Экспериментальное и термодинамическое моделирование взаимодействия сернистого ангидрида с породообразующими минералами и породами основного состава

Глава 5. Геохимические и экологические следствия.

В настоящее время эффективным методом борьбы с выбросами SО2 в атмосферу является установка газоочистителей, в которых газообразные продукты сгорания орошаются водным раствором извести, в результате чего образуется нерастворимый СаSО₃. Этот метод позволяет уловить до 95% SО₂, но является дорогостоящим.

Необходимое количество катионов (Ca, Mg, Na и K) для нейтрализации SO₂, может быть извлечено, например, из основных пород, которые широко распространены в Земной коре. Можно использовать как технологию закачки газа (in situ), так и пропускать отходящие газы через массив раздробленной породы (ex situ). В общем виде реакция взаимодействия силикатов и сернистого ангидрида выглядит следующим образом:

Проведенные в рамках данной работы эксперименты показывают, что наличие H₂O увеличивает реакционную способность флюида. Содержание серы в продуктах реакций в системах с водой почти в 2 раза больше, чем в продуктах "безводных" опытов (см. табл.1).

Сравнение степени конверсии серы из газовой фазы в твердую в системах с избытком кислорода и без такового показывает, что поглощение SO₂ (алюмо)силикатами проходит более эффективно в окислительных условиях. В некоторых случаях значения для разных систем отличаются в десятки раз (в экспериментах при 850^oС).

Проведенные эксперименты показали, что с понижением температуры поглощение серы из газа силикатами уменьшается, что, очевидно, связано с кинетикой протекающих реакций. Однако, из проведенных расчетов следует, что с понижением температуры больший набор катионов способен образовывать сульфаты. В случае с базальтом, согласно расчетам емкость поглощения серы должна увеличиться почти в 2 раза при температурах взаимодействия ниже 750^oС. Таким образом, термодинамика и кинетика реакций взаимодействия в системе "сернистый ангидрид - порода" образуют две разнонаправленные тенденции с понижением температуры. В такой ситуации возможно существование оптимума связывания сернистого ангидрида при промежуточных значениях температур. Поиски такого оптимума могут быть задачей дальнейших исследований.