Использование: для переработки золотосодержащих анодных шламов медеэлектролитных производств. Сущность: способ включает использование для растворения золота сульфитбисульфитных растворов аммония — отходов сернокислотного производства. 2 з. п. ф-лы.
Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов, в частности к технологии извлечения золота из анодных шламов медеэлектролитного производства.
Известен способ (патент США N 4770700, опубл. 1988), основанный на хлорировании анодных шламов в солянокислой среде. Серебро остается в твердой фазе и отделяется в виде хлоридов фильтрацией. Фильтрат подвергают цементации. Полученный осадок, содержащий золото и платиноиды, отделяют фильтрацией, а фильтрат подвергают второму восстановлению.
В результате осаждают селен. Таким образом, в определенной степени селективно извлекают серебро, золото, платину, палладий и селен.
Недостатки данного способа сложность осуществления процесса вследствие многооперационного процесса, коррозионности среды, экологически вредного хлорсодержащего растворителя и газообразного хлора, а также низкая степень извлечения и разделения благородных металлов при переработке шламов.
На Урале налажена добыча золота из шлама
Наиболее близким по технической сущности является способ извлечения благородных металлов из анодных шламов, включающий обработку их растворами цианида, содержащих карбонат щелочного металла в присутствии окислителя при непрерывном перемешивании. Полученный раствор, содержащий благородные металлы, подвергают электролизу, а следы благородных металлов из электролита доизвлекают сорбцией. Остатки цианирования направляют на извлечение цветных металлов.
Недостатки способа, взятого в качестве прототипа низкая степень извлечения благородных металлов из анодных шламов, отсутствие разделения золота и серебра, а также высокая токсичность применяемого растворителя.
Цель изобретения устранение указанных недостатков.
Поставленная цель достигается тем, что в способе извлечения благородных металлов из анодных шламов, включающим обработку их растворами цианида, обработку анодных шламов осуществляют не растворами цианида, а сульфит-бисульфитными растворами аммония, получаемыми при санитарной очистке отходящих газов сернокислотного производства при рН 7-11 (предпочтительно 9) с одновременной аэрацией воздухом или кислородом. Корректировку рН ведут добавлением гидроокисей или карбонатов щелочных металлов.
П р и м е р 2. Анодный шлам ПО «Балхашмедь» того же состава, что и в примере 1, обрабатывают сульфит-бисульфитным раствором, полученным при санитарной очистке отходящих газов сернокислотного завода, при рН 9,0, постоянном перемешивании и аэрации пульпы воздухом в течение часа. Извлечение в раствор составило, Au 95,6; Ag 0; Se 10. Проведение второй стадии при тех же условиях позволило извлечь в раствор, Au 99,9; Ag 0,02; Se 15.
Анализируя приведенные данные, можно сделать выводы, что использование сульфит-бисульфитного раствора позволило: повысить степень извлечения золота в раствор с 98 до 99,9% полностью исключить присутствие в продуктивном растворе серебра, т.е. обеспечить селективность процесса; снизить концентрацию в растворе элементов-примесей, в частности селена, в 3-4 раза, повысив таким образом, избирательность процесса.
Эффективность предлагаемого способа заключается в сокращении количества операций по разделению золота от других компонентов, в увеличении полноты извлечения золота из шламов, сокращении затрат на обеспечение техники безопасности, исключения использования высокотоксичного дефицитного и дорогостоящего реагента.
1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА ИЗ АНОДНЫХ ШЛАМОВ МЕДЕЭЛЕКТРОЛИТНОГО ПРОИЗВОДСТВА, включающий обработку исходного материала раствором комплексообразователя в присутствии окислителя, отличающийся тем, что обработку проводят с использованием в качестве комплексообразователя сульфит-бисульфитных растворов аммония при рН 7 — 11 при одновременной аэрации воздухом или кислородом.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сульфит-бисульфитного раствора аммония используют отходы сернокислотного производства — сульфит-бисульфитные растворы аммония, полученные при санитарной очистке отходящих газов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку сульфит-бисульфитным раствором проводят при рН 9.
