تعلم عملية التصنيع.يقوم مصنعو الملح بتصنيع ملح البحر على نطاق أوسع مما هو ممكن لصانع المنزل، ولكن معرفة التقنيات التجارية يمكن أن تزيد من معرفتك وقدرتك على إنتاج الملح.
خذ مياه البحر.تؤخذ المياه الغنية بالملح من البحار المالحة أو البرك. اعتمادًا على مصدر المياه، سيتخذ الملح الناتج ظلالًا مختلفة، وذلك بسبب اختلاف المعادن الموجودة في أماكن مختلفة. قد لا ينتج جمع المياه من المحيط نوعية الملح التي تتوقعها، خاصة إذا كنت في حاجة إليها للطهي. ويرجع ذلك إلى انخفاض ملوحة الماء، ولكن لديك الحرية في تجربة مياه مختلفة لمعرفة أي منها ينتج الملح الأفضل.
صفي الماء.من المهم جدًا إزالة الرمال والأصداف والرواسب الأخرى من الماء قبل البدء في جمع الملح. للقيام بذلك، قم بتصفية الماء من خلال القماش القطني. يمكنك استخدام طبقة واحدة أو أكثر من الشاش. للتأكد تمامًا من إزالة الشوائب المختلفة، قم بتصفية الماء عدة مرات. وهذا لن يؤثر على محتوى الملح.
تبخر الماء.ملح البحر هو المنتج الذي يبقى بعد تبخر الماء. توقع أن التبخر قد يستغرق عدة أيام وأحيانًا عدة أسابيع. ل محلي الصنعالملح، يمكنك استخدام إحدى الطرق المتعددة.
كيفية استخراج الملح من مياه البحر؟ لعدة قرون، ظل هذا السؤال يحير البحارة الذين يتجولون في البحار والطلاب الذين يتجولون بنفس الطريقة في المعارض العلمية. الجواب بسيط: التبخر. عندما تجبر مياه البحر على التبخر (سواء بشكل طبيعي أو عن طريق تسخينها صناعيا)، يتحول الماء فقط إلى بخار، تاركا الملح وراءه. مع هذه المعرفة، من السهل إلى حد ما فصل الملح عن الماء باستخدام مواد بسيطة قد تكون لديك بالفعل في المنزل.
تسخين الماء وإضافة الملح إليه للحصول على ماء مالح.من خلال هذه التجربة البسيطة، من السهل رؤية مبادئ التبخر أثناء العمل. للبدء، ستحتاج إلى ملح الطعام العادي وماء الصنبور ومقلاة وبعض ورق البناء الأسود وموقد. صب بضعة أكواب من الماء في المقلاة ووضعها على نار مشتعلة. انتظر حتى يسخن الماء: ليس من الضروري أن يغلي، فقط كلما زادت سخونته، كلما كان الملح يذوب فيه بشكل أسرع.
أضف الملح حتى يتوقف عن الذوبان.استمر في إضافته ملعقة صغيرة في المرة الواحدة مع التحريك. في النهاية، ستصل إلى نقطة في الماء لم تعد قادرة على إذابة الملح مهما كانت درجة حرارته. يطلق عليه خط التشبعماء. أطفئ الموقد واترك الماء يبرد قليلاً.
صب ملعقة كبيرة من الماء على ورق البناء الداكن.باستخدام مغرفة أو ملعقة كبيرة، صب بعض الماء المملح على قطعة من ورق البناء الداكن. ضع هذه القطعة على طبق مسبقًا حتى لا تبلل سطح العمل أو الطاولة. كل ما عليك فعله الآن هو الانتظار حتى يتبخر الماء. ستحدث هذه العملية بشكل أسرع إذا تركت الورق المقوى في ضوء الشمس.
انتظر حتى يتشكل الملح.عندما يتبخر الماء، سيترك وراءه بلورات ملح صغيرة. يجب أن تظهر على شكل رقائق صغيرة بيضاء لامعة أو شفافة على سطح الورق المقوى. تهانينا! لقد قمت للتو بفصل الملح عن الماء.
ابدأ بغلي مغرفة من الماء المملح.توضح التجربة البسيطة أعلاه كيفية استخلاص الملح من الماء، ولكن ماذا لو كنت تريد أيضًا كمية أقل من المياه المالحة؟ التقطير هو الجواب. التقطير هو عملية تسخين الماء لفصله عن المواد الكيميائية الأخرى الذائبة فيه، ثم تجميع المكثفات، التي يجب أن تكون "نظيفة" نسبيًا. في هذه الحالة، سنبدأ بإعداد بضعة أكواب من الماء المملح (اقرأ أعلاه) وغليها على الموقد.
