Способ получения йодированной поваренной соли

 

Изобретение относится к промышленному способу получения йодированной поваренной пищевой соли. Способ предусматривает йодирование хлоридно-натриевого сырья, в качестве которого используют природные залежи каменной соли, и йодирование осуществляют при ее подземном растворении йодсодержащим растворителем в процессе добычи соли или сооружения подземных хранилищ в залежах каменной соли с образованием йодсодержащих хлоридно-натриевых строительных рассолов с последующим выпариванием их в естественных условиях в природных озерных котловинах с получением йодированной садочной соли, при этом в качестве йодсодержащего растворителя используют природные йодсодержащие воды. Способ позволяет получить йодированную поваренную соль, пригодную к длительному хранению, с сохранением первоначальных свойств. 1 з. п. ф-лы, 5 ил. , 3 табл.

Предлагаемое техническое решение относится к технологии получения галогенидов щелочных металлов, в частности к производству йодированной поваренной соли, и может быть использовано как один из методов ее утилизации из рассолов, образующихся в процессе сооружения подземных хранилищ в месторождениях каменной соли.

Получение йодированной поваренной соли в промышленных масштабах осуществляется в соответствии с ГОСТ 13830-91 введением добавки йодистого калия со стабилизатором, тиосульфатом натрия в сухую поваренную соль /ГОСТ 13830-91. Соль поваренная пищевая. Общие технические условия. / Массовая доля йода в смеси с хлоридом натрия (23,0 ± 11,5)•10^-4%. Продукт не подлежит длительному хранению вследствие потери свойств йодирующей составляющей. Объем производства йодированной соли ограничивается мощностью оборудования по производству NaCl.

Другие известные способы получения йодированной поваренной соли предусматривают аналогичную обработку пищевой кристаллической соли йодирующими добавками, например безводным йодатом калия /патент РФ N 2115337, МПК А 23 L 1/237, опубл. 1998 г. /, смесью растворов йодистого калия и тиосульфата натрия /патент РФ N 1664747, МПК С 01 D 3/04, опубл. 1991 г. /, смесью йодистого калия с карбонатом кальция /патент РФ N 1504218, МПК С 01 D 3/04, опубл. 1989 г. /.

Однако эти добавки неустойчивы при хранении соли, так что со временем йодированная соль утрачивает свои целебные свойства.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, предусматривающий получение поваренной соли из галитового сырья одним из известных методов, сушку выделенного продукта с последующим йодированием соли сухим или мокрым методом /А. А. Фурман и др. Поваренная соль. Производство и применение в химической промышленности. М. : Химия, 1989, с. 122-123/. При этом используют соль помола N 0 и N 1. В качестве йодирующего вещества применяют йодид калия со стабилизатором - тиосульфатом натрия. Мокрый метод заключается в обработке поваренной соли раствором йодирующего вещества с добавкой стабилизатора и тщательном перемешивании смеси. При этом количество вводимого йодирующего вещества составляет 0,05 -0,1% от массы соли.

При сухом методе йодирования предварительно готовят концентрат из смеси поваренной соли, йодида калия и тиосульфата натрия, который распределяется затем в 1 т поваренной соли.

Выпускаемая по этой технологии продукция, несмотря на использование стабилизаторов, со временем также теряет свои первоначальные свойства, а ее выход ограничивается объемами поставок поваренной соли или мощностью производящего эту соль оборудования.

В предлагаемом способе решается задача получения йодированной поваренной соли из природных залежей каменной соли при ее подземном растворении в процессе добычи или сооружения подземных хранилищ в соляных пластах.

Результатом решения этой задачи является получение пищевой йодированной соли, пригодной к длительному хранению, соответствующей "Медико-биологическим требованиям и санитарным нормам качества продовольственного сырья и пищевых продуктов" N 5061, а также ГОСТ 13830-91 с крупнотоннажным выходом готового продукта. Способ предусматривает также возможность получения пригодной к длительному хранению поваренной йодированной соли с использованием природных и иных йодсодержащих растворителей каменной соли.

