海水中有色金属资源的利用

1、 由于本人能力有限，技术较差，制作的不足之处望在座各位谅解。知识面不足，在说的不对之处或是不足之处，望各位指出，有不懂之处，一起让老师解答谢谢合作！提问：提问： 海水中溶解了大量的气体物质和各海水中溶解了大量的气体物质和各种盐类。人类在陆地上发现的种盐类。人类在陆地上发现的1多种多种元素，在海水中可以找到多种元素，在海水中可以找到多种。 海水中有近海水中有近8080多种元素，他们大部分多种元素，他们大部分以盐的形式存在；在每升海水中含量大以盐的形式存在；在每升海水中含量大于于1 1毫克的元素我们称为海水中常量元素，毫克的元素我们称为海水中常量元素，它们占海水所溶物质总量的它们占海水所溶物质总量

2、的99.9%99.9%。在。在每升海水中含量小于每升海水中含量小于1 1毫克的元素我们称毫克的元素我们称为海水中微量元素，如碘、锂、铀等。为海水中微量元素，如碘、锂、铀等。有关海水组成的惊人数字有关海水组成的惊人数字海水中元素种类海水中元素种类常量元素（常量元素（1mg/l）进入海洋的物质进入海洋的物质/年年溶解的盐类物质总量溶解的盐类物质总量氯（氯（cl）元素总量）元素总量氡氡(rn)元素总量元素总量锂锂(li)元素总量元素总量碘碘(i)元素总量元素总量铀铀(u)元素总量元素总量镁镁(mg)元素总量元素总量80多种多种11种种2.51010t51017t2.61016t1kg2.51011t

3、9.31010t4.5109t21015tu海水综合利用联合工业体系一例 “能源金属能源金属”锂是用于制造氢弹的重要锂是用于制造氢弹的重要原料，海洋中每升海水含锂毫原料，海洋中每升海水含锂毫克。锂还是理想的电池原料，含锂的铝镍克。锂还是理想的电池原料，含锂的铝镍合金在航天工业中占有重要位置。合金在航天工业中占有重要位置。海水中的微量元素：海水中的微量元素：海洋中的矿产资源海洋中的矿产资源 铀是高能量的核燃料，铀是高能量的核燃料，1000克铀所产生克铀所产生的能量相当于的能量相当于2500吨优质煤。吨优质煤。碘元素与人体内的一种激素碘元素与人体内的一种激素甲状甲状腺素合成有关，而甲状腺素对人体的

4、智力腺素合成有关，而甲状腺素对人体的智力发育有影响，因此被称为发育有影响，因此被称为“聪明的元素聪明的元素”。儿童缺乏得呆小症，成年缺乏得大脖子病。儿童缺乏得呆小症，成年缺乏得大脖子病。缺碘引起的甲状腺肿即大脖子病缺碘引起的甲状腺肿即大脖子病缺碘的危害缺碘的危害:缺碘缺碘引起引起的克的克汀病汀病即呆即呆小病小病海水中部分元素浓度图海水中部分元素浓度图海水中镁的总储量约为海水中镁的总储量约为21015t 接下来以“从海水中提取镁”为代表来说明海水中有色金属资源的利用一、生活、生产、自然界中的镁一、生活、生产、自然界中的镁 镁的主要用途：镁的主要用途：“国防金属国防金属”的美誉的美誉 镁是一种轻金

5、属，其合金的强度高、机械性能好。镁是一种轻金属，其合金的强度高、机械性能好。这些特性使金属镁成为制造汽车、飞机、火箭的重这些特性使金属镁成为制造汽车、飞机、火箭的重要材料，从而获得要材料，从而获得“国防金属国防金属”的美誉。在冶金工的美誉。在冶金工业上，金属镁常用作还原剂和脱氧剂。业上，金属镁常用作还原剂和脱氧剂。镁的存在镁橄榄石mg2sio4光卤石kclmgcl6h2o菱镁矿mgco3石棉高纯镁锭镁合金锭汽车合金配件镁合金仪器箱镁合金仪器箱奥迪轿车镁合金外壳奥迪轿车镁合金外壳神六1.镁在哪里？镁是人体内不可缺少的微量元素。它可镁是人体内不可缺少的微量元素。它可激活人体内激活人体内325325

6、个酶系统，参与各种能量的个酶系统，参与各种能量的代谢活动，是人体一切生长过程，包括骨、代谢活动，是人体一切生长过程，包括骨、细胞、核糖核酸、脱氧核糖核酸以及各种生细胞、核糖核酸、脱氧核糖核酸以及各种生物膜形成的重要物质，并与心脏、神经、肌物膜形成的重要物质，并与心脏、神经、肌肉功能的关系极为密切。男性成人每日需镁肉功能的关系极为密切。男性成人每日需镁350350毫克，女性成人为毫克，女性成人为300300毫克，孕妇为毫克，孕妇为450450毫克。人们日常的一般食物含镁量是比较丰毫克。人们日常的一般食物含镁量是比较丰富的。对一般人来说，补充镁的最好来源是富的。对一般人来说，补充镁的最好来源是食物