Похожие патенты:
Изобретение относится к области черной металлургии, а конкретно к переработке распадающихся металлургических шлаков, и может быть использовано для переработки шлаков производства низкоуглеродистого феррохрома
Изобретение относится к способу извлечения рения и осмия в газовую фазу из свинцовистых ренийсодержащих пылей и сернокислотных шламов медного производства, включающему грануляцию исходного сырья и его нагрев
Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к процессам переработки вторичного алюминиевого сырья, такого как скрап, стружка, дроссы, изгарь и т.ж
Изобретение относится к способу переработки лома вольфрамсодержащих металлокерамических композиций на связке из железа или сплавов на основе железа, анодным растворением лома
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к переработке полупродуктов сурьмяного производства, содержащих мышьяк, и может быть использовано в других процессах, требующих разделения сурьмы и мышьяка
Изобретение относится к цветной металлургии
Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, в частности к способам переработки щелочного сульфидно-сульфатного плава, например, полученного от плавки свинцового концентрата с щелочью или содой
Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке шлаков, скрапа и других металлсодержащих отходов, и может быть использовано для извлечения магнитных, слабомагнитных и немагнитных компонентов из этих материалов
Изобретение относится к способу извлечения рения и осмия в газовую фазу из свинцовистых ренийсодержащих пылей и сернокислотных шламов медного производства, включающему грануляцию исходного сырья и его нагрев
Изобретение относится к способу отгонки рения и осмия в газовую фазу из свинцовистых ренийсодержащих пылей и сернокислотных шламов медного производства, включающему грануляцию исходного сырья и его нагрев
Изобретение относится к металлургии цветных, редких и рассеянных элементов, в частности к производству благородных металлов
Изобретение относится к выделению золота из золотосодержащих материалов, в частности из золотосодержащих руд, концентратов, анодных шламов и остатков, содержащих лом, материалов после обжига, предварительной обработкой бактериями (бактериального выщелачивания), выщелачивания под давлением или после обработки другими методами, направленными на выделение золота из его основы
Источник: findpatent.ru
Красный шлам и его особенности.
Красный шлам — твёрдые отходы образующиеся в результате промышленного процесса по обработке боксита при производстве оксида алюминия. Обычно подвергается хранению в специализированных отвалах и рекультивации. Но в то же время красные шламы потенциальный источник получения редкоземельных элементов — скандия и иттрия.
Общее о красных шламах.
Красный шлам — твёрдые отходы образующиеся в результате промышленного процесса по обработке боксита при производстве оксида алюминия. Бокситы — это полезные ископаемые, горная порода содержащая гидроксиды и оксиды алюминия, железа, кремния и титана.
Основной способ производства глинозема, как сырья для производства алюминия, так называемый способ или процесс Байера. Уровень технологии производства таков, что зачастую, в зависимости от особенностей боксита, предприятие переработчик выдает столько же или даже больше красного шлама сколько производит алюминиевого сырья.
Та же технология предусматривает удаление красного шлама за пределы территории предприятия в виде пульпы на специально оборудованные площадки или шламовые поля. Площади таких шламохранилищ сопоставимы с территорией занимаемой самим предприятием переработчиком. Непрерывное увеличение производства глинозема и снижение качества бокситов ведет к росту объемов складирования красных шламов.
Красный шлам содержит в своем составе до 60% оксидов металлов, в первую очередь железа, которые и придают отходам красный цвет. Также в составе красного шлама содержится значительное количество оксида кремния, остаточный алюминий и оксид титана. Кроме этих, в целом полезных компонентов красный шлам содержит щелочь и тяжелые металлы, а это уже серьезная угроза для окружающей среды.
