18 Неустойчивость коллоидного кремнезема в узком слое вблизи вблизи поверхности проводящего канала приводит к образованию твердых аморфных отложений из потока гидротермального раствора в трещиновато-пористой среде пород и на внутренней поверхности трубопроводов, теплооборудования и скважин ГеоЭС. 1.2. Лабораторные эксперименты но осаждению кремнезема из гидротермальных сепаратов. Эксперименты по осаждению кремнезема из проб гидротермального раствора различных скважин месторождения Монте-Амиата (Италия) были выполнены Витоло и Сиалделли [48]. Осаждение проводили из проб скважин РС-33, РС-34 и РС-35 месторождения (табл. 1.1). Осаждение кремнезема добавлением извести и хлорида кальция СаС12 при 20 и при 90°С. Осаждение происходило в закрытом термостатированном реакторе, снабженном мешалкой. Раствор перемешивапи в реакторе в течение 10 минут после добавления коагулянта. После обработки раствор переливали в конический сосуд, где осаждение продолжалось в течение 150 минут. Затем осадок отделяли и осветленный раствор анализировали на остаточное содержание кремнезема. Целью экспериментов было изучение влияния химического состава раствора на коагуляцию и осаждение кремнезема. Из полученных результатов авторы работы [48] сделали вывод, что коагуляция и осаждение кремнезема развиваются лучше в растворе с более высоким рН. Критический расход коагулянта для растворов месторождения Монте-Амиата был ниже в тех пробах, где рН выше. Однако этот вывод авторы сделали на основе экспериментов по осаждению с добавлением только катионов кальция Са“ и в узком диапазоне значений показателя рН раствора скважин Монте-Амиата [48], что не позволяет судить об эффективности подщелачивания и расходе щелочи при обработке в других условиях и другими ионами-коагулянтами. |
31 денное аморфное вещество метастабильно. С течением времени при повышенных температуре и давлении метаколлоиды кристаллизуются, что приводит к образованию гидротермальных минералов [61]. Неустойчивость коллоидного кремнезема в узком слое вблизи вблизи поверхности проводящего канала приводит к образованию твердых аморфных отложений из потока гидротермального раствора в трещиновато-пористой среде пород и на внутренней поверхности трубопроводов, теплооборудования и скважин ГеоТЭС, ГеоЭС. Существует проблема исследования коллоидного кремнезема в гидротермальном растворе на всех стадиях его существования: синтеза, массопереноса в потоке, осаждения, соосаждения химических соединений. Должны быть изучены физико-химические характеристики коллоидной системы: дисперсность, оптические, молекулярно-кинетические, электрические свойства, устойчивость по отношению к коагулятивным воздействиям, сорбционная способность поверхности и др. Исследование коллоидного кремнезема необходимо для решения проблем геотермальной энергетики для разработки технологии его извлечения и использования, а также для совершенствования модели образования минералов гидротермальных систем, в том числе рудных минералов. 1.3. Результаты лабораторных экспериментов по осаждению кремнезема в гидротермальном растворе и изучению физико-химических характеристик осажденного вещества. Большой объем разносторонних исследований кинетки полимеризации кремнезема в гидротермальных растворах был выполнен Вересом, Йи и Тсао [62]. На основе проведенных экспериментов авторами предложена теория образования коллоидных частиц аморфного кремнезема в результате гомогенной нуклеации. Теория использует формализм Лозе-Паунда. Авторы составили программу 51БШС, которая численно моделирует процессы нуклеации и роста коллоидных частиц. С помощью программы можно анализировать экспериментальные данные для различных гидротермальных растворов. Браун, Дансталл и Зипфель исследовали влияние гидродинамических условий обтекания поверхности и размера коллоидных частиц на скорость роста 34 Из экспериментальных данных были найдены константы уравнения, описывающего скорость отложения кремнезема, которые затем использованы при численном моделировании отложения кремнезема в реинжекционным слое с помощью программы СЬет-Тои&Ь2 [64]. Были рассчитаны количество кремнезема, отложившегося при пропускании раствора через слой, снижение проницаемости слоя на различном расстоянии от скважины в зависимости от длительности обратной закачки и предсказано время жизни реинжекционного слоя. Эксперименты по осаждению кремнезема из проб гидротермального раствора различных скважин месторождения Монте-Амиата (Италия) были выполнены Витоло и Сиалделли [65]. Осаждение проводили из проб скважин РС33, РС-34 и РС-35 месторождения (табл. 1.2, апроводимость). Осаждение кремнезема добавлением извести и хлорида кальция СаС12 при 20 и при 90°С. Осаждение происходило в закрытом термостатированном реакторе, снабженном мешалкой. Раствор перемешивали в реакторе в течение 10 минут после добавления коагулянта. После обработки раствор переливался в конический сосуд, где осаждение продолжалось в течение 150 минут. Затем осадок отделяли и осветленный раствор анализировали на остаточное содержание кремнезема. Целью экспериментов было изучение влияния химического состава раствора на коагуляцию и осаждение кремнезема. Было отмечено, что коагуляция эффективна, если образование осадка начиналось не позднее, чем через 30 минут после переливания обработанного раствора в конический сосуд. Обработка с добавлением извести приводила к осаждению в сенарате всех трех скважин. Расход Са(ОН)2 варьировали от 100 до 6000 мг/л. При расходе извести, не превышающем 2000-3000 мг/л, остаточное содержание кремнезема снижалось до растворимости аморфного кремнезема при температуре обработки, то есть происходило осаждение только коллоидного кремнезема, а мономерный кремнезем не осаждался. При расходе Са(ОН)2 свыше 2000-3000 мг/л остаточное общее содержание кремнезема снижалось до значений гораздо меньших, чем растворимость аморфного кремнезема при температуре обработки. Различное поведение мономерного кремнезема венном рН = 6.0, как при 90°С, так и при 20°С. После подщелачивания расход извести, необходимый для осаждения коллоидного кремнезема в пробах раствора скважины РС-33, приблизился к расходу, необходимому для раствора скважин РС-34 и РС-35 без подщелачивания. Кроме того, при высоких расходах извести осаждалось большее количество мономерного кремнезема. Подщелачивание позволило провести коагуляцию и осаждение кремнезема с добавлением хлористого кальция СаСЬ в растворе скважины РС-33 при температуре 20°С. После подщелачивания расход СаСЬ, необходимый для осаждения коллоидного кремнезема из раствора скважины РС-33, стал сопоставим с расходом для раствора двух других скважин. Значительного усиления коагуляционного действия катионов Са2* при обработке СаСЬ удалось также добиться после подщелачивания раствора скважины РС-34 до рН 7.89-8.21. Из полученных результатов авторы работы [65] сделали вывод, что коагуляция и осаждение кремнезема развиваются лучше в растворе с более высоким рН. Критический расход коагулянта для растворов месторождения Монте-Амиата был ниже в тех пробах, где рН выше. Однако этот вывод авторы сделали на основе экспериментов по осаждению с добавлением только катионов кальция Са2* и в узком диапазоне значений показателя рН раствора скважин Монте-Амиата [65], что не позволяет судить об эффективности подщелачивания и расходе щелочи при обработке в других условиях и другими ионами-коагулянтами. Скорость оседания хлопьев слабо зависела от расхода и типа коагулянта [65]. При температуре 20°С она составляла (см/мин): РС-33 1.65, РС-34 (1.243.97), РС-35 (1.22-0.91). С увеличением температуры до 90°С скорость оседания возросла из-за снижения вязкости воды (см/мин): РС-33 (4.33-3.97), РС-34 (4.33-3.97), РС-35 (4.11-4.04). Баррока предпринял попытку сравнить действие флокулянтов различного типа на процесс осаждения кремнезема в гидротермальных растворах Вайракей и Бродландс (Новая Зеландия) [66]. Катионные полимерные флокулянты типа 2е1а§ обеспечивали быструю коагуляцию кремнезема при концентрациях 5-20 мг/л. Увеличение мутности раствора коррелировало с зарядом катионных полимеров. Анионные полимеры не усиливали агрегацию коллоидных частиц, ко |