Для достижения данного технического результата осуществляют йодирование хлоридно-натриевого сырья и сушку выделенного продукта.

Отличительными признаками предлагаемого способа получения йодированной поваренной соли от указанного выше известного, наиболее близкого к нему способа являются использование в качестве хлоридно-натриевого сырья природных залежей каменной соли, йодирование которой осуществляют при ее подземном растворении йодсодержащим растворителем в процессе добычи соли или сооружения подземных хранилищ в ее залежах методом с образованием хлоридно-натриевых строительных рассолов с последующим выпариванием йодсодержащих соляных рассолов в естественных условиях в природных озерных котловинах с получением йодированной садочной соли.

Другим отличительным признаком способа является то, что в качестве йодсодержащего растворителя при подземном растворении каменной соли используют, в частности, природные йодсодержащие воды.

Хлоридно-натриевые рассолы с концентрацией от 60 до 300 г/л в большом количестве образуются в процессе сооружения подземных хранилищ для газонефтепродуктов. Возникающая при этом проблема утилизации соли настоящим техническим решением осуществляется с получением йодированной поваренной соли, соответствующей всем предъявляемым к этому продукту требованиям. При выпаривании строительных рассолов больших объемов в природных условиях озерных котловин происходит самоочищение садочной соли.

Естественное выпаривание строительных рассолов возможно проводить в районах с жарким засушливым климатом с преобладанием испарения над количеством выпавших осадков в 5 и более раз. Рельеф выбранной площадки должен позволять с наименьшими объемами земляных работ оборудовать площадку для сбора рассола, то есть участок должен, по возможности, иметь замкнутую в плане и пониженную в рельефе форму котловины, оврага и т. п.

На протяжении всего технологического цикла осуществляют экологический мониторинг используемых природных объектов. Геологические и гидрогеологические условия площадей выпаривания должны обеспечивать защиту водоносных горизонтов от загрязнения, распространения рассола по площади вблизи проведения выпаривания и попадания его в подземные воды.

Концентрация выпариваемого рассола от 60 до 300 г/л соли. Получаемая после выпаривания садочная соль по содержанию токсичных элементов (свинец, кадмий, ртуть, медь, цинк, мышьяк), по пищевой ценности и микробиологическим показателям соответствует предъявляемым требованиям к пищевым продуктам.

При растворении каменной соли в рассол переходят все растворимые компоненты породы, в том числе и соединения йода. Общее содержание этих соединений в рассоле определяется их количеством в растворяемом массиве каменной соли и в растворителе. Использование йодсодержащей природной воды в качестве растворителя дает возможность в условиях естественного выпаривания таких рассолов получать высококачественную йодированную соль с крупнотоннажным выходом, пригодную к длительному хранению.

Выпаривание строительного рассола в природных озерных котловинах сопровождается его фильтрацией в подстилающие породы. Все расчеты, связанные с потерями рассола, а следовательно, и количеством садочной соли, проводят на основании водно-солевого баланса.

Исходными данными для расчета естественного выпаривания рассола являются: - время сооружения подземного резервуара для газонефтепродуктов; - производительность подачи растворителя и отбора рассола; - метеорологические данные об осадках, испарении, температуре, ветре; - сведения о геологических и гидрогеологических условиях района размещения озерной котловины.

Мониторинг окружающей среды в процессе образования, накопления и выпаривания строительного рассола осуществляют посредством создания системы гидронаблюдательных скважин и гидрометрических постов, на базе которых проводят комплекс геофизических, гидрогеологических и геохимических исследований для определения влияния естественного выпаривания рассола на состояние природных объектов (подземные воды, почвогрунты).

Способ поясняется схемой, представленной на фиг. 1.

На фиг. 2 показана первая природная озерная котловина в плане (озеро Айдык).

На фиг. 3 - продольный разрез на фиг. 2.

На фиг. 4 - поперечный разрез на фиг. 2.

На фиг. 5 изображена вторая природная озерная котловина в плане (озеро Карасор).

