扩大资源利用范围
- 日期:2009-09-17 08:10
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化学加工还可以深入物质内部调节元素组成,从而可以改变物质性能,扩大资源利用范围,以丰补缺,满足社会生产发展的需要。例如作为当前世界主要能源的石油,地球上的储量极其有限,若以当前每年开采80亿吨的速度消耗,只还能使用约30年,即将消耗殆尽。然而另一资源煤的储量则比较高,若以当前每年开采30亿吨的速度消耗,则还能使用约200年。不过固态的煤还不能直接代替液态的石油作为内燃机燃料使用。这就需要用化学方法加工,把煤转化为汽油,以扩大煤的应用范围。化学分析表明,煤和汽油的主要差别是在于构成二者的碳氢元素重量比例的不同。煤约为100:4,而汽油约为100:7。由此可知,把煤转化为汽油的根本途径就是对煤进行化学“加氢”,调节元素组成,使其达到汽油的“高氢”水平。这个操作通常是在高温、高压和催化剂的条件下进行的,称为“煤加氢直接液化法”。目前这一过程已经在许多国家实现了工业化,开始大量生产“煤造汽油”。
美国预计从1990年到2000年间的汽油消耗将达到“煤造汽油”与“油造汽油”对半混合使用的水平。以石油为主的能源结构时代即将过去,以煤为主的能源结构时代即将来临。显然,化学技术的进步将在这一时代转变中起到关键性的作用。化学还可以通过对物质分子的加工,改变物质的存在状态,使得有效物质得以浓缩或富集,获取目的产物,提高资源利用能力。例如天然铀矿石中所含铀燃料(铀-235)的浓度甚低,只为 0.7%左右,不能满足原子能电站维持核裂变反应所要求的 3%浓度的低限,不能直接作为核燃料被利用。然而依靠化学却可以解决这一课题。化学可以通过分子转变的形式把固态的铀矿石中的铀转化为气态的六氟化铀,由此就可以利用“气相扩散方法”逐步使铀-235得以富集,再经还原后就可以得到浓度为3%以至 90%以上的“浓缩铀”,成为原子能电站以至原子武器的贵重原料,从而使天然铀矿得以有效利用,提高了人类对资源的利用能力。1kg铀释放出的原子能,相当于2.5×106kg煤所放出的化学能。化学对铀矿石的加工和利用,也为人类解决未来的能源危机提供了美好前景。