsine magnezyum oksidin toplam hacminin yaklaşık %90'ı ve refrakter magnezyanın yaklaşık %50'si deniz suyundan veya kuyulardan pompalanan tuzlu sulardan elde edilir.
Deniz suyundan altın
Deniz suyundan altın çıkarma yöntemlerinin geliştirilmesine o kadar çok çaba ve masraf harcandı ki, bu bakımdan başka herhangi bir elementle kıyaslamak çok zor. Deniz suyundan altının çıkarılmasıyla ilgili konularda hem yöntem hem de ekipmanı kapsayan birçok patent verilmiştir (Bardt, 1927; Baudin, 1916; Bauer, 1912; Cernik, 1926; Bitter, 1938; Stoces, 1925). 1866'da Fransız Bilimler Akademisi'nin bir üyesi deniz suyunda çok az miktarda altının varlığını keşfetti. Daha sonra 1886'da Manş Denizi sularındaki altın içeriğinin 1 ton su başına 65 mg'a kadar çıktığı bildirildi.
Bu yüzyılın başında Svante Arrhenius, deniz suyundaki altın içeriğine ilişkin önceki tespitlerin en az 10 kat abartıldığına dikkat çekti. Ancak yine de Arrhenius'un kendi hesaplamaları deniz suyundaki minimum altın içeriğinin 1 ton başına 6 mg'dan az olmadığını gösterdi. Bu hesaplamalara göre Dünya Okyanuslarında yaklaşık 8 milyar ton altın bulunmaktadır. Bu miktardaki altın, dünyadaki her insanı milyoner yapmaya yetiyor. Ancak çok sayıda patent ve projeye rağmen deniz suyundan bu metalin pratik olarak elle tutulur bir miktarı henüz elde edilemedi.
Birinci Dünya Savaşı'nın sonunda parlak Alman kimyager ve Nobel Ödülü sahibi Dr. Fritz Haber, Almanya'nın savaş borcunun denizden çekilen altınla ödenebileceğini savundu. Altın konsantrasyonunun 1 ton deniz suyunda 5-10 mg olduğuna inanan Haber, okyanuslardaki en yüksek altın içeriğini incelemek için bir araştırma gemisini uygun personel ve ekipmanla donattı. Ancak Haber, çok üzücü bir şekilde, altın konsantrasyonlarının ton su başına 0,001 mg'ı nadiren aştığını buldu (Haber, 1927). En yüksek altın içeriği Güney Atlantik'te gözlenir ve 1 ton başına 0,044 mg'dır. Altın içeren bölgeleri boşaltan nehirlerin aktığı San Francisco Körfezi'nde bile altın konsantrasyonu, bu elementin ortalama içeriğinden çok daha yüksek değildir. açık okyanus. Bu sorun üzerinde 10 yıl çalıştıktan sonra Haber, deniz suyundan altın çıkarmanın karlı olmadığı sonucuna vardı. Haber'in deniz suyundaki altın içeriğine ilişkin tahminlerinin bir ölçüde hatalı olduğu, zira analizler sırasında kullandığı kimyasallarda ve reaksiyon kaplarında altının varlığını hesaba katmadığı artık tespit edildi.
Deniz suyundan altın çıkarma yöntemleri, altına karşı yüksek afiniteye sahip olan sülfür parçacıklarının kullanımına dayanmaktadır. Deniz suyu bu parçacıkların üzerinden geçtiğinde altının sülfitlerin yüzeyine yapıştığına inanılıyor. Ayrıca deniz suyundan altın çıkarmak için civanın da malzeme olarak kullanılması önerilmiştir.
Deniz suyundan altın çıkarmak için yapılan birçok girişime rağmen, bu metalin önemli miktarlarda elde edildiği bilinen tek bir durum var. Kuzey Carolina'daki brom çıkarma tesisindeki kapsamlı çalışmalarla bağlantılı olarak Ethyl Dow Chemical Company, altın dahil diğer metallerin çıkarılmasını araştırıyordu. 15 ton deniz suyunun işlenmesi sonucunda değeri yaklaşık 0,0001 dolar olan 0,09 mg altının geri kazanılması mümkün olmuştur (Terry, 1964).
