85 Глава 3. Коагуляция и осаждение кремнезема в гидротермальном сепарате катионами Са2+ и М^2+ с вводом гашеной извести и морской воды. Отрицательный заряд на поверхности коллоидных частиц, двойной электрический слой и гидратный слой обеспечивают устойчивость коллоидной системы кремнезема в водном растворе [116-126]. При сближении частиц в ходе броуновского движения электростатическое отталкивание между частицами превышает вандерваальсовское притяжение и спонтанная коагуляция коллоидной системы не происходит. Кроме того, для сближения частиц необходимо затратить работу на преодоление расклинивающего давления, вызванного силами молекулярного сцепления воды с поверхностью частиц. Для слабо заряженных коллоидных частиц кремнезема эффективной оказывается нейтрализационная коагуляция, которая достигается за счет уменьшения заряда коллоидных частиц и снижения их потенциала при адсорбции противоионов электролитов, таких как катионы Са2*, М^24-. 3.1. Коагуляция и осаждение кремнезема катионами Са24 с вводом в раствор гашеной извести при температуре 20°С. Для обработки известью пробы сепарата объемом 1,0 л разливали в прозрачные герметичные сосуды из полиэтилена [127]. Перед добавлением в сепарат известь измельчали перетиранием, гасили в горячей воде объемом 2050 см3 при температуре 95-100°С в течение 1-2 мин. После добавления извести пробу сепарата интенсивно перемешивали в течение 30-40 секунд. Подобная схема обработки была и в экспериментах с остальными дисперсными коагулянтами. Стоимость гранулированной негашеной извести, использованной в экспериментах, на местном рынке составляла 15 руб/кг. После обработки известью происходило увеличение мутности раствора, образование в объеме воды хлопьев, оседание хлопьев па дно сосуда и накопление осадка, осветление раствора над хлопьями. По скорости оседания I |
157 Глава 3. Коагуляции и осаждение кремнезема в гидротермальном растворе катионами Са2+ и М§2+ с вводом гашеной извести и морской воды. Отрицательный заряд на поверхности коллоидных частиц, двойной электрический слой и гидратный слой обеспечивают устойчивость коллоидной системы кремнезема в водном растворе [186-196]. При сближении частиц в ходе броуновского движения электростатическое отталкивание между частицами превышает вандерваальсовское притяжение и спонтанная коагуляция коллоидной системы не происходит. Кроме того, для сближения частиц необходимо затратить работу на преодоление расклинивающего давления, вызванного силами молекулярного сцепления воды с поверхностью частиц. Для слабо заряженных коллоидных частиц кремнезема эффективной оказывается нейтрализационная коагуляция, которая достигается за счет уменьшения заряда коллоидных частиц и снижения их потенциала при адсорбции противоионов электролитов, таких как катионы Са2\ М&2\ 3.1. Физико-химические характеристики гидротермального раствора, определяющие процессы коагуляции и осаждения кремнезема. Эксперименты по осаждению кремнезема выполняли с использованием гидротермального сепарата продуктивных скважин Верхне-Мутновской ГеоЭС, а также скважин 014, 4Э, 5Э, А2 Мутновского месторождения. Перед обработкой показатель рН проб раствора при 20°С был в пределах 7.0 9.4, общая минерализация 1.0 2.5 г/кг, ионная сила раствора 1 0 2 0 ммоль/кг. Общее содержание кремнезема в пробах составляло 650 820 мг/кг, концентрация мономерного кремнезема соответствовала растворимости Се при температуре обработки проб. Большинство экспериментов было сделано с пробами сепарата с линии обратной закачки Верхне-Мутновской ГеоЭС. Продуктивные скважины 048, 049, 055 Верхне-Мутновской ГеоЭС выводят на поверхность теплоноситель в виде пароводяной смеси (ПВС) с массовым паросодсржанием 0.2-0.3. Устьевая обвязка продуктивных скважин объединена в один общий коллектор, в котором происходит смешение трех потоков тепло Температуру, вычисленную по геотермометру Фурнье-Трусделла, следует рассматривать как нижний предел температуры в области гидротермального резервуара, дренируемой продуктивными скважинами Верхне-Мутновской ГеоЭС 246-249°С. Температуру, вычисленную по геотермометру Арнарссона, следует рассматривать как верхний предел значений реальной температуры в зоне дренирования на момент отбора проб 279-284°С. Для пробы сепарата, химический состав которой указан в табл. 3.1а, при максимально возможной температуре на забое скважин 279.4°С концентрация кремнезема 5Ю2 до выпаривания согласно уравнению (3.3) была 519.1 мг/кг, а после выпаривания 643.8 мг/кг. Таким образом, минимально возможное паросодержание в потоке теплоносителя составляло 519.1/643.8 = 0.20. 3.2. Эксперименты по коагуляции и осаждению кремнезема катионами Са2* с вводом в раствор гашеной извести при температуре 20°С. Для обработки известью пробы сепарата объемом 1.0 л разливали в прозрачные герметичные сосуды из полиэтилена [201]. Перед добавлением в сепарат известь измельчали перетеранием, гасили в горячей воде объемом 20-50 см3 при температуре 95-100°С в течение 1-2 мин. После добавления извести пробу сепарата интенсивно перемешивали в течение 30-40 секунд. Подобная схема обработки была и в экспериментах с остальными дисперсными коагулянтами. Стоимость гранулированной негашеной извести, использованной в экспериментах, на местном рынке составляла 15 руб/кг. После обработки известью происходило увеличение мутности раствора, образование в объеме воды хлопьев, оседание хлопьев на дно сосуда и накопление осадка, осветление раствора над хлопьями. По скорости оседания хлопьев в стоксовском режиме движения определялся эффективный размер хлопьев <И195]: а,=(18ци/Дре)05. (3.8) где и скорость оседания хлопьев, р динамическая вязкость воды, Ар разность плотности кремнезема и воды, & ускорение свободного падения. |