海水中鎂的提取及鎂鹽的應(yīng)用(修改版)

第五節(jié)海水中鎂的提取及鎂鹽的常見用途你知道嗎你知道嗎海水中如何提取鎂？自然界中的鎂主要以化合態(tài)的形式存在于地殼和海水中。海水中鎂的總儲量約為1.8×1015t,目前大部分國家從海水中提取鎂的方法是：將石灰乳加入海水沉淀池中，得到氫氧化鎂沉淀，再將氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)，蒸發(fā)結(jié)晶可獲得六水合氯化鎂晶體（MgCl2·6H2O）。將六水合氯化鎂晶體在一定條件下加熱生成無水氯化鎂，電解熔融的氯化鎂可以得到金屬鎂。（石灰乳可利用海邊大量存在的貝殼煅燒成石灰制得。） 從海水中提取鎂的流程成品：資料卡資料卡東京理工大學(xué)的TakashiYabe博士指出，用上述方法提取鎂的成本很高，能耗巨大，生產(chǎn)1公斤的鎂大致需要消耗10公斤的煤，同時(shí)還會產(chǎn)生不小的二氧化碳排放。為了改進(jìn)這一流程，Yabe博士研發(fā)出了一種只利用可再生能源的工藝。他的方法是利用高強(qiáng)度太陽能產(chǎn)生激光，從而以極高的溫度燃燒海水，從中提取出氧化鎂，最終可制的鎂。Yabe博士稱，海水當(dāng)中的鎂的儲量巨大，至少夠全世界消耗30萬年。他進(jìn)一步解釋稱，利用太陽能產(chǎn)生激光是必須的，因?yàn)閮H靠太陽能無法產(chǎn)生3700攝氏度的高溫，而這個(gè)溫度是提取海水中鎂的必備條件。Yabe博士將這一方法命名為“鎂注射循環(huán)”。純凈的鎂可以作為一種燃料（其能量密度大約是氫氣的10倍）。鎂和水混合在一起會產(chǎn)生熱量，將水加熱為水蒸氣，便可通過推動(dòng)渦輪等方式供能。反應(yīng)還會產(chǎn)生氫氣，燃燒后可以生成更多的能量。最終的產(chǎn)物是水和氧化鎂，氧化鎂可以通過激光再次轉(zhuǎn)化為鎂。當(dāng)然，這一工藝也并非十全十美，主要問題集中在太陽能收集器通常非常巨大，并且造價(jià)不菲。除此之外，太陽能產(chǎn)生的激光通常功率比較低。Yabe博士采用的對策是使用較小的菲涅耳透鏡，這是一種透明的、相對較薄的、由同心環(huán)棱鏡構(gòu)成的平面反光鏡。這種鏡子常被安裝在燈塔之上，用以放大光線。他的另一個(gè)手段就是大幅提升激光材料——摻釹釔鋁石榴石的能量輸出。這種物質(zhì)普通情況下只能吸收入射光線中7%的能量，但涂上鉻之后這一數(shù)字會飆升至67%。Yabe博士目前已經(jīng)和三菱公司展開合作，在日本千歲地區(qū)建立了一個(gè)示范工廠。你知道嗎你知道嗎鎂及其化合物有哪些用途？鎂及其化合物在生產(chǎn)、生活及科研中應(yīng)用廣泛。鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點(diǎn)是：密度小（1.8g/cm3左右），比強(qiáng)度高，比彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能好。主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。它是實(shí)用金屬中的最輕的金屬，鎂的比重大約是鋁的2/3，是鐵的1/4。金屬鎂及鎂合金以其在吸噪聲、電磁屏蔽、防輻射、抗震減震等方面的特殊性能，成為機(jī)械制造、電子工業(yè)、航天航空、軍工裝備領(lǐng)域不可缺少的重要原材料。