قم بتغطية المغرفة بغطاء، ولكن ليس بالكامل.بعد ذلك، ابحث عن غطاء للمغرفة (ليس من الضروري أن يكون مناسبًا تمامًا). ضع الغطاء بحيث يتدلى جزء منه من المغرفة ويكون أقل من جميع الأجزاء الأخرى. شاهد كيف يبدأ التكثيف بالتشكل على الغطاء ثم يقطر منه.
دع الماء يتراكم في الوعاء.عندما يتدفق الماء إلى الأسفل، سيتجمع التكثيف من داخل الغطاء بشكل طبيعي عند أدنى نقطة له. بمجرد أن يتراكم ما يكفي منه، سيبدأ في التشكل على شكل قطرات ثم يسقط. ضع وعاءً تحت هذه النقطة لالتقاط أي قطرات من الماء المقطر.
إذا لزم الأمر، كرر الخطوة السابقة.كلما طال غليان الماء في المغرفة، كلما زاد تجمع الماء المقطر في الوعاء. وستكون هذه المياه خالية من معظم الملح. ومع ذلك، في بعض الحالات، ستبقى كمية صغيرة من الملح. بعد ذلك قد تحتاج إلى التقطير المزدوج: غلي الماء المتجمع بالفعل في وعاء لإزالة أي ملح متبقي.
استخدم التناضح العكسي.الأساليب الموضحة أعلاه ليست هي الوحيدة لفصل الملح عن الماء، فهي ببساطة الأكثر ملاءمة لمعظم الناس في المنزل. ولكن لا يزال بإمكانك إزالة الملح من الماء باستخدام مواد خاصة. على سبيل المثال، تعمل طريقة تسمى التناضح العكسي على إزالة الملح من الماء من خلال غشاء منفذ. يعمل هذا الغشاء كمرشح، مما يسمح فقط لجزيئات الماء بالمرور من خلاله وحبس الملوثات الذائبة مثل الملح.
أضف حمض الديكانويك.هناك طريقة أخرى لفصل الملح عن الماء وهي من خلال التفاعل الكيميائي. أظهرت الأبحاث، على سبيل المثال، أن معالجة المياه المالحة بمادة كيميائية تسمى حمض الديكانويك هي طريقة موثوقة لإزالة الملح. بعد إضافة الحمض والتسخين والتبريد بلطف، "يسقط" الملح والشوائب الأخرى من المحلول (أي أنها تتصلب وتستقر في القاع). عند اكتمال التفاعل، يكون الماء والملح في طبقتين منفصلتين تمامًا، مما يجعل من السهل فصل الماء.
في العالم المحيط، عند دراسة مادة مثل الماء، تم اقتراح إجراء عدة تجارب لدراسة خصائصها. بالمناسبة، لاحظنا تجربة تبخر الملح عندما كنا في البحر في الصيف. وتم عرض التجربة من خلال الصور الملتقطة. بالإضافة إلى ذلك، لمواصلة الموضوع ودراسة قابلية ذوبان المواد المختلفة في الماء، قمنا بتنقية ملح البحر القذر. قدمت ابنتي عرضًا تقديميًا عن موضوع تبخر الملح وذوبان المواد في الماء لزملائها في الفصل.
سطح مستو
سطح مستو
وعندما يكون البحر هائجا يمتلئ بمياه البحر
غمرت مياه البحر
هذه البرك في الشمس
هذه البرك في الشمس
تجف تدريجيا
تجف
ويبقى الملح
ويبقى الملح
كيفية تنقية الملح؟ ومن الضروري الاستفادة من حقيقة أن بعض المواد (الملح) تذوب في الماء، في حين أن المواد الأخرى (الأوساخ والقمامة) لا تذوب في الماء.
أخذوا الملح القذر
الملح القذر
حله في الماء
الملح القذر المذاب في الماء
تم تمرير المياه المالحة القذرة من خلال مرشح. يمر الملح والماء من خلال الفلتر، ويتم الاحتفاظ بالأوساخ
مرت الماء من خلال مرشح
يُسكب الماء المالح النقي على سطح مستوٍ في طبقة رقيقة ويُترك في مكان دافئ
تم سكب الماء المالح النظيف في صينية الخبز
تبخر الماء وبقي الملح
تبخر الماء وبقي الملح
وباستخدام معرفة قابلية ذوبان المواد المختلفة في الماء، تم الحصول على الملح النقي.
