Численное моделирование поликонденсации ортокремниевой кислоты и образования частиц кремнезема в гидротермальных растворах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Выполнено численное моделирование процесса поликонденсации ортокремниевой кислоты (ОКК) и роста коллоидных частиц кремнезема SiO2 в гидротермальных растворах при различных физико-химических условиях: температура, pH, ионная сила и др. Получены расчетные зависимости концентрации ортокремниевой кислоты и значений средних радиусов частиц кремнезема от времени, построены графики распределения частиц по размерам. Результаты расчетов сопоставлены с экспериментальными данными. Исследование имеет значение для выяснения роли коллоидного кремнезема в гидротермальном минералообразовании и для практического извлечения и применения кремнезема, а также синтеза минералов.

 

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Потапов

Научно-исследовательский геотехнологический центр ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vadim_p@inbox.ru
Россия, 683002 Петропавловск-Камчатский, Северо-Восточное шоссе, 30, а/я 56

А. А. Сердан

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: cerdan@mail.ru

Химический факультет

Россия, 119991 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 3

И. А. Кашутина

Камчатский государственный университет им. В. Беринга

Email: k1i2a3@yandex.ru
Россия, 683032 Петропавловск-Камчатский, ул. Ленинградская, 4

Список литературы

  1. Кирюхин А.В., Шадрина С.В., Пузанков М.Ю. Моделирование термогидрогеохимических условий формирования продуктивных резевуаров в вулканогенных породах // Вулканология и сейсмология. 2013. № 2. С. 90–104.
  2. Потапов В.В., Кашутина И.А., Шунина Е.В. Численное моделирование поликонденсации ортокремниевой кислоты в гидротермальных растворах // Вулканология и сейсмология. 2016. № 5. С. 51–63.
  3. Потапов В.В., Камашев Д.В., Горбач В.А., Близнюков М.А. Образование упорядоченных надмолекулярных структур кремнезема в гидротермальном растворе // Вулканология и сейсмология. 2006. № 6. С. 12–21.
  4. Фролов Ю.Г., Шабанова Н.А., Попов В.В. Влияние температуры и рН на поликонденсацию кремниевой кислоты в водной среде // Коллоидный журнал. 1983. Т. 45. №1. С. 179–182.
  5. Чухров Ф.В. Коллоиды в земной коре. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 671 с.
  6. Brown K.L., Bacon L.G. Manufacture of silica sols from separated geothermal water // World Geothermal Congress, Kyushu–Tohoku, Japan, May 28 – June 10. 2000. P. 533–537.
  7. Crerar D.A., Axtmann E.V. Growth and ripening of silica polymers in aqueous solutions // Geochim. et Cosmochim. Acta. 1981. V. 45. P. 1259–1266.
  8. Kiryukhin A.V., Xu T., Pruess K. et al. Thermal-hydrodynamic-chemical (THC) modeling based on geothermal field data // Geotermics. 2004. V. 33. P. 349–381.
  9. Ohsawa S., Kawamura T., Nakamatsu N., Yusa Y. Geothermal blue water colored by colloidal silica // World Geothermal Congress, Kyushu–Tohoku, Japan, May 28 – June 10. 2000. P. 663–668.
  10. Rothbaum H.P., Rohde A.G. Kinetics of silica polymerization and deposition from dilute solutions between 5 and 1800C // Journal of Colloid and Interface Science. 1979. V. 71. N. 3. P. 533–559.
  11. Weres O., Yee A., Tsao L. Kinetics of silica polymerization // Report LBL-7033, Lawrence Berkeley Laboratory. Berkeley, 1980. 256 p.
  12. Weres O., Yee A., Tsao L. Kinetics of Silica Polymerization // J. Coll. Interf. Sci. 1981. V. 84. № 2. P. 379–402.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Сравнение экспериментальных данных Розбаума и Родэ с результатами численного моделирования.

Скачать (99KB)
3. Рис. 2. Зависимости концентрации растворенной кремнекислоты от времени для расчетных и экспериментальных данных, полученных для условий Паужетского месторождения.

Скачать (97KB)
4. Рис. 3. Сопоставление экспериментальных данных и результатов численного моделирования, при условиях: а – t = 84°С, рН 8.1, СS = 570 мг/кг (месторождение Wairakei); б – t = 95°С, рН 8.0, СS = 620 мг/кг (скважина 11 месторождения Broadlands); в – t = 95°С, рН 7.7, СS = 900 мг/кг (скважина 22 месторождения Broadlands).

Скачать (150KB)
5. Рис. 4. Распределение размеров частиц при условиях: а – t = 33°C, pH 8.1, начальная концентрация CS = 366 мг/кг; б – t = 38°C, pH 6.7, начальная концентрация CS = 546 мг/кг; в – t = 43°C, pH 7.8, начальная концентрация CS = 416 мг/кг.

Скачать (115KB)
6. Рис. 5. Сопоставление результатов численного моделирования и экспериментальных данных, представленных в работе [Фролов и др., 1983].

Скачать (91KB)
7. Рис. 6. Технологическая схема мембранного концентрирования золя кремнезема.

Скачать (149KB)
8. Рис. 7. Параметры технологической схемы извлечения кремнезема.

Скачать (132KB)
9. Рис. 8. Распределение частиц по размерам по данным динамического светорассеяния (d – диаметр частиц, нм). Скважина 054 Мутновского месторождения.

Скачать (83KB)

© Российская академия наук, 2019