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镁科研

太平洋西北国家实验室探索从海水中开采镁等关键金属

发布时间：2024-06-03 作者：综合管理部 浏览量：

In Seawater，Researchers See an Untapped Bounty of Critical Metals



研究人员和公司正致力于从海水、海水淡化厂残留物和工业废盐水中提取关键矿物质，包括锂和镁。他们表示，与采矿相比，他们的工艺将使用更少的土地，产生更少的污染，但仍存在重大障碍。




位于华盛顿州 Sequim 的太平洋西北国家实验室，用于测试从海水中提取矿物质技术的系统


海水中天然存在的金属可以开采吗？加利福尼亚奥克兰的一家公司说可以。它不仅从海水和工业产生的废盐水中提取镁，而且是以碳中和的方式进行的。Magrathea Metals 公司已经在试点项目中产生了少量镁，在美国国防部的资助下，它正在建设一个更大规模的设施，以便在两到四年内生产出数百吨金属。该公司表示，到 2028 年，它计划运营一座年产量超过 1 万吨的工厂。


镁比钢轻得多，强度也高得多，对飞机、汽车、钢铁和国防工业至关重要，这也是美国政府资助该企业的原因。目前中国的镁产量约占世界总产量的 85%。因此，如何利用可再生能源在美国国内生产镁不仅是一个经济和环境问题，也被认为是一个所谓的“战略问题”。Magrathea 公司首席执行官、金属生产去碳化领域专家 Alex Grant 表示：“我们不使用任何煤炭，使用的劳动力数量较少。”这种方法成本低的部分原因是，该公司可以在非高峰时段使用风能和太阳能，而此时风能和太阳能的价格最便宜。因此，Grant 估计他们的金属成本大约是传统矿石生产商的一半。


每天，全球的海水淡化厂都会生产 370 亿加仑含有铜、锌和其他金属的盐水。Magrathea 公司购买废盐水（通常来自海水淡化厂），让水蒸发，留下氯化镁盐。接下来，电流通过盐将它们与熔融的镁分离，然后将其铸造成锭或机器部件。


尽管人类长期以来一直在从海水中提取矿物质和化学物质——数千年来人们一直在从海水中提取海盐——但随着电池技术对锂、钴、镁和其他金属的需求不断增加，世界各地的研究人员正在扩大研究范围。各家公司都在争先恐后地在意想不到的地方寻找新的矿藏，以避免矿体开采和减少污染。关键矿物质和化学物质的下一个前沿似乎是咸水或盐水。盐水有多种来源：许多新的研究集中于从工业产生的盐水废物中提取金属的潜力，包括将废物排放到尾矿池的燃煤发电厂；从油气井抽出的废水（称为生产水）；硬岩采矿产生的废水；以及海水淡化厂。




加利福尼亚州奥克兰 Magrathea Metals 工厂的一名技术人员正在浇铸镁锭


大规模盐水开采可能会对环境产生负面影响——例如，一些废物需要处理。但由于目前还没有大规模开采，潜在影响尚不清楚。不过，这一过程预计将产生许多积极影响，其中最主要的是，它将生产有价值的金属，而不会对土地造成大规模扰动，也不会产生酸性矿井排水和硬岩开采相关的其他污染。


据俄勒冈州里大学研究中心盐水矿工称，全球大约有 18,000 家海水淡化厂，每年吸收 23 万亿加仑海水，要么将其强行通过半透膜（即所谓的反渗透过程），要么使用其他方法将水分子与杂质分离。这些工厂每天生产超过 370 亿加仑的盐水，足以填满 50,000 个奥林匹克标准游泳池。这种溶液中含有大量的铜、锌、镁和其他贵重金属。


处理海水淡化厂产生的盐水一直是一项挑战。在沿海地区，海水淡化厂会将废水排回海洋，废水会沉淀到海底，破坏海洋生态系统。由于盐水浓度极高，对动植物有毒；内陆海水淡化厂要么将废水掩埋，要么将其注入井中。这些过程进一步提高了原本就很昂贵的过程的成本，而且随着海水淡化厂在全球范围内的激增，这个问题只会越来越严重。


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