|
158 между частицами коллоидного кремнезема, 8Ю2/1ион среднее количество атомов осажденного диоксида кремния, приходящихся на 1 ион-коагулянт в реакциях нейтрализации и образования мостиковых связей, МВ морская вода. Таблица 6.1 Данные о механизме коагуляции и осаждения коллоидного кремнезема в гидротермальном растворе, температура 20°С. Коагулянт КК КРК, мг/л КРИ, мг/л ккк, мг/л 8102 1 ион Стоимость, ру б./л СаО Са2+ 80.0 57,1 6,99-7,69 47-48 0,0015 Известь +МВ Са2+, М8 2+ 40 мг/л + 40 см7л 72,5 6,68-7,35 34-35 0,0006 МВ Са2\ М8 2+ <100 см 7л 147,8 6,24-6,86 32-33 СаСЬ Са2+ 500 180,18 5,82-6,4 57-58 0,083 СаС12 + МВ Са2', Ме 2+ 100 мг/л+ 50 см7л 112,5 6,96-7,65 35-36 0,0166 А12($04> 18Н20 А13+ 250,0 20,2 18,0-19,8 12-13 0,03363 РеС13-6Н20 Ре^+ 250,0 55,66 48,7 10 0,03061 Оценка стоимости обработки в табл. 6.1 сделана для расхода коагулянта близкого к критическому, при котором происходит осаждение всего коллоидного кремнезема при температуре 20°С. Стоимость обработки с добавлением только морской воды считалась равной нулю, чему соответствует знак (-). Согласно табл. 6.1 обработка гашеной известью самая дешевая, стоимость других видов обработки возрастает в следующем ряду: 1. обработка хлорным железом 2. обработка сернокислым алюминием; 3. обработка хлористым кальцием. 6.1. Стадии, процессы и аппаратурное оформление химикотехнологической схемы. Результаты экспериментов по коагуляции и осаждению кремнезема, изучению физико-химических характеристик осажденного материала и анализу существующих методов извлечения и использования геотермального кремнезема позволили разработать принципиальную технологическую схему |
Глава 7. Разработка принципиальной химико-технологической схемы осаждения кремнезема из потока гидротермального сепарата. В экспериментах осаждение кремнезема из гидротермального раствора проводилось различными способами: 1. обработка дисперсными коагулянтами; 2. обработка электрокоагуляцией на электродах из растворимого металла; 3. вымораживание диспергированного раствора. Основным способом осаждения кремнезема, который кроме минерального сырья обеспечит получение дополнительной электрической и тепловой энергии, представляется обработка раствора осадителями: дисперсными коагулянтами из числа тех, которые использованы в экспериментах, и (или) электрокоагуляцией. Осаждение кремнезема вымораживанием может применяться как вторичный способ для обработки части потока сепарата: до 1 -2 % массового расхода. Таблица 7.1 Данные о механизме коагуляции и осаждения коллоидного кремнезема в гидротермальном растворе, температура 20°С. Коагулянт КК КРК, мг/кг КРИ, мг/кг ККК, мг/кг ЗЮ2 \ион Стоимость, руб./кг СаО Са2+ 80.0 57.1 6.99-7.69 47-48 0.0015 Известь +МВ Са2г, М8 2+ 40 мг/кг + 40 см3/кг 72.5 6.68-7.35 34-35 0.0006 МВ Са< Мё 2' <100 см3/кг 147.8 6.24-6.86 32-33 СаС12 Са* 500 180.18 5.82-6.4 57-58 0.083 СаС12 + МВ Са2\ М8 2" 100 мг/кг+ 50 см3/кг 112.5 6.96-7.65 35-36 0.0166 А12($04). 18Н20 А13+ 250.0 20.2 18.0-19.8 12-13 0.03363 РеС13'6Н20 Ре3+ 250.0 55.66 48.7 10 0.03061 азюминий ЭКА АГ+ 90.0 90.0 32.5 12 0.01285 Осаждение кремнезема при обработке коагулянтами достигалось за счет индивидуального или комбинированного действия катионов Са2\ М&2*, А13+, Рел+. Результаты экспериментов показали подобие механизма коагуляции и осаждения кремнезема под действием различных катионов или их комбинации, введенных в раствор в составе того или иного коагулянта либо смеси коагулян тов. Коагуляция и осаждение большей части коллоидного кремнезема в гидротермальном растворе происходила после ввода в раствор критического количества катионов (одного из указанного списка, либо их комбинации), сорбции поверхностью коллоидных частиц части этих катионов или их гидратированных поликатионных комплексов из раствора, нейтрализации