При сооружении подземного резервуара 1 (фиг. 1) растворением каменной соли 2 через буровую скважину 3 по трубопроводу 4 в скважину нагнетают йодсодержащий растворитель, извлекая при этом на поверхность земли хлоридно-натриевый строительный рассол с концентрацией 60 - 300 г/л, который по рассолопроводу 5 направляют в природную озерную котловину 6, где осуществляют естественное выпаривание строительного рассола. Продолжительность выпаривания определяется размерами котловины 6, производительностью подачи в нее рассола из скважины 3, объемом закачиваемого рассола, климатическими условиями. В процессе естественного выпаривания рассола в природной озерной котловине 6 происходит самоочищение садочной соли с образованием на дне котловины высококачественной, пригодной к употреблению крупнотоннажной партии йодированной поваренной соли.

Способ поясняется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1.

На Астраханском газоконденсатном месторождении, где ведется строительство подземных резервуаров 1 для хранения нефти, природного газа и продуктов их переработки, в процессе растворения залежи каменной соли 2 (фиг. 1) образуется строительный рассол с концентрацией от 60 до 300-305 г/л NaCl. В этом районе ощущается дефицит пресной воды, и в качестве растворителя каменной соли 2 используют предварительно очищенные промышленные стоки Астраханского газоперерабатывающего завода, а также воды реки Бузан, в которые предварительно вводят соединения йода из расчета 18-22 мг йода на 1 л воды и по трубопроводу 4 нагнетают в пробуренную в залежи каменной соли 2 скважину 3. При растворении соли 2 в залежи постепенно образуется полость в виде подземного резервуара 1. Накапливающийся рассол по рассолопроводу 5 непрерывно сбрасывают в природную озерную котловину 6. В качестве такой котловины в настоящем примере используют озеро Айдык, представленное в плане на фиг. 2. Котловину 6 обустраивают оградительной дамбой, в разных точках котловины пробуривают гидронаблюдательные скважины. По своему генезису озеро Айдык является остатком ранее существовавшего озера, представляющего собой в настоящее время сухую впадину с хорошо выраженной береговой линией. Сброс и естественное выпаривание строительного рассола в нем производят по мере развития подземной полости 1. Определяющими факторами в этом процессе являются производительность подачи воды в скважину 3, площадь рассольной поверхности озера 6, его глубина, климатические и геолого-гидрологические условия данной местности.

При достижении насыщения (317 г/л NaCl) на поверхности рассола образуются кристаллы соли, которые, оседая на дне озера Айдык, формируют в нем соляную залежь. В период естественного выпаривания рассола производят режимные наблюдения за состоянием рассола в озере (концентрация, химический состав), гидрохимическим режимом водоносного горизонта, засоленностью поверхностных почвогрунтов, продвижением фронта профильтровавшегося рассола в водоносном горизонте посредством геофизических методов.

Для осуществления экологического мониторинга используемых природных объектов проводят геохимическую съемку территории. При этом отбирают пробы почвогрунтов и исследуют их на макро- и микрокомпонентный состав.

При растворении каменной соли остаются в виде нерастворимых примесей сульфаты и карбонаты магния, кальция и цинка. Они сосредотачиваются на дне подземного резервуара 1 (фиг. 1). За счет этого происходит освобождение рассола от нежелательных примесей. Кроме того, осаждение сульфатов из рассола происходит в зимнее время при пониженных температурах уже в рассолопроводе на пути от площадки сооружения подземного хранилища 1 до озера-накопителя 6. Таким образом, в результате совокупного воздействия указанных факторов происходит самоочищение строительного рассола и, следовательно, улучшение качества садочной соли.

