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海水中含量最多的元素(海水中什么元素最多)

2022-09-16 17:24百科30

众所周知,存在许多矿物和金属,溶解在海水、咸水泻湖和盐湖水中。

根据美国斯坦福大学的数据,海水中含有47种矿物质和金属。从含量最高到含量最低,依次是氯化物,在海水中的浓度为百万分之18 980 (ppm)、钠 (10 561 ppm)、镁 (1272 ppm)、硫 (884 ppm) 、钙 (400 ppm)、钾 (380 ppm)、溴 (65 ppm)、无机碳 (28 ppm) 和锶 (13 ppm)。然后是硼 (4.6 ppm)、硅 (4 ppm)、有机碳 (3 ppm)、铝(1.9 ppm)、氟 (1.4 ppm)、硝酸盐形式的氮 (0.7 ppm)、有机氮 (0.2 ppm) , 铷 (0.2 ppm), 锂 (0.1 ppm), 磷酸盐形式的磷 (0.1 ppm),铜(0.09 ppm)、钡 (0.05 ppm)、碘 (也是 0.05 ppm)、亚硝酸盐形式的氮 (也是 0.05 ppm) 和氨形式的氮 (0.05 ppm)。

此后,海水中有砷(0.024 ppm)、铁(0.02 ppm)、有机磷(0.016 ppm)、锌(0.014 ppm)、锰(0.01 ppm)、铅(0.005 ppm)、硒(0.004 ppm)、锡(0.003 ppm)、铯(0.002 ppm)、钼(也是 0.002 ppm)和铀(0.0016 ppm)。然后是镓(0.0005 ppm)、镍(也是 0.0005 ppm)、钍(也是 0.0005 ppm)、铈(0.0004 ppm)、钒(0.0003 ppm)、镧(也是 0.0003 ppm)、钇(也是 0.0003 ppm)、汞( 0.0003 ppm)、银(0.0003 ppm)、铋(0.0002 ppm)、钴(0.0001 ppm),最后是金(0.000008 ppm)。

总共有大约 50万亿吨(即 50 000 000 000 000 000 吨)的矿物和金属溶解在世界所有海洋中。仅以铀为例,据估计,世界海洋中含有 45 亿吨的能源金属。

商业运营

知道这些矿物质和金属的存在是一回事;提取它们是另一回事。然而,矿物和金属是在商业基础上从海水和内陆咸水中提取的。其中之一是如此明显,如此司空见惯,以至于经常被遗忘——盐(氯化钠)。虽然摄入过多的盐可能对您的健康有害,但摄入一些盐对于保持健康和活力至关重要。许多国家(主要是北半球)在冬季使用盐来处理冰雪覆盖的道路。它还用作通过电解过程制造氢气、氯气和氢氧化钠的原料。事实上,生产的所有盐中有 68% 用于制造和工业过程。

海水中含有 40 多种矿物质和金属,未来它们的开采量会增加-今日头条

尽管盐可以从陆地岩盐(技术上称为石盐)地层中大规模开采,但就操作数量而言,通过蒸发从海水中提取盐是最常见的获取方式。平均而言,每立方千米海水中含有 2600 万吨盐分。简而言之,蒸发涉及将海水或内陆咸水引入浅水池并让太阳蒸发水,留下结晶盐。这种方法需要低降雨量(尽管不一定是全年)和大量的阳光。然而,同样的过程可以在潮湿的国家、室内复制,并使用人工加热去除海水并使盐结晶(例如在英国完成)。人类何时开始从海水中提取盐尚不得而知,但大约 4500 年前的新石器时代(后来的石器时代)出现了大量的盐贸易。

以类似的方式,一些氯化钾——也是一种盐——可以在商业基础上从海中回收。然而,这只是世界氯化钾供应的一个次要来源。大多数氯化钾以矿物钾盐和钾盐的形式开采。尽管如此,以色列公司 ICL Fertilisers 的业务部门死海工厂是世界第四大钾盐(含钾矿物)产品的生产商和供应商,而其另一个产品是氯化镁,全部从死海中提取。在海的另一边,该单位的约旦同行阿拉伯钾肥公司是世界排名第八的钾肥生产商。其产品是氧化钾(肥料和工业级)、氯化钾(化肥和工业级)、盐(化肥和工业级)、氯化镁(化肥级)、氯化钙(化肥级)、镁(工业级)、钙(工业级)和硫酸盐(工业级)年级)。

海洋和咸水湖是至关重要的金属来源,其中的金属是镁。镁是一种低密度、因此重量轻的金属,可产生坚固的合金。事实上,它是最轻的常用金属。例如,铝本身是一种著名的轻金属,其密度要高出 50% 以上。镁用于生产合金、肥料、耐火材料(用于钢铁生产)和阻燃剂以及用于水净化。它对人类健康也很重要。关于镁金属的用途,大约50%用于与铝形成合金。铝镁合金广泛用于建筑,汽车、铁路、造船和造船以及压力容器行业。还有镁、硅和铝合金,它们通常用于铝镁合金的补充应用。镁合金也用于航空航天工业。镁对于钛和其他金属的生产也很重要。汽车工业对镁的使用正在增加

金属是通过电解从海水和盐水中提取的,电解过程需要电流通过熔盐。这会从盐中提取金属,但需要高温来熔化盐。然而,(美国)太平洋西北国家实验室正在开展一项耗资 270 万美元的项目,以开发一种使用钛基催化剂的新工艺,该工艺将更高效,所需能源更少。这种新工艺需要的温度不超过 300 °C。

研究与开发

研究人员继续提出并寻求开发从海水和盐水中提取其他金属的实用工艺。新加坡研究人员在 2012 年提出的一项建议是使用特定的细菌从作为废品产生的盐水中提取金属以进行海水淡化。该岛国计划到2060年通过海水淡化每天生产900万升淡水,这将产生大量的盐水。这种盐水不仅可以被倾倒回海中,还可以进行生物处理以提取其中所含的钙、镁、钾和硫。平均每百万升水含有1300公斤镁、900公斤硫、400公斤钙和400公斤钾。这可能导致新加坡在没有自然资源的情况下最终发展出价值45亿美元的“采矿”产业。目前尚不清楚该提案迄今取得了多大进展。

日本是从海水中提取金属的领先研究中心,如果不是领先的话。该国在 1960 年代开始研究从海水中获取铀,德国和印度也是如此(与法国合作)。这三个都开发了试点工厂,并且三个都使用了吸附原理(其中元素的原子、离子或分子附着在表面上)。每个国家都使用不同类型的材料来提供表面,日本人在回收铀方面取得了最大的成功。

与此同时,日本人继续寻求从海水中提取锂。当然,锂对于制造当今世界如此重要的锂离子电池、为笔记本电脑、平板电脑和手机以及电动汽车供电以及为最新一代客机提供电源至关重要。应该指出的是,目前世界上大部分的锂供应来自南美洲,从盐水中提取,这些盐水被泵送到地表并释放到浅水池中,在那里蒸发去除了水,留下的固体物质被收集和处理。

从海水中提取矿物质和金属不是科幻小说;这不是未来的选择。它现在正在发生,并且将来可能会增加。越来越多的问题不是技术;而是技术。这是市场愿意支付的价格。

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