Конечно предприятия переработчики обязаны обеспечить все, чтобы места хранения красного шлама исключали попадание токсичной составляющей в грунтовые воды. Тем не менее они представляют угрозу как для окружающей среды, так и для людей. Попадание частиц красного шлама непосредственно на кожу человека приводит к сильному раздражению и повреждению.
В общем случае, после выработки потенциала территории шламохранилищ засыпают песком, золой или дерном и засаживают деревьями и кустарниками. Однако до полного восстановления территории требуется не менее десятка лет. Что касается возможности использования красного шлама в качестве сырья или его утилизации, то это значительная проблема и актуальная задача сегодняшнего дня.
Вопросы утилизации и переработки красного шлама.
Как уже говорилось, в состав красных шламов входит значительное количество железа и алюминия, что заставляет задуматься о необходимости не только утилизации их как отходов, но и использования.
Однако, все известные на сегодня способы переработки красного шлама является достаточно затратными, и их внедрение не могут себе позволить большинство алюминиевых заводов, поэтому то рекультивация остается наиболее простым решением проблемы отходов.
В случае же необходимости транспортировать красный шлам на большие расстояния к местам переработки и использования продуктов переработки возникает другая сложность — транспортная, усугубляемая токсичностью материала. Таким образом переработка красного шлама наиболее целесообразна именно в непосредственной близости от места хранения.
Так же на себестоимость переработки красного шлама оказывает его изначальное физическое состояние. На высушивание жидкой суспензии, которой и является красный шлам требуются затраты значительного количества энергии.
Комплексную переработку красного шлама была предложена еще в 1982 году. Красный шлам смешивается с известковым компонентом с последующей термической обработкой при 1200 градусов в присутствии кокса. В результате получался железосодержащий продукт в виде отдельных несвязных частиц, который отделялся магнитной сепарацией, и шлам. Полученный шлам может идти на повторную обработку.
В результате процесса получается глинозем, а при некоторых вариантах добавки для производства чугуна в доменных печах, а шлак используют для производства цемента. Однако данный способ предусматривает фактическое дублирование основного производства, так как его технологические операции практически не отличаются от операции по переработке основного сырья – бокситов. А это требует больших капитальных вложений и затрудняет применение на действующих алюминиевых производствах.
Красный шлам источник скандия и итрия.
Помимо железа и алюминия в состав красных шламов входя многие ценные компоненты, такие как кальций, кремний, титан, цирконий, ниобий, галлий и даже золото. Особый интерес представляют редкоземельные элементы- скандий и иттрий.
Скандий — перспективный легирующий элемент для алюминиевых сплавов, оказывающий модифицирующее влияние на его структуру. Легирование алюминиевых сплавов скандием позволяет создавать сплавы с существенно более высокими характеристиками по удельной прочности, свариваемости, деформируемости.
Такие сплавы востребованы при производстве ракетной техники, где позволяют создавать и внедрять в серийное производство крупногабаритные, геометрически сложные силовые штампосварные конструкции с минимальным полетным весом.
Итрий также применяется в качестве легирующей добавки, улучшающей механические и коррозионные свойства чугунов и сталей. Добавка 0,1% иттрия повышает предел прочности чугуна при растяжении и увеличивает износостойкость в четыре раза по сравнению с серым. Скорость окисления сталей различных марок с добавками иттрия и других редкоземельных металлов снижается в 11 раз.
При этом, как известно месторождений скандия, пригодных для промышленной разработки в нашей стране нет. Существующие теоретические исследования обосновали перспективность и экономическую выгодность извлечения скандия из отходов глиноземного производства, т.е. из красных шламов.
В этих же процессах переработки красного шлама получают железооксидные пигменты, которые могут использоваться как компоненты красок цветовой гаммы от черного до лимонно-желтого цвета и алюможелезистые коагулянты, используемые на станциях нейтрализации сточных вод.
