авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 ||

Переработка литиеносного поликомпонентного гидроминерального сырья на основе его обогащения по литию

-- [ Страница 7 ] --

Требуемые для электродиализного концентрирования сеноманской воды параметры достигаются в результате её очистки, включающей следующие последовательные технологические операции: отстаивание и дегазацию (осаждение основного количества дисперсной фазы, удаление метана), аэрацию атмосферным воздухом (удаление сероводорода, углекислого газа окисление железа), фильтрацию. В свою очередь, требуемые параметры очистки подтоварной воды были достигнуты путем следующей последовательности выполнения технологических операций: напорной флотации (противоточная аэрация) с возвратом обогащенного нефтепродуктами верхнего слива в хранилище, осветления нижнего слива, фильтрации осветленной фазы с использованием в качестве фильтрующего материала иглопробивного нетканого лавсанового материала типа «Дорнит».

По результатам лабораторных экспериментальных исследований были определены оптимальные параметры технологических операций, составляющих основу процессов очистки минерализованных вод. Исследования по концентрированию очищенных от примесей минерализованных вод показали, что в области значений плотности тока, близких к 5,0 А·дм-2, наблюдается выпадение осадка CaCO3 на анодных сторонах анионообменных мембран, вызванное разложением бикарбонат-ионов в примембранных слоях по схеме HCO3- H+ + CO32-. Для предотвращения осадкообразования в процессе электродиализного концентрирования минерализованных вод Западной Сибири обоснована необходимость их подкисления до рН = 5,5 - 6,0.

Достижение максимальной производительности процесса электродиализного концентрирования – опреснения при минимальных затратах энергии обеспечивается за счёт организации ступенчатого циркуляционно-проточного режима обработки минерализованных вод с понижением плотности тока по ступеням. Для подкисления очищенных минерализованных вод перед их концентрированием разработан процесс получения кислоты из диализата первой ступени концентрирования – опреснения путем его электродиализной конверсии в 3-х трактном конвертере с использованием, наряду с мембранами МК-40 и МА-40, биполярных мембран МБ-1. Щёлочь, производимая при конверсии наряду с кислотой, используется на операциях водоочистки в качестве подщелачивающего агента. Количественный вещественный состав рассолов, полученных электродиализным концентрированием минерализованных вод Западной Сибири, представлен в таблице 5.

Разработанная и защищенная патентом РФ технология переработки минерализованных вод Западной Сибири в тампонажные рассолы которая была проверена на сеноманской воде в производственных условиях на промплощадке месторождения.

Таблица 5

Характеристика состава рассолов, полученных из минерализованных вод

Тюменского месторождения АО «Черногорнефть» методом электродиализного концентрирования-опреснения

Содержание основных компонентов, г.л-1 Наименование воды (рассола)
Сеноманская вода Рассол на основе сеноманской воды Подтоварная вода Рассол на основе подтоварной воды
LiCl 0,0024 0,0210 0,0236 0,1890
NaCl+KCl 16,7 159,1 21,6 175,4
MgCl2 0,71 7,12 0,12 1,16
CaCl2 2,22 24,30 2,05 17,80
SrCl2 0,093 0,980 0,720 6,100
Br 0,040 0,370 0,018 0,139
I 0,020 0,170 0,007 0,048
SO4 0,003 0,030 0,001 0,009
Сумма солей 19,8 192,1 24,5 200,9
Кратность концентрирования 1,0 9,7 1,0 8,2
Показатель R - 3207 - 325

«Тюменское» АО «Черногонефть» на опытно-промышленной установке, разработанной специалистами ЗАО «Экостар-Наутех». Полученные при испытаниях результаты полностью подтвердили результаты лабораторных исследований и показали высокую эффективность разработанной технологии. Суммарные энергозатраты на производство из сеноманской воды 1 м3 рассола плотностью 1110 кг/м3 составили 62 кВт.ч, потребление воды составило 10 м3. Генерируемый при этом диализат может быть переработан в воду питьевого качества.

Первичные литиевые концентраты, полученные сорбционным обогащением по литию тампонажных рассолов, произведённых из минерализованных вод Западной Сибири, имеют состав (табл. 6), позволяющий классифицировать их как хорошо концентрируемое по литию ЛГМС, и они могут быть использованы в качестве сырья для получения литиевых продуктов по технологиям, подробно описанным в главах 4 – 5, а уровень содержания в них йода, брома и стронция позволяет получать из них в качестве товарных продуктов йод технический марки «А» (ГОСТ 545-76), бром марки «Б» и стронциевый концентрат.

