JPH0523672A - 水溶液中のシリカ回収法 - Google Patents

水溶液中のシリカ回収法

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JPH0523672A
JPH0523672A JP33731391A JP33731391A JPH0523672A JP H0523672 A JPH0523672 A JP H0523672A JP 33731391 A JP33731391 A JP 33731391A JP 33731391 A JP33731391 A JP 33731391A JP H0523672 A JPH0523672 A JP H0523672A
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JP
Japan
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silica
hot water
geothermal
electrodes
aqueous solution
Prior art date
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Pending
Application number
JP33731391A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Kubota
康宏 窪田
Yukimitsu Sugawara
幸光 菅原
Akira Ueda
晃 上田
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 地熱水を始めとするシリカ(SiO2)含有
水溶液からシリカを連続的に分離回収し、前記水溶液の
流路におけるシリカスケールの生成を防止するととも
に、回収したシリカを珪素資源として利用する。 【構成】 分離槽3で水蒸気と分離された地熱熱水1を
反応流路4に流しながら、反応流路4に設置された電極
5A,5B間に一定間隔で断続的に通電し、電極5A,
5Bのうち陽極の表面におけるシリカの析出と剥離を繰
り返し行った後、前記陽極から剥離したシリカを濾過装
置11にて地熱熱水1と分離、回収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地熱熱水を始めとする
シリカ(SiO2)含有水溶液からシリカを分 離回収
し、前記水溶液の流路におけるシリカスケールの生成を
防止するとともに、回収したシリカを珪素資源として利
用する水溶液中のシリカ回収法に関する。
【0002】
【従来の技術】地熱発電は、地中の高温地熱流体を噴出
させ、分離された水蒸気を用いて発電を行うものである
が、この場合、水蒸気とともにシリカを500〜100
0mg/lの濃度で含む地熱熱水が噴出する。噴出した地
熱熱水は、地下還元弁を経て地中に還流されるが、前記
地熱流体の温度が250℃〜350℃であるのに対し前
記地熱熱水の温度が97℃〜98℃と低温であるため、
前記地熱熱水におけるシリカの溶解度が相対的に低下
し、しかも前記水蒸気との分離に伴いシリカが濃縮され
ることから、前記地熱熱水に含まれるシリカの一部は過
飽和状態となる。
【0003】この過飽和シリカはシリカスケールとして
地熱発電所内の熱水経路や地下還元井の内壁等に析出し
やすく、その結果熱交換器の熱効率低下や前記熱水経路
の閉塞、あるいは前記地下還元井の容量減少等の原因と
なっている。しかも、析出したシリカは前記内壁等に強
固に付着して除去が困難であることから、シリカの析出
が進行した場合には、発電所の運転を停止して前記熱水
経路あるいは地下還元井を交換しなければならない。こ
のように、前記地熱熱水中におけるシリカの存在は、前
記地熱熱水の利用上大きな障害となっている。
【0004】一方、高純度シリカは、半導体素子等に用
いられる金属シリコンの原料として利用され、またその
需要が近年大きく増加しているものであるが、そのほと
んどを海外からの輸入に頼っているため、供給面で不安
定な資源と言わざるを得ない。
【0005】そこで、前記地熱熱水中のシリカを予め回
収すれば、前記熱水経路や前記地下還元弁におけるシリ
カスケールの析出が防止され、しかも、珪素資源の活用
にもなるため、従来より多くの研究がなされている。
【0006】ここで、これら従来のシリカ回収法は、ほ
ぼ以下の三種類に大別される。 (1) 限外濾過膜法:特開昭60−94198号公
報、特開昭63−1496号公報、および特開昭63−
2805号公報等に開示されている方法で、前記地熱熱
水のシリカにシリカシード等の薬液を添加してコロイド
状とした後、ポリ塩化ビニル等からなる限外濾過膜を用
いて濾過し、濾過膜上の残渣を回収するものである。
【0007】(2) 吸着法:特開昭59−16588
号公報、特開昭60−114391号公報、および特公
昭59−13919号公報等に開示されている方法で、
前記地熱熱水に吸着剤(チオエーテル重合体等の有機溶
媒、または、カルシウム、マグネシウム等を含有する金
属化合物や活性アルミナ等)を添加するものである。同
方法においては、添加物とシリカと重合させるか、上記
添加物の加水分解の結果生じた二次生成物の水酸化物と
ともに沈澱したシリカを回収する。
【0008】(3) 浮上分離法:前記地熱熱水にシリ
カ捕収剤を含む発泡性液剤を添加し、発生した気泡の表
面に微細なシリカ粒子を吸着させて、泡層として回収す
