Раздел "Общая химия"
Зал 12. Получение металлов
Автор экспозиции: Некрылов Дмитрий
Задание
По оценкам специалистов, настоящей кладовой металлов и минералов является мировой океан. Практически все элементы Периодической системы, существующие в природе, можно найти в морской воде. Существуют богатейшие месторождения прямо на морском дне.
Разберитесь с вопросом, источником чего может быть океан. Реально ли сделать процесс добычи рентабельным? С какими проблемами столкнется человечество, осваивая океан? Можно ли избежать этих проблем?
Трудно переоценить роль Мирового океана в жизни человечества. Он во многом определяет лик планеты в целом, в т. ч. ее климат, круговорот воды на Земле. В океане пролегли жизненно важные водные пути, соединяющие материки и острова. Колоссальны его биологические ресурсы. Шельф Мирового океана располагает огромными запасами нефти и газа, крупными запасами железно-марганцевых руд и других полезных ископаемых. Человечество еще только приступает к использованию ресурсов Мирового океана.
Океан занимает 71% поверхности Земли, а объем его водных масс в 18 раз превышает расположенный выше уровня моря объем материков. В морской воде в растворенном состоянии находятся почти все элементы Периодической таблицы. Каждый килограмм морской воды содержит 35 г растворенных минеральных веществ.
Легко подсчитать, что если извлечь из Мирового океана все растворенные соли, то ими можно покрыть земную сушу слоем толщиной около 200 м, а если полностью извлечь содержащееся в морской воде золото, то, несмотря на его исчезающе малую концентрацию, на каждого жителя нашей планеты придется по 1,2 кг, а натрия - 4 млн т на человека.
Морская вода как металлургическое сырье имеет много достоинств. Приблизительное постоянство состава морской воды обусловливает возможность применения одной и той же технологии извлечения из нее ценных компонентов в различных районах Мирового океана. Благодаря огромной протяженности береговой линии "морские" месторождения широко доступны. Отсутствует необходимость в поисковых и геологоразведочных работах, которые дороги, трудоемки и требуют больших затрат времени. Наконец, морское сырье уже подготовлено для гидрометаллургической переработки - сложной и экологически опасной операции вскрытия руды не требуется.
Морская вода как сырье имеет и весьма серьезные недостатки. Так, чрезвычайно богатый состав определяет большую сложность технологии выделения отдельных веществ из морской воды. Очень низкая концентрация микроэлементов влечет за собой необходимость переработки колоссальных объемов воды. Микроорганизмы, живущие в воде, вызывают биологическую коррозию применяемых материалов, а взвешенные в воде твердые частицы постепенно засоряют коммуникации.
Сейчас в промышленном масштабе из морской воды извлекают почти исключительно макрокомпоненты, прежде всего пресную воду. В засушливых районах вблизи крупных источников энергии морскую воду подвергают дистилляции.
Прежде всего необходимо вспомнить, что Мировой океан чрезвычайно важный, а для некоторых стран основной источник пищевых продуктов. Океан - регулятор климата практически на всей поверхности нашей планеты. Наконец, океан - колыбель жизни на Земле. Человечество пока сделало лишь первые шаги в освоении океана и его ресурсов, но уже ясно, что пренебрежение экологическими требованиями приводит к катастрофическим последствиям.
Все океанические процессы связаны единой иерархической системой. В соответствии с законами экологии любое вмешательство на низшем молекулярном уровне может сказаться в больших масштабах. При этом из-за ограниченности наших знаний последствия вмешательства на молекулярном уровне могут оказаться непредсказуемыми на планетарном. Казалось бы, для нужд металлургии будет использоваться только 0,001% запасов воды. Возможны ли в этом случае какие-либо крупномасштабные последствия? Да, нельзя исключить возможности серьезных и даже катастрофических последствий.
Результаты выполненных к настоящему времени поисково-разведочных работ, технических и технологических испытаний свидетельствуют о практической возможности освоения рудных ресурсов океана, включая обеспечение соответствующих природоохранных мероприятий, однако, есть и проблемы. Пока ресурсы суши не кончились, потребности в добыче металлов из океана нет.