Плотность тампонажных рассолов после извлечения из них лития, йода, брома и стронция практически не изменяется и эти рассолы могут успешно использоваться по прямому назначению.

Результаты проведённых лабораторных исследований и испытаний в производственных условиях послужили основой для разработки ЗАО «Экостар-Наутех» технологических регламентов на проектирование производственных комплексов, включающих станции получения тампонажных рассолов из минерализованных вод и предприятия по попутному извлечению из тампонажных рассолов ценных компонентов с получением в качестве товарных продуктов карбоната лития и (или) хлорида лития, йода, брома и стронциевого концентрата. Технико-экономическое обоснование строительства такого производственного комплекса на территории АО «Черногорнефть», выполненное ФГУП НГПИИ «ВНИПИЭТ» совместно с ЗАО «Экостар-Наутех» показало высокую экономическую эффективность данного комплекса.

Таблица 6

Количественные вещественные составы первичных литиевых концентратов,

полученных обогащением по литию рассолов, произведённых электродиализным концентрированием минерализованных вод

Вид рассола Содержание основных компонентов, г.л-1 Показатель R
LiCl CaCl2 MgCl2 NaCl SrCl2 Br I SO4
Рассол из сеноманской воды 4,3 0,76 0,24 5,73 0,031 0,012 0,005 менее 0,201 0,47
Рассол из подтоварной воды 5,4 0,64 0,04 6,74 0,219 0,005 0,002 менее 0,001 0,40

В главе 8 изложены концепции комплексной переработки литиеносного гидроминерального сырья различного типа, разработанные автором на основе использования разработанной технологии обогащения ЛГМС по литию.

Предлагаемая последовательность переделов в концепции комплексной переработки целевого нетрадиционного ЛГМС хлоридного кальциевого типа, во-первых, позволяет весь добываемый поток рассола переработать в товарные продукты, исключив из технологического процесса операцию закачки в пласт неосвоенного при извлечении лития потока рассола, во-вторых, обеспечивает на первом этапе переработки (при выделении CaCl2.

6H2O) обогащение рассола в 1,3 раза по литию и брому и в несколько меньшей степени по магнию, в-третьих, даёт возможность последовательно-параллельному функционированию технологических переделов и не исключает возможности их индивидуального ввода в эксплуатацию по мере готовности или при возникновении необходимости реорганизации производства в связи с изменением рыночного спроса на производимую продукцию. Экономическое обоснование целесообразности строительства производственного комплекса по переработке в различные товарные продукты поликомпонентного ЛГМС Ковыктинского месторождения Иркутской области в виде подземных природных рассолов хлоридного кальциевого вида, выполненное Институтом экономики и организации промышленного производства СО РАН совместно с ЗАО «Экостар-Наутех», показало высокую эффективность предлагаемой концепции комплексной переработки ЛГМС данного типа. Окупаемость вложенных в проект средств в случае переработки в товарные продукты всего потока добываемого рассола (1900 тыс.м3 в год) составляет не более 4-х лет.

Использование технологии обогащения целевого нетрадиционного ЛГМС хлоридно магниевого типа (озерные рассолы провинции Цинхай в Китае) позволяет осуществить комплексную переработку этого сырья в безотходном варианте. При этом место обогатительного передела в технологической схеме комплексной переработки ЛГМС данного типа определяется уровнем содержания лития в исходном рассоле. Обогащение рассола с низким содержанием лития целесообразно проводить на конечной стадии его комплексной переработки, когда в результате гелиоконцентрирования будут последовательно выделены все ценные компоненты (соли калия и магния), а концентрация хлорида лития повысится до максимального уровня (2,0 – 2,2 г/л). В случае использования рассола с высоким содержанием LiCl (2,0 г/л и выше) его обогащение по литию целесообразно проводить на начальной стадии комплексной переработки.

