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

 

Инопланетяне
Инопланетяне

Премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год
Объявлены лауреаты премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год. Премией отмечены 50 работ молодых столичных ученых. Среди лауреатов 12 сотрудников МГУ имени М.В.Ломоносова. Конкурс на получение премий Правительства Москвы молодым ученым проводится с 2013 года. Торжественное награждение победителей состоится 7 февраля 2020 года в Государственном Кремлевском дворце.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Перерождение кремния: от полупроводника к металлу. Морская губка – основа для создания новых наноструктурных композитов. Нитрид-борные аналоги углеродных колец. Лучшие научные сюжеты года по версии APS. Сверхпроводимость ставит новый температурный рекорд. Звук переносит массу? Всяко-разно.

Наносистемы: физика, химия, математика (2019, том 10, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume10/10-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

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!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
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.