В таблице 1 представлен состав садочной соли из озера Айдык. По окончании выпаривания рассола вся акватория озера Айдык заполняется садочной солью в виде пластовой залежи, мощность пласта которой достигает в наиболее глубокой части озера 0,8-0,9 м. Всего в озеро Айдык поступило (вместе с выпавшими осадками) 627876 м рассола концентрации 220 г/л NaCl. За период естественного выпаривания в течение 3-х лет профильтровалось 203670 м рассола, испарилось 395400 м. Остаток рассола к концу 5-го года составил 28806 м. Количество садочной соли в акватории озера определяют посредством топогеодезических работ. Подсчет запасов садочной соли показал, что в озере Айдык за указанный период отложилось 72930 т соли.

На фиг. 3 и 4 схематически представлено распределение соли по сортам в виде продольного и поперечного разрезов изображения на фиг. 2. Для данного примера преобладание запасов соли высшего и первого сортов составляет свыше 90% ее балансовых запасов.

При разработке соляного пласта озера садочную соль подвергают сушке электрическими нагревательными приборами и складируют на стеллажных площадках с навесами.

Получаемая йодированная поваренная соль - кристаллический сыпучий продукт белого цвета (возможно с оттенками сероватого, желтоватого и голубоватого цветов), без посторонних механических примесей.

В таблице 2 представлены физико-химические показатели садочной соли из озера Айдык в сравнении с нормативами ГОСТ 13830-91. По данным химического анализа получаемая соль примерно на 99,0% состоит из йодированного галита с минимальным содержанием примесей и соответствует требованиям ГОСТ.

Проверка садочной соли на радиоактивность показала: активность по содержанию стронция-90 - менее 13,5•10^-12 Ки/кг, по цезию-137 - менее 5,2 Бк/кг, по калию-40 - менее 3,5 Бк/кг.

Содержание токсичных элементов в садочной соли не превышает норм, предусмотренных "Требованием к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов", СаНПиН 2.3.2.560- 96.

Пример 2.

Получение йодированной поваренной соли осуществляют аналогично описанному в примере 1. Сброс и естественное выпаривание строительного рассола производят в природной озерной котловине (фиг. 1) озера Карасор, расположенной в районе Астраханского газоконденсатного месторождения. На фиг. 5 в плане показано озеро Карасор. По своему генезису оно является аналогом озера Айдык, упомянутого в примере 1.

По данным наблюдений за естественным выпариванием в озере Карасор в течение 6 лет установлено, что дополнительного загрязнения окружающей озеро территории не происходит. Наблюдения включают замеры уровней рассола в озере и грунтовых вод в гидронаблюдательных скважинах. Осадки и испарения с водной поверхности замеряют на ближайшей к озеру метеостанции. До начала заполнения озера Карасор строительным рассолом по топографическому плану чаши озера (фиг. 5) получают числовые и графические зависимости площади рассольного зеркала в объеме чаши озера от положения уровня рассола в нем. Используя балансовый метод расчета, определяют объем испарившегося рассола и фильтрационные потери. Производительность поступления йодированного рассола на выпаривание определяют из общего объема рассола, времени строительства подземного резервуара 1 (фиг. 1) в каменной соли 2. Производительность закачки строительного рассола в озеро Карасор составила 33000 м³/месяц. Результаты расчета естественного выпаривания рассола в озере показали, что в конце 6-го года выпаривания в чаше озера остается 664000 м³ рассола концентрации 315 г/л NaCl.

Мощность слоя осаждаемой соли в озере Карасор за указанный период времени - более 20 см на площади 500000 м². Количество соли в таком пласте составляет 354496 т. Потери рассола за счет фильтрации - 748330 м³.

Пример 3.

Способ получения йодированной поваренной соли осуществляют аналогично описанному в примерах 1 и 2. Отличие состоит в том, что в целях ускорения испарения строительного рассола, образующегося при сооружении подземного резервуара 1 (фиг. 1) в каменной соли 2 и обеспечения непрерывности процесса ее растворения, попеременно подключают рассолопровод 5 к двум природным озерным котловинам 6 Айдык и Карасор. При этом улучшается экологическая обстановка в регионе. Сброс строительного рассола в озера Айдык и Карасор производят попеременно по мере заполнения им чаш этих озер. Производительность поступления рассола на выпаривание определяют из общего объема рассола, времени строительства подземного резервуара 1. В данном примере производительность поступления строительного рассола на выпаривание составляет 63000 м³ в месяц.