得益于中國汽車工業(yè)和3C等行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級及其中國經(jīng)濟(jì)地位的顯著提升，鎂合金行業(yè)令市場看好。其中，汽車行業(yè)的輕量化，環(huán)保化需求，尤其是新能源汽車的發(fā)展，以及鎂合金研發(fā)技術(shù)和回收利用技術(shù)的不斷進(jìn)步，對促使鎂合金的廣泛應(yīng)用將是利好消息。預(yù)計(jì)，2015年，國內(nèi)汽車用鎂合金將達(dá)到68kg/輛，而同期我國汽車銷量將突破2800萬輛，乘用車銷量將達(dá)到1960萬輛，自主品牌汽車企業(yè)通過產(chǎn)業(yè)兼并、技術(shù)研發(fā)和市場渠道開拓等因素作用，銷量將突破1000萬輛。與此同時(shí)，鎂合金在醫(yī)藥化工和航空航天工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也將得到成長。由于下游終端汽車消費(fèi)市場的穩(wěn)步增長，前瞻網(wǎng)預(yù)計(jì)2015年，全球鎂合金市場為600萬噸，年均復(fù)合增長率(CAGR)為20%-25%(其中包含了交通工具、3C、航空航天和醫(yī)藥化工領(lǐng)域鎂合金的應(yīng)用)。此外，作為有色金屬合金行業(yè)的子行業(yè)，鎂合金行業(yè)在中國制造工業(yè)的的升級過程中得到實(shí)惠。作為資金、材料密集型行業(yè)，原材料價(jià)格的穩(wěn)定和較低水平、鑄造件行業(yè)的整合集中、技術(shù)研發(fā)的進(jìn)步等都將較為有利于鎂合金行業(yè)的發(fā)展，市場較為看好。拓展視野氯化鎂、碳酸鎂、硫酸鎂和鎂硅酸鹽類等是我國各部門使用的最主要的鎂的化合物。氯化鎂的用途非常廣泛。在冶金行業(yè)中，氯化鎂可用來制造耐火材料，冶煉金屬鎂。在化學(xué)工業(yè)中，氯化鎂主要用于制作各種鎂的化合物，如氧化鎂、氫氧化鎂，碳酸鎂，也用作防凍劑的原料。在建筑行業(yè)中，氯化鎂與菱苦土（MgO）制成堅(jiān)硬的耐腐蝕的鎂氧水泥，還可制成人造大理石、地板、天花板、裝飾板、大棚支架、隔墻板、菱鎂井蓋以及活動(dòng)房屋等，是“以土代料”的好材料。在食品行業(yè)中，用鹵水（氯化鎂水溶液）點(diǎn)制的豆腐較石膏點(diǎn)制的豆腐，質(zhì)嫩味鮮。在交通行業(yè)中，氯化鎂用作道路化冰融雪劑，化冰速度快、對車輛腐蝕性小,比氯化鈉的效果好。在醫(yī)藥行業(yè)中，還可以用氯化鎂制成“鹵干”，作為瀉藥。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，氯化鎂可用做制鎂肥和棉花脫葉劑。以上是對氯化鎂用途的簡單描述，隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，氯化鎂的用途將會得到最大程度的發(fā)揮。資料卡資料卡在《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，氯化鎂可作為穩(wěn)定劑或凝固劑用于豆類制品中，但不允許用工業(yè)品代替食用級產(chǎn)品使用。目前，一些不法分子違規(guī)使用工業(yè)氯化鎂，具體表現(xiàn)為：一是用工業(yè)氯化鎂代替食用氯化鎂用于豆類制品生產(chǎn)中，以達(dá)到降低成本的目的；二是用工業(yè)氯化鎂浸泡木耳，木耳經(jīng)浸泡后菌朵很大，菌葉肥厚，感官較好，并且重量可增加2～3倍。