מכון ויצמן למדע - המחלקה להוראת המדעים - כימיה ותעשייה

מפעלי ים המלח

חיפוש

מפעלי ים המלח

מידע כללי

"ואמנם מים אלה שלנו עשירים הרבה מאשר כל מים אחרים בעולם כולו. אותה האגדה הישנה על דבר אוצר, שטבע בתוך הים, עולה שוב כמאליה בזכרון. תינוקות מאמינים, שאוצר זה אינו אלא שרשרות זהב, טבעות זהב או מטבעות זהב. אבל המלחים של ים המלח אף הם זהב הם. כמות הברום של המים הללו אין להשיג משום תמיסה טבעית אחרת. והרי יודעים אתם איזה חומר יקר הברום, ומה רבה וענפה התוצרת, שאנו מייצרים מחוץ לכל אלה באותו המחוז הפורה של ארצנו, שהיה לפנים השומם מכולם, המת! ..."
מתוך אלטנוילנד, "ארץ עתיקה חדשה" – בנימין זאב הרצל.


ים המלח: נתונים גאוגרפיים

גובה: 425- מטר (בערך) מתחת לפני הים (יורד כל שנה במטר).
אורך: 80 ק"מ
רוחב מירבי: 17.5 ק"מ
שטח: 1,000 קמ"ר
עומק ממוצע אגן צפוני: 390 מטר
אגן דרומי: התייבש.
משמש כיום שטח בריכות אידוי.
טמפ' סביבה ממוצעת 10oC (חורף) עד 40oC (קיץ).
לחץ אטמוספרי : 1.05 אטמוספירה
משקעים (סדום): 47 מ"מ
צפיפות מי הים : 1.24 גרם לסמ"ק (בערך)
ריכוז מלחים: מעל 340 גרם לליטר

ריכוז המלחים בים המלח גבוה פי עשר מריכוזם בימים אחרים. אי לכך, הוא מהווה מקור כמעט בלתי מוגבל למלחים שונים המשמשים כחומרי גלם לתעשיות שונות בעולם.
כתוצאה מכך, הוקמה תעשייה עניפה באזור ים-המלח שבה מפיקים חומרים מגוונים, חלקם מוצרים לשימוש וחלקם חומרי ביניים מהם מיוצרים מוצרי המשך בתעשיות שונות:
אשלגן כלורי – KCl (s)
נתרן כלורי - NaCl (s)
מגנזיום כלורי – MgCl 2(s)
כלור – Cl 2(g)
ברום – Br2(l)
תמיסת נתרן הידרוקסידי – NaOH(aq)
מימן – H2(g)
מגנזיום מתכתי – Mg(s)
מלחי אמבט.

מוצרים ותהליכים

ייצור אשלגן כלורי – KCl(s) (אשלג):

את האשלג מפיקים מקרנליט KCl· MgCl2· 6H2O(s)שלבי התהליך הם:
א. איסוף ("קצירת") הקרנליט מבריכות האידוי באמצעות דוברות ענק ושאיבתו על-ידי צינורות צפים וסינונו.
ב. פירוק הקרנליט על-ידי מים בטמפ' הסביבה. בתנאים אלו מתמוסס כל ה- MgCl2 ונשאר סילביניט – תערובת אשלגן כלורי ונתרן כלורי.
ג. הפרדת האשלגן כלורי מהסילביניט.
השיטות הנהוגות היום במפעל לביצוע ההפרדה הן:
גיבוש קר – מתבסס על הבדלים בגודל הגרגרים של האשלגן כלורי (גדולים) ונתרן כלורי (קטנים).
את ההפרדה מבצעים בעזרת נפות.
גיבוש חם – התהליך מתבסס על הבדלי מסיסות בין KCl ו- NaCl בטמפרטורה גבוהה. את ההפרדה מבצעים בעזרת נפות.
לגיבוש הקר מתאים סילביניט המכיל אחוז גבוה של אשלג ("סילביניט טוב"). לגיבוש החם מתאים סילביניט המכיל אחוז נמוך יותר של אשלג ("סילביניט גרוע"). ולכן מבצעים תחילה גיבוש קר ואחר – כך מועבר החומר לתהליך הגיבוש החם.
ד. סינון, יבוש, מיון לפי גודל גבישים וגירעון.