Переработка традиционного ЛГМС хлоридного натриевого типа (салары пустыни Атакама), основанная на использовании технологии сорбционного обогащения по литию, позволяет существенно повысить экологические и технико-экономические показатели действующих производств компаний «Foote Mineral» и «Minsal», во-первых, за счёт обеспечения возможности реализации безотходной схемы переработки, во-вторых, за счёт сокращения капитальных затрат и эксплутационных расходов путём снижения на 85% потока рассола, используемого для получения литиевых продуктов, в третьих, за счёт снижения уровня примесей и повышения содержания LiCl в хлоридном литиевом концентрате, поступающем на получение Li2CO3.

Концепция комплексной переработки нецелевого ЛГМС предусматривает производство тяжёлых рассолов, широко применяемых нефтедобывающими предприятиями для ремонта нефтяных скважин, из сеноманской и подтоварной минерализованных вод путём их электродиализного концентрирования с попутным извлечением из производимого тампонажного рассола ценных компонентов и получением товарных продуктов в виде хлорида лития, йода, брома и стронциевого концентрата. Наряду с обеспечением высокой рентабельности данного производственного комплекса, предлагаемая концепция переработки нецелевого ЛГМС позволяет избегать засоления недр Западносибирского региона привозной солью традиционно используемой нефтедобывающими предприятиями для производства тяжёлых рассолов.

Основные выводы

1. Впервые предложена классификация мировых запасов литиеносного гидроминерального сырья (ЛГМС) по признаку, характеризующему способность ЛГМС к безреагентному концентрированию по литию. Согласно предложенной классификации сырье, способное безреагентно концентрироваться по литию до содержания 10 кг/м3 и выше, классифицировано как хорошо концентрируемое традиционное ЛГМС, составляющее основу современного литиевого производства за рубежом. Сырьё, концентрируемое по литию до содержания не выше 1,5 кг/м3 и неконцентрируемое по литию вообще, классифицировано как нетрадиционное ЛГМС, отношение суммарной концентрации щелочноземельных элементов и магния к концентрации лития (R) в котором, как правило превышает 100.

2. Для вовлечения нетрадиционных ЛГМС в литиевое производство в качестве конкурентноспособной сырьевой базы предложено его обогащение по литию, основанное на использовании селективного к литию, обратимого неорганического сорбента – хлоросодержащей разновидности двойного гидроксида алюминия, лития, отвечающей формуле [LiAl2(OH)6]ClmH2O (ДГАЛ-Cl), c получением в качестве первичного литиевого концентрата водных растворов LiCl с показателем R < 15, пригодных для дальнейшего глубокого концентрирования по литию.

3. По результатам сравнительной апробации известных способов получения порошкаДГАЛ-Cl впервые теоретически обоснован прямой его синтез путем взаимодействия водного раствора хлорида алюминия с гидроксидом или карбонатом лития и экспериментально изучены процессы взаимодействия в системах AlCl3 – LiOH – H2O и AlCl3 – Li2CO3 – H2O. Показано, что в обоих случаях конечным продуктом является твёрдая фаза соединения [LiAl2(OH)6]Cl mH2O дефектной структуры. В случае использования гидроксида лития взаимодействие протекает по одностадийному механизму, а в случае использования карбоната лития механизм взаимодействия двухстадийный, с образованием дисперсной фазы Al(OH)3 на первой стадии. Установлена общая закономерность образования при взаимодействии водорастворимых солей алюминия с гидроксидом лития твёрдой фазы двойного гидроксида алюминия и лития, отвечающей общей формуле [LiAl(OH)6]z+1·X-z·mH2O (X– анион типа Cl-1, SO4-2, NO3-1 и т.п.; Z - валентность аниона) На основании результатов исследований разработаны новые способы синтеза ДГАЛ-Cl, защищенные патентами Р.Ф. Изучены сорбционно-десорбционные свойства ДГАЛ-Cl, полученного новыми способами. Разработаная технология синтеза порошка ДГАЛ-Cl положена в основу предприятия, производящего сорбент ДГАЛ-Cl (г. Фошань, пр. Гуандун, Китай), построенного по проекту ЗАО «Экостар-Наутех».

