Металлы из морской воды

В Мировом океане растворено 1010 тонн различных веществ, все элементы, известные в земной коре. Только Гольфстрим переносит в секунду 3 миллиона тонн различных солей. В далеком прошлом соль получали из моря примерно так же, как и сегодня, — выпариванием. Применяя сложную технологию, извлекают натрий, калий, хлор, магний, кальций, бром, литий.

Получение золота

Давно человек мечтал добывать золото из морской воды. И это казалось настолько реальным, что Германия собралась оплатить репарации первой мировой войны «морским» золотом. Этим занялся лауреат Нобелевской премии Ф. Габер. Однако несмотря на то что судно было хорошо оснащено, а экспедиция прекрасно субсидирована и подготовлена, из этого ничего не получилось: все извлеченное из морской воды золото было оценено в 0,0001 доллара, то есть из 15 тонн воды получено всего лишь 0,09 миллиграмма металла.

Советский ученый А. Даванков на судне «Михаил Ломоносов» при помощи ионитовой колонны из 500 тонн воды получил миллиграмм золота. Это, конечно, мало, но кораблей много, так что дело за установкой сменных ловушек. Природные сорбенты — илы — уже проделали аналогичную работу. В донных осадках Красного моря ил содержит 5 граммов золота на тонну осадка. Судя по всему, в мировом океане растворено свыше 10 миллионов тонн золота. Это уже значительно. Однако это не все золото, поступившее с материков. Так, пресные воды некоторых рек содержат до 16 кларков золота. Где же оно? В илах прибрежных осадков? Если это так, то такие месторождения можно обнаружить.

Золотоносность океанической воды оценивают по-разному: по С. Арренису (1902 год) золота содержится 6 миллиграммов на тонну, по Г. Путнаму (1953 год) 0,03—44, а по данным 1974 года 0,04—3,4 микрограмма на литр. Установлено состояние металла в воде: суспензии микрочастиц, коллоиды, комплексные ионы AuCI2 и AuCI4, золотоорганические соединения.

Как пытались извлекать золото? Способов много: буксировали за кораблем мешки с пиритом; семь граммов освинцованных цинковых стружек омывали 550 литрами воды и получили 0,6 миллиграмма золота и 1,1 миллиграмма серебра; использовали в качестве поглотителя цеолиты, пермутиты, кокс, шлак, цементный клинкер, древесный уголь, торф, древесную муку, сульфитную целлюлозу, стеклянный порошок, сульфид свинца, коллоидную серу, металлическую ртуть, гидроокись магния (В 1925 году в Одессе было извлечено 5 миллиграммов золота из 2 тонн воды), ионообменные смолы (А. Даванков, 1956 год). Однако золото продолжает интересовать человека. В морской воде на 11 главных ионов (СI, SO2\4, НСО3, СО2\3-, Вг, F, Н2ВО3-, Nа+, Са2+, К+) приходится 99,99 процента. Естественно эти сведения довольно приблизительные. На самом деле, морская вода представляет собой сложный комплекс ионных и коллоидных растворов, минеральных взвесей, газов, органических остатков, живых организмов. Кроме того, на состав морской воды влияют отходы производства. Так, содержание свинца выросло в 10 раз за последние полвека. Появились особые районы — «оазисы металлов».

Добыча прочих металлов

В 1948 году шведское судно «Альбатрос» обнаружило в Красном море донные источники горячих металлоносных рассолов. Детальными работами, проводимыми на судне «Дискавери», в 1966 году установлены три крупные впадины глубиной более 2 километров, где встречены рассолы с температурой до 56°С и концентрацией солей 26 процентов.

В пласте мощностью 200 метров во впадинах Атлантис II, Чейн и Дискавери в десятки тысяч раз повышены содержания железа, марганца, цинка, свинца, меди, золота, серебра, индия, кобальта, кадмия, мышьяка, ртути. На дне впадин в осадках обнаружены высокие концентрации сульфидов. Эти осадки подстилаются безрудными карбонатными породами, под которыми залегают базальты. Начало отложения руд — 13 тысяч лет назад. Установлено, что с 1964 года температура рассолов повышается. Так, в 1973 году она достигла 62° С.

Рудоносные илы уже оценены в кубометрах, в тоннах и в долларах, но до практического использования месторождении необычного типа, видимо, далеко. В Тихом океане на площади свыше 2 миллионов квадратных километров также установлены металлоносные осадки, связанные с зонами разломов и подводными вулканами. Их практическое значение пока неясно.

По самым оптимистическим подсчетам запасов урана на суше около 5 миллионов тонн (без стран СНГ), а в Мировом океане содержится 4 миллиарда тонн этого элемента.

Поиски сорбентов некоторых металлов дали неожиданные результаты: гидроокись титана сорбирует хром (коэффициент накопления 1 миллион), ванадий (100 тысяч), марганец, железо, медь, никель (10-100 тысяч). На ионитах сорбируется медь, а в опытах А. Даванкова и серебро (2,5 миллиграмма на 200 граммов сорбента). Уже испытаны сорбенты молибдена, цезия, тория, радия, рутения.

Оказалось, что полиэтиленовый сорбент осаждает за 20 дней 9/10 исходного количества индия, а хитозан (компонент панциря ракообразных и покрова членистоногих) сорбирует цинк, медь, кадмий, свинец и другие металлы. Интересно, что сама природа подсказывает метод технологии: ламинарии концентрируют йод и алюминий; радиолярии – стронций; моллюски – никель; омары и мидии – кобальт; осьминоги – медь; медузы – цинк, олово и свинец; голотурии – ванадий; некоторые вида оболочечников — тантал  и ниобий. В асцидиях (подстил оболочечников) концентрация ванадия составляет 1010  (металл входит в состав пигментной крови). Япония отказалась от импорта ванадия так как стала получать его из моря, используя, асцидий.