ИЗВЛЕЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ПРОБЛЕМА КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

ИЗВЛЕЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ПРОБЛЕМА КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИДРОТЕРМАЛЬНОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

11 2 2 Потапов В.В. , Горбач В.А. , Смывалов С.А. , Близнюков М.А.

Научно-исследовательский геотехнологический центр ДВО Р.А.Н., Петропавловск- Камчатский, vadim Коммерсантp.inbox.ru

6Камчатский государственный технический университет, Петропавловск- Камчатский

Выполнен анализ литературных данных по технологическим методам извлечения химических соединений из жидкой и газовой фаз теплоносителя на различных гидротермальных месторождениях: бора, лития, хлорида натрия, углекислого газа, сероводорода, йода, брома, цинка, кремнезема и др. В результате анализа показано, что удаление кремнезема из жидкой фазы теплоносителя является необходимой стадией его комплексного использования с извлечением химических соединений.

EXTRACTION OF CHEMICAL COMPOUNDS AND THE PROBLEM OF MULTYPURPOSE USING OF HYDROTHERMAL HEAT

CARRIER

Potapov V.V.1, Gorbach V.A.1, Smyvalov S.A.2, Bliznyukov M.A.2

1Scientific Research Geotechnological Center of FEB RAS, Petropavlovsk-Kamchatsky, E-mail: vadim_p.inbox.ru

6Kamchatka State Technical University, Technological department, Petropavlovsk- Kamchatsky

Analysis of publications on technological methods of chemical compounds extraction from liquid and gas phases of heat carrier on different hydrothermal fields was done. Extraction of boron, lithium, sodium chloride, carbonic acid gas, hydrogen sulphide, iodine, bromine, zinc compounds and silica was analysed. The analysis shown that removal of silica from liquid phase of heat carrier is nesseseary stage of its multypurpos using with extraction of chemical compounds.

Анализ химического состава показывает наличие в гидротермальном теплоносителе соединений таких элементов как I, Br, Zn, Li, Mn, Hg, Cu, B, Au, Ag, Pt, Si и др.. Получение из гидротермального теплоносителя ценных компонентов в виде минерального сырья или полупродуктов исключает такие дорогостоящие процессы, как вскрытие месторождения или строительство шахты, добыча руды, ее измельчение, обогащение и процессы выщелачивания, присущие традиционным методам, связанным с добычей и переработкой твердых полезных ископаемых. Извлечение химических соединений проводится дополнительно к получению тепловой и электрической энергии и, таким образом, способствует повышению эффективности использования теплоносителя [1]. Физико-химические характеристики теплоносителя на разных месторождениях отличаются, что требует применения технологических методов извлечения, соответствующих извлекаемому соединению и условиям извлечения. Необходим анализ существующих методов извлечения на месторождениях различного типа.

Хорошо известен пример с извлечением борной кислоты из теплоносителя месторождения Лардерелло (Италия) [2]. В 30-х годах XIX столетия компания Лардерелло приступила к разбуриванию парогидротермальных месторождений с целью промышленного производства борной кислоты и буры (борнокислого натрия). В 70-х годах на парогидротермах Тосканы добывалось до 15 тыс. т различного химического сырья в год, в том числе 4400 т борной кислоты, 4000 — 5000 т буры, 620 т хлористого аммония и других соединений. Содержание борной кислоты и аммиака в конденсате пара месторождения Лардерелло H3B03 — 0,15 — 0,4 г/кг пара, NH3 — 0,15 — 0,6 г/кг пара. Хотя содержание борной кислоты в паре и незначительно, но она извлекается в больших объемах благодаря большому дебиту пара.

На гидротермальном месторождении в Турции были успешно проведены испытания лабораторных и пилотных установок для очистки теплоносителя от соединений бора [3]. Извлечение проводилось с использованием селективного материала — амберлитовой смолы Amberlit IRA 743.

Потенциально одним из самых значительных по ценности элементом гидротермального раствора является литий Li. Кимура К. выполнил успешные эксперименты по извлечению лития из гидротермального раствора с помощью мембранных устройств, иммобилизующих литий [4]. Успешные тесты по испытанию пилотной установки для извлечения лития из больших объемов раствора были также осуществлены на американском месторождении.

