Извлечение металлов из отходов
Использование: гидрометаллургия тяжелых цветных металлов. Сущность: исходными продуктами являются отходы производства, содержащие медь и другие цветные металлы в смеси со значительными /до 30%/ количествами нефтепродуктов. Исходный продукт шихтуют с концентрированной серной кислотой при массовом соотношении нефтепродуктов и кислоты 1 : (0,7-1,7), выдерживают 1-2 ч при 90-150 o C и затем выщелачивают раствором серной кислоты. Извлечение меди и других цветных металлов в раствор составляет более 95%. 1.з.п. ф-лы, 2 табл.
Формула изобретения
1. Способ извлечения тяжелых цветных металлов из отходов производства, включающий выщелачивание раствором серной кислоты, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют отходы, содержащие нефтепродукты, которые предварительно смешивают с концентрированной серной кислотой и выдерживают в течение 1 2 ч при 90 150 o С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отходы смешивают с концентрированной серной кислотой при массовом соотношении нефтепродуктов в отходах к концентрированной серной кислоте 1 (0,7 1,7).
Описание изобретения к патенту
Извлечение тяжелых цветных металлов (медь, никель, цинк) из отходов, содержащих эти металлы в окисленном или свободном состоянии, обычно проводят действием разбавленной или концентрированной серной кислоты. Так, сульфат меди можно получить по реакциям:
2Cu + 2H 2 SO 4 (разб.) + O 2 2СuSO 4 + 2H 2 O (1)
Cu + 2H 2 SO 4 (конц.) CuSO 4 + SO 2 + H 2 O (2)
Оба процесса позволяют достичь высокой степени извлечения меди в раствор.
Однако в ряде производств, например при получении проката меди и ее сплавов, образуются отходы с высоким содержанием нефтепродуктов (см. табл. 1).
При выщелачивании продукта 1 в растворе H 2 SO 4 (150г/л) в течение 10 часов извлечение меди в раствор составило 20,5% при этом фильтрация была очень плохой.
Продукт 2 выдерживали в конц. H 2 SO 4 в течение трех часов и затем выщелачивали в воде. Извлечение меди в раствор составило 21,3% Фильтрация была очень плохой.
Таким образом, извлечение меди из производственных отходов, содержащих нефтепродукты, известными приемами оказывается неэффективным.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения водорастворимых сульфатов цветных металлов путем нагревания суспензии исходного продукта и конц. H 2 SO 4 при 140-250 o C при содержании H 2 SO 4 не менее 60% от массы продукта [2] Недостатками известного способа является высокий расход конц. H 2 SO 4 и высокая температура.
Целью предлагаемого изобретения является снижение расхода конц. H 2 SO 4 при сохранении высокой степени извлечения цветных металлов в раствор и утилизация нефтепродуктов.
Для достижения этой цели необходимые продукты 1 и 2 смешивали с конц. H 2 SO 4 в определенном соотношении и выдерживали смесь при 90-150 o C в течение 1-2 часов. Полученный кек выщелачивали 10%-ной H 2 SO 4 с продувкой воздуха при 50-бО o C. Полученный раствор отфильтровывали и аналитически определяли степень извлечения цветных металлов в раствор. Нерастворимый остаток представлял собой черную порошковую массу, которая легко горела и имела зольность до 25% Таким образом, предлагаемый способ позволяет перевести нефтепродукты, содержащиеся в производственных отходах, в твердое топливо. Кроме того, получаемый остаток можно использовать как добавку к асфальту при дорожном строительстве.
Примеры использования предлагаемого способа.
Пример 1. Была приготовлена смесь продукта 1 и конц. H 2 SO 4 в соотношении масс нефтепродуктов в образце и кислоте, равном 1 0,50. Эту смесь выдерживали два часа при 150 o C. Полученный кек выщелачивали в 10%-ном растворе H 2 SO 4 , отфильтровывали и определяли степень извлечения цветных металлов в раствор. Полученные результаты приведены в табл. 2.
Примеры 2-6. Здесь также были использованы смеси продукта 1 и конц. H 2 SO 4 , которые нагревали при температурах от 80 до 150 o C в течение 1-2 часов. Полученные кеки выщелачивали в 10% -ной H 2 SO 4 . В табл. 2 приведены составы использованных в каждом случае смесей, условия их обработки и степень извлечения цветных металлов в раствор. Массы смесей в примерах N 1-12 составляли от 50 до 100 г.
Примеры 7-12. Здесь были использованы смеси продукта 2 и конц. H 2 SO 4 , которые выдерживали при температурах от 80 до 160 o C в течение 1-2 часов. Полученные кеки выщелачивали в 10%-ной H 2 SO 4 . В табл. 2 приведены составы использованных в каждом случае смесей, условия их обработки к степень извлечения цветных металлов в раствор.
Анализ данных, представленных в табл. 2, показывает, что для достижения достаточно высокой степени извлечения цветных металлов в раствор (в частности, для меди 90% ) необходимо предварительно смеси перерабатываемых отходов и конц. H 2 SO 4 выдерживать при t 90-150 o C в течение 1-2 часов. При этом весовые соотношения нефтепродуктов в отходах и конц. H 2 SO 4 должны составлять 1 0,7-1,7.
Извлечение металлов из твердых и жидких отходов добычи и переработки полиметаллических руд Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»
Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Голик В. И.