る方法である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
方法のうち限外濾過法においては、濾過膜が容易に目詰
まりを起こすためその都度洗浄もしくは交換する必要が
あり、回収率も数%にすぎないことから、回収効率が低
く、回収に必要な経費が増大するという問題があった。
【0010】また、吸着法は、シリカの回収率は高いも
のの、特殊な薬剤を使用する必要があり、特に、有機溶
媒を用いた場合には添加する有機溶媒が高価であるため
経済性の点で問題がある他、金属化合物を用いた場合に
は、シリカがCa(OH)2、Mg(OH)2等添加した
金属の水酸化物を多量に含むスラッジ(沈殿物)に吸着
されるため、回収物のシリカ純度が低下するという問題
があった。
【0011】更に、浮上分離法では、回収したシリカ中
にアルミニウムや砒素等前記地熱熱水中の金属が混合す
るためシリカの純度が低下し、しかも、回収効率を高め
るために、pH調整その他の方法を用いて予めシリカの
重合および凝集を促進させておく必要がある等工程が複
雑となっていた。
【0012】一方、シリカを含有する水溶液に電極を接
触させ、この電極間に数十mA程度の微弱電流を通電す
ると、前記電極のうち特に陽極の表面にシリカが析出す
ることが知られている。この方法によれば高純度のシリ
カを比較的容易に回収することが可能であるが、通電に
伴い前記陽極の表面が析出したシリカで覆われて回収効
率が次第に低下し、最終的には前記電極間の導通が不可
能となることから、前記陽極に析出したシリカを定期的
に除去する必要があり、連続的なシリカ回収ができない
という問題があった。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記地熱熱水
等シリカを含有する水溶液に電極を接触させ、当該電極
間に一定の間隔で断続的に通電することにより、前記電
極のうち陽極の表面にシリカを析出させる前記水溶液中
のシリカ回収法である。
【0014】
【作用】本発明においては、地熱熱水を始めとするシリ
カ含有液に断続的な通電を行うだけで、前記含有液中の
シリカを高純度で、しかも容易に回収可能である。
【0015】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の実施例について
更に詳しく説明する。本発明におけるシリカ回収設備の
基本的な構成を図1ないし図3に示す。図1ないし図3
において、符号3は円筒状をなす分離槽で、その側面に
は導入管2が接続されている。また、分離槽3の下端を
なす円形部の中心には下方から上方に向けて蒸気移送管
10が挿入され、その一端は分離槽3内において地熱熱
水1が混入しない位置に開口している。また、蒸気移送
管10の他端は発電設備(図示せず)に接続されてい
る。
【0016】分離槽3はU字溝状をなす反応流路4の先
端に接続され、反応流路4内には各々長方形平板状をな
す陽極と陰極からなる一対の電極5A,5Bが配設され
ている。また、電極5A,5Bの位置は、反応流路4に
地熱熱水1を流した場合電極5A,5Bの下部が地熱熱
水1に浸漬されるような位置となっている。
【0017】電極5A,5Bの上端にはスイッチ7を経
て電源8が接続されており、スイッチ7には自動開閉機
構(図示せず)が備えられている。この自動開閉機構は
一定の間隔で自動的に通電を行うもので、通電および通
電停止の時間は任意に設定可能となっている。そして、
反応流路4の後端には還元管9が接続され、還元管9は
更に濾過装置11を経て地下還元井(図示せず)に接続
されている。
【0018】地中より噴出した地熱熱水1は導入管2を
経て分離槽3内に貯留された後、渦流となって反応流路
4に流入し、反応流路4において電極5A,5Bと接触
しつつ還元管9へと向かう流れを形成する。この状態で
スイッチ7をONにすると、電源8より供給された電流
により、地熱熱水1を介して電極5A,5B間が導通
し、電源8と電極5A,5B間に回路が形成されるとと
もに、電極5A,5Bのうち陽極の表面に、地熱熱水1
中に含まれるシリカが析出する。
【0019】ところで、上記の通りスイッチ7には自動
開閉機構が備えられているため、スイッチ7をONにし
た後一定時間が経過すると、前記自動開閉機構の作用に
より通電が自動的に停止される。すると、通電の停止に
伴い、前記陽極の表面に析出していたシリカが前記陽極
の表面から剥離し、地熱熱水1とともに反応流路を通っ
て還元管9に流入し、濾過装置11において地熱熱水1
と分離、回収される。
【0020】更に、通電停止後一定時間が経過すると、
前記自動開閉機構の作用により通電が再開され、地熱熱
水1中に含まれるシリカが前記陽極の表面に析出する。
このように、スイッチ7をONにすると、電極5A,5
Bへの通電が一定間隔で断続的に繰り返され、それに伴
い前記陽極ではシリカの析出と剥離とが繰り返される。
【0021】その結果、地熱熱水1中に溶存するシリカ
の大部分は析出物となり、濾過装置11において回収さ
れるため、濾過装置11から排出された地熱熱水1は、
シリカをほとんど含まない状態で還元管9を経て前記地
下還元井から地中に還元される。従って、熱水経路や前
記地下還元井においてシリカスケールが生成することは
ない。
【0022】また、濾過装置11において回収されたシ
リカは、SiO2としての純度が非常に高く、前記陽極
以外の不純物をほとんど含有しないため、半導体素子等
の用途にも使用可能である。しかも、更に水洗等の操作
を行うことにより、より純度の高いシリカが得られる。