Deniz suyundan çıkarılan diğer maddeler
Sıradan tuz, brom, magnezyum ve bileşiklerine ek olarak, bazen deniz suyundan bir takım başka maddeler de çıkarılır. Bunlar genellikle tuz üretiminin yan ürünleridir veya belirli bitki veya balıkların ara aracılığı ile elde edilir.
İyot ilk kez 1811 yılında güherçile fabrikası sahibi Fransız Bernard Courtois tarafından yosun külünde keşfedildi. Alkali üretimi için uygun hammadde arayışındayken bu amaçla algleri kullanmaya karar verdi. Sıcak, konsantre sülfürik asit içeren reaksiyon kaplarını temizlerken alg külünden mor buharlar çıktığını fark etti. Buharlar, kabın daha soğuk kısmının duvarlarında koyu metal benzeri kristaller halinde yoğunlaştı (Armstrong, Miall, 1946). Bazı alglerin, özellikle de Laminaria'nın iyot içeriğinin, hava kurusu bazında yaklaşık %0,5 olduğu bulunmuştur. Deniz suyundaki iyot konsantrasyonu yaklaşık 0,05 mg/l veya yaklaşık %0,000005'tir. Dolayısıyla bu tür alglerde, deniz suyundaki içeriğine kıyasla 100.000 kat iyot konsantrasyonu bulunur.
Courtois'nın keşfinden kısa bir süre sonra iyotun tıp açısından önemi anlaşıldı. Deniz yosunundan iyot çıkarmak için ağırlıklı olarak Kuzey İngiltere'de yoğun bir endüstri gelişmeye başladı. 1846'da Glasgow'da deniz yosunundan iyot çıkaran 12'den fazla fabrika vardı. Ancak Şili'deki nitrat yataklarında iyotun keşfi, deniz yosunundan iyot ekstraksiyonunun azalmasına yol açtı.
Aynı dönemde deniz yosunundan önemli miktarlarda potasyum ve sodyum tuzları çıkarıldı. Bu prosese yönelik teknoloji esasen geliştirilmemiştir. Tipik olarak, alglerin suyla basit bir şekilde süzülmesi ve ardından elde edilen çözeltinin buharlaştırılması gerçekleştirildi. Tuz elde etmenin bir diğer yaygın yöntemi de deniz yosununu yakmak ve külünü suyla süzmekti. Bu ilkel işlemlerin bir sonucu olarak, sülfürik asit ve manganez dioksit ile karıştırıldığında elementel iyodine indirgenen potasyum veya sodyum iyodür bileşikleri formunda iyot elde edildi.
Alg kullanım tarihinde üç farklı dönem ayırt edilir: a) birincisi - alglerin alkali üretimi için hammadde olarak kullanıldığı zaman, b) ikincisi - iyot çıkarmak için kullanıldıkları zaman ve c) üçüncü - alglerden potas çıkarıldığında. Ancak her dönem, bu ürünleri karada çıkarılan daha ucuz hammaddelerden elde etmek için daha gelişmiş yöntemlerin yaratılmasıyla sona erdi. Şu anda algler, gıda üretiminde jelatin oluşturucu ve emülsiyon oluşturucu madde olarak kullanılan organik bir bileşik olan sodyum aljinatın üretiminde hammadde olarak kullanılmaktadır. Söz konusu kimyasal bileşiklerin üretimi için deniz yosununu hammadde olarak işleyen büyük işletmeler Güney Kaliforniya kıyılarında bulunmaktadır. Dünyanın birçok yerinde, özellikle Doğu'da, deniz yosunu gıda olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı kıyı ülkelerinde gübre olarak kullanılırlar.