ملح نقي
وعرض شرائح عرض حول تبخر الملح وذوبان المواد في الماء:
على الرغم من أنه من المعروف الآن أن ما لا يقل عن 60 عنصرًا ذائب في مياه البحر، إلا أنه يتم استخراج أربعة فقط على نطاق صناعي. وهي الصوديوم والكلور (ملح الطعام الشائع) والمغنيسيوم وبعض مركباته وكذلك البروم. كمنتج ثانوي أثناء عملية الإنتاج ملح الطعامأو عند استخلاص المغنيسيوم، يتم استخلاص بعض مركبات الكالسيوم والبوتاسيوم. عادة، يتم الحصول على هذه المنتجات إما عن طريق الاستخلاص من مياه البحر أو عن طريق معالجة الطحالب التي تركز الكالسيوم والبوتاسيوم. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الاستخراج الصناعي للعناصر المدرجة مباشرة من مياه البحر لم يتم تطويره بعد. وقد بذلت محاولات عديدة لاستخراج مركبات معدنية أخرى من مياه البحر، ولكن الاستخراج التجاري لم ينجح. كما تم تسجيل العديد من الطرق لاستخلاص ملح الطعام والمغنيسيوم ومركباته والبروم واليود والبوتاسيوم وكبريتات الكالسيوم والذهب والفضة من مياه البحر (Baudin, 1916; Cernik, 1926; Niccali, 1925; S. O. Petterson, 1928; Vienne). ، 1949).
بدأ الاستخراج المنهجي للملح من مياه البحر في الصين قبل عام 2200 قبل الميلاد بكثير. ه. لعدة قرون، اعتمدت العديد من الشعوب على البحر كمصدر للملح (Armstrong, Miall, 1946). والآن يتم استخراج الملح من مياه البحر عن طريق التبخر البسيط أشعة الشمس، تحتل حصة كبيرة من إجمالي استهلاك الملح في دول مثل الصين والهند واليابان وتركيا والفلبين. يتم إنتاج حوالي 6 ملايين طن من الملح سنويًا في جميع أنحاء العالم. عادة، يتطلب إنتاج الملح عن طريق التبخر من مياه البحر مناخًا حارًا مع رياح جافة. ومع ذلك، بالإضافة إلى القرب من البحر والمناخ الحار، يجب استيفاء عدد من الشروط الأخرى: انخفاض نفاذية تربة برك التبخر، وجود مناطق منخفضة واسعة تقع تحت مستوى سطح البحر أو تغمرها المد البحري. وانخفاض هطول الأمطار خلال أشهر التبخر النشط، وغياب التأثير المخفف للمياه العذبة النهرية، وأخيرا، بسبب انخفاض تكلفة استخراج الملح - توافر المركبات الرخيصة أو قرب أسواق البيع.
يتم إنتاج حوالي 5% من إجمالي الملح المستهلك في الولايات المتحدة عن طريق التبخر، خاصة في منطقة خليج سان فرانسيسكو، حيث بدأ صيد الأسماك في عام 1852. ويبين الشكل 5 برك التبخر الاصطناعية بالقرب من الطرف الجنوبي لخليج سان فرانسيسكو. هنا بمساحة إجمالية تبلغ حوالي 80 مترًا مربعًا. ميل "شركة ليزلي سولت" تنتج سنويا ما يقرب من 1.2 مليون طن من الملح. توجد أيضًا أحواض ملحية مماثلة في الروافد العليا لخليج نيوبورت وسان دييغو في جنوب كاليفورنيا؛ وتبلغ إنتاجيتها السنوية 100 ألف طن (إيمري، 1960). ويتم إطلاق مياه البحر إلى أحواض التبخر القريبة من خليج سان فرانسيسكو خلال فترات ارتفاع المياه من خلال بوابات السد الموجودة في السد الذي يحمي الحوض من البحر. يتم الاحتفاظ بمياه البحر هنا حتى يتبخر جزء كبير منها وتستقر الأملاح الموجودة فيه.
أرز. 6. يتم استخدام الكاشطات الميكانيكية لإزالة الطبقة العليا من الملح المتبلور. بحلول الوقت الذي يحدث فيه حصاد الملح، يصل سمك طبقة الملح عادة إلى 4-6 بوصات.
