Результат интеллектуальной деятельности: Способ осаждения кремнезема из термальных вод

Изобретение относится к способам извлечения кремнезема из термальных вод и может быть применено в химической, нефтеперерабатывающей промышленности, в геотермальной энергетике. Кремнеземсодержащий материал может найти применение в производстве цемента, сорбентов, стекла, в результате чего становится возможным повышение рентабельности использования ресурсов гидротермальных теплоносителей.

Известны способы извлечения кремнезема из термальных вод, которые основаны на использовании осадителей в режиме хлопьеобразования.

В качестве осадителей кремнезема используется известь с одновременным добавлением морской воды (RU №2219127 от 06.03.2003 г. "Способ осаждения кремнезема из гидротермального теплоносителя с одновременным добавлением извести и морской воды"). Способ включает перемешивание раствора, образование хлопьев, их осаждение и отделение осадка от раствора.

Недостатком данного способа является необходимость обеспечения и хранения большого количества коррозионно-активных химических веществ. Кроме того, расход реагентов зависит от химического состава и температуры обрабатываемого гидротермального раствора, которые отличаются на каждом месторождении.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому решению является способ осаждения кремнезема из термальных вод электрохимическим путем (RU №2185334 от 20.07.2002 г. "Способ электрохимической обработки гидротермального теплоносителя"). В данном способе осадитель вводится путем обработки гидротермального теплоносителя постоянным электрическим током с использованием анодов из растворимого металла при анодной плотности тока 50-250 А/м². В ходе обработки при растворении материала анода образуются хлопья, которые осаждаются с кремнеземом из раствора.

Недостатком данного способа является большой расход электроэнергии, вследствие этого, повышенный удельный расход металла анода.

Техническим результатом является осаждение кремнезема из гидротермального раствора при сокращении расхода электроэнергии и электродного материала.

Технический результат достигается тем, что для осаждения кремнезема проводится электрохимическая обработка гидротермальной воды Ханкальского месторождения при постоянном электрическом токе 25 А/м², высокочастотном электрическом импульсе 30 В, частотой 12,5 МГц.

Содержание кремнезема H4SiO4 в пробах термальных вод составляла 350 мг/л. Типичный химический состав проб раствора следующий (мг/кг): Na+K+- 248,4; Са+2 - 17,67; Mg+2 - 0,96; Cl - 32,2; SO4+2 - 185; НСО3- -427, рН 8,0.

Обработка раствора проведена в лаборатории при температуре 20°С. Объем обрабатываемой пробы раствора равен 1 л. Электрическая схема (Рис. ) экспериментов включала источник постоянного тока, вольтметр, амперметр 2 ш.т., генератор частоты и электролизер. Расстояние между электродами - 10 мм, температура раствора - 20°С. Площадь части пластин электродов, погруженной в раствор, составляла S =0,0133 м²=(0,157 м × 0,085 м). Корпус электролизера цилиндрической формы из прозрачного полиэтилена с плоским дном. Высота корпуса h =0,245 м, диаметр d =0,091 м. В экспериментах по осаждению кремнезема использовались электроды из алюминия.

Описание рисунка.

Рис. 1. Схема устройства осаждения кремнезема из термальных вод. 1-источник постоянного напряжения, 2-амперметр, 3-вольтметр, 4-бак для жидкости, 5-источник высокочастотного импульса, 6-кран подачи жидкости, 7-электроды, 8-кран слива жидкости.

При силе тока - 0,5 А, плотности тока - 25 А/м², высокочастотном напряжении 30 В, частоте 12,5 МГц полное осаждение кремнезема происходит в течение пяти минут.

Подготовка и работа данной схемы заключается в следующем: заполняя бак для жидкости перекрываем краны подачи (6) и слива (8), после чего подаем постоянный ток от источника постоянного тока (1) до 5-7 А с напряжением до 30 В на вольтметре (3), далее подаем высокочастотный импульс от источника высокочастотного импульса (5) плавно меняя частоту до того, пока потребляемый постоянный ток не снизится до 0,5 А на амперметре (2).

В процессе электрохимической обработки наблюдалось образование хлопьев. После обработки хлопья осаждались. Осадок отделяли от раствора грубым фильтром. Остаточную концентрацию кремнезема в фильтрате определяли желтомолибдатным методом.