Источник: www.mpoltd.ru
Золошлаковые отходы: переработка, утилизация и проблемы, связанные с ними
О переработке золошлаковых отходов, неизбежного побочного продукта угольных ТЭС, дискутируют уже не один десяток лет.
Уникальный состав и низкая стоимость золошлаковых смесей должны произвести революцию на товарном рынке России.
Что же мешает развивать технологии, извлекать драгметаллы, производить стройматериалы? Производители не против избавиться от масштабных золоотвалов.
На пути предпринимателей – отсутствие поддержки государства и региональных властей, сомнение потребителей в качестве материалов из золы и шлака.
В статье мы рассмотрим, что понимается под термином золошлаковые отходы, каков опыт их утилизации в мире и поговорим о проблемах отходов, производимых ТЭС.
Определение
Золошлаковые отходы (ЗШО) образуются в топках тепловых электростанций (ТЭС), теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и котельных.
При горении угля, горючего сланца, торфа или жидкого топлива (мазута) химическая энергия органической массы преобразуется в электроэнергию и тепло.
В результате образуются летучие газообразные вещества, происходят потери угля за счет недожога, остается минеральная несгорающая часть — смесь золы, шлака, частиц закоксованного угля.
Класс опасности
Отходы сжигания твердого и жидкого топлива сгруппированы в 6 блоке ФККО. ЗШО разделены на 7 подтипов с учетом исходного сырья, агрегатного состояния, процесса образования.
В основном отходы относятся к 4 и 5 классам опасности для окружающей среды – малоопасному и практически неопасному соответственно. Исключение составляет единственный в этой группе отход 3 класса опасности – зола с высокой концентрацией ванадия, образовавшаяся при сжигании мазута.
Отходы неблагоприятны для окружающей среды из-за токсичных веществ и тяжелых металлов, входящих в их состав.
Золоотвалы формируют техногенно-трансформированные ландшафты, создают благоприятные условия для развития хемоземов – антропогенно-преобразованных почв.
Под золоотвалами России – тысячи гектаров отчужденной земли, выведенной из сельскохозяйственного оборота. И это самая большая проблема ЗШО – они требуют больших площадей для размещения.
В зонах влияния отвалов с ЗШО создается сложная экологическая ситуация. Высокое пылеобразование, вымывание компонентов золы с попаданием в почву и подземные воды отрицательно воздействуют на природную среду и здоровье человека.
Особую опасность представляют хранилища ЗШО, расположенные вблизи водных объектов, из-за возможного прорыва дамб.
Проблемы отходов ТЭС
Доля угольной генерации в установленной мощности ТЭС в РФ составляет около 22%, при этом доля в общем объеме выработки постепенно снижается и сегодня составляет около 13% (для сравнения, в 2000 году показатель составлял 20%).
По объемам выработки электричества Россия занимает 13 место, уступая Китаю, Индии и другим странам с энергосистемами, основанными на твердом топливе.
Для получения электроэнергии в России ежегодно сжигается около 125 млн тонн топлива, что означает свыше 20 млн тонн новых ЗШО каждый год впридачу к уже накопленным 1,5 млрд тонн, занимающим более 28 тыс. га.
По прогнозам экспертов, если уровень переработки останется прежним, уже к 2030 году объем накопленных ЗШО превысит 2 млрд тонн. Мрачная перспектива переполнения полигонов может спровоцировать решение о выводе угольных электростанций из энергобаланса РФ.
Проблема утилизации ЗШО волнует государство, в первую очередь, с точки зрения экологии. Но, например, для Сибири тема переработки золошлаковых отходов особенно актуальна: здесь находится крупнейший угольный бассейн страны и практически вся энергетика округа построена на угле.
Ежегодный прирост ЗШО составляет 13 млн тонн. На территории края накоплено более 500 млн тонн углеродных отходов, при этом площади под золоотвалами ежегодно прирастают на 100 га. Многие хранилища отходов расположены прямо в черте городов, в непосредственной близости к ТЭЦ.