Мышьяк — самый проблемный элемент гидротермального раствора в связи с его влиянием на экологию окружающей среды. Удаление As из раствора должно проводиться таким образом, чтобы конечный продукт был утилизуем, иначе оно будет затратным и нецелесообразным. После удаления мышьяка в отдельных случаях становится возможным сброс отработанного теплоносителя в местные водоемы и реки, что исключает затратные мероприятия на реинжекцию. Значительные усилия по разработке техники удаления мышьяка из гидротермального сепарата были предприняты Буиссоном Д.Х.. Буиссон Д.Х. с сотрудниками испытал пилотную установку по удалению мышьяка из сепарата на месторождениях Бродландс и Вайракей [5]. Воду обрабатывали в начале сульфатом железа для формирования хлопьев, которые сорбировали мышьяк, и одновременно гипохлоритом натрия для окисления трехвалентного мышьяка и перевода его в пятивалентный, который лучше соосаждался. Для улучшения образования хлопьев добавляли неионный флокулянт. Воду насыщали воздухом в специальном танкере и переводили в другой танкер с меньшим давлением, в котором из воды выделялись пузырьки воздуха и происходила флотация хлопьев осажденного материала на поверхность. Флотация способствовала лучшему отделению хлопьев от воды и их обезвоживанию. Расход железа, необходимый для полного осаждения пятивалентного мышьяка, составлял 11 мг/л. Мышьяк можно было извлекать из осажденных хлопьев. При подкислении воды до pH 4-5 прекращалось соосаждение кремнезема.

В геотермальном районе Исландии в юго-западной части полуострова Рейкьянес в 1977 году была запущена пилотная установка для производства NaCl. В 1983 году начал работу полукоммерческий завод по выпуску соли мощностью 8000 тонн/год [6, 7]. В 1986 году к этому добавился завод по извлечению из конденсата пара диоксида углерода C02 мощностью 1500 тонн/год. Была изучена возможность извлечения из потока раствора силикатной грязи, применяемой в лечебных целях.

Схема обработки гидротермального раствора была следующей. Двухфазный поток при температуре 2500 С и давлении 4.4 МПа подавали в сепаратор, где давление снижается до 1.0 МПа, а температура до 1800С. Затем водный раствор переводили в двухступенчатый испаритель с принудительной циркуляцией, в котором часть раствора испаряли и его плотность увеличивалась. Сепарат на месторождении Рейкьянесс после стадии выпаривания имел химический состав (мг/кг) [7]: Si02- 985, Cl — 29800, Ca — 2560, Mg — 3, Na — 15300, К — 2125, Li — 7.7, SO4- 62, NH4 — 1.6, Br — 108, B — 12.4, Mn — 0.05, As — 0.10, I — 0.6, N02 — 0.07, N03 — 0.03, P04 — 0.18, pH = 7.6.

Воду в испарителе на первой стадии подкисляли до pH = 3.5, на второй- до pH = 2.4 для уменьшения роста отложений кремнезема в теплообменниках. Далее в открытом осадительном танкере проводили отделение кремнезема с добавлением каустической соды для повышения pH до 8.2 и ускорения слипания коллоидных частиц. После этой процедуры раствор через плоскодонный испаритель направляли в плоскодонные емкости (тарелки) для кристаллизации, а перед этим переизбыток кремнезема удаляли из потока в циклонно-осадительной системе. Перед подачей в кристаллизационные тарелки раствор вновь подкисляли до pH = 6.5, а соль NaCl выделялась при дальнейшем испарении. Отсепарированный пар использовали для подкисления. Конденсат из теплообменников собирали в жидкогазовом сепараторе. Из газа, содержащего до 95% углекислого, выделяли чистый C02 и после сжатия производили жидкий C02 и сухой лед.

Еще записи на эту же тему:



Страницы: 1 2 3 4 5

Оставить комментарий (Зарегистрируйтесь и пишите коментарии без CAPTCHи !)

 
© 2008-2017 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.