7、，其中以麦芽、全麦制品、糙米、蛋黄、食物，其中以麦芽、全麦制品、糙米、蛋黄、豆类、新鲜玉米、花生、香蕉最佳。豆类、新鲜玉米、花生、香蕉最佳。镁在地壳中含量只有铝镁在地壳中含量只有铝的四分之一，而且镁比的四分之一，而且镁比铝更加活泼，所以要想铝更加活泼，所以要想矿物质中获取镁，代价矿物质中获取镁，代价比铝更高。比铝更高。海洋中含有大量的氯化海洋中含有大量的氯化镁，海水又咸又苦镁，海水又咸又苦。咸是因为含有氯化钠，咸是因为含有氯化钠，苦是因为含有氯化镁苦是因为含有氯化镁，同样道理，粗盐易潮同样道理，粗盐易潮解是因为其中含有较解是因为其中含有较多的氯化镁，而氯化多的氯化镁，而氯化镁易吸水。镁易吸水。

8、据估算，假如每年从海水中提取据估算，假如每年从海水中提取1亿吨镁再过亿吨镁再过一百万年，海水中镁的含量也只会从目前的一百万年，海水中镁的含量也只会从目前的0.13%降低到降低到0.12%，即只减少了万分之一。，即只减少了万分之一。可谓取之不尽，用之不竭。可谓取之不尽，用之不竭。海水中部分元素浓度图海水中部分元素浓度图海水中镁的总储量约为海水中镁的总储量约为1.81015t卤水中的离子浓度图 海水中的海水中的镁主要以镁主要以氯化镁氯化镁和和硫酸镁硫酸镁形式存在形式存在mg2+cl-so42-2、从海水中的镁离子到金属镁，经历的化学变化：mg2+2oh-mg(oh)2 mg(oh)22hclmgc

9、l22h2omgcl2 = mgcl2 通通 电电（1）、镁的提取原）、镁的提取原理：理：mgcl2ca(oh)2mg(oh)2cacl2mg(oh)22hclmgcl22h2omgcl2 mgcl2 caco3 caoco2caoh2oca(oh)2 (2)海水是一种混合溶液，其中海水是一种混合溶液，其中主要主要含有哪含有哪些离子？些离子？cl- na+ mg2+ ca2+ so42-如何实现如何实现mg2+ 的富集和分离？的富集和分离？可以加入一种试剂使可以加入一种试剂使mg2+ 沉淀沉淀回顾与思考回顾与思考请尝试设计由请尝试设计由mg(oh)mg(oh)2 2到到mgmg的可能途径。的可

10、能途径。提示：工业上一般用电解镁的化合物的提示：工业上一般用电解镁的化合物的 方法制取镁。方法制取镁。问题一：问题一：海水中镁离子的浓海水中镁离子的浓度约为度约为1.28g/l，浓度太稀了，浓度太稀了，我们该怎么办？我们该怎么办？解决：浓缩，利用晒盐后的母液（卤水）解决：浓缩，利用晒盐后的母液（卤水）mg2+解决：解决：选择合适选择合适的沉淀剂沉淀镁的沉淀剂沉淀镁离子离子问题二：问题二：如何把如何把mg2+从母液中从母液中分离出来？分离出来？物质物质氧化镁氧化镁（mgomgo）氯化镁氯化镁（mgclmgcl2 2）熔点熔点28252825714714问题三问题三:如何把如何把mg(oh)2转转

11、化为单质镁？化为单质镁？解决：解决：mg(oh)2mgcl2mg盐酸盐酸电解电解熔融熔融问题四：为什么海水中已有为什么海水中已有mgclmgcl2 2我们却要加碱转化为我们却要加碱转化为mg(oh)mg(oh)2 2再加酸变回再加酸变回mgclmgcl2 2? ?解决：解决：浓缩、提纯浓缩、提纯试剂试剂氢氧化钾氢氧化钾氢氧化钠氢氧化钠氢氧化钙氢氧化钙 氢氧化钡氢氧化钡价格(元/吨)6160 2300 5803700市市 场场 价价 格格 问题：问题：从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果差得多，如何解决这一矛盾？差得多，如何解决这一矛盾？解决：解决：使用石