В озеро Карасор закачивают 33000 м³ в месяц, в озеро Айдык - 30000 м³ рассола в месяц. Всего в оба озера закачивают за период строительства резервуара 13906000 м³ рассола. Результаты расчета естественного выпаривания строительного рассола в озере Карасор показали, что к концу 5-го года выпаривания в его чаше остается 664000 м³ рассола концентрации 315 г/л, а в озере Айдык - 176000 м³ рассола концентрации 317 г/л соли. При этом образуется слой соли мощностью более 20 см в озере Карасор на площади 500000 м², а в озере Айдык на площади 300000 м².

Количество образовавшейся соли в таком пласте по озеру Карасор составляет 354496 т, а по озеру Айдык - 174404 т. Общая масса соли йодированной составляет 528900 т. Потери рассола за счет фильтрации по озеру Карасор составляют 748330 м³, по озеру Айдык - 486390 м³ рассола.

Пример 4.

Для получения йодированной поваренной соли осуществляют те же технологические операции, что и в примерах 1-3. При этом в качестве йодсодержащего растворителя каменной соли 2 (фиг. 1) в процессе сооружения подземного резервуара 1 используют воды апшеронского водоносного горизонта.

В таблице 3 приведен химический состав воды апшеронского водоносного горизонта.

В соответствии с данными химического состава воды апшеронского водоносного горизонта хлоридно-натриевые с минерализацией 22-35 г/л, регионально газонасыщены, токсические микроэлементы - тяжелые металлы (Pb, Hg, Cr и др. ), радионуклеиды на уровне фоновых. По данным таблицы 3 следует, что воды эти являются экологически чистым растворителем каменной соли.

Экологический мониторинг окружающей среды предусматривает режимные наблюдения за гидрохимическим состоянием водоносных горизонтов, рассолом в чаше озерной котловины 6 (фиг. 1) и засоленностью почвогрунтов. Учитываются при этом и климатические факторы (осадки, температура воздуха, направление и сила господствующих на территории ветров и т. д. ).

При растворении каменной соли в рассол переходят все растворимые составляющие этой породы, в том числе и йод. Общее содержание йода в рассоле определяется его количеством в соляной породе и в растворителе. При содержании йода 1,7 мг/кг в каменной соли, залегающей на территории Астраханского газоконденсатного месторождения, и 18 мг/л в воде апшеронского водоносного горизонта концентрация йода в рассоле составляет 12 мг/л. После выпаривания рассола при температуре 25-28^oC получают садочную соль с содержанием в ней йода, равным 30 мг/кг. Массовая доля йода по ГОСТ 13830-91 составляет (23,0±11,5)•10^-4%, что в пересчете на массу составляет 34,5 мг/кг. Таким образом, получаемая йодированная соль по содержанию йода довольно близка к требованиям ГОСТ, предъявляемым к йодированной поваренной соли.

Данные рентгено-структурного анализа производимого продукта свидетельствуют о вхождении йода в кристаллическую решетку садочной соли, благодаря чему она в отличие от товарной йодированной соли, изготавливаемой в виде механической смеси NaCl с йодирующей добавкой, прочно удерживает йод, вводимый вместе с растворителем, и подлежит длительному хранению без потери ее потребительских свойств.

Формула изобретения

1. Способ получения йодированной поваренной соли, включающий йодирование хлоридно-натриевого сырья и сушку продукта, отличающийся тем, что в качестве хлоридно-натриевого сырья используют природные залежи каменной соли, йодирование которой осуществляют при ее подземном растворении йодсодержащим растворителем в процессе добычи соли или сооружения подземных хранилищ в залежах каменной соли с образованием йодсодержащих хлоридно-натриевых строительных рассолов с последующим выпариванием их в естественных условиях в природных озерных котловинах с получением йодированной садочной соли.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве йодсодержащего растворителя используют природные йодсодержащие воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8