食品添加劑氯化鎂適量食用對人體不會造成什么傷害；但工業(yè)氯化鎂因?yàn)樗渲须s質(zhì)較多，且含有硫酸鹽及各種重金屬等有害物質(zhì)，因此，長期食用會造成急性中毒和慢性危害，可能引起尿毒癥、膽結(jié)石、腎結(jié)石等疾病。拓展視野體操運(yùn)動(dòng)員在上單杠之前,在手上抹些“鎂粉”，學(xué)名叫“碳酸鎂”，人們通常稱為的“鎂粉”是錯(cuò)誤的科學(xué)叫法。碳酸鎂質(zhì)量很輕，具有很強(qiáng)的吸濕作用。運(yùn)動(dòng)員在比賽時(shí)，手掌心常會冒汗，這對體操和舉重運(yùn)動(dòng)員來說非常不利。因?yàn)闈窕恼菩臅鼓Σ亮p小，使得運(yùn)動(dòng)員握不住器械，不僅影響動(dòng)作的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還會使運(yùn)動(dòng)員從器械上跌落下來，造成失誤，甚至受傷。碳酸鎂能吸去掌心汗水，同時(shí)還會增加掌心與器械之間的摩擦力。這樣，運(yùn)動(dòng)員就能握緊器械，有利于提高動(dòng)作的質(zhì)量。碳酸鎂是一種重要的鎂質(zhì)無機(jī)化工產(chǎn)品，應(yīng)用廣泛。在醫(yī)療藥品中，碳酸鎂可用作醫(yī)藥中間體、解酸劑、護(hù)色劑、載體、抗結(jié)塊劑等。在食品中，碳酸鎂可用作添加劑、鎂元素補(bǔ)償劑等。在精細(xì)化工中，碳酸鎂用于生產(chǎn)化學(xué)藥劑，如氯化鎂、硫酸鎂等。在橡膠中，碳酸鎂用作補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑等。碳酸鎂還可用作絕熱、耐高溫的防火保溫材料、

電線電纜制造過程中重要的化學(xué)原料、顏料、油漆、日用化妝品、造船、鍋爐制造等，以及運(yùn)動(dòng)員比賽擦手用。拓展視野體操運(yùn)動(dòng)員在上單杠之前,在手上抹些“鎂粉”，學(xué)名叫“碳酸鎂”，人們通常稱為的“鎂粉”是錯(cuò)誤的科學(xué)叫法。碳酸鎂質(zhì)量很輕，具有很強(qiáng)的吸濕作用。運(yùn)動(dòng)員在比賽時(shí)，手掌心常會冒汗，這對體操和舉重運(yùn)動(dòng)員來說非常不利。因?yàn)闈窕恼菩臅鼓Σ亮p小，使得運(yùn)動(dòng)員握不住器械，不僅影響動(dòng)作的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還會使運(yùn)動(dòng)員從器械上跌落下來，造成失誤，甚至受傷。碳酸鎂能吸去掌心汗水，同時(shí)還會增加掌心與器械之間的摩擦力。這樣，運(yùn)動(dòng)員就能握緊器械，有利于提高動(dòng)作的質(zhì)量。硫酸鎂又稱瀉鹽,有近三百年制取歷史,是一種古老的鹽類瀉藥。臨床上內(nèi)服用作導(dǎo)瀉、利膽和十二指腸引流,外敷用作消炎、鎮(zhèn)痛,注射用作鎮(zhèn)靜、止痙。資料卡硫酸鎂在醫(yī)藥上用于調(diào)配防護(hù)藥膏、瀉劑、鎮(zhèn)痛劑、解毒劑，可加工成抗驚厥藥、麥白霉素、乙酰螺旋霉素、肌酐、三硅酸鎂、灰黃霉素等。在微生物工業(yè)中，硫酸鎂用作培養(yǎng)基成分、釀造用添加劑、補(bǔ)充釀造用水中的鎂、發(fā)酵時(shí)的營養(yǎng)源等。