Извлечение йода и брома из подземных вод в форме товарных продуктов

Предлагается для внедрения комплексная технология по селективному извлечению галогенов из подземных вод для 3 основных типов рассолов: карбонатного, сульфатного, хлоридного при содержании Br не менее 0,5 г/л, І - 0,1-0,02 г/л.

Преимущества:

• экологическая безопасность технологии при внедрении ее в производство (не используются токсичные товарные химические реагенты, в том числе и реагенты, которые используются для экстракции);
• эффективность технологии (не менее 85-97%в зависимости от состава природных вод);
• экономическая целесообразность технологии (сокращены затраты на закупку товарных реагентов, уменьшено количество рабочего химического оборудования).

В данное время введена в эксплуатацию станция по селективному извлечению брома и йода из подземных вод Припятской впадины (Беларусь), которая прошла опытно-производственную проверку производительностью - 1-3 м3/час.

СУЩНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ

Разработанная технология переработки йод-бромных подземных вод позволяет организовать получение следующих йод- и бромпродуктов: кристаллического йода; йод-пасты; бромистого железа (ІІ); жидкого брома.

В зависимости от состава и содержания взвешенных частичек, общего солесодержания, содержания отдельных компонентов солевой системы (кальция, магния, железа, карбонатов, хлоридов, сульфидов), органических веществ рассол поддается специальной предварительной обработке.

Основные схемы и процессы для предочистки основаны на использовании таких процессов: отстаивание; фильтрование с использованием различных видов загрузки (включая плавающие); химические преобразования. При этом используются реагенты, которые обеспечивают эффективность основных процессов (например, эффект осветления 99,9%, извлечения органических веществ 80-90%) и практически полностью выводятся после данного этапа обработки и не вызывают загрязнения окружающей среды.

В зависимости от конкретного состава, а также цели обработки рассолы (подземные воды) после предварительной обработки направляются на извлечение йода или брома или на извлечение йода, а далее брома. При извлечении йода обеспечивается: окисление ионов йода до элементарной формы; получение насыщенного раствора и товарного продукта - кристаллического йода. Эффект извлечения составляет 90%. При этом не образуются побочные продукты химической реакции, которые усложняют последующие операции извлечения, как йода, так и брома. Следующий этап обработки предусматривает извлечение (разделение) свободного йода из рассолов и получение его насыщенного раствора. В зависимости от солесодержания рассолов эффект извлечения йода составляет 80-92%. Растворы солей после специальной обработки многократно используются в технологии извлечения йода.

Извлечение брома предусматривает окисление бромов-ионов до элементарной формы и получение товарных продуктов - бромистого железа и жидкого брома. При этом в отличие от существующих технологий, окисление бромов-ионов осуществляется без использования товарных химических реагентов. В предложенной технологии использованы специальные реагенты, которые получены из компонентов рассолов в процессе электролиза. Вследствие уменьшения общего солесодержания (в результате предварительной обработки без использования реагентов на окисление) обеспечиваются более оптимальные условия процесса окисления для последующего извлечения брома. Эффект извлечения составляет 93,5-97%. Получение товарного продукта предусматривает последующее поглощение брома железосодержащими реагентами. Системы специальной активации вышеуказанных реагентов позволили практически исключить потери брома на данном этапе обработки. В результате этого выход брома в товарный продукт (в среднем увеличивается на 10-20%) и составляет 90-95% (в зависимости от состава рассола).

При реализации предлагаемой технологии минимальны токсичные выбросы:

• жидкие отходы после извлечения галогенов проходят дополнительную очистку и используются в данной технологической схеме или для сопутствующих целей (обогрев, охлаждение, разбавление);
• газообразные соединения не токсичны и удаляются из оборота или используются с целью повышения выхода продукта.

Применение данной технологической схемы позволяет сократить на 30-35% технологическое оборудование, которое используется в традиционной схеме. Предложенные технологии извлечения брома и йода предполагают меньшие затраты, как химических реагентов, так и электроэнергии в сравнении с традиционными (табл. 1, 2).

Таблица 1. Затратные параметры к технологической схеме извлечения йода (в перерасчете на 1 т йода)

Расход	Предлагаемая схема	Традиционная схема
Нитрита натрия	-	1-3,6 т
Сульфатной кислоты	1,1 т	4 т
Щелочи	1,3	1,1-2
Воздуха	100-300 м3 (на 1 кг  йода)	400-1000 м3 (на 1 кг йода)
Электроэнергии	1-2 МВт-час	5-8 МВт-час

Таблица 2. Затратные параметры процесса извлечения брома (в перерасчете на 1 т брома)

Расход	Предлагаемая схема	Традиционная схема
Хлора	-	0,55-0,9 т
Сульфатной кислоты	-	0,55-0,9 т
Железной стружки	0,5-1,0	0,5-1,0
Воздуха	100-300 м3 (на 1 кг брома)	800-1500 м3 (на 1 кг брома)
Электроэнергии	1-2 МВт-час	1-10 МВт-час

• проектирование станции извлечения галогенов;
• изготовление технологического, вспомогательного обору-дования, и обслуживающих устройств;
• изготовление и монтаж щитов КИП и А;
• комплектация станции стандартизированным оборудованием, приборами, материалами, комплектующими
• изделиями и реагентами;
• строительные, монтажные и пуско-наладочные работы;
• гарантийное и сервисное обслуживание.