תפוקה: כ- 2.2.-2.1 מיליון טון לשנה.
שימושים:האשלג משמש בעיקר כדשן לצרכי חקלאות וכחומר מוצא לתעשיות הסבון, הזכוכית, חומרי הנפץ, תרופות, דפוס ועוד. טעמו וצורתו דומים לאלו של מלח הבישול הרגיל אך הוא נחשב לבלתי מזיק לאנשים הרגישים לנתרן כלורי, ולכן הוא משמש גם כתבלין למאכל.

ייצור נתרן כלורי – NaCl(s) (מלח בישול):

מתקבל בתהליך גיבוש מבוקר של הסילביניט - מלח כפול של NaCl ו-KCl .

תפוקה: כ - 50 אלף טון לשנה מלח למאכל ועוד כ - 500 אלף טון מלח תעשייתי.
שימושים: מלח זה משמש בעיקר לצרכים ביתיים, לפיזור על הכבישים לשם הפשרת קרח או כחומר מוצא להפקת חומרים אחרים, כגון: כלור ונתרן הידרוקסידי.


ייצור כלור – Cl2(g)

מופק בתהליך אלקטרוליזה של תמיסת NaCl.
כמובן, יש צורך לנקות תחילה את תמיסת NaCl מזיהומים שונים.
האלקטרוליזה מתבצעת בתאי ממברנות שמטרתן למנוע מגע בין הכלור לבין תמיסת ה- (NaOH(aq .
הקתודה עשויה ניקל. האנודה עשויה טיטניום מצופה בשכבה דקה של תחמוצות קטליטיות.

תפוקה: כ - 75-70 אלף טון לשנה.
שימושים: הכלור המופק במפעל משמש בעיקר לשם הפקת ברום. בנוסף לזה, משמש הכלור כחומר חיטוי, להלבנת נייר ולהפקת תרכובות פחמן המכילות כלור, כגון: ,PVC כלורופורם, ממסים שונים ועוד.

ייצור ברום – Br2(l)

כחומר גלם משמשות התמיסות המרוכזות הנותרות לאחר גיבוש הקרנליט.
הברום מופק בתגובת חימצון – חיזור בין גז כלור לבין יוני (Br-(aq.

הברום משתחרר ויוצא מהמיתקן בעזרת קיטור ואחר עובר סדרה של תהליכי הפרדה וניקוי עד לקבלת ברום בדרגת ניקיון של 99%-85%.
הברום הנוזלי הינו חומר משתך ויש לארוז אותו במיכלי זכוכית אטומה (ברום "רטוב") או פלדה מצופה עופרת (ברום "יבש").

תפוקה: כ- 130 טון לשנה.
שימושים: הברום ותרכובותיו משמשים לצרכים מגוונים ורבים: חקלאות, טהור מים, תעשיית הפלסטיקה, חומרים רפואיים, חומרי צילום קידוחי נפט ועוד.


ייצור תמיסת נתרן הידרוקסידי - NaOH(aq)

מתקבל כתוצר לוואי בתהליך האלקטרוליזה של מלח הבישול.

תפוקה: כ - 80 אלף טון לשנה.
שימושים: משמש בתעשיית הסבונים והדטרגנטים, בתעשיית הנייר-בתהליכי הלבנה, בהפקת תרכובות נתרן למיניהן, בתהליך הפקת אלומיניום מתכתי מהמחצב שלו, בתעשיית הזכוכית ועוד...

ייצור מימן - H 2(g)

גם המימן מתקבל כתוצר לוואי בתהליך האלקטרוליזה של מלח הבישול.
המימן משמש כחומר דלק כי הובלתו יקרה מאד.