在輕工業(yè)中，硫酸鎂用于生產(chǎn)味精、飲料、礦泉水、保健鹽等。在化學(xué)工業(yè)中，硫酸鎂用于制造硬脂酸鎂、磷酸氫鎂、氧化鎂等。在印染工業(yè)中，硫酸鎂用作抗堿劑、加重劑、填料劑等。在電鍍工業(yè)中，硫酸鎂用作導(dǎo)電鹽，在鍍鎳鍍液中加入后，能使鍍液有較好的導(dǎo)電性能，使鍍層白而柔軟。硫酸鎂還用于炸藥、火柴、瓷器、玻璃等的制造，以及在環(huán)保上用于工業(yè)污水的處理。目前，80％以上的硫酸鎂產(chǎn)品用作農(nóng)肥。據(jù)全國土壤普查數(shù)據(jù)表明，我國不少地區(qū)土壤缺鎂狀況比較嚴(yán)重，缺鎂土壤面積達(dá)5.533×104km2，約占全國耕地面積的6％左右。隨著農(nóng)業(yè)種植對鎂、硫等中量營養(yǎng)元素在提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)方面的認(rèn)識不斷深入，近年來國內(nèi)硫酸鎂作為農(nóng)業(yè)肥料在生產(chǎn)和應(yīng)用方面均取得了一定的進(jìn)展。硫酸鎂又稱瀉鹽,有近三百年制取歷史,是一種古老的鹽類瀉藥。臨床上內(nèi)服用作導(dǎo)瀉、利膽和十二指腸引流,外敷用作消炎、鎮(zhèn)痛,注射用作鎮(zhèn)靜、止痙。資料卡鎂硅酸鹽類的應(yīng)用也非常廣泛。眾所周知，天然滑石原料是含水鎂硅酸鹽礦物，其化學(xué)式為3MgO·4SiO2·H2O?；谔沾晒I(yè)中的應(yīng)用范圍較廣，如制作具有高白度、高透明的滑石質(zhì)日用瓷器，或用作建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品等。在長石質(zhì)瓷坯料中加入少量滑石后，可以降低燒成溫度，擴(kuò)大燒成范圍，減少瓷胎中游離石英的含量，提高制品的半透明度與熱穩(wěn)定性。我國北方瓷區(qū)某些高檔日用瓷品種中都加入有一定比例的滑石原料。在建陶產(chǎn)品的坯料中，以滑石取代長石，可以減少制品的吸濕膨脹后期開裂缺陷。如建筑衛(wèi)生產(chǎn)品中的釉面磚、內(nèi)墻磚中都引入有滑石料，以提高制品的外觀與內(nèi)在質(zhì)量?；诮ㄖl(wèi)生陶瓷產(chǎn)品中的作用更為重要與廣泛。它可以降低燒成中釉料的膨脹系數(shù)，防止釉面龜裂。由于滑石在釉中能夠形成增強(qiáng)反光能力的棱柱狀晶體物質(zhì)，從而可以增強(qiáng)釉面的乳濁效果，且有利于提高釉面的白度。在彩釉墻地磚釉料中，滑石可以與磷灰石組成磷鎂質(zhì)乳濁劑與增白劑，且燒成溫度低，范圍寬，又可降低乳白釉產(chǎn)品成本。此外，還可以在高鎂石灰釉內(nèi)形成透輝石晶體類的乳白釉。這類不添加乳濁劑（鋯英石）的乳白釉，可自身作用形成乳白效果。此外、滑石還可以增加釉料燒成溫度范圍，避免釉面煙熏的燒成缺陷。在作為配方使用之前，天然滑石原料須經(jīng)過1200℃左右溫度的煅燒，以改善滑石的工藝性能。隨著我國建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)的迅速與高質(zhì)量地發(fā)展，以及對高新科技的采用，鎂硅酸鹽陶瓷原料將會顯示更廣泛的用途，也會在使用中不斷提高原料的利用價(jià)值，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。堇青石屬斜方晶系。堇青石屬斜方晶系?