Deniz suyunun tuzdan arındırılması sırasında mineral bileşiklerin çıkarılması
Son yıllarda dikkat edilmeye başlandı Özel dikkat deniz suyunun tuzdan arındırılması sorunu. Kural olarak, bu durumda atık sudaki tuz konsantrasyonu, bu tuzların orijinal deniz suyundaki içeriğinden çok daha yüksektir. Bu tür tuzlu sulardan mineral bileşiklerinin ekstraksiyonuna yönelik çalışmalar sırasında çok cesaret verici sonuçlar elde edildi. Bu, işleme tesisine nispeten daha düşük bir maliyetle giren suyun pompalama maliyetlerinin azalması anlamına gelir. Yüksek sıcaklık tuzlu su ve yaklaşık 4 kat daha yüksek konsantrasyon.
Deniz suyunun tuzdan arındırılması işleminin uygun maliyetli olduğu kanıtlanırsa, atık sudan çıkarılabilecek mineral bileşiklerin miktarı beklenen gereksinimlerden çok daha fazla olacaktır. Örneğin önümüzdeki birkaç on yıl içinde kıyı bölgelerinin nüfusunun yaklaşık 100 milyon kişiye ulaşacağını ve bu nüfusun kişi başına yıllık ortalama 100 bin galon suyu evsel ve endüstriyel amaçlarla kullanacağını varsayalım. Bu tüketim oranı sonunda yaklaşık 1013 galona veya 10 metreküpe ulaşabilir. mil, yılda su. Bu hacimdeki su okyanuslardan geliyorsa ve tatlı su çıkarma verimliliği %25 ise, 6,4 milyar ton sodyum klorür, 240 milyon ton magnezyum, 160 milyon ton kükürt, 800 bin ton bor, 2 bin ton. alüminyum, 400 ton manganez, 560 ton bakır, 560 ton uranyum, 2 bin ton molibden, 40 ton gümüş ve 1 tona yakın altın bulunuyor. Bu miktarların yalnızca %10'unun çıkarılmasının ekonomik açıdan karlı olduğunu ve deniz suyu tuzdan arındırma işleminin gerçekleştirildiği nüfusun bu mineral bileşenlerini tüketebilecek kapasitede olduğunu varsayacağız. Daha sonra tabloda sunulan istatistiksel verilere dayanarak. Şekil 3'ten molibden, bor ve bromun ekstraksiyon oranının tüketimlerine karşılık geleceği, diğer mineral bileşiklerinin üretiminin ise bu maddelere olan ihtiyacı önemli ölçüde aşacağı sonucuna varabiliriz. Tabii ki tuzların tamamının çıkarılmasına gerek yoktur. Yalnızca satılan tuzların elde edilmesi tavsiye edilir. Her halükarda, teknik zorluklar nedeniyle, deniz suyundaki konsantrasyonu bordan düşük olan herhangi bir elementin endüstriyel olarak çıkarılmasının şu anda gerçekleştirilmesi pek olası değildir. Ancak aşağıdaki hususlar dikkate değerdir. Deniz suyundan uranyum ve toryumun çıkarılması mümkün olsaydı, bu elementlerin damızlık tipi reaktörlerde kullanılması, tatlı su üretimi için dönüşüm tesislerinin çalıştırılması için gerekli termal enerjiyi sağlayacaktır.