ייצור מגנזיום כלורי - (MgCl2(s

תמיסת מגנזיום כלורי מתקבלת לאחר פירוק הקרנליט. כל המגנזיום כלורי מתמוסס והסילביניט שוקע. את התמיסה מנקים ורובה נשלח למפעל פריקלאס להפקת מגנזיום חמצני (מגנזיה). החלק הנשאר עובר אידוי נוסף במפעל המגנזיום על-ידי חימום ל- 160oC. בזמן הקירור מתמוסס מגנזיום כלורי בצורה של פלטות דקות הנוצרות על-פני סרט נע. אחר כך, עובר החומר גריסה לפתיתים.

תפוקה: כ - 100 אלף טון פתיתים ועוד כ - 400 אלף טון תמיסות.
שימושים: בתהליכי טיפול במים, כתוספת מזון לבעלי-חיים, להפקת צורל-צמנט.


הובלה ושיווק

חלק מהחומרים המיוצרים במפעלי ים-המלח משמשים כחומרי גלם במפעל עצמו, להפקת חומרים אחרים (כמו הכלור המשמש להפקת ברום). רוב החומרים משווקים למפעלים אחרים, או מיועדים ליצוא למדינות שונות בכל רחבי העולם.
חלק מהמוצרים משווקים בתפזורת וחלקם משווקים בשקים בגדלים שונים ומגוונים.
בעבר היו מובילים את האשלג במשאיות מהמפעל בסדום לתחנת הרכבת בדימונה וממנה לאשדוד.
בכביש דימונה-סדום נעו כ - 250 משאיות ביום שהצליחו להעביר רק כרבע מהכמות הדרושה, דבר שהיווה את צוואר הבקבוק בשינוע ובשיווק החומרים.
כדי לפתור את הבעיה הוקם בשנת 1986 מסוע המוביל את האשלג ישירות משטח המפעלים בסדום עד למישור צפע, למקום בו עוברת מסילת ברזל. באמצעותו ניתן להעמיס את החומרים על רכבות המיועדות לנמל אשדוד או למפעלים אחרים בצפון הארץ. הקמת המסוע היוותה פרוייקט חשוב ביותר במפעלי ים-המלח ופריצת דרך טכנולוגית, משמעותית מאד בתחום השינוע. המסוע הוא למעשה חגורת גומי המונחת על שני כבלים המונעים על-ידי מנועים.
תשומת לב מיוחדת הוקדשה לנושא השמירה של איכות הסביבה ולכן מכוסה המסוע בכיסוי מיוחד המשתלב יפה בנוף ומגן על המסוע בפני גשמים, רוחות ואבק. אורכו של המסוע הוא 18.2 ק"מ והוא מתגבר על הפרשי גובה של למעלה מ - 800 מ'. כושר ההובלה שלו הוא כ - 4.5 מיליון טון לשנה.
כיום רק התוצרת היוצאת דרך נמל אילת משונעת במשאיות. כל השאר משונע בעזרת המסוע.


אנרגיה

מפעלי ים המלח הם מהצרכנים הגדולים ביותר בעולם של אנרגיה סולרית. בתהליך האידוי של מי ים המלח משתמשים בכמות אנרגיה סולרית שהיא שוות ערך לשריפה של כ- 5 מיליון טון דלק בשנה וזאת ללא כל זיהום סביבתי.
ייצור החשמל במפעלים יעיל יותר מאשר בתחנות הכוח של חברת החשמל. בעוד שחברת החשמל מקררת את תחנותיה במי הים התיכון, כלומר זורקת אנרגיה לים, מפעלי ים המלח משתמשים באנרגיה העודפת לחימום התהליכים. לצורך ייצור המגנזיום, הוקמה תחנת כוח בהספק של 110 מגאווט בניצול אנרגיה מכסימלי, ומינימום פגיעה אקולוגית.


בעית המים...

