ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПЕСЧАНИКА С NA-СОДЕРЖАЩИМИ ЩЕЛОЧНЫМИ РАСТВОРАМИ В ПРОТОЧНОМ РЕЖИМЕ

Abstract

Создана усовершенствованная фильтрационная установка, позволяющая моделировать взаимодействие раствор-порода в проточном режиме в широком интервале температуры (20-300°С), давления (1-100 Мпа) и рН растворов (2-14), при независимом задании давления на раствор и на породу. Установка позволяет моделировать в образце условия всестороннего изотропного (σ х = σ y = σ z) или транверсально-изотропного (σ х = σ у ≠ σ z) стресса. Проведены два опыта по фильтрации Na-содержащих щелочных растворов через образец песчаника, отобранный из наблюдательной скважины полигона захоронения жидких РАО Горно-химического комбината. Параметры опытов: 70°С, давление на образец 6.5 МПа, давление раствора 3.5 МПа, скорость фильтрации около 1.5 см 3 в сутки. Исходный раствор первого опыта (2-BG) содержал 1.18 г/л Al, во втором (3-BG) - А1 в исходном растворе отсутствовал. В обоих опытах зафиксированы изменения состава раствора в ходе фильтрации, максимум которых приходится на первые 15-20 дней экспериментов. После этого состав раствора 2-BG стационарен, тогда как для 3-BG стационарное состояние отчетливо не устанавливается. Изменения минерального состава песчаника гораздо интенсивней в 3-BG, где во фронтальной части за время опыта образовалась плотная, сцементированная, богатая новообразованным цеолитом зона. Минеральные изменения в 2-BG незначительны и проявлены главным образом в хлоритизации и гидратации слюд. С изменениями минерального состава прямо коррелирует изменение проницаемости образцов: в 2-BG она слабо возрастает с длительностью опыта, а в 3-BG заметно падает. В обоих опытах зафиксировано увеличение содержания Sr в растворе на фронте фильтрации, связанное с недосыщенностью исходных растворов Sr. При условиях опытов коэффициент разделения Sr между породой и раствором составляет 2-3. Хотя общее содержание Sr в растворе возрастает, количество 90Sr в нем должно падать вследствие изотопного обмена с породой. Изотопный обмен представляется наиболее эффективным фактором очистки жидких РАО.