| Öğe | Yıllık ürünler, t |
Kişi başına üretim toplam nüfus onun numarası 10 8 kişi, t/yıl |
Modern tüketim ABD'de kişi başına düşen nüfus, t/yıl |
Davranış üretme tüketim için |
| NaCl | 64*10 8 | 64 | 0,145 | 440 |
| Magnezyum | 2,4*10 8 | 2,4 | 25*10 -4 | 10000 |
| Kükürt | 1,6*10 8 | 1,6 | 0,033 | 50 |
| Potasyum | 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 |
| Alüminyum | 2000 | 2*10 -5 | 0,013 | 0,001 |
| Manganez | 400 | 4*10 -6 | 0,0033 | 0,001 |
| Bakır | 560 | 7*10 -6 | 0,0067 | 0,001 |
| Uranüs | 560 | 5*10 -6 | 1,4*10 -4 | 0,04 |
| Molibden | 2000 | 2*10 -5 | 8,3*10 -5 | 24 |
| Gümüş | 40 | 6*10 -7 | 3,0*10 -5 | 0,02 |
| Nikel | 400 | 4*10 -6 | 0,001 | 0,004 |
| Altın | 1 | 2*10 -9 | 5,0*10 -6 | 0,0004 |
Artık tuzdan arındırma tesislerine termal ve elektrik enerjisi sağlayabilecek büyük nükleer reaktörler inşa edilmiştir (Hammond, 1962) Tatlı su üretmenin maliyetinin, tüketilen suyun maliyetiyle karşılaştırıldığında yaklaşık 1000 galon başına 0,15 dolar olduğu tahmin edilmektedir. kentsel tarımda veya bazı bölgelerde sulama amaçlı. Büyük bir reaktör tesisi günde yaklaşık 109 galon tatlı su üretebilir; bu miktar 4 milyon nüfuslu bir şehrin evsel ve ekonomik ihtiyacını karşılamaya ya da 500 metrekarelik bir alanı sulamaya yetmeli. mil. Ancak bu tür tesislerin önümüzdeki birkaç on yılda ciddi tatlı su kaynağı haline gelmesini beklemek zor. Deniz suyunun mineral bileşenlerinin gelecekteki tüketimine ve fiyatlardaki ve diğer maliyetlerdeki değişikliklerin niteliğine ilişkin varsayım da yeterince kanıtlanmamıştır. Başka bir deyişle tabloya yerleştirilen istatistiksel hesaplamalar. 3'ü yalnızca teorik değere sahiptir.
1866'da Fransız Bilimler Akademisi'nin bir üyesi deniz suyunda çok az miktarda altının varlığını keşfetti. Daha sonra 1886'da Manş Denizi sularındaki altın içeriğinin 1 ton su başına 65 mg'a kadar çıktığı bildirildi.
Ünlü İsveçli bilim adamı Arrhenius bu miktarın 8 milyar ton altın olduğunu tahmin ediyordu. Birçoğu bu muhteşem hazineyi, deniz suyunda küçük yabancı maddeler şeklinde bulunan altını biliyordu. Fikir çok çekiciydi; bu altını her zamanki gibi sıkı çalışmayla çıkarmak yerine denizden çıkarmak.
Yüzyılın başında İngiltere ve Amerika Birleşik Devletleri'nde denizden endüstriyel ölçekte altın çıkarmak için girişimlerde bulunuldu. 1908 yılında William Ramsay liderliğindeki bir anonim şirket bu sorunu çözmeye çalıştı. Deniz suyundan altın çıkarmaya yönelik patentler çok geçmeden çoğaldı. Başarı haberi gelmedi. Çok düşük altın içeriği ve buna eşlik eden çok sayıda tuzun varlığı nedeniyle tüm girişimler daha başlangıç aşamasında durduruldu. Altını beraberindeki maddelerden ayırıp zenginleştirip çıkarmasını sağlayacak endüstriyel bir yöntem yoktu.
Havadaki nitrojeni amonyağa dönüştürmeyi başaran fizik kimyager Haber, şimdi denizden altın çıkarma girişimine girişmek istiyordu.
