Способ совместной разработки месторождений каменной соли и йодных вод

 

Изобретение относится к области комплексной горнохимической добычи и переработки солей и йода из вод и может быть использовано для получения пищевых или лечебных видов йодированной соли. Бурят водозаборные скважины для извлечения йода за пределами контура шахтного поля вблизи шламохранилища галургического производства. После откачки йодных вод и очистки их в отстойниках они направляются в сорбционную колонну, заполненную сильноосновным анианитом, селективно извлекающим из вод йодид-ион. При этом фильтрат направляют в шламохранилище. Затем после насыщения анионита йодид-ионом осуществляют откачку ионита из колонны. Десорбцию производят на галургической фабрике. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области комплексной горнохимической добычи и переработки солей щелочных металлов и сопутствующих им элементов и может быть использовано для получения пищевых или лечебных видов иодированной соли при совместной разработке соляного и йодсодержащего месторождений в случае совпадения в плане их контуров.

Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей расположено на северо-востоке Пермской области и занимает площадь около 3500 км^-2. Соляная залежь прослеживается с севера на юг на 140 км при ширине до 40 км. Месторождение приурочено к центральной части Соликамской впадины Предуральского краевого прогиба. В подсолевой толще открыты нефтяные залежи и сопровождающие их высокоминерализованные йодсодержащие воды, относящиеся к крупнейшему Волго-Камскому месторождению. Причем содержание йода в подземных водах яснополянского горизонта является одним из самых высоких в мире и составляет в районе залегания соляной залежи 80-90 мг/л.

Известен способ совместной разработки месторождений каменной соли и йодных вод, включающий добычу соли шахтой и воды скважинами, который принят за прототип 1.

Недостатком данного способа является то, что в нем не предусматривается комплексное получение исходных компонентов для производства йодированной пищевой соли.

Целью изобретения является комплексное получение исходных компонентов для производства йодированной пищевой соли.

Поставленная цель достигается тем, что бурение водозаборных скважин производится за пределами контура шахтного поля, вблизи шламохранилища, после откачки йодных вод и очистки их в отстойнике они направляются в сорбционную колонну, заполненную сильноосновным анионитом, селективно извлекающим из вод йодид-ион, при этом фильтра направляется в шламохранилище, затем, после насыщения анионита йодид-ионом, осуществляется откачка ионита из колонны с последующей закачкой в нее его новый порции, а десорбции производится на галургической фабрике.

Существенное отличие заявляемого способа в том, что исходные компоненты для производства йодированной пищевой соли получают при совместной разработке месторождений каменной соли и йодных вод. В существующих источниках информации такой способ получения йодированной пищевой соли неизвестен.

Предлагаемый способ осуществляют по схеме, показанной на фиг. 1, где 1 - продуктивный водоносный горизонт, содержащий йодные воды; 2 - фильтр водозаборной скважины; 3 - горная выработка, пройденная в каменной соли; 4 - отстойник; 5 - напорная емкость; 6 - фильтр; 7 - хлоратор; 8 - сорбционная колонная; 9 - шламохранилище галургической фабрики. Осуществляется способ следующим образом: Производится добыча каменной соли шахтным способом камерной системой.

До подсолевого горизонта 1, вмещающего йодные воды, бурятся водозаборные скважины с последующей обсадкой их трубами и установкой фильтра 2 на уровне горизонта. Для предотвращения затопления соляных рудников водами вышележащих водоносных горизонтов скважины располагают за пределами контура шахтного поля, проводимого по забою горной выработки 3. Кроме того, скважины бурят в непосредственной близости от шламохранилища галургической фабрики 9, так как йодные воды, после извлечения полезного компонента, представляют из себя высокоминерализованные рассолы, попадание которых в почву может привести к засолению самих почв, а также поверхностных и подземных вод. Поэтому, сразу после сорбции из них йода, рассолы направляют в шламохранилище, откуда через определенное время, после разбавления пресной водой до безопасного уровня они сбрасываются в речную сеть.

После сооружения и оборудования скважин производится откачка йодных вод и очистка их от механических примесей в отстойнике 4.

Очищенная от механических примесей воды поступает в хлоратор 7, куда одновременно насосом подают крепкую серную кислоту из напорной емкости 5, а также хлор через фильтр 6. Подаваемого количества хлора должно хватать для окисления половины йодид-иона в элементный йод (см. Ксензенко В.И. Стасипевич Д.С. Химия и технология брома, йода и их соединений. Учебное пособие для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Химия. 1995. с. 341).

Подкисленная и хлорированная вода поступает далее в сорбционную колонную 8, заполненную каким-либо сильноосновным анионитом, селективно извлекающим из вод йод, например АМП или АВ-17-8. В сорбционной колонне происходит сорбция йода на ионообменной смоле. Отработанную воду из сорбционной колонны направляют в шламохранилище.

