Способ добычи полезных компонентов Советский патент 1992 года по МПК E21B43/01 

го сероводорода, сульфидов и других полезных веществ до химически нейтрального состояния. Полученную нейтральную взвесь полезных компонентов, используя газолифтовый эффект продувки воздуха и эффект волнового подъема глубинной воды, поднимают на поверхность, нейтральную взвесь отфильтровывают, складируют в сменные грузовые платформы, которые по мере заполнения отбуксировывают на береговую обогатительную фабрику.

Окисление полезных компонентов глубинной сероводородной воды осуществляют в процессе ее аэролифтирования на поверхность.

Принципиальная схема установки для добычи полезных компонентов по указанному способу изображена на чертеже.

Установка по данному способу содержит плавучую платформу 1, преобразователи 2 и 3 энергии качки платформы в электрическую энергию, компрессоры 4, фильтрующие устройства 5. К днищу платформы присоединяются трубы 6 глубинного водозабора, которые с помощью компенсаторов 7 типа гармошки обретают относительно платформы 1 две степени свободы.

В каждой трубе 6 глубинного водозабора устанавливаются трубы газолифта 8 с форсунками 9.

В торцовых частях платформы 1 предусмотрены окна 10 перелива, к которым прикрепляются гибкие полиэтиленовые рукава 11 с грузилами 12. Здесь же на торцовых частях платформы 1, монтируются шварто- вочные устройства 13, к которым швартуются сменные грузовые платформы 14,

. Для повышения надежности и обеспечения экологической безопасности предусмотрена система обеспечения надежной работы установки по добыче полезных ком- понетов в штормовых условиях и при возникновении аварийных ситуаций. Это типичное автоматическое устройство с датчиками, усилителями сформированных электрических сигналов и исполнительными элементами привода, которые воздействуют на электродвигатели задвижек 15.

Для монтажа и замены трубопроводов глубинного водозабора на платформе 1 установки для добычи полезных компонентов монтируется кран-балка 16, а для повышения плавучести в нижней части платформы 1 предусмотрены отсеки непотопляемости.

Установка добычи полезных компонентов по предлагаемому способу работает следующим образом.

При наличии морских волн энергия качки платформы с помощью преобразователей 2 и 3 преобразуется в электрическую энергию, с помощью которой приводится в действие воздушный компрессор 4 и механизмы замены фильтрующих устройств 5.

Заборные трубы 6 вместе с платформой 1 образуют волновой насос подъема воды, который повышает производительность газолифтового подъема глубинной воды.

Компрессор 4 забирает воздух из атмос0 феры и подает его на глубину 600-1000 м для окисления продуктов сероводородной зоны (Н2, Mn, Fe, Cu, Co, U, AI, В и т.д.) и обеспечения газолифтового подъема глубинной воды. Поднятая на поверхность глу5 бинная вода с нейтральной взвесью полезных компонентов изливается на секции фильтрующего устройства 5, где нейтральная взвесь отфильтровывается. Отфильтрованный осадок очищается в гру0 зовые платформы 14, а очищенная от вредных для биообъектов моря глубинная вода через окна 10 перелива и гибкие полиэтиленовые рукава 11 возвращается в сероводородную зону.

5При заполнении грузовых платформ 14

отфильтрованной взвесью на диспетчерский пункт подается (автоматически) радиосигнал с адресом установки и к платформе направляется грузовое судно-сборщик.

0Ожидается, что на глубинах забора

600-1000 м общая концентрация .продуктов, подлежащих окислению, составляет около 40 мг/л. Эта величина определена во время экспедиций 1986 и 1989 гг. на

5 исследовательских судах Профессор Во- дяницкий и Коммуна. Для отбора проб глубинной сероводородной воды во время этих экспедиций применялся специально сконструированный герметичный

0 глубинный пробоотборник, в котором сероводородная среда (ее составляющие) окислялась кислородом воздуха до химически нейтрального состояния. Как показали эксперименты, полное окисление

5 сероводорода на глубинах 600-1000 м при давлении 60-100 кгс/см происходит при отношении 02:H2S 1,2:1. Для окисления расчетного количества смеси сероводорода с другими продуктами (например, 2300 кг

Q смеси ч час) необходимо подать на глубину 1800 кислорода или 8460 м3/ч воздуха. Производительность компрессора выбрана с большим избытком, (10500 м /ч) воздуха, поэтому кислорода, содержащегося в воздуп хе, хватает для окисления глубинных продуктов, а азота достаточно, чтобы осуществить требуемый газолифтовый подъем воды на поверхность. Окисление продуктов сероводородной зоны происходит в полости заборных трубопроводов в

процессе ее аэролифтирования на поверхность.

Микроэлементы в сероводородной зоне Черного моря, например, находятся в растворенном и взвешенном состоянии, а также в виде минеральных и органических соединений. Наибольший интерес представляет марганец. Он присутствует в сероводородной зоне в ионной форме (Мп ) и преобладает в растворенном состоянии. Попадая в аэробную зону в условиях слабощелочных реакций, он окисляется и переходит во взвешенное состояние. Предполагается, что при подъеме на поверхность глубинной воды закисные соединения Мп окисляются с образованием гидроокисей.

Для железа характерна иная картина: в сероводородной зоне соотношения растворенной и взвешенной фракций близки к 1, их концентрации примерно одинаковы. Взвешенная фракция цинка несколько преобладает.

Наибольший практический интерес представляют сероводород, марганец и бор. По разным данным концентрация сероводорода в среднем составляет 10-20, марганца 0,35-0,6, бора единицы мг/л. Концентрация других элементов на порядок меньше, чем марганца.

Заполненные химически стойкой взвесью грузовые платформы установки по добыче полезных компонентов с помощью судов-сборщиков транспортируются на береговую обогатительную фабрику, где известными методами фильтрования, отмывки и центрифугирования взвесь разделяется на отдельные полезные компоненты.

Таким образом, в настоящее время нет принципиальных препятствий для реализации способа добычи полезных компонентов глубинной сероводородной морской воды. При данном способе по сравнению с традиционными по добыче серы и марганца осуществляется существенная экономия топливно-энергетических ресурсов, воды и электрической энергии. Экономия достигается путем внедрения безотходной и беззатратной технологии. Кроме того, одновременно с добычей полезных компонентов сероводородной зоны происходит изъятие этих вредных для биологической жизни моря примесей и решается важная

для моря экологическая задача: регулирование сероводородного режима с целью достижения его максимальной биопродуктивности.

Поскольку в установках реализации способа предусмотрено дублирование и троирование систем, выполняющих наиболее ответственные операции, а в основе способа заложена безотходная, высоко надежная технология, то предлагаемый способ является экологически чистым и экономически целесообразным.

Формула изобретения

1- Способ добычи полезных компонентов, включающий подъем глубинной морской сероводородной воды на поверхность и последующее выделение из нее полезных компонентов, отличающийся тем, что,

с целью снижения энергозатрат и загрязнения окружающей среды, перед подъемом на поверхность сероводородную воду продувают воздухом на глубине забора до полного окисления содержащихся в ней полезных

компонентов, а выделение последних осуществляют отфильтровыванием образующейся в процессе окисления нейтральной взвеси.

2. Способ по п. 1,отличающийся

тем. что окисление полезных компонентов сероводородной воды осуществляют в процессе ее аэролифтирования на поверхность.

Составитель А.Рязанов Редактор М.Стрельникова Техред М.МоргенталКорректор Н.Ревская

Заказ 1159ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101