1920'nin başında Haber bunu en yakın çalışma arkadaşlarına duyurdu. Dünyanın geri kalanının bilmemesi gereken bu büyük girişimin hazırlıkları büyük bir gizlilik içinde yapıldı. Haber ve meslektaşları, 1923 yazına kadar üç yıldan fazla bir süreyi en acil sorunları çözmek için harcadılar: denizlerdeki altın konsantrasyonunu analitik olarak doğru bir şekilde belirlemek ve bu verileri istatistiksel olarak doğrulamak. Altın içeriğinin inanılmaz derecede düşük olduğu ortaya çıktı. Bundan 50 yıl önce, 1872'de İngiliz Sonstadt, Man Adası Körfezi'ndeki deniz suyunu ilk kez analiz etti ve orada ton başına, yani metreküp başına maksimum 60 mg altın buldu. Diğer araştırmacılar bu değerin abartıldığına inanıyordu. Veriler 2 ila 65 mg arasında değişiyordu. Görünüşe göre, örneklerin Dünya Okyanusunda nereden alındığına bağlıydılar.
Altının niceliksel olarak belirlenmesi için bir yöntem geliştirmek de daha az çaba gerektirmedi. Haber bu amaçla ilk kez çok küçük miktarlarda altının yakalanmasını mümkün kılan mikroanalitik bir yöntem önerdi. Çözeltiden sülfit halinde çökeltilen küçük miktarlardaki kurşunun, çökeltme sırasında deniz suyunda bulunan tüm altını sürükleme yeteneğinden yararlandı. Tortu ayrıldıktan sonra eski durumuna getirildi ve eritilerek içinde altın ve belki de gümüş bulunan kurşun bir boncuk haline getirildi. Kurşun kalsinasyon yoluyla uzaklaştırıldı ve mikro kalıntı boraks ile kaynaştırıldı. Eriyik içinde boyutu mikroskop altında belirlenebilen bir altın tanesi kaldı. Topun hacminden ve altının bilinen yoğunluğundan kütlesi belirlendi.
Bu analiz süreci aynı zamanda deniz suyundan altın çıkarmaya yönelik üretim seçeneğinin de temelini oluşturacak. Haber, deniz suyunun önce kaba bir ön filtreden geçirilmesini, ardından çökeltici ekledikten sonra ince kum filtresinden emilmesini hayal etti. Bütün bunlar ve sonraki operasyonlar açık denizde gerçekleştirilecekti.
Haber, altın sorunu üzerinde üç yıl çalıştıktan sonra çalışmasına inandı: Analizlerine güvenirseniz, okyanus suyunda metreküp başına ortalama 5 ila 10 mg altın bulunuyordu. Hamburg-Amerika hattındaki nakliye şirketlerini güncel duruma getirmek gerekiyordu: Gemilerde büyük miktarda suyun işlenmesi gerekiyorsa altın çıkarma süreci karlı olacak mı? Sonuçlar cesaret vericiydi: Bir ton deniz suyu başına birkaç miligram altın çıkarmak, üretim maliyetlerini karşılayabilir ve bunun 1 veya 2 miligram fazlası kârlı olabilirdi. Projenin uygulanmasının Frankfurt am Main'deki Gümüş ve Altın İzolasyon İşletmesi ve Metal Bankası gibi kuruluşlar tarafından finanse edilmesi kararlaştırıldı. Gaber kendi yüzen deney laboratuvarını yaratabilirdi. En fazla altının nerede olduğunu keşfetmek için sistematik olarak Dünya Okyanusu'nu dolaşmak istiyordu.
Yeniden inşa edilen, yalnızca gövdesi kalan ve “oşinografik araştırma gemisine” dönüştürülen Meteor savaş teknesiyle altın arayanlar, Nisan 1925'te denize açıldı. Haziran 1927'nin başlarında yolculuklarından döneceklerdi. Amerika ve Afrika kıyıları arasında gidip gelen ekip, 5.000'den fazla su numunesi aldı ve bunları özel mühürlü kaplarla Berlin-Dahlem'deki enstitüye gönderdi. San Francisco Körfezi'ndeki diğer gemilerden ve Grönland ile İzlanda kıyılarından birkaç yüz örnek daha alındı.