Работа сорбционной колонны продолжается до тех пор, пока проскок йода с отработанной водой не достигнет заданной величины (2-10% от исходной концентрации йода). Далее, после насыщения анионита йодом, осуществляется выгрузка смолы из колонны с последующей загрузкой в нее новой порции свежего ионита.

Десорбция йода производится на галургической фабрике по схеме, показанной на фиг. 2, где 1 - сорбционная колонна с анионитом, насыщенным йодом; 2 - реактор; 3 - печь; 4 - расходный бак; 5,6,7, - дозаторы; 8 - распределительное устройство (форсунка).

Насыщенный йодом анионит доставляется на галургическую фабрику и загружается в сорбционную колонну 1. Для десорбции применяют раствор, содержащий 70-75 кг/м³ Na₂O₃ и 100-150 кг/м³ NaCl. Получаемые концентраты содержат 20-25 кг/м³ йодида и 100-150 кг/м³NaCl при pH=2,0-3,0.

Для выделения йода концентрат подают в реакторе 2 и обрабатывают наиболее дешевым окислительным хлором. Выделившийся йод отделяют от маточника на центрифуге или путч-фильтре.

Очистку йода производят способом сублимации при атмосферном давлении. В испарителе поддерживают температуру выше температуры плавления йода (114-180^oC). Сублимацию йода проводят в специальных печах 3, куда загружают стальные кюветы с йодом. Печи имеют газовый обогрев. Пары йода, выходящие из печи, конденсируются в холодильниках, изготовленных из керамических труб, охлаждаемых воздухом.

Для получения йодида калия, добавляемого в пищевую соль, йод растворяют в 40-50% растворе гидроксида калия при интенсивном перемешивании вт реакторе 2. К полученной йодид-йодатной смеси при 60-70^oC добавляют восстановитель - муравьиную кислоту. В соответствии с требованиями ГОСТ на пищевую йодированную соль, в процессе йодирования возможно применение только К1 квалификации г. д. а. по ГОСТ 4232-74 ( с изменениями), при этом содержание йодат-иона не должно превышать 0,005% на фоне 99% К1.

Затем в реакторе 2 готовится раствор Kl -3,01% с добавкой стабилизаторы - Na₂O₃ ·5H₂O - 5% в соответствии с требованиями ГОСТ 13890-91. Далее раствор подают в расходный бак 4. После чего с помощью дозаторов 5, 6, 7, и распределительного устройства ( форсунки (8) осуществляется фильтрация этого раствора в количестве 0,86 л на 1 т еще влажной пищевой соли. Расход KI составляет 0,03 кг на 1 т поваренной соли в продукте. Влажная соль сушится в печи кипящего слоя. Каменная соль, добываемая шахтным способом камерной системой, растворяется в воде, и рассол подается в вакуум-кристаллизационную установку для последующей кристаллизации соли.

Пример конкретного выполнения способа. Произведено бурение водозаборной скважины N 1-ОП, находящейся за пределами шахтного поля Березниковского калийного рудоуправления N 4, вблизи его шламохранилища. Скважина глубиной 2 км расположена вблизи Юрчукского месторождения нефти (см. рис. 2 во взятом за прототип источнике информации). Содержание йода в рассоле составляет 20 мг/л. После откачки йодных вод, очистки их в отстойнике, подкисления и хлорирования, они направляются в сорбционную колонну, заполненную сильноосновным анионитом АВ-17-8 селективно извлекающим из вод йод. При этом отработанная вода (фильтра) направляется в шламохранилище, предназначенное для сбора отходов галургического производства.

Затем, после насыщения ионита йодом, осуществляется выгрузка его из колонны с последующей загрузкой в нее новой порции смолы. Десорбция производится на галургической фабрике Четвертого рудоуправления по вышеприведенной схеме. Добавление йодида калия в поваренную соль выполняется в соответствии с регламентом (см. Разовый технологический регламент на производство опытной партии йодированной поваренной соли (этап 2 договора N 118 3В/94, АО ВНИИГ Санкт-Петербург, 1994) также по вышеприведенной схеме.

KI добавляют во влажную соль после кристаллизации.

Использование предлагаемого способа совместной разработки месторождений каменной соли и йодных вод позволит по сравнению с раздельной разработкой сократить затраты на обезвреживание отходов йодного производства, затаривание и перевозку йодида калия.

Формула изобретения

Способ совместной разработки месторождений каменной соли и йодных вод, включающий добычу соли шахтой и воды скважинами, отличающийся тем, что бурение водозаборных скважин производится за пределами контура шахтного поля, вблизи шламохранилища, после откачки йодных вод и очистки их в отстойнике, они направляются в сорбционную колонну, заполненную сильноосновным анионитом, селективно извлекающим из вод йодид-ион, при этом фильтрат направляется в шламохранилище, затем, после насыщения анионита йодид-ионом, осуществляется откачка ионита из колонны с последующей закачкой в нее его новой порции, а десорбция производится на галургической фабрике.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2