לצורך הפרדת האשלג דרושה כמות גדולה מאד של מים – כ - 20 מיליון מ"ק מים לשנה (לשם השוואה, כמות זו שווה לצריכה השנתית של כל תושבי העיר חיפה).
לשם כך, משתמשים במי בארות. יש 19 קידוחים באזור המספקים מים לתהליך. מים אלו אינם ראויים לשתיה ולחקלאות שכן כמות הכלורידים בהם גבוהה מהמותר.
לשם אגירת המים הוקם מאגר הנמצא בגובה של כ - 60 מ' מעל המפעלים.
תפקידו: לספק כמות ולחץ קבועים של מים למתקנים.
בנוסף לכך, אוגרים את מי השטפונות המגיעים לאזור לשם ניצולם.
בשל בעיית המים החמורה באזור משתדלים כל הזמן לשפר את התהליכים ואף הצליחו להקטין את צריכת המים מ - 9 ל - 6 מ"ק עבור כל טונה אשלג.




איכות הסביבה

רוב החומרים המופקים במפעלי ים המלח אינם מהווים מפגע אקולוגי בזמן הפקתם ואינם מסוכנים בשימוש.
גם לגבי החומרים המסוכנים – הכלור, הברום ונתרן הידרוקסידי – חשוב להכיר את הסכנות ואת הבעיות בשלבי הייצור, האחסון, ההובלה והשימוש בהם. טיפול נכון בחומרים – ימנע אסונות ובעיות אקולוגיות.
חומרי מבנה מיוחדים הותאמו למתקני הייצור השונים, נבנו מערכות ייצור אטומות, והוכנו ציוד מגן לעובדים (כובעים, משקפיים מיוחדים, כפפות), שלטי התראה, ציוד וחומרים מנטרלים למקרה של תקלה ואמצעי כיבוי אש ליד כל מתקן.
כמו-כן, קיימות מערכות בקרה, ניטור והתראה משוכללות המתריעות מיד במקרה של דליפת חומרים רעילים ממתקני הייצור – וזאת כדי למנוע זיהום אוויר ואסונות אחרים בסביבת המפעל.
סילוק וטיפול בפסולת הרעילה הנוצרת במתקנים גם הם חלק חשוב בכל תהליך ייצור ועלותם מהווה חלק חשוב בתחשיבי העלות. שכן, אסור לשפוך אותם לביוב או לקרקע על-מנת שלא יזהמו את מי-התהום אלא נמצאו להם פתרונות סילוק אחרים.
גם הובלת החומרים למפעלים אחרים או למרכזי השיווק מהווה בעיה בפני עצמה. נמצאו דרכים בטוחות ואריזות מתאימות לכל חומר על-מנת למנוע קורוזיה ודליפות בדרך. למשל – את הברום מובילים בתוך מיכלי פלדה גדולים המצופים בפנים בזכוכית וזה כדי למנוע תגובה בין הברום לפלדה. כל מיכל המכיל חומר כימי מסוכן מסומן בשילוט אזהרה בהתאם לתקנים בינלאומיים ומצורף לו כרטיס פעולות חירום במקרה של תקלה. כרטיס זה צמוד גם לכל אדם המטפל בחומרים מסוכנים במפעל או בהובלה.
לכל חומר המשווק ללקוח מצורף כרטיס מידע (הנקרא בלועזית MSDS ) ובו מפורטים דרכי השימוש המתאימים לו, הסכנות ודרכי הטיפול במקרה של תקלה.
במפעל פועלת גם מחלקת הדרכה המכשירה ומלמדת את העובדים והנהגים לעבוד עם החומרים המסוכנים.
מפגעים נוספים שעלולים היו להתעורר הם מתחנת הכוח בסדום הצורכת כמאה אלף טון דלק כבד (מזוט) בשנה. דלק זה עלול ליצור זיהום בצורות שונות, כגון פיח, ,CO ותחמוצות גפרית חומציות. המפתח למניעת הזיהום הוא פיקוח ובקרה על תהליך השריפה של הדלק. על-מנת למנוע בעיות – ננקטים האמצעים המתאימים:
- ארובות גבוהות (עד ל - 60 מטר).
- הכנת מערכות On-Line המיועדות לקריאת ריכוזי החמצן וה-CO בגזי השריפה.
- התקנת טלויזיה במעגל סגור המאפשרת למפעיל התחנה לראות את העשן הנפלט מהארובות.
- פיקוח קפדני על טמפרטורה גבוהה המונע יצירת תחמוצות גפרית הרסניות.