Fritz Haber, Mayıs 1926'da "Deniz Suyunda Altın" adlı raporunda ilk olarak bu sırrı ortaya çıkardı ve deniz suyundan altın elde edilme ihtimalini bildirdi. Sunduğu denge yıkıcıydı: “ Altın olmayacak».
İlk testlerin sonuçlarının hatalı olduğu ortaya çıktı. Metodolojik hatalar sızdı, hemen fark edilmedi ve bu da altın içeriğinin olduğundan fazla tahmin edilmesine yol açtı. Klasik kimyasal tahlil sanatına çok fazla inanç vardı. Başlangıçta mikro miktarlardaki altın ve gümüşü ayırma konusunda da bir beceri yoktu, bu da gümüş içeren altının ayrılmasıyla sonuçlandı.
Profesör Haber'in en önemli hata kaynaklarını bulması ve ortadan kaldırması uzun zaman aldı. Sonunda, geliştirilmiş bir yöntemin yardımıyla, miligramın milyonda biri (10-9 g) altını bile güvenilir bir şekilde belirleyebildi. Dışarıdan mikro miktarlarda altının getirilmesi ihtimali hiç dikkate alınmadı. İz formundaki altın her yerde bulunur: reaktiflerde, kaplarda, tabaklarda. Bunlar küçük miktarlardır ancak mikroanaliz sonucunu çarpıtmaya ve gerçekçi olmayan yüksek değerlere yol açmaya yeterlidir.
Sonuç olarak Haber, metreküp deniz suyu başına 5-10 mg altın yerine yalnızca binde birini buldu: ortalama olarak 0,005 ila 0,01 mg. Yalnızca Grönland kıyısı açıklarında altın içeriği yaklaşık 0,05 mg/m3'e yükseldi. Ancak bu konsantrasyondaki altın ancak paket buzunun erimesinden sonra elde edilen suda bulunabildi. Haber ayrıca altın içeren Ren Nehri'ni de araştırdı; Baden topraklarının yüz yıl önce bu nehrin madenlerinden para basmak için altın çıkardığı gerçeğini hesaba kattı. Haber metreküp su başına ortalama 0,005 mg altın buldu. Ekonomik ve üretim açısından bakıldığında Ren altını da çekici bir şey temsil etmiyordu. Tabii ki, her yıl 63 milyar metreküpten fazla suda çözünen yaklaşık 200 kg altın, Ren Nehri'nin sularıyla birlikte uçup gidiyor. Konsantrasyonlarda altın (1-3) * 10 -12, yani 1.000.000.000.000 kısım nehir suyu başına 3 kısım altın. Haber, bu kadar küçük altın izlerinin uygun maliyetli bir şekilde işlenmesi olasılığını görmüyordu. Hayal kırıklığına uğramış bilim adamı, belki de okyanusun bir yerinde, soy metallerin endüstriyel kullanıma uygun konsantrasyonlarda bulunduğu alanlar olduğuna inanıyordu. Gaber istifa etti: “ Samanlıkta şüpheli iğne aramayı reddediyorum».
Deniz suyundan altın çıkarmak için yapılan birçok girişime rağmen, bu metalin kayda değer miktarlarda elde edildiği bilinen tek bir durum var. Kuzey Carolina'daki brom çıkarma tesisiyle bağlantılı olarak, altın da dahil olmak üzere diğer metallerin çıkarılmasına yönelik araştırmalar yürütüldü. 15 ton deniz suyunun işlenmesi sonucunda 0,09 mg altın çıkarılmakta olup, değeri yaklaşık 0,0001 dolar olan bu rakam, bugün deniz suyundan çıkarılan altının tamamını oluşturmaktadır.
altın yatağı madenciliği cıva
N.V. Pertsov, 3.P . Ulberg, L. G. Iarochko, P. I. Gvoedyak, S 3 1 yu4M lYa
"Zh Tumansky (7l) Başvuru Sahibi
Kolloid Kimya ve Su Kimyası Enstitüsü (5Y) SUDAN ALTIN ÇIKARMA YÖNTEMİ
Buluş koloidal kimya ile ilgilidir ve altın madenciliği ve mücevher endüstrilerinde ve diğer demir dışı metalurji işletmelerinde yüksek oranda dağılmış altın dahil olmak üzere askıdaki maddelerden sulu dispersiyonların ve atık suyun saflaştırılması için kullanılabilir.