4. Экспериментально исследован процесс экструзионного гранулирования порошка ДГАЛ-Cl с использование поливинилхлоридной смолы (ПВХС) в качестве связующего и метиленхлорида (МХ) в качестве растворителя, установлен оптимальный состав пасты, подаваемой на экструзию. Изучены равновесие и динамика процесса абсорбции, выделяющихся при экструзии паров МХ маслом ХФ22С-16 на насадке из колец Рашига, определены оптимальные параметры его ведения. Исследован процесс термической десорбции МХ из отработанного абсорбента в режиме его плёночного течения по нагретой поверхности с одновременной конденсацией абсорбированных паров МХ. Разработанная технология получения гранулированного ДГАЛ-Cl с рекуперацией МХ, реализована на предприятии по производству гранулированного сорбента в Китае (г. Фошань). Разработана, изготовлена и внедрена в производство передвижная установка рекуперации МХ из отработанных масел холодильных агрегатов предприятий торговли г. Новосибирска.

5. Впервые дано химическое описание процесса безреагентного сорбционного обогащения ЛГМС, на основании которого экспериментально оптимизированы условия ведения связанных в единый цикл технологических операций: селективной сорбции хлорида лития из рассола; удаления рассола из зернистого слоя сорбента; десорбции хлорида лития с насыщенного сорбента с получением первичного литиевого концентрата. Показано влияние размера частиц ДГАЛ-Cl в гранулах и размера гранул сорбента на гидродинамический режим и массообменные показатели процесса обогащения. Изучено влияние на массообменные показатели температуры, концентрации LiCl в жидких фазах, соотношения жидкой и твёрдой фаз, исходного состояния сорбента в условиях контакта фаз. Получены зависимости гидродинамического сопротивления слоя гранулированного сорбента от размера гранул и линейной скорости движения рассола. Обосновано проведение процесса сорбционного обогащения в ступенчато- противоточном режиме. Разработана технологическая схема процесса обогащения и её аппаратурное оформление в виде сорбционно-десорбционных комплексов с движущимся и неподвижным слоем гранулированного сорбента. Проведена укрупненная и опытно-промышленная проверка технологии с использованием ЛГМС хлоридного кальциевого и хлоридного магниевого типов. Испытания технологии показали её применимость к ЛГМС любого вида с получением первичного литиевого концентрата стабильного состава, показатель R в котором не превышает 15. На технологию безреагентного обогащения ЛГМС, защищенную патентом РФ, подана международная заявка.

6. Предложена концепция переработки производимых из ЛГМС первичных литиевых концентратов в товарные литиевые продукты. Разработаны теоретические основы процесса получения комплексных литийфторсодержащих добавок (КЛФД) для модификации электролита в производстве алюминия в виде смеси фторидов лития, магния, кальция, получившие экспериментальное подтверждение. Оптимизированы условия получения фторида и карбоната литии, а так же безводного хлорида лития из кристаллогидрата LiCl H2O с использованием известных и вновь разработанных способов. Разработаны методы очистки первичных и вторичных литиевых концентратов от примесей, обеспечивающие производство товарных литиевых продуктов высокого качества. Все технологии получения литиевых продуктов из ЛГМС защищены патентами РФ. Разработан технический проект строительства в Китае опытно-промышленного предприятия по производству карбоната лития из ЛГМС хлоридного магниевого типа производительностью 800 тонн в год.

7. Впервые разработаны теоретические основы и способ получения безнатриевого карбоната лития с использованием в качестве осадителя углеаммоннийной соли. Экспариментально изучено взаимодействие в системе LiCl – NH4HCO3 – H2O. Определены оптимальные параметры технологических операций и разработана технологическая схема получения безнатриевого карбоната лития чистотой не ниже 99,6 %. Технология защищена патентом РФ.

8. Разработаны теоретические основы процесса получения моногидрата гидроксида лития из вторичного литиевого концентрата методом мембранного электролиза раствора LiCl с одновременной утилизацией хлора и экспериментально оптимизированы условия ведения технологических операций, составляющие основу данного процесса. Для определения оптимальных условий абсорбции анодного хлора изучены взаимодействия в системах: Cl2 – (NH2)2CO – H2O и Cl2 – (NH2)2CO – Li2CO3 – H2O в динамических условиях. Установлены механизмы взаимодействия, оптимизированы режимы и параметры процессов абсорбции хлора. Разработана технология и аппаратурное оформление процесса получения LiOH H2O марки ЛГО-1 из хлоридных концентратов сорбционного обогащения ЛГМС, защищенная патентом РФ. Применительно к производству металлического лития разработана технология утилизации а

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.