海水其它化学元素的提取
海水中溶存着80多种元素,其中不少元素可以提取利用,具有重要的开发价值。据计算,每立方千米海水中含有3750万吨固体物质,其中除了氯化钠约3000万吨外,镁约450万吨,钾、溴、碘、钍、钼、铀等元素也不少。若把这一立方千米海水中的物质提炼出来,其价值约等于10亿美元。目前海水提溴和提镁在国外已形成产业。海水提钾、碘、铀、重水等尚处于研究阶段。我国对海水化学元素的提取都有一些研究,可以列为未来的产业来发展。
1、海水提镁
镁在海水中含量很高,浓度为1300ppm左右,仅次于氯和钠,居第三位。陆地上高纯度的镁矿是稀少的,缺乏陆地镁矿的国家,直接从海水中生产金属镁和各种镁盐。世界镁的年产量约60%是从海水中得来的。
海水中的镁主要以氯化镁和硫酸镁的形式存在。海盐产量高的国家多利用制盐的苦卤生产各种镁化物。镁在航空、航天、冶金、轻工、农业等领域都有广泛的用途,国外利用海水提镁已有50年的历史。我国从七十年代起进行海水提镁的技术研究,由于资金和技术等原因,尚未达到实用化阶段。如能引进国处的成熟技术,估计可以很快建立我国自己的海水提镁工业。
2、海水提溴
海水中溴的浓度较高,平均为67ppm,地球上99%以上的溴都贮存在海水里,故溴被称为“海洋元素”
溴是一种赤褐色液体,在医疗和药品生产上应用广泛。工业上溴大量用作燃料的抗爆剂,既可降低汽油的消耗,又可防止汽油的爆炸。同时在橡胶工业、感光材料生产和精炼石油等方面也得到应用。在农业方面,溴主要用来制做熏蒸剂和杀虫剂等。
溴主要以溴化镁、溴化钠等形式存在于海水中,可借助于制盐的卤水提溴,也可以从海水中直接提溴。目前世界年产溴约36万吨。我国溴的年产量约4000吨,仅能满足需要量的50%左右,原料主要来源于制盐工业的副产物。据预测,2000年国内年需溴2—3吨,因此需要一方面改进卤水提溴的工艺技术,提高回收率;另一方面开展海水直接提溴的研究,尽快找到适用的成熟技术,期望“九五”期间达到工业生产规模。
3、海水提碘
碘在海水中的浓度只有0.06ppm,属于微量元素。某些海藻可以从其周围海水中富集碘,如海带含有高达0.5%左右的碘,故以海藻为原料间接从海水中提取碘较普遍,我国即主要从海带中提碘,每年约135吨,远不够需求。由于海藻资源的限制,许多国家在研究从石油油井卤水和地下卤水中提碘,且已有了成熟的技术。我国研究人员利用吸附剂直接从海水中提碘,浓集因数达1.7×105,在国际上是独创的,为我国直接从海水中提碘开辟了远景。
4、海水提钾
钾在工农业和医药卫生方面用途广泛。海水中所含钾的储量远远超过钾盐矿物储量。我国是钾资源不足的国家,至今尚未发现大储量的可溶性钾矿。目前主要是从制盐生产的苦卤中提取钾,也只能生产10万吨左右的氯化钾,如能突破从海水中直接提钾,则是极有价值的。目前我国的海水提钾研究已有一定基础,以天然无机交换剂为富集剂的提钾方法已通过千吨级的中间试验,期望取得进一步发展,以建立我国的海水提钾工业。
5、海水提铀及重水
铀裂变时能释放出巨大的能量,一千克铀所含的能量约相当于2500吨优质煤燃烧时释放的能量。陆地上铀的贮量有限,目前有开采价值的总共不过100万吨左右。海水中铀的浓度虽不高,每升海水只含3.3微克,但铀在海水中的总量仍非常可观,达45亿吨,相当于陆地上贮藏量的4500倍。因此世界上一些国家,特别是缺乏陆地铀矿的国家,都在进行海水提铀的研究。目前研究的提取方法有起泡分离法、吸附法和生物富集法等。从研究发展看,海水提铀工业也是可以实现的。
重水也是一种巨大的能源,一吨海水中所含重水的核聚变反应,可释放出相当于256吨石油燃烧所产生的能量。海水中含有丰富的重水(氘氚等),实现从海中提取重水,海洋就能为人类提供取之不尽的能源。现在较大规模地生产重水的方法有蒸馏法,电解法,化学交换法和吸附法等。