تعتبر كبريتات الكالسيوم من أولى المواد التي تتبلور من المحلول. بعد أن تستقر أملاح كبريتات الكالسيوم في القاع، يتم نقل المحلول الملحي المتبقي بعناية إلى حوض القفص، حيث يتم زيادة سماكة المحلول بسبب التبخر حتى يبدأ كلوريد الصوديوم في الترسيب. ويستمر تبخر المحلول الملحي حتى يصل إلى الوزن النوعي حوالي 1.28، أي حتى البدء بإضافة أملاح المغنسيوم. في هذه المرحلة، يسمى المحلول الملحي بالمحلول الملحي الأم. تتم إزالة المحلول الملحي من حوض القفص ونقله إلى نباتات أخرى، حيث يتم الحصول منه على مركبات المغنيسيوم المختلفة والبروم والأملاح الأخرى. بعد إزالة المحلول الملحي، يتم سكب المحلول الملحي الطازج مرة أخرى في حوض القفص ويتم تكرار دورة إنتاج كلوريد الصوديوم بأكملها. بحلول الأول من أغسطس، تراكمت طبقة بسمك 4-6 بوصات من كلوريد الصوديوم في قاع هذه البرك. يتم أخذ عينات الملح باستخدام الكاشطات والرافعات الميكانيكية (الشكل 6)؛ ثم يتم غسل الملح من الشوائب المختلفة بمياه البحر وتخزينه على شكل تلال كبيرة مخروطية الشكل (الشكل 7). لا يتم تنقية الملح المستخدم للاستخدام الصناعي في معظم الحالات. ومع ذلك، يتم تنقيته أيضًا إذا كان مخصصًا للاستهلاك الغذائي من قبل السكان. يتجاوز محتوى NaCl في المنتج المكرر 99.9%. تتراوح تكلفة الملح الذي يتم الحصول عليه عن طريق التبخر الحر لمياه البحر تحت تأثير الشمس في الولايات المتحدة الأمريكية من 10 دولارات لكل طن من المنتج الخام بالقرب من موقع الاستخراج إلى 150 دولارًا لكل طن من ملح الطعام المنقى والمعبأ.
إن إجراءات استخراج الملح من مياه البحر هي نفسها تقريبًا في جميع أنحاء العالم، ومع ذلك، في عدد من البلدان، تتيح العمالة الرخيصة تعديل هذه العملية.
وفي البلدان ذات المناخات الأخرى، مثل السويد والاتحاد السوفييتي، يتم الحصول على الملح عن طريق تجميد مياه البحر. يتم ترشيح الثلج المملح، الذي يتكون من ماء نقي تقريبًا، من المحلول الملحي المتبقي، والذي يتم بعد ذلك إخضاعه لسلسلة من العمليات المتعاقبة لتجميده قبل أن يصبح تركيز الأجزاء المتبقية مرتفعًا بدرجة كافية لبدء التبخر حتى الجفاف تحت تأثير الماء الاصطناعي. الحرارة (ارمسترونج، ميال، 1946).
يخضع المحلول الملحي المركز المتبقي بعد فصل كلوريد الصوديوم لمزيد من المعالجة الخاصة من أجل استخلاص المركبات الموجودة فيه. وبالتالي فإن إضافة كلوريد الكالسيوم إلى المحلول يؤدي إلى ترسيب كبريتات الكالسيوم (الجبس) التي يتم بيعها بعد ذلك. مع زيادة تركيز المحلول الملحي، يترسب المغنيسيوم والبوتاسيوم والأملاح الأخرى. وفي المراحل النهائية من العملية، يتم استخلاص كلوريد المغنيسيوم والبروم من المحلول المتبقي.