【0023】更に、通電が断続的に行われ、それに伴い
前記陽極においてシリカの析出と剥離が繰り返されるた
め、前記陽極の表面が析出したシリカに被覆されること
はなく、従って、上記のシリカ回収設備を長時間連続的
に稼働させた場合でも、電極5A,5B間の導通が不可
能となることはない。
【0024】一方、地熱熱水1とともに噴出した水蒸気
は、分離槽3で地熱熱水1と分離された後、蒸気移送管
9を経て前記発電設備に移送され、発電に利用される。
【0025】ここで、電極5A,5Bに用いられる材質
としては、アルミニウム、銅、鉄、亜鉛、鉛、ニッケ
ル、コバルト、チタン、カルシウム、およびマグネシウ
ムから選択される金属またはその合金が用いられるが、
必要に応じ、それ以外の素材を用いてもよい。
【0026】また、通電時における電流の大きさ、ある
いは通電および通電停止の間隔は、上記析出物が生成さ
れるような条件とする他、電極5A,5Bの形状および
大きさ、電極5A,5B間の距離、反応流路4の容積、
等の条件は、反応流路4内における地熱熱水1の流速、
地熱熱水1の温度、および地熱熱水1中のシリカの濃度
ならびに他の金属イオンを始めとする混合物の有無等の
条件により任意に設定される。
【0027】なお、図1のシリカ回収設備においては、
反応流路4の断面形状を、図2に示すようなU字溝状と
したが、図3に示すように、流路の断面形状を管状と
し、この反応流路4A内に電極5A,5Bを設置しても
よい。更に、回収部6を複数個設け、地熱熱水1が各回
収部6を順次通過するに従い、地熱熱水1中のシリカが
段階的に除去されるような構成としてもよく、分離槽3
に直接電極5A,5Bを設置し、分離槽3内で通電を行
ってもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明においては、
地熱熱水を始めとするシリカ含有液に断続的な通電を行
うだけで、前記含有液中のシリカを高純度で回収するこ
とができる。そのため、回収の操作が簡単となるばかり
ではなく、回収に要する経費も大幅に低減される。しか
も、特殊な薬剤等を使用することがないので、経済性と
安全性が更に高められる。すなわち、本発明の利用によ
り、地熱発電等における地熱熱水中のシリカの回収およ
びシリカスケールの生成防止を、簡単かつ安価に、しか
も確実に行うことが可能であるとともに、回収したシリ
カを珪素資源として活用できる。
【0029】特に、通電を断続的に行うことにより、析
出したシリカによる電極の被覆を始めとする、通電に伴
うシリカ回収効率の低下が防止されるため、前記シリカ
含有液中のシリカを長時間にわたり効率的に回収するこ
とが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるシリカ回収設備の基本的な構成
を示す図である。
【図2】本発明における反応流路の形状の例を示すシリ
カ回収部の横断面図である。
【図3】本発明における反応流路の形状の例を示すシリ
カ回収部の横断面図である。
【符号の説明】
1 地熱熱水 2 導入管 3 分離槽 4,4A 反応流路 5A,5B 電極 7 スイッチ 8 電源 9 還元管 10 蒸気移送管 11 濾過装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリカを含有する水溶液に少なくとも一
    対の電極を接触させ、更にこの電極間に一定間隔で断続
    的に通電して、前記電極のうち陽極の表面にシリカを析
    出させることを特徴とする水溶液中のシリカ回収法。
  2. 【請求項2】 上記電極に用いられる材質として、アル
    ミニウム、白金、銅、鉄、亜鉛、鉛、ニッケル、コバル
    ト、チタン、カルシウム、およびマグネシウムから選択
    される金属またはその合金を用いることを特徴とする請
    求項1記載の水溶液中のシリカ回収法。
JP33731391A 1991-04-30 1991-12-19 水溶液中のシリカ回収法 Pending JPH0523672A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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JP3-99328 1991-04-30
JP9932891 1991-04-30

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JPH0523672A true JPH0523672A (ja) 1993-02-02

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JP (1) JPH0523672A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11285602A (ja) * 1998-04-02 1999-10-19 Mitsubishi Materials Corp 地熱熱水からの懸濁物質回収装置および方法
CN107673448A (zh) * 2017-11-16 2018-02-09 贵州省新材料研究开发基地 一种电化学处理有机废水电解工程的电极材料

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Legal Events

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20000801