Bakterileri kullanarak kayadan altın çıkarmak için bilinen bir yöntem vardır; bu yöntem, bakterilerin altının bir iyon değiştirme yöntemi O) ile çıkarılacağı bir çözeltiye aktarılmasından oluşur.
Bununla birlikte, mikroorganizmalar bir kaya parçacığında bulunan altını çıkarır, aynı zamanda yüzeyinde ekim yapar; ikincisinin yokluğunda bunları örneğin bir çözeltiden kolloidal altın çıkarmak için kullanmak bir etkiye yol açmaz. yöntemin çok seyreltik çözeltiler için kullanılmasının imkansızlığı. Yöntem aynı zamanda çok spesifik, karmaşık ve zaman alıcıdır.
Atık ve yıkama sularının arıtılması için, metal iyonlarının veya metal bileşiklerinin iyonik formda, çoğunlukla dinka, bakır veya daha pahalı olanların sabitlenmesi işlemine dayanan, iyon değiştirme kolonları aracılığıyla filtrelenmesinden oluşan bilinen bir yöntem de vardır. altın gibi parçacıklı iyon değiştirici (2).
Ancak bu, yüksek derecede dağılmış metal parçacıklarını tutmaz. dağılımı 200-300A olan altın. 0,03 r/ë konsantrasyonuna sahip iyonik durumda altın (disyanürat formunda) ve 0,03 g/l kolloidal altın içeren bir çözelti, bir iyon değiştiriciden geçirildiğinde, iyonik durumdaki altın miktarı 0,001 g/l'den az olur. Kolloidal altının içeriği 10-12F değişirken çözelti içinde kalır. Durulamada
3 ve kuyumculuk fabrikalarından ve diğer endüstrilerden gelen atık sular hala
Mevcut yöntemlerle giderilemeyen 15 mg/l koloidal altın. İyon değiştirme teknolojisi, önemli miktarda tuz, asit ve alkalinin yanı sıra bitmiş ürün olan temiz suyun tüketimini içeren bir rejenerasyon aşaması gerektirir. Kolloidal altının geri kazanım yüzdesi 10-143, iyonik altının ise geri kazanım yüzdesi 10-143'tür.
Buluşun amacı sudan altının çıkarılma derecesinin arttırılmasıdır.
Bu amaca, Saccharomyces veya Candida cinsinin mayasının koloidal halde altın içeren suya eklenmesiyle ulaşılır. veya Rodotoru1a veya bakteri Escher i chi karışımı tercihen 5-45 dakika tutulur, dağılmış faz ayrılır ve altın geri kazanılır. Mikroorganizmaların 1 mg/ml altın başına 106-10 hücre/ml miktarında dahil edilmesi tercih edilir.
Yöntem şu şekilde gerçekleştirilir: 30
Mikroorganizma teknolojisinde iyi bilinen ve kullanılan kültürleri kullanırlar - maya Sa ccha romyces veya Candida veya Rodotorula veya
11'den itibaren Escherichia.
Maya kültürleri 24 saat boyunca wort agarda büyütülür ve bakteri kültürleri et-pepton agarda büyütülür, fizyolojik solüsyonla (10 4mol/l NaC) yıkanır.
FZK-56 nefelometre üzerindeki b" 8, küvet 3.055 ve ışık filtresi 6, konsantrasyonu 0.030.24 mg/ml olan sulu bir altın çözeltisine eklenir ve 10 dakika süreyle inkübe edilir.
