Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Малахитовая шкатулка

Ключевые слова:  альтернативная энергетика, гидрометаллургия, медь, мнение, периодика

Автор(ы): Набиуллин Александр

Опубликовал(а):  Набиуллин Александр Ринатович

26 ноября 2010

Ранее мы рассмотрели применение альтернативной энергетики для получения нефти и пресной воды. (Альтернативные батарейки 2 и 3) Продолжим поиск.

Итак, по-прежнему, в нашем распоряжении солнечная электростанция мощностью 1 МВт, вырабатываемой 10 часов в сутки. Нефть или вода нас не интересуют, а энергии (творческой и электрической) избыток.

Известен, хотя пока и не очень применим, метод добычи металлов, в первую очередь меди, бактериальной переработкой рудных минералов. Схема проста и красива. Бактерии окисляют сульфидные минералы меди воздухом до сульфатов, а затем полученный разбавленный раствор медного купороса фильтруют через железный металлолом, получая металлическую медь. Попутно расходуется известняк или доломит, необходимый для нейтрализации железного купороса и разбавленной серной кислоты. (избыточное закисление раствора погубит бактерии) Полученную черновую медь обычно дочищают переплавкой и используют. В нашем случае, располагая электроэнергией, мы можем заменить цементацию меди электролитическим выделением.

Что нам необходимо:

Заброшенная медная шахта, содержащая сульфидные минералы меди. Карбонатные или силикатные в данном случае не подойдут, так как бактерии их не выщелачивают. Технически вполне реально залить шахту 0,5% раствором серной кислоты, для кислотного вскрытия этих минералов, но экологи-гринписовцы – люди тёмные, не поймут. Да и дороговато это получится.

Шахт, отвечающих данным условиям, хватает. Обычно, при содержании минералов меди менее 0,5% добывать её становится нерентабельно и шахта закрывается. Мелкие шахты закроются и при больших концентрациях рудных минералов, так как небольшие масштабы месторождения не позволят построить эффективный обогатительный комбинат. Заброшенная шахта, при особо цивилизованном ритуале закрытия, засыпается, при слегка варварском – просто покидается. Иногда взрывают вход, но часто не делается и этого. Без работы насосного оборудования, шахта со временем заполняется водой: дождевой или грунтовой, что устраняет необходимость работ по её затоплению.

Водяные насосы и воздушные компрессоры.

Первые необходимы для выкачивания воды, содержащей сульфат меди, и подачи её в электролизёр, вторые – для насыщения воды кислородом, перед обратной закачкой в шахту. Кислород нужен бактериям для жизнедеятельности, продуктом которой является разбавленный раствор сульфата меди.

Оборудование известное и отработанное. Изобретать его не нужно, необходимо просто подобрать соответствующую производительность и параметры. Кроме того, исполнено оно должно быть либо в сплавах меди, либо в пластике. Это же касается и труб для перекачки растворов и узлов и деталей, контактирующих с шахтной водой. Причина проста: в сульфате меди сплавы железа будут подвергаться коррозии. Для монтажа оборудования подойдёт помещение насосной станции, которое всё равно имеется при каждой шахте.

Известняк или доломит.

При электролизе будет выделяться медь, образовываться кислород и разбавленный раствор серной кислоты. Последний – губителен для большинства бактерий и его перед сбросом необходимо нейтрализовать.

Карбонатные породы придётся завозить. Как правило, сульфидные месторождения меди первичны, значит, осадочных пород поблизости, скорее всего, не будет.

Электролизёр.

Принципиальная конструкция электролизёра за последний век особых изменений не претерпела. В техническом исполнении, для данных целей электролизёр должен быть способен перерабатывать большие потоки воды, значит, площадь электродов должна быть большой. Параметры определяются концентрацией сульфата меди, которая получится в шахтном растворе.

Оценим, какое количество меди удастся получить при реализации этого проекта. Суммарная выработка энергии станцией в течение суток составит 36000 МДж. Энергия, пускаемая на электролиз – 70% от общей выработки, остальное – работа насосов и компрессоров.

Пусть, напряжение электролиза 5В (по уравнению Нернста значительно меньше, но у нас условия далеко не идеальные). Тогда 25200 МДж, пущенных на электролиз, дадут приблизительно 1670 кг металлической меди. Это составит около 600 тонн металла в год. Скорее всего, металл потребует очистки от ртути и, возможно, свинца, которые часто сопутствуют месторождениям меди. Очистку можно сделать электролитической, используя ту же станцию альтернативной энергии. При этом общая выработка снизится, но качество меди, а значит и её итоговая стоимость вырастет. До полного истощения шахты для бактериальной переработки (а это значит, что содержание рудных минералов упадёт практически до нуля) из таких заброшенных месторождений можно добыть ещё тысячи тонн металла.

