Applied mineralogy and non-metallic resources I. Angewandte Mineralogie und nichtmetallische Rohstoffe Nutzung und Umweltaspekte I

Transkript

1 L Herbstsemester 2009 Applied mineralogy and non-metallic resources I Angewandte Mineralogie und nichtmetallische Rohstoffe Nutzung und Umweltaspekte I 3. Dez Salz / salt (Steinsalz, rock salt), Anhydrit Gips / Anhydrite Gypsum Dr. Rainer Kündig Schweizerische Geotechnische Kommission ETH-Zentrum 8902 Zürich Salz Geschichte Kein anderer Rohstoff ist so direkt mit der Entwicklung der Menschheit verknüpft wie Salz. Stichworte Salär, Salzmünzen (salary) Salzmonopole (monopoly), Salzsteuer (salt tax) -> Italy: Sali & Tabachi Kriegsgrund und Politikum bis ins 19. Jh. (ähnlich wie heute Erdöl) Salzkarawanen Salzburg, Salzkammergut, Hallstatt (älteste noch produzierende Mine der Welt) Iod in Salz Gesundheitswesen (Kropf -> goiter, struma) Mystik, «Glück Unglück» Menschlicher Körper enthält 227 g Salz. pro Jahr konsumieren wir 7-9 kg Salz. Salzbedarf: je nach Klima zwischen 5 und 20 g pro Tag. Löslichkeit im Wasser 360 g/l bei 20 C, 391 g/l bei 100 C etc.

2 Salz Einsatzgebiete (application) Lebensmittel/Landwirtschaft (food, agriculture) Speisesalz, Nahrunsmittelzusatz, Würze, Konservierungsstoff (Pökelung), etc. Wasserbehandlung (water treatment) Wasserenthärtung/Ionenaustausch Na > Ca, Mg (z.b. Geschirrspüler) Enteisung (deicing) Herabsetzung des Gefrierpunktes; Einsatzbereich bis ca. -10 C (je kälter, desto grösser die Konzentration. Bodenstabilisierungsprodukte (bei wechselnden Feuchtigkeitsbedingungen) (stabilisation of soils) Industrielle Anwendungen (industrial application) Färbung/Entfärbung, Stabilisierung von Farben, Fixiersalze etc.; Gummi- und Kunststoffindustrie (z.b. Neopren) -> Salze beeinflussen Koagulationsverhalten; Flockungsmittel in Ölindustrie; diverse Anwendungen in der Metallurgie, z.b. Schlackenentfernung, Reinigungsprozesse;... Chemische Industrie. Ausgangsstoff für Na und Cl (chemistry, starting material) Halit (Steinsalz, NaCl) enthält in reiner Form 39.34% Na und 60.66% Cl. Neben der direkten Verwertung von Salz (technisch und biologisch) auch billigste Quelle für Natrium und Chlor in der chemischen Industrie. Salz als Ausgangsstoff in der chemischen Industrie: Alkali- und Chlor Produkte Ausgangsstoff Trennverfahren wichtige Zwischenstoffe Produkte Salz/salt Soda- Produktion Natriumbikarbonat (bicarbonate of soda) NaHCO 3 (Natron) Soda Na 2 CO 3 Mineralfutter für Tiere Feuerlöschpulver Medikamente Backpulver Wasch- und Reinigungsmittel Wasserglas Entschwefelung von Eisen Farbstoffe Glas Natriumchlorid sodium chloride Cl - Cl - Chlor-Alkali Elektrolyse chlorinealkaline electrolysis Chlor (chlorine) Cl Natronlauge (sodium hydroxide) OH - Lösungsmittel Glycerin Epoxidharze Feuerlöschmittel Desinfektionsmittel Mittel zur Wasseraufbereitung PVC-Kuststoff Reinigungsmittel Aluminium Seife Zellulose (Watte, Papier) Neutralisation von Säuren Quelle:

3 Salz Vorkommen, Entstehung Salze ozeanischer Lagerstätten (Meerwasser, offene Ozeane) Durchschnitt ca. 3.5%, variiert mit geographischer Breite (Minimum in Polarregion und am Äquator) -> W Mittelmeer 3.62%, E Mittelmeer 3.69% (Tiefenwasser 3.84%) -> Adria: N 1.8%, Mitte 2.8%, S 3.5% -> Rotes Meer %; Totes Meer bis 7.9% NaCl, dazu 14.6% MgCl hochkonzentrierte Meeresbecken (z.b. Kara Bogaz-Gol) Salzquellen, Grundwasser (Brines) intrakontinentale Seebecken (Playa Typ) (z.b. Atacama) tiefliegende Salzlager, stratiform (z.b. Zechstein) Salzdome (z.b. Oman) Salzminerale und Steinsalz Aus der Vielzahl der Alkalisalze sind wirtschaftlich-technisch zwei Hauptgruppen wichtig: Salze ozeanischer Lagerstätten Halit, Steinsalz NaCl * Glauberit Na 2 Ca(SO 4 ) 2 Mirabilit (Glaubersalz) Na 2 SO 4 10H 2 O Thenardit Na 2 SO 4 Sylvin KCl Carnallit KMgCl 3 6H 2 O Kainit KMg[Cl/SO 4 ] 3H 2 O Polyhalit K 2 Ca 2 Mg(SO 4 ) 4 2H 2 O Salze kontinentaler Salzlagerstätten Trona Na 3 H(CO 3 ) 2 2H 2 O Gaylussit CaNa 2 (CO 3 ) 2 5H 2 O Thermonatrit Na 2 CO 3 H 2 O Soda (Natron) Na 2 CO 3 10H 2 O Natronsalpeter NaNO 3 Kalisalpeter KNO 3 * heutige Reinheitsuntergrenze: 95-97%

4

5