5-45 dakika sonra dağılmış faz santrifüjleme veya elektro-tutma yoluyla ayrılır ve örneğin elde edilen kütlenin yakılmasıyla altın geri kazanılır. Altın içeriği şu şekilde belirlenir: Kalibrasyon eğrisi kullanan UV spektrofotometresi.
Optimum süre şunlara göre değişir: farklı şekiller mikroorganizmalar, örneğin Saccharomyces vini u Candida için, kullanım 15 dakika, Rodotorulà glutinis—
30 dakika ve Escherichia bakterileri için
coli - 45 dakika, ayrıca mikroorganizmaların altınla bir araya gelme yeteneği kültürün yaşına bağlıdır. ° Örneğin 4 günlük bir kültür için gerekli temas süresi, 2 günlük bir kültüre göre artar.
Örnek 1. Konsantrasyonlu koloidal altın içeren 50 ml mücevher fabrikası atık suyuna
0,03 mg/ml, 3 ° 10 hücre/ml konsantrasyona sahip 50,ml Saccharomyces vini kültür süspansiyonu ekleyin. Temas süresi 30 dk. Elde edilen kütle 5 dakika süreyle santrifüj edilir.
5000 rpm, suyu ayrıştırıyor. İkincisindeki altın içeriği
0,001 mg/ml. Aynı zamanda çıkartıyorlar
1,40 kilo altın.
Örnek 2. 0.24 mg/ml koloidal altın içeren 50 ml sulu dispersiyona, 3.108 hücre/ml konsantrasyona sahip 50 ml Saccharomyces v1ni kültürü süspansiyonu ilave edilir. Temas süresi 45 dakikadır. Süspansiyon içinden geçirilir. Merkezi bir çalışma odasından ve çalışma odasından selofan membranlarla ayrılan iki elektrot odasından oluşan bir elektrik tutma hücresi.
Hücrenin merkezi odası granüler silika jeli ile doldurulur. Çalışma odasında 1,5 ml/dk akış hızında 50 V/cm'lik bir elektrik alanı oluşturulur. Buna göre
Bir UV spektrofotometresi kullanılarak, dağılmış altının tamamen ekstraksiyonu (silika jel üzerinde tutulma) meydana gelir. Tablo, önerilen ve bilinen yöntemler kullanılarak sudan altın çıkarma derecesine ilişkin karşılaştırmalı verileri sunmaktadır.
Yöntem, yüksek derecede dağılmış altının sulu çözeltilerden ve atık sudan neredeyse tamamen (98-993) çıkarılmasını mümkün kılar.
Önerilen yöntemi yalnızca bir mücevher elyafı üzerinde kullanmak, 50-60 bin ruble beklenen ekonomik etkiyi elde etmenizi sağlayacaktır. yıllık, 948897
S C5 a c5 b- o
I5 x bx o x
C1 tamam
CP CD CD o o o
° ° m m m a s ben
U o s () x s s
LA metrekare o o o o o
° ° o o bir o
SL CA o o o o bb\ SS\ o o o o o yu
O O m o o o
G. Lebedeva tarafından derlendi
Editör M. Tovtin Teknik editör M. Nagy Düzeltici G. Reshetnik
Sipariş 5688/1
Dolaşım 981 Sigortalı
VNIIPI Devlet Komitesi Buluşlar ve Keşifler için SSCB
113035, Moskova, N-35, Raushskaya set, PPP "Patent" 4/5 şubesi, Uzhgorod, st. Proyektnaya, 4
Buluşun formülü, 1 mg/ml altın başına 1010 hücre/ml miktarında suya eklenir.
1. Sudan altın çıkarma yöntemi. 3. İstemlere göre yöntem. Sıvılar hakkında 1 ve 2, mikroorganizmalar tarafından ekstraksiyon derecesini arttırmak için suyun bir akımda tutulması, önceden suya verilmesi - 5-45 dakika ile karakterize edilir. Saccharomyces cinsinin mayası veya Sap- Bilgi kaynakları, dida veya Rodotorula veya inceleme sırasında dikkate alınan bakteriler