отрицательного поверхностного заряда коллоидных частиц и образования связей между частицами кремнезема с участием катионов-коагулянтов. Для сравнения в таблице 7.1 представлены данные о механизме коагуляции и осаждения кремнезема в гидротермальном растворе при вводе катионов Са2*, М§2*, А13+ и Ре3+, установленные в экспериментах с различными коагулянтами. В табл. 7.1 также содержатся данные о стоимости реагентов необходимых для обработки сепарата. В табл. 7.1 приняты следующие обозначения: КК коагулирующий катион, введенный в раствор с коагулянтом, КРК критический расход коагулянта, при котором наблюдалось полное осаждение коллоидного кремнезема, КРИ соответствующий критический расход ионов-коагулянтов, ККК количество катионов-коагулянтов, участвующих в реакциях нейтрализации и образования мостиковых связей между частицами коллоидного кремнезема, ЗЮ2/1ИОН среднее количество атомов осажденного диоксида кремния, приходящихся на 1 ион-коагулянт в реакциях нейтрализации и образования мостиковых связей, МВ морская вода, ЭКА электрокоагуляция. Оценка стоимости обработки в табл. 7.1 сделана для расхода коагулянта близкого к критическому, при котором происходит осаждение всего коллоидного кремнезема при температуре 20°С. Для электрокоагуляции оценка стоимости сделана с учетом затрат электроэнергии, которые при плотности тока ] = 112.7 А/м2, удельном расходе энергии Оеь = 3.99 кВтчас/кг и весовом проценте осажденного кремнезема 86.1% составили 77.62% от суммарной стоимости обработки. Стоимость обработки с добавлением только морской воды считалась равной нулю, чему соответствует знак (-) в табл. 7.1. Согласно табл. 7.1 обработка гашеной известью самая дешевая, стоимость других видов обработки возрастает в следующем ряду: 1. электрокоагуляция на алюминиевых электро дах; 2. обработка хлорным железом или сернокислым алюминием; 3. обработка хлористым кальцием. 7.1. Стадии, процессы и аппаратурное оформление химикотехнологической схемы. Результаты экспериментов по коагуляции и осаждению кремнезема, изучению физико-химических характеристик осажденного материала и анализу существующих методов извлечения и использования геотермального кремнезема позволили разработать принципиальную технологическую схему осаждения кремнезема из потока гидротермального сепарата оптимальную для теплоносителя Мутновского месторождения. Для технологической схемы указаны основные стадии, элементы оборудования и определены технологические параметры: продолжительность стадий, размеры танкеров, расход коагулянта, остаточная концентрация коллоидного и мономерного кремнезема, характеристики осажденного материала в зависимости от расхода коагулянта. Подобная технологическая схема применима для осаждения коллоидного и мономерного кремнезема из жидкой фазы высокотемпературного гидротермального теплоносителя с определенными физико-химическими характеристиками 1. общее содержание $Ю2 0=300-1500 мг/кг, 2. средний радиус коллоидных частиц кремнезема К=3,0-16,0 нм и удельная площадь поверхности частиц А5=500-2000 см2/см3 (30-300 м2/г); 3. плотность поверхностного электрического заряда частиц а5= 10,62-23,92 мкКл/см2, 4. естественный рН от 9,4 до 7,0. 5. минерализация М&= 1000-2500 мг/кг; 6. ионная сила раствора 1$=1020 ммоль/кг; 7. соотношение между концентрациями основных катионов (Ыа7К+) и анионов (С17304 2‘); 8. удельная электропроводность раствора а=(0,5-1,5)10 3 См см*1 (20° С). Осаждение кремнезема по указанной схеме может осуществляться на геотермальных тепловых и электрических станциях (ГеоТЭС, ГеоЭС) при температуре ниже традиционной температуры реинжекции сепарата от 140-160°С до 20°С для достижения следующих целей. 1. Снижение концентрации коллоидного и мономерного кремнезема в жидкой фазе гидротермального теплоносителя (сепарате) до обратной закачки в |