Единственный путь избавления от масштабной проблемы с ЗШО – вовлечение в оборот не только новых, но и накопленных ЗШО, внедрение безотходных способов сжигания угля.
Однако уровень переработки ЗШО в РФ остается неизменным с 1990 года.
Сегодня существует более 300 способов утилизации золошлакового сырья, но лидеры отрасли северного региона сталкиваются с серьезными затруднениями. Большая сложность заключается в ограниченном периоде транспортировки отходов — примерно 5 месяцев в году. Манипуляции с ЗШО при отрицательных температурах требуют значительных финансовых вложений.
Но и в другое время перевозка чересчур капиталоемка. Именно этот факт мешает другим государствам довести утилизацию до 100%. Япония добилась максимального результата из-за удобного расположения ТЭЦ. Энергокомплексы, как правило, размещаются на берегу водоемов, что позволяет использовать выгодный водный транспорт.
ЗШО – ценный ресурс или проблема?
Для сжигания используется уголь разных месторождений, поэтому химический состав смеси ЗШО в отвалах неоднороден и сильно колеблется.
Если рассмотреть усредненный химический состав золошлаковой массы, то в основном это оксиды кремния и алюминия, кроме того, содержится железо, кальций, магний, триоксид серы и другие элементы.
В качестве примера сложного и уникального состава ЗШО можно оценить Приозерский золошлаковый отвал – карьер, расположенный на северо-западном берегу Ладожского озера.
Перед вами химический состав пробы слежавшейся золошлаковой массы:
Их ценность в плане использования в промышленности не вызывает сомнений:
- германий – оптическая и микро- электроника;
- галлий – самые мощные лазеры;
- стронций – высокотемпературные сверхпроводники;
- цирконий – атомная техника и конструкционная керамика;
- ванадий, бериллий, скандий – авиационные и космические материалы;
- литий – термоядерная энергетика.
Большой интерес представляет скандий – уникальное вещество, применяемое в авиационной, ракетной и лазерной технике, а также ниобий.
Добавленные при производстве стали ниобий и ванадий делают металл легче, снижают на 40% вес конструкций при возведении мостов, высотных зданий, газо- и нефтепроводов. При этом срок эксплуатации сооружений возрастает в 2-3 раза
В ЗШО аккумулируются стратегические металлы, в том числе, бериллий, германий, литий, цирконий.
Особенный «стратегический» статус у редких металлов обусловлен тем, что их запасов недостаточно – объемы не могут на 100% удовлетворить производство в военное время, может стать угрожающей или дорогостоящей зависимость от импортных поставок в периоды чрезвычайных положений.
Утилизация золошлаков не только решит экологические проблемы – переработка позволит вернуть в оборот техногенное сырье взамен природного.
Мировой опыт и перспективы использования в России
Мир знает много эффективных способов пустить отходы в дело. В европейских странах доля утилизированных ЗШО давно превышает 50%, а в островной Японии достигает 97-100%.
Другие лидеры переработки золы и шлака – Индия, США и Австралия. Китай – рекордсмен по объему образованных и утилизированных отходов (около 70%). Страна, потребляющая угля в 32 раза больше, чем Россия, сумела практически избавиться от проблемы ЗШО.
В Польше и Китае золошлаки используются для извлечения алюминия, в Канаде – как сырье для получения более дешевого урана. Небоскреб «Бурдж-Халифа» в ОАЭ построен с использованием материалов, содержащих ЗШО.
Переработка и утилизация ЗШО
Россия пока среди отстающих: перерабатывается не более 10-15% углеродных отходов, остальное размещается на полигонах.
При этом ЗШО, обладая уникальным химическим и минералогическим составом, могут активно использоваться в строительной индустрии, в дорожном строительстве. Материалы из ЗШО имеют низкую теплопроводность, отличаются высокой плотностью.