ציוני דרך/היסטוריה של המפעל

התקופה הראשונה: תקופת נובומייסקי 1925-1948.
1924:
נסיונות ראשונים לניצול תעשייתי של אוצרות ים המלח על-ידי המהנדס מ.א. נובומייסקי.
1925-1948:
* יסוד חברת האשלג.
* התחלת ייצור ברום ואשלג.
* פיתוח מפעל האשלג בסדום.
* הקמת תעשיות לוואי במפעל הצפוני (קליה).
1948-1949:
מלחמת העצמאות. הפסקת הייצור והרס המפעל בצפון ים המלח.
התקופה השניה: תקופת מקלף: 1952-1970.
* ייסוד החברות: "מפעלי ים המלח" ו"ברום ים המלח".
* הקמת המפעלים לייצור: ברום, מלח שולחני, אשלג (על ידי מיצוי חם).
* השלמת בניית הסכרים.
התקופה השלישית: תקופת שחר. 1970-1990.
* הפעלת מפעל הכלור.
* הקמת תחנת השאיבה P-7 ותעלות ההזנה מהאגן הצפוני
* הפעלת מפעל מקלף (ייצור אשלג בגיבוש קר).
* בניית והפעלת המסוע.
התקופה הרביעית: תקופת בן-נון. 1991 עד היום.
* הקמת מפעל לפתיתי מגנזיום כלורי.
* הרחבת בריכות האידוי דרומה.
* העמקת השאיבה ממי האגן הצפוני.
* הקמת מפעל למלחים.
* הרחבת הפעילות לסין ולהודו.
* הקמת מפעל למגנזיום מתכתי.
* בניית תחנת כח בהספק של 110 מגאווט.
כתובת אינטרנט למידע על תאריכים וציוני דרך בתולדות מפעלי ים המלח:
http://www.zinman.org.il/html/melach/de.html

שילוב בתוכנית הלימודים

מבנה וקישור: מסיסות של תרכובות יוניות במים- פירוק הקרנליט והמסת הסילביניט.
עקומות מסיסות- שיקוע אשלגן כלורי מתערובת המכילה גם נתרן כלורי.
חימצון-חיזור: חימצון-חיזור בהלוגנים- הפקת ברום.
אלקטרוליזה של תמיסת נתרן כלורי להפקת כלור ונתרן הידרוקסידי.
אלקטרוליזה של מגנזיום כלורי מותך להפקת כלור ומגנזיום.
תעשייה כימית: שיקולים בקביעת מיקומו של מפעל- בסמוך לים המלח, מקור חומרי הגלם.
שיקולים בבחירת מוצר – ניצול חומרי גלם קיימים.

חומרי למידה

1. חוברת עבודה לתלמידים "סיור לימודי במפעלי ים המלח" הניתנת לרכישה בחנויות
הספרים או אצל גסטליט.
2. סרט לימודי: "ים המלח מקור חיים" + חוברת הפעלה.
ניתן לרכשו אצל גסטליט.
3. סרט "הפקת כימיקלים ממלח" – חלקים א' ו- ב' .מסדרת "כימיה בפעולה".
ניתן לרכשו במשרדי האוניברסיטה הפתוחה.



סיורים

הסיור מתאים לתלמידי י'- י"ב

איש קשר לסיורים:

יוסי אייזנברג   052-7929403


שתף את הפוסט
}
צור קשר
  • מכון ויצמן למדע
  • המחלקה להוראת המדעים - כימיה ותעשייה
  • הרצל 234
  • רחובות
השאירו לנו הודעה

עיצוב: לירן פתימר תכנות: אייל קרפל
מכון ויצמן למדע כל הזכויות שמורות © 2016.