；瘜W(xué)式:鎂鋁硅酸鹽(Mg2Al4Si5O18)。堇青石的顏色很像緬甸所產(chǎn)出的藍(lán)寶石且又因?yàn)樗：兴?，所以又稱之為水藍(lán)寶石，更因?yàn)樗哂兴{(lán)寶石的顏色及光澤且價(jià)格又比藍(lán)寶石便宜很多，因此更被戲稱為窮人家的藍(lán)寶石，堇青石的能量是相當(dāng)穩(wěn)定的且不能以加熱的方式來改變它的顏色是一種貨真價(jià)實(shí)的寶石。堇青石依其種類也細(xì)分為三種即:鐵堇青石:堇青石中的兩個(gè)主要成份鎂和鐵可以做同像替代，當(dāng)鐵元素含量大于鎂元素稱之為鐵堇青石。堇青石:即鎂含量高于鐵含量時(shí)稱為堇青石，較出名的是產(chǎn)于印度的富鎂品種，常被用來做成寶石又稱為印度石。血點(diǎn)堇青石:主要產(chǎn)地在斯里蘭卡，主要特征為其內(nèi)部的氧化鐵澡片含量豐富且呈現(xiàn)特定方向排列使得堇青石帶有色帶時(shí)被稱為血點(diǎn)堇青石。堇青石的主要產(chǎn)地為巴西，印度，斯里蘭卡，緬甸，馬達(dá)加斯加，臺灣的蘭嶼也有少量的發(fā)現(xiàn)，而堇青石的顏色有藍(lán)色，淺藍(lán)色，淺紫色，淺黃色，及淡褐色，說到顏色就不得不提一下堇青石最重要的一項(xiàng)特征也就是它的二色性，這也是大家用肉眼來區(qū)分堇青石與藍(lán)寶石的最大不同點(diǎn)，何謂二色性呢?用簡單的話來描述就是同一顆寶石在不同的角度看上去呈現(xiàn)出兩種不同的顏色(如圖)，在它的多色性中最常出現(xiàn)的顏色為藍(lán)色，紫色，淡黃色(或無色)，也因?yàn)檫@樣堇青石又被稱為二色石。拓展視野調(diào)查研究調(diào)查研究鎂鹽的種類繁多，用途廣泛。請查閱有關(guān)資料，了解鎂鹽還有那些用途，并與同學(xué)交流。想一想我國是鎂鹽生產(chǎn)大國。菱鎂礦資源我國居世界首位．其中以遼寧省的大石橋菱鎂礦儲量最大。海水、鹽湖水資源也很豐富，有發(fā)展鎂鹽產(chǎn)品的優(yōu)越條件。雖然我國礦產(chǎn)資源豐富，品位高，但鎂鹽的生產(chǎn)仍處于粗制初級產(chǎn)品的生產(chǎn)階段，遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。為開辟鎂鹽的新用途，要大力發(fā)展鎂鹽精細(xì)產(chǎn)品的生產(chǎn)，特別是開發(fā)各種不同用途的特種鎂鹽、纖維狀鎂鹽以及高純度鎂鹽，以促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。想一想自然界中鎂的存在形式是。工業(yè)上如何從海水中提取得到鎂單質(zhì)？鎂合金的優(yōu)點(diǎn)有。4、氯化鎂有哪些用途？5、運(yùn)動(dòng)員比賽時(shí)擦手用的“鎂粉”的成分是。6、硫酸鎂又稱鹽，常用于治療便秘。7、鎂硅酸鹽類主要用于工業(yè)中，可以降低該產(chǎn)品燒成溫度，擴(kuò)大燒成范圍，減少瓷胎中游離石英的含量，提高制品的半透明度與熱穩(wěn)定性。知識鏈接知識鏈接1、鈣和鎂都是骨骼和牙齒健康所必需的。鎂大約占人體重量的0.5%。其中60%儲存在骨頭里，28%可以在肝臟和包括心臟在內(nèi)的肌肉軟組織里發(fā)現(xiàn)。鎂是人體第二豐富的細(xì)胞陽離子，涉及包括葡萄糖，脂肪和蛋白質(zhì)在內(nèi)的300多種酶反應(yīng)。2、身體缺鎂的5個(gè)癥狀：（1）壓力：如果一個(gè)