Текст научной работы на тему «Извлечение металлов из твердых и жидких отходов добычи и переработки полиметаллических руд»
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 99" МОСКВА, МГГУ, 25.01.99 - 29.01.99
В.И. Голик, проф., д.т.н.,
ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ИЗ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ ОТХОДОВ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД
Следствием нарастания темпов добычи и переработки минеральных ресурсов является накопление в пустотах и на земной поверхности отходов горного, обогатительного и металлургического производства. Отходы не могут утилизироваться для нужд народного хозяйства, поскольку содержат металлы, химические соединения и другие компоненты, изменяющие свойства товара и изделий из них. Техногенные месторождения оказывают негативное влияние на окружающую среду, но для использования их в приготовлении товарной продукции необходимо обоснование экономической целесообразности и практической возможности утилизации отходов.
Оптимальная технология добычи и переработки металлических руд отличается минимумом затрат на производство и потерь во всех звеньях технологической цепи, а также возможностью утилизации отходов.
Радикальная защита окружающей среды обеспечивается при извлечении металлов подземным выщелачиванием в блоках и кучным - на поверхности по технологии освоенной на предприятиях МАЭП бывшего СССР. Богатые руды извлекаются из недр для переработки на заводе, а возводимые на их месте закладочные массивы из хвостов выщелачивания предохраняют поверхность от разрушения. Средние и убогие руды перерабатываются выщелачиванием на месте залегания, создавая подпор закладке и перераспределяя напряжение.
При интенсивной эксплуатации скорость снижения содержания металлов в товарных рудах превышала возможности производственных мощностей, поэтому на рудниках образованы миллионы куб. метров пустот, в которых оставлены отбитые и не выданные на поверхность руды. Традиционные технологии с потерями и разубоживанием до 50 %, накоплением отвалов пород, хранилищ хвостов обогащения и разрушением земной поверхности не отвечают принципам гуманизации технологий прежде всего из-за нерешаемо-сти проблемы утилизации отходов прежних лет.
Комплекс проблем утилизации включает в себя технологии извлечения металлов и других полезных компонентов из твердых, жидких и пылевидных отходов, которые имеют отличительные особенности.
Начало решения проблемы связано со снижением количества отходов при горном переделе. В ходе очистных работ в массивах месторождений развиваются зоны изменения свойств пород, в пределах которых деформации достигают критических значений с повышением величины разубоживания, формирующего
отходы. Во избежание этого параметры участков задают разделением месторождений на предельно допустимые назначением размеров очистных выработок, целиков и зон влияния пустот.
Управление массивами на геомеханической основе повышает эффективность использования недр с сохранением массива и земной поверхности. Радикальная по критерию сохранности массива технология с использованием твердеющих смесей отличается значительной стоимостью материалов, поэтому традиционные технологии стремятся комбинировать с геотех-нологическими.
Оптимизация технологий вовлекает в производство дешевые минеральные ресурсы и отходы производств. Свойства материалов улучшаются обработкой в аппаратах механо-, вибро-, и электроактивации, использование которых повышает активность материалов на 10-40 % по сравнению с базовым значением. Так, использование дезинтеграторов повышает эффективность активации по сравнению с шаровыми мельницами на 30-40.
В Северо-Кавказском регионе эксплуатируются крупные месторождения: Садонское полиметаллическое (Республика Северная Осетия-Алания), Тырныа-узское вольфрамомолибденовое (Кабардино-Балкарская Республика) и Урупское медное (Карачаево-Черкесская Республика), Квайсинское полиметаллическое месторождение (Республика Южная Осетия) и несколько мелких. Например, за более чем 160 лет на садонском руднике образовано до 3 млн. куб. метров пустот, в которых оставлено около 2 млн.т. руд. Потери производят продукты природного обогащения-металлы в растворе, перераспределяя их в окружающей среде с нанесением пока еще неоцененного ущерба. Этот процесс протекает в автономном режиме, не принося возможных экономических преимуществ, поэтому извлечение металлов из отходов горного передела является неиспользованным резервом получения товарных металлов и строительного сырья, величина которого определяется решением экономикоматематической модели :
Пу = ТХМ,Ц - (С, + е„к,)]б,
где ПУ - прибыль, ден. ед./ед. массы; Mt - годовой выпуск металла, ед. массы; Ц - цена металлов, ден. ед./ед. массы; Q - расходы в t году для получения продукции, ден. ед./ед. массы; Kt - капитальные вложения за t лет, ден. ед.; Бt - запасы металлов в отходах; Еп - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; ЕНП - норматив приведения разновременных затрат и эффектов к одному моменту
времени; аН - интегральный коэффициент дисконтирования; А- производственная мощность, ед. массы; а
- содержание металлов в рудах, проц.; є-извлечение металлов при добыче, проц.
Механизм формирования и утилизации объектов накопления металлосодержащих отходов дан на рис. 1.
Использование отходов горного производства снижает воздействие техногенного характера на окружающую среду. Анализ трудов М.И. Агошкова, Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, К.Н. Трубецкого, В.А. Чантурия, В.А Харченко, Н.Н. Чаплыгина, Е.А. Котенко и др. указывает на возможности снижения антропогенной нагрузки на среду за счет экологизации технологий.
Ущерб, наносимый отходами, определяется из