聂国印1聂旭春2
（1、内蒙古自治区煤田地质局，2、内蒙古工业大学）
1.海水成分及摩尔比
海水主要成分：指海水中浓度大于1×mg/kg的成分。属于此类的有五种阳离子：Na÷、Mg２÷、Ca２÷、K÷和Sr２÷；五种阴离子：Cl－、SO４２－、HCO３－、Br－、F－；还有以分子形式存在的H3BO3，其总和占海水盐分的99.9%。
海水盐分主要离子摩尔比Na＋:Mg2＋:Ca2＋:K＋:Cl－：SO４２－：HCO３－：Br－＝.81:66.24:12.25:12.25:.11:35.07:3.06:1。
2.海水综合利用现状
年底，全国已建成海水淡化工程个，工程总规模达到90.08万t/d，最大海水淡化工程规模为20万t/d。年我国海盐产量已达万t。海水的综合利用还没有形成有机结合机制，海水淡化、海水制盐、盐化工各行其是。“海水化学资源利用主要包括：海水制盐、海水提钾、海水提溴、海水提镁等。年，除海水制盐外，我国海水提钾、提镁、提溴等也发展较快，产品主要包括：溴素、氯化钾、氯化镁、硫酸镁。天津长芦汉沽盐场有限责任公司、天津长芦海晶集团有限公司、山东埕口盐化有限责任公司、中盐长芦沧州盐化集团有限公司等是主要生产企业。”
3.海水未来的综合利用方案
海水的综合利用方案关键瓶颈是盐化工，应积极开展盐化工的研究。
4.海水盐化工
4.1海水盐化工流程
海水淡化得浓海水，浓海水冷冻离心后得低浓度海水和苦卤，低浓度海水返回海水淡化，苦卤是标准的离子溶液，利用溶液中的离子反应顺序逐步沉淀将离子分离。
第一步：苦卤加适量的氯化钡沉淀硫酸钡，分离SO４２－；第二步（镁、钙合练）：试验研究不同温度条件下加适量的碳酸钠，分别逐步沉淀分离碳酸钡、碳酸锶、碳酸钙、碳酸镁；或共同沉积碳酸钡、碳酸锶、碳酸钙、碳酸镁，然后镁、钙合练；第三步：先蒸发浓缩,再降温析出碳酸氢钠,然后利用钾分子筛制钾盐；第四步：用氯气还原溴离子得溴素；第五步：制备精盐，剩余体液加入苦卤复制盐。此流程循环往复，不废弃任何体液，直至其他有益元素富集到一定浓度，在技术条件成熟的基础上再加以提炼。
另外还应该积极开展硼、氟、铀、重水的提取技术研究，将海水盐化工发挥到极致。
4.2操作程序
第一步：浓海水冷冻脱盐得2/3强余冰和1/3弱苦卤，苦卤的盐度达到原海水的3.3倍［1］。依据苦卤中SO４２－的摩尔数加适量氯化钡沉淀硫酸钡，分离SO４２－，制钡盐或硫酸盐，反应离子方程式为：SO４２－+Ba2+==BaSO４↓。该反应条件温和，尽可能适量，以免后续对过量钡离子的分离。沉淀后的体液增加了氯离子浓度，除去了SO４２－。
第二步：体液中的阳离子有：Ba2+、Sr2＋、Ca2＋、Mg2＋、K＋、Na＋，依据BaCO3、SrCO3、CaCO3、MgCO3的物理化学性质，溶液中的离子反应顺序应该是：Ba2+-Sr2＋-Ca2＋-Mg2＋。试验研究不同温度条件下加适量的碳酸钠，分别逐步沉淀分离碳酸钡、碳酸锶、碳酸钙、碳酸镁。尽可能以等摩尔数碳酸钠进行沉淀反应，利用自然重力进行分离，以免后续提纯。由于Sr2＋和过量的Ba2+含量非常少，BaCO3、SrCO3可以积攒到一定数量后一起制备钡盐、锶盐。
如果逐步沉淀实现不了，可先加等摩尔数碳酸钠共沉淀BaCO3、SrCO3，并用重力分离；然后共沉淀CaCO3、MgCO3，利用重力分离CaCO3、MgCO3；再用等摩尔数的硫酸溶解提纯硫酸镁，化学方程式为：H2SO４+MgCO3==MgSO４+H2O+CO2↑。
得到提纯后的CaCO3、MgCO3或MgSO４加热分解成CaO、MgO，然后分别利用一氧化碳还原CaO制备金属钙、还原MgO制备金属镁。气法冶炼［2］金属钙和金属镁的成本会远远低于皮江法和电解法。
第三步：体液中的阳离子只有Na＋、K＋，利用钾分子筛制钾盐。
第四步：空气吹出法提溴在我国已实现工业化生产。提溴后体液中的离子只以Na＋和CI－为主了。
第五步：制备精盐，剩余体液加入苦卤复制盐。这样既节约精盐制备的设备和占地，又保证了精盐质量；既实现了节能降耗，又实现了循环经济。
参考文献：
［1］张宁，苏营营，王新亭，朱校斌．浓海水冷冻脱盐技术研究．海洋通报，年，第28卷．
［2］聂国印，聂旭春．神奇的氢气和一氧化碳．城市建设理论研究，，3月，第十九期，总第期．