Зола-унос и золошлаковые отходы – дешевое сырье для керамических кирпича и камней, для производства пористых заполнителей для легких бетонов. Золошлаковые отходы эффективно используются в сельском хозяйстве – для улучшения структуры, состава почвы и ее раскисления, а также для производства минеральных удобрений.
Другие варианты эффективного применения ЗШО:
- рекультивация нарушенных земель и отработанных карьеров, ликвидация горных выработок;
- планирование территорий для производства сельхозпродукции и ландшафтного строительства;
- как изолирующий материал – на полигонах ТКО;
- при тушении скрытых очагов площадных пожаров;
- в качестве сорбента-мелиоранта для очистки почв от тяжелых металлов и пестицидов с одновременным улучшением водопроницаемости, повышением концентрации азота, кальция, других полезных веществ.
Из золы можно делать зольный кирпич: полнотелый и с пустотами. Этот кирпич выигрывает в сравнении с керамическим и силикатным, т.к. у него ниже теплопроводность и себестоимость. Кроме того, изделие из ЗШО прочнее популярного в строительстве ячеистого бетона.
Химический и минералогический составы золошлаков близки к компонентам, используемым в силикатной промышленности при производстве стекла, стеклопокрытия, керамики.
Поэтому сверхкислые ЗШО могут эффективно использоваться в производстве строительных и технических стекломатериалов, таких как:
- стеклокристаллические материалы (шлакоситаллы);
- коррозионностойкие стеклошлакоэмалевые покрытия для металлических изделий;
- тепло- и звукоизоляционные стеклошлакоматериалы;
- стеклошлаковые облицовочные плитки: марблит, цокольные и коврово-мозаичные изделия.
Планы России по развитию перерабатывающей отрасли
Энергетическая стратегия РФ поставила задачу: к 2035 году выйти на уровень переработки ЗШО не менее 50% ежегодного объема образования.
Был разработан комплексный план утилизации золы и шлака с потенциальным результатом в 100 млрд рублей.
Сейчас самые крупные потребители отходов сжигания топлива – производители стройматериалов, магнаты строительной индустрии.
Присутствие золошлаков в сырье для производства тротуарного камня, строительных смесей, бетона и цемента серьезно снижают их себестоимость.
ЗШО активно используются при устройстве земляного полотна автодорог, в монолитном домостроении. Другой опыт использования – извлечение глинозема для производства алюминия. Концентрация оксида алюминия в золе достигает 30%.
В Кузбассе применяется метод переработки золы и шлака в жидкое стекло, используемое при производстве негорючих стройматериалов.
Зола – в золото
Основной промышленный модуль – реактор (газогенератор), состоящий из двух печей: шахтной и электрошлаковой, системы очистки и охлаждения генераторного газа.
Отходы и топливо подвергаются высокотемпературной газификации с электротермической стабилизацией (ВТГЭС) при 1500-1650°С.
В результате применения технологии, разработанной Эко-Дон Стандарт для утилизации углеродсодержащего сырья и ТКО, получают максимум полезных компонентов:
- минеральные составляющие – для производства высококачественной теплоизоляции;
- углерод (недожог угля) – энергоноситель, отдающий при термообработке золото;
- концентраты редких металлов – для следующего этапа гидрометаллургического разделения;
- драгоценные металлы: платина, серебро, золото.
Утилизация отходов по методу ВТГЭС рентабельная, экологичная и безотходная. При этом редкие и благородные металлы «добываются» без дополнительных вложений, просто как побочный продукт.
Интересное видео
Видео о переработке золошлаковых отходов, образующихся на угольной тепловой станции:
Заключение
В большинстве государств предусмотрена серьезная поддержка переработки ЗШО на государственном уровне в виде субсидий и налоговых льгот.
Для решения проблемы золошлаковых полигонов в России пока не хватает подобных законодательных мер. Пока все ограничивается «планами», «стратегиями» и «заседаниями круглого стола».
Источник: rcycle.net