Из некоторых недостатков придётся упомянуть, что таким образом не удастся добыть серебро, селен, теллур и золото, которые получают при переработке анодного шлама после очистки меди. Будет и некоторое количество высокотоксичных отходов: металлической ртути и соединений свинца.



Средний балл: 8.7 (голосов 6)

 


Комментарии
Отличная идея, Александр Ринатович!
Только вот "темные экологи-гринписовцы" могут возмутиться из-за выделения в
атмосферу огромного количества углекислого газа.
Почему бы не выпаривать этот раствор и не фасовать на месте? Или серная
кислота настолько дешева, что доставка её от месторождения невыгодна?
(но в любом случае это имеет больше смысла, чем завоз и уничтожение карбоната
кальция или чего-то в этом роде)
При годовой выработке в 600 тонн меди выделится попутно примерно 210000 кубометров углекислоты. Что-то около 575 кубов в сутки. Кажется - много. Но в печесчёте это эквивалентно 112,5 тонн углерода, то есть примерно 2 вагона каменного угля. Крупной ТЭЦ этого количества хватит... ну, на пару часов.
Гринпис - это вообще вредоносная организация.

Что касается серной кислоты, то во-первых, она очень дешёвая. Во-вторых, её на рынке избыток, так как она является отходом производства любого НПЗ, а основное потребление - вскрытие руд (например, титана) что есть далеко не во всех странах и получение удобрений. Наконец, упаривать воду - это кошмарный расход энергии. А концентрация кислоты после электролиза будет низкой, что-нибудь под 0,1-0,2%.
Л В А, 16 декабря 2010 14:41 
Чего стоит только история с глобальным потеплением, когда климатические циклы выдаются за следствие действий человека, а потом заставляют на триллионы долларов раскошеливаться. Суммы реальные, только одни европейские программы по энергосбережению более 1трлн Евро выйдут лет за десять. Причём экономичесого или экологического смысла в них примерно наполовину- на две-трети, остальное -- спекуляции транснациональных корпораций и их контролирующих.
К примеру, Вы покупаете кондиционер, спокойно им пользуетесь, Вас всё устраивает. Через лет пять к Вам из сервиса (они требуют подкачки или замена фреона раз 2-3года) звонят и говорят что R22 фреон теперь не выпускают и либо вообще предлагают купить новый кондишн, под какой-нибудь R410A, а у Вас ремонт и прочее - трубы как минимум промывки потребуют ещё, а иногда и замены, либо заправка стоит не пару тройку тысяч, а в районе пяти-шести, поскольку флакон с оным фреоном вдруг стал дороже стоить раз в 10-15. Это случай из практики.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Гиперболоид инженера Гарина
Гиперболоид инженера Гарина

Школа PI SCAMT: Стань руководителем глобальной лаборатории
Университет ИТМО приглашает принять участие в Школе PI. Школа PI - это возможность узнать как из точки А "молодой кандидат наук" дойти до точки Б "научный руководитель". За 1 неделю вы узнаете об этапах организации успешной исследовательской группы в России и разработаете дорожную карту построения своей собственной лаборатории. Школа PI подходит для кандидатов наук, защитивших диссертацию в области естественных наук не ранее 2015 года. Прием заявок до 1 мая 2021 г.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Новые титансодержащие комплексы для водородных
аккумуляторов. Зеленая электроника: мягкий актуатор из венериной мухоловки. Шелковичные черви создают новые нанокомпозиты in vivo. Конференции

В магистратуру МГУ - без экзаменов, юбилейная универсиада
Универсиада МГУ - уникальный конкурс, впервые проводимый в новом формате, который охватывает широкий диапазон участников – студентов и выпускников специалитета, бакалавриата, магистратуры, аспирантов, молодых ученых. Конкурс рассчитан на поддержку талантливой молодежи, мотивацию дальнейшего развития научно-исследовательской карьеры, пропаганду научных знаний, активное вовлечение участников в обмен мнениями и равноправное соревнование со своими сверстниками и коллегами на международном уровне, а также поступление в бесплатную магистратуру МГУ без экзаменов по результатам Универсиады.

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.