12、灰乳使用石灰乳海水提取镁的工艺流程图引入海水引入海水贝壳贝壳（caco3)过滤网过滤网 工业制镁流程工业制镁流程沉降池沉降池过滤槽过滤槽mg(oh)2盐酸盐酸蒸发蒸发干燥干燥锻烧产物锻烧产物电解电解mgcl2金属镁金属镁mgcl2溶液溶液锻烧锻烧与水反应与水反应氯气氯气观察与思考：镁的化学性质探究观察与思考：镁的化学性质探究实验实验1把擦去氧化物保护膜的镁把擦去氧化物保护膜的镁条点燃后伸入二氧化碳中条点燃后伸入二氧化碳中现象：现象：剧烈燃烧，伴有白烟，在瓶的内壁剧烈燃烧，伴有白烟，在瓶的内壁有黑色的固体生成有黑色的固体生成结论：结论：在点燃或高温条件下，镁能与二氧在点燃或高温条件下，镁能与二氧

13、化碳反应化碳反应 2mg+co2=2mgo+c点燃点燃实验实验2镁与稀硫酸反应镁与稀硫酸反应现象：现象：迅速反应，生成大量气泡，且放迅速反应，生成大量气泡，且放出热量，试管内壁温度升高出热量，试管内壁温度升高结论：结论：镁条能与稀硫酸反应，且放出热量镁条能与稀硫酸反应，且放出热量化学方程式：化学方程式：mg+h2so4=mgso4+h2离子方程式：离子方程式：mg+2h+=mg2+h2镁的性质与原子结构的关系镁的性质与原子结构的关系mg易失易失2e-mg2+ 镁很活泼，可与活泼的非金属、酸镁很活泼，可与活泼的非金属、酸等物质反应等物质反应镁的化学性质归纳镁的化学性质归纳1、与、与o2反应反应点

14、燃：点燃：2mg+o2=2mgo发出耀眼的白光发出耀眼的白光点燃点燃2、与其他非金属反应、与其他非金属反应mg+cl2=mgcl2mg+s=mgs3mg+n2 = mg3n2点燃点燃3、与水反应、与水反应mg+2h2o（热水）（热水）=mg(oh)2+h2中强碱，能使酚酞变红中强碱，能使酚酞变红4、与氧化物反应、与氧化物反应2mg+co2=c+2mgo点燃镁的化学性质归纳镁的化学性质归纳5、与非氧化性酸反应：、与非氧化性酸反应：稀稀h2so4 稀稀hclmg+2h+=mg2+h2与氧化性酸发生复杂的反应（与氧化性酸发生复杂的反应（hno3、浓、浓h2so4）6、与盐溶液反应、与盐溶液反应(置换

15、较不活泼的金属）置换较不活泼的金属）mg +cu2+ = mg2+cu 镁的化学性质归纳镁的化学性质归纳镁的物性镁的物性： 银白色金属光泽，密度小银白色金属光泽，密度小合金：合金：金属与金属或非金属熔合在金属与金属或非金属熔合在一起形成且有金属特性的混一起形成且有金属特性的混合物合物特性：特性： 熔点低于任何一组分熔点低于任何一组分镁的主要用途：镁的主要用途：1、制合金、制合金 2、制耐火材料（、制耐火材料（mgo）熔点高）熔点高 3、植物叶绿素组成成分、植物叶绿素组成成分5、海水是取之不尽的化工原料资源，从海水、海水是取之不尽的化工原料资源，从海水中可提取各种化工原料。下图是工业上对海中可提

16、取各种化工原料。下图是工业上对海水的几项综合利用的示意图：水的几项综合利用的示意图：结晶结晶过滤过滤海水海水粗盐粗盐滤液滤液mg(oh)2nacl饱和溶液饱和溶液烧碱和盐酸烧碱和盐酸mgcl26h2omgcl2mgcl2加盐酸加盐酸石灰乳石灰乳脱水脱水电解电解电解电解精制精制贝壳贝壳cao煅烧煅烧水水浓缩结晶浓缩结晶3.拓拓 展展 目前海水提取镁主要是美国、日本及欧洲的一些国目前海水提取镁主要是美国、日本及欧洲的一些国家，而我国陆上镁矿资源丰富，如天然菱镁矿（家，而我国陆上镁矿资源丰富，如天然菱镁矿（mgcomgco3 3）储量就占世界总储量的储量就占世界总储量的6060以上，产量也居世界首位

17、，以上，产量也居世界首位，因此镁及镁的化合物的来源主要靠陆地解决。过程是：因此镁及镁的化合物的来源主要靠陆地解决。过程是：mgcomgco3 3 = mgo + co = mgo + co2 2 3mgo2c3cl2=3mgcl2coco2mgclmgcl2 2 = mg + cl = mg + cl2 2 请从可持续发展的角度分析哪种更符合未来的发展。请从可持续发展的角度分析哪种更符合未来的发展。归纳：归纳：镁是具有强还原性的金属镁是具有强还原性的金属1、能与、能与氧气氧气等非金属反应等非金属反应2、能与、能与酸酸反应反应3、能与排在镁之后的、能与排在镁之后的金属金属的盐溶液反应的盐溶液反应4、能与、能与二氧化碳二氧化碳等某些氧化物反应等某些氧化物反应2mg+co2=2mgo+c点燃点燃