يمكن اعتبار البروم عنصرًا بحريًا تقريبًا، حيث يحتوي المحيط على 99% من إجمالي محتوى البروم في القشرة الأرضية (انظر الجدول 2). تم اكتشاف البروم في عام 1825 من قبل الباحث الفرنسي أ.ج.بالارد في المحاليل المركزة التي تم الحصول عليها بعد ترسيب الملح من مياه المستنقعات المالحة بالقرب من مونبلييه. تم اكتشاف البروم لاحقًا في رواسب البوتاس في ستراسفورت وفي المحاليل الملحية من حفر الآبار في ميشيغان وأوهايو ووست فرجينيا. تم عزل البروم لأول مرة من مياه البحر في عام 1926 في كاليفورنيا أثناء معالجة المحاليل الملحية الأم التي تم الحصول عليها أثناء استخلاص الملح في خزانات التبخر الاصطناعي. كان الاستهلاك الصناعي للبروم محدودًا نسبيًا قبل إنتاج محركات الاحتراق الداخلي عالية الضغط، لذلك تمت تلبية طلب السوق من خلال الكميات التي تم الحصول عليها من المحاليل الملحية للآبار ورواسب الملح. ولكن بعد ذلك تغير الوضع بشكل كبير. تمت إضافة ثنائي بروميد الإيثيلين إلى البنزين المضاد للخبط الذي يحتوي على مادة مضافة رباعي إيثيل الرصاص لمنع رواسب الرصاص على جدران الأسطوانات والصمامات والمكابس وشمعات الإشعال. ومع تزايد الحاجة إلى البروم، تبين أن المحاليل الملحية التي يتم ضخها من الآبار غير كافية. كما أن إنتاج البروم كمنتج ثانوي في إنتاج الملح لم يلبي الطلب أيضًا. وكانت هناك حاجة ملحة لمصدر آخر للبروم.
وفي بحث مكثف عن مصادر إضافية للبروم، طورت شركة إيثيل عملية للترسيب المباشر للبروم مباشرة من مياه البحر التي لم يتم تركيزها مسبقًا. وفقًا لهذا المخطط، يتم ترسيب البروم على شكل مركب غير قابل للذوبان - ثلاثي بروموأنيلين - عند معالجة مياه البحر بالأنيلين والكلور. لتجنب التحلل المائي للكلور، يتم تحميض مياه البحر أولاً بحمض الكبريتيك. في وقت لاحق تم توسيع هذه العملية إلى الإنتاج الصناعي. تم تركيب المصنع على متن سفينة، والتي تم تحويلها بعد ذلك إلى مصنع لاستعادة البروم. تعمل هذه المحطة العائمة 25 يومًا في الشهر، وتنتج حوالي 75 ألف رطل من البروم. ويستهلك المصنع خلال نفس الفترة الكواشف: 250 طناً من حمض الكبريتيك المركز، و25 طناً من الأنيلين، و66 طناً من الكلور، مخزنة بين الطابقين العلوي والسفلي. وتبلغ كفاءة استخلاص البروم من مياه البحر، والتي تحتوي على 0.1 رطل فقط للطن، حوالي 70%. تم اتخاذ تدابير وقائية للسفينة لتجنب تخفيف مياه البحر بسبب مياه الصرف الصحي التي يتم تصريفها بعد الانتهاء. العملية التكنولوجية. في وقت لاحق، وجد أنه لمنع الاختلاط، يمكن استخدام التيارات البحرية الموجودة على طول الشاطئ والتي توجد قبالة العديد من السواحل بنجاح. في الوقت الحالي، يُعتقد أنه من الناحية الفنية، تم حل عملية استخراج البروم على متن مصنع عائم بنجاح، ولكن العمل في البحر المفتوح باستخدام الكواشف شديدة التآكل أصعب بكثير من العمل على الأرض.
يجب أن يتم اختيار موقع بناء مصنع استخلاص البروم بعناية خاصة. في هذه الحالة من الضروري استبعاد إمكانية تخفيف مياه البحر التي يستهلكها المصنع بمياه الأمطار ومياه الصرف الصحي وكذلك المياه التي تم استخراج البروم منها مسبقًا. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون مياه البحر ذات ملوحة عالية وثابتة، ودرجة حرارة مرتفعة نسبياً، ويجب ألا تكون ملوثة بالنفايات العضوية التي تؤدي إلى هدر الكلور. تم العثور على مثل هذا المكان الذي يلبي جميع المتطلبات المذكورة أعلاه بالقرب من شاطئ كيور (نورث كارولينا). وهنا قامت شركة إيثيل داو للكيماويات ببناء مصنع بطاقة 3 آلاف طن من البروم سنويا. وفي عام 1938، تمت زيادة طاقة هذا المشروع إلى 20 ألف طن من البروم سنوياً (Shigley, 1951).
وتم إنشاء مصنع آخر من هذا النوع بالقرب من فريبورت، حيث تكون ظروف استخراج البروم من مياه البحر أكثر إرضاءً. المتطلبات التكنولوجيةمن قرب شاطئ العلاج. وتبلغ الطاقة التصميمية لهذا المصنع 15 ألف طن من البروم سنويا. وفي عام 1943، تم بناء مصنع آخر بنفس القدرة هناك. تم إغلاق المؤسسة القريبة من شاطئ كيور في نهاية الحرب العالمية الثانية. وهكذا فإن مصانع فريبورت تنتج حاليا حوالي 80% من مادة البروم التي تستهلكها الولايات المتحدة سنويا. في التين. يوضح الشكل 8 مخططًا تدفقيًا لعملية استخراج البروم في شركة إيثيل داو للكيماويات.
وفي مصنع كيور بيتش، وفقا لتكنولوجيا تم تطويرها سابقا، تم صب خليط من مياه البحر مع الحمض والكلور في الجزء العلوي من برج من الطوب مع شبكات خشبية بنيت بداخله. تم اختزال البروم المذاب في مياه البحر بواسطة الكلور إلى بروم عنصري متطاير نسبيًا، ويمنع الحمض الموجود في الخليط التحلل المائي للكلور. ومع تصريف خليط مياه البحر والبروم من أعلى البرج، ينفجر الهواء من الأسفل إلى الأعلى. حمل الهواء المار البروم الحر من مياه البحر وحمله إلى برج امتصاص مملوء برماد الصودا، وبعد ذلك تم تفريغ مياه البحر الخالية من البروم مرة أخرى إلى البحر. تمت معالجة محلول رماد الصودا المشبع بالبروم بحمض الكبريتيك لتحويل برومات الصوديوم والبروميدات إلى بروم حر. يتم بعد ذلك ضخ الخليط إلى عمود التبخير، حيث يتم تقطير البروم وإعادة تكثيفه في أوعية زجاجية أو خزفية. أتاح المزيد من تنقية البروم عن طريق التقطير الحصول في النهاية على منتج يحتوي على نسبة بروم تصل إلى 99.7%.
وفي عام 1937، تم تعديل هذه العملية بشكل طفيف. وهكذا، أثناء التقطير الأولي للبروم، تم استخدام ثاني أكسيد الكبريت والهواء كعوامل نقل. ونتيجة لذلك، تم إطلاق البروم في شكل حمض الهيدروبروميك، مما جعل من الممكن تحسين تنقيته اللاحقة بشكل كبير. على الرغم من أن كفاءة استخلاص البروم في كلتا العمليتين تتجاوز 90%، إلا أن الاستخلاص المباشر للبروم من مياه البحر باستخدام ثاني أكسيد الكبريت يستخدم الآن بشكل حصري تقريبًا في الولايات المتحدة (Shigley, 1951).
المغنيسيوم هو أخف المعادن المستخدمة في البناء. له جاذبية معينة 1.74، وفي الألمنيوم 2.70، وفي الحديد 7.87. يستخدم هذا المعدن على نطاق واسع في بناء المركبات. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام المغنيسيوم كأحد مكونات السبائك مع الألومنيوم، في أنظمة الطلاء الواقي الأنودي والكاثودي، في مصابيح الصور النبضية وفي العديد من مجالات التكنولوجيا الأخرى. بحلول عام 1964، سنويا الإنتاج العالميوكان المغنيسيوم حوالي 150 ألف طن.
تحتوي مياه البحر على حوالي 0.13% من المغنيسيوم. على الرغم من أن هذا التركيز لا يتجاوز 1/300 من الكمية الموجودة في خام المغنيسيوم المستخرج على الأرض، فإن المصدر الرئيسي لهذا المعدن للولايات المتحدة هو مياه البحر. تم الحصول على المغنيسيوم لأول مرة من مياه البحر في إنجلترا (Armstrong, Miall, 1946)، ولكن أول مؤسسة كبيرة لاستخراج المغنيسيوم من مياه البحر تم بناؤها بالقرب من فريبورت في أوائل عام 1941 من قبل شركة إيثيل داو للكيماويات. حتى هذا الوقت، تم الحصول على المغنيسيوم في الولايات المتحدة من المحاليل الملحية للآبار ومن رواسب المغنسيت.
تم اختيار موقع بناء المصنع بالقرب من فريبورت من خلال الظروف المواتية التالية للغاية. إن توفر الغاز الطبيعي الرخيص يسمح باستخدامه بفعالية لتوليد الحرارة والكهرباء. الموقع الجغرافي للمحطة يجعل من الممكن تصريف مياه الصرف الصحي مرة أخرى إلى خليج المكسيك، مع إمكانية ضئيلة للغاية لتخفيف مياه البحر المستهلكة. يمكن الحصول على الجير الرخيص جدًا من قذائف الجير المستخرجة من قاع خليج المكسيك، على بعد أميال قليلة من مصنع المغنيسيوم. في التين. 9 معروضة نظام التكنولوجيااستخراج المغنسيوم في مصنع بالقرب من فريبورت، ويظهر في الشكل (1) أحد أقسام هذا المصنع. 10.
أرز. 10. منظر عام لمصنع معالجة المغنيسيوم في مصنع شركة إيثيل داو كيميكال، فريبورت (تكساك). تظهر مكثفات دور في المقدمة، حيث يتم ضخ خليط من مياه البحر والجير لتسريع ترسيب كلوريد المغنيسيوم.
تدخل مياه البحر إلى المنشأة بمعدل حوالي مليون جالون في الساعة عبر بوابات التحكم تحت الماء لقناة متصلة بخليج المكسيك. وتتمثل ميزة نظام الإمداد هذا في أن الطبقات السفلية من المياه تتمتع بملوحة أعلى بكثير من المياه السطحية في منطقة النبات. في حوض السباحة الاصطناعي، تتم معالجة المياه بشكل مستمر بحليب الليمون (ذكر أعلاه أنه يتم الحصول على الجير عن طريق تكليس قذائف المحار). نتيجة لتفاعل حليب الليمون مع مركبات المغنيسيوم، يتكون راسب سائل يشبه الحمأة من هيدروكسيد المغنيسيوم غير القابل للذوبان، والذي يتم بعد ذلك ضخه في خزانات الترسيب. تشكل الرواسب ما يقرب من 2٪ من إجمالي حجم مياه البحر المستهلكة في هذا الإنتاج، وبعبارة أخرى، بالفعل في المرحلة الأولى من العملية التكنولوجية، يتم تنفيذ تركيز 100 مرة من المكون المفيد. يتم تصريف مياه الصرف الصحي في نهر براسوس، الذي يتدفق إلى خليج المكسيك على مسافة كبيرة من المصنع.
يذوب هيدروكسيد المغنيسيوم المرشح في حمض الهيدروكلوريك. يتم تركيز المحلول الناتج من كلوريد المغنيسيوم عن طريق التبخر للتخلص جزئيًا من الأملاح المحتجزة من مياه البحر. يتم ترسيب الكالسيوم على شكل كبريتات غير قابلة للذوبان أو جبس بإضافة كبريتات المغنيسيوم إلى المحلول، وبعد ذلك يتم ترشيح المحلول مرة أخرى لفصل الجبس والأملاح الأخرى، ومن ثم تركيزه بالتبخير. عندما يصل تركيز كلوريد المغنسيوم إلى حوالي 50% وترتفع درجة حرارة المحلول إلى حوالي 170 درجة مئوية، يتم رشه على المادة الصلبة المجففة مسبقًا MgCl 2 . يتحول المذيب على الفور إلى بخار، ويترسب كلوريد المغنيسيوم. يتم بعد ذلك وضع البقايا الصلبة المجففة في غرفة التحليل الكهربائي حيث تتحلل إلى معدن المغنيسيوم وغاز الكلور. يتم تحويل الكلور إلى حمض الهيدروكلوريك، والذي يتم استخدامه بنجاح في الدورات اللاحقة من العملية. يتم استخراج معدن المغنيسيوم من غرفة التحليل الكهربائي وتشكيله على شكل سبائك. يتجاوز محتواها المعدني 99.8% (Shigley, 1951).
يتعلق الاختراع بإنتاج الألومينا والصودا والبوتاس وأملاح أخرى، وتحديدًا بعملية تبخير المحاليل في المبخرات الأنبوبية. تتضمن الطريقة تسخين المحلول بالبخار وإزالة المتكثفات وإزالة المحلول المتبخر مع بلورات الأملاح والبخار الثانوي من فاصل المبخر الأنبوبي، بينما يتم إدخال جزء من المتكثفات على شكل رذاذ صغير إلى حيز البخار للمبخر الأنبوبي. فاصل. يتم إدخال المكثفات في مساحة البخار للفاصل بحجم 0.3-2٪ من المكثفات الناتجة. ونتيجة لذلك، زاد الوقت بين التوقفات لغسل الأنابيب إلى 40 يومًا مع انخفاض عدد الأنابيب المسدودة إلى 10%؛ تم الحصول على المكثفات النقية وإعادتها إلى محطة الطاقة الحرارية بعد الفاصل بدون مزيل القطرات؛ زاد تكرار استخدام البخار بمرحلة واحدة بسبب زيادة نقل الحرارة والقضاء على مقاومة مزيلات التنقيط المتضخمة. انخفض استهلاك البخار النوعي لكل طن من الماء المتبخر من 0.62 إلى 0.33 طن/طن. 1 الراتب و-لي، 1 مريض.
يتعلق الاختراع بإنتاج الألومينا والصودا والبوتاس وأملاح أخرى، وتحديدًا بعملية تبخير المحاليل في المبخرات الأنبوبية. هناك طريقة معروفة لتبخير المحاليل في المبخرات الأنبوبية مع تبلور الأملاح (Pertsev L.P.، "المبخرات الأنبوبية لبلورة المحاليل." م.، الهندسة الميكانيكية، 1982، ص 29، شكل 15؛ ص 66، شكل 42). ). تتضمن هذه الطريقة تسخين المحلول بالبخار وإزالة المكثفات وإزالة المحلول المتبخر ببلورات الملح والبخار الثانوي من فاصل المبخر الأنبوبي. عيوب هذه الطريقة هي:
انسداد أنابيب التدفئة بالقشور الملحية المتساقطة من جدران الفواصل بنسبة تصل إلى 20-30% وتكرار توقف الجهاز بعد 3-4 أيام لغسل كل أنبوب على حدة بالماء؛
انخفاض في إنتاجية الجهاز وتكرار استخدام البخار بسبب النمو الزائد للشبكات الأكثر فعالية أو فواصل القطرات ذات الفتحات، وكذلك بسبب انسداد أنابيب التدفئة؛
زيادة في تكلفة الفاصل بسبب تعقيد تركيب مزيلات الانجراف باهظة الثمن وزيادة الحجم؛
زيادة استهلاك البخار لتبخر مياه الغسيل. السبب في نمو جدران الفواصل ومزيلات التنقيط هو ترسب قطيرات اللب مع فرط تشبع الأملاح في المحلول وتجفيفها ببخار المحلول المبخر المسخن إلى حد الانخفاض عند 12-20 درجة مئوية. الهدف من الاختراع هو القضاء على تزايد الأملاح على جدران الفواصل، ومزيلات التنقيط وانسداد أنابيب التسخين التي سقطت من جدران الفواصل القشرية. يتم حل المشكلة الفنية عن طريق إدخال 0.3-2% من المكثفات على شكل بخاخات صغيرة في مساحة البخار للفاصل. يوضح الرسم المبخر باستخدام الطريقة المقترحة. يتكون المبخر من غرفة تسخين 1، وفاصل 2، وأنبوب لتزويد جزء من المكثفات إلى الفاصل 3، وفوهة 4. يدخل البخار إلى مساحة الأنابيب الداخلية لغرفة التسخين 1، ويدخل المحلول إلى الفاصل 2 ، حيث يتم مزجه مع المحلول المبخر المتبلور المتداول. تتم إزالة المكثفات من غرفة التسخين 1 ويتم إدخال جزء منها من خلال خط الأنابيب 3 عبر الفوهة 4 إلى مساحة البخار للفاصل 2. إن إدخال قطرات صغيرة في حجم البخار الملوث بقطرات اللب يزيل التسخين الزائد للفاصل 2. البخار الثانوي وفرط تشبع محلول القطرات بالأملاح نتيجة اندماجها مع القطرات المتكثفة مما يمنع تكون القشور الملحية ويطرد البخار الثانوي الناتج من قطرات اللب. بالنسبة للاختبار الصناعي للطريقة في محطة تبخير ذات أربع طبقات، تم إدخال 0.4-0.6% من مكثفات الحالة الأولى في فواصل مجوفة (بدون مزيلات القطرات) من خلال الفوهات. ونتيجة لذلك، بالمقارنة مع أقوى المبخرات 800 م2 التي تعمل بدون مدخلات مكثفات، مع تبلور الصودا اللامائية في إنتاج الصودا والبوتاسيوم:
زاد الوقت بين التوقفات لغسل الأنابيب إلى 40 يومًا، مع انخفاض عدد الأنابيب المسدودة إلى 10%؛
تم الحصول على المكثفات النظيفة وإعادتها إلى محطة الطاقة الحرارية بعد الفاصل بدون مزيل القطرات؛
تمت زيادة وتيرة استخدام البخار بمرحلة واحدة بسبب زيادة نقل الحرارة والقضاء على مقاومة مزيلات التنقيط المتضخمة؛
تم تخفيض استهلاك البخار النوعي لكل طن من الماء المتبخر من 0.62 إلى 0.33 طن/طن.
