Специалисты Пермского Политеха создали методику выделения лития из пластовых вод нефтяных скважин с эффективностью до 75%. Литий, часто именуемый «новой нефтью», является критически важным элементом для работы мобильных устройств и электрокаров, как сообщает пресс-служба ПНИПУ. В настоящее время Россия импортирует данный металл, хотя потенциальный источник его получения находится непосредственно на нефтяных промыслах.
Фото предоставила пресс-служба ПНИПУ
Екатерина Королёва
Пластовые воды: от отходов к ресурсу
В процессе добычи углеводородов вместе с ними на поверхность поступают огромные объемы пластовых вод, ранее рассматриваемые как бесполезный побочный продукт и требующие затратных операций по обратной закачке. Однако эта вода содержит литий.
Уникальность и эффективность технологии
Специалисты Пермского Политехнического университета разработали технологию, позволяющую извлекать литий непосредственно на месторождениях, одновременно очищая воду. Эффективность процесса достигает 75%, и мировых аналогов такой методике не существует. Данная инновация позволяет одновременно решить две проблемы: очистку пластовых вод и получение стратегически значимого металла, который сегодня Россия закупает из других стран.
— Прямых аналогичных технологий не существует. Основой метода является обработка воды электрическим током и специальными химическими агентами. В результате в жидкости формируется комплексное слоистое соединение, содержащее хлор, которое позволяет селективно выделять литий для его последующей переработки, — поясняет Павел Илюшин, директор АНО «Пермский НОЦ «Рациональное недропользование», доцент кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ.
Программное обеспечение и патент
На программный продукт, автоматизирующий управление этим процессом, получен патент. Разработка ведется в рамках федеральной программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Что такое литий и его ключевые свойства
Литий — наиболее легкий металл на Земле. Он обладает серебристым цветом и такой мягкой структурой, что его можно разрезать обычным ножом. В природе в чистой форме он не встречается из-за высокой химической активности. Однако его соединения распространены повсеместно: в горных породах, соленых озерах и даже в морской воде.
Он занял центральное место в современной энергетике благодаря своему уникальному свойству: идеально подходит для аккумулирования энергии. Аккумуляторы на его основе отличаются малой массой и высокой емкостью, что позволяет мобильным устройствам работать длительное время, а электромобилям преодолевать значительные расстояния без подзарядки.
Область применения лития
В авиационной промышленности литий добавляют в сплавы для снижения массы и повышения экономичности летательных аппаратов. В стекольной и керамической отраслях он увеличивает прочность изделий; например, формы для выпечки, не деформирующиеся в духовке, часто содержат этот элемент. В медицинской практике соединения лития много лет применяются для терапии некоторых психических заболеваний. Он также используется в ядерных реакторах как теплоноситель. Неслучайно его называют «белой нефтью» и «новым золотом». Международное энергетическое агентство прогнозирует рост мирового спроса на литий в четыре-шесть раз к 2030 году.
Традиционные методы добычи и их недостатки
Традиционно литий получают двумя основными методами:
- Обработка руды: требует значительных финансовых и энергетических затрат, негативно влияет на окружающую среду.
- Выпаривание из соленых водоемов: менее затратный, но крайне медленный способ; приводит к образованию солончаков и потере ресурса.
Оба метода требуют больших площадей, значительных объемов воды и электроэнергии.
Российский рынок и стратегическая цель
В настоящее время Россия приобретает литий за границей, поскольку собственная промышленная добыча почти не осуществляется. Мировой рынок лития распределен между несколькими странами: около 80% всего объема производят Китай, Австралия и Чили. Стратегической целью России к 2028 году является полное прекращение импорта лития и удовлетворение потребностей страны за счет внутренних ресурсов.
Пластовые воды как забытый источник лития
Существует еще один источник лития, который долгое время оставался незамеченным. При эксплуатации скважин вместе с углеводородами часто выводится вода, иногда в количествах, превышающих объем основной продукции. Это пластовые воды. Глобально их ежегодное accumulation достигает миллиардов тонн.
Длительное время они рассматривались как бесполезный сопутствующий продукт. Это агрессивный химический раствор с высокой концентрацией солей, металлов и иногда радиоактивных компонентов. Простое их удаление невозможно — это приведет к разрушению почвы, водных источников и экосистем. Поэтому на промыслах создана целая инфраструктура для их очистки и обратной закачки, требующая больших затрат.
Описание технологии пермских ученых
Специалисты Пермского Политеха создали технологию, которая обеспечивает очищение пластовой воды и параллельное выделение из нее лития.
Прямых аналогичных технологий не существует. Основой метода является обработка воды электрическим током и специальными химическими агентами. В результате формируется комплексное слоистое соединение, которое позволяет селективно выделять литий для его последующей переработки.
Автоматизация процесса
Управление процессом автоматизировано с помощью специального программного обеспечения. Программа выполняет ряд функций: управляет режимами обработки, отслеживает и корректирует уровень pH, регулирует перекачку и отстаивание продукта, фиксирует все параметры для получения продукта с требуемыми свойствами.
Результаты лабораторных испытаний
Технология успешно прошла лабораторные испытания. Проводилось сравнение содержания лития в исходной пробе пластовой воды и в пробе после обработки. Уровень извлечения превысил 75 процентов. Для лабораторного этапа это является высоким результатом.
Значение разработки и промышленный интерес
Разработка пермских ученых решает сразу три задачи:
- Уменьшает зависимость России от закупок лития за рубежом.
- Трансформирует отходы нефтедобычи в полезный ресурс.
- Формирует отечественную базу полного цикла производства.
Технологией уже проявляют интерес крупнейшие нефтяные компании — «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ», «Роснефть» и «Газпром нефть».
Узнайте, как превратить отходы нефтедобычи в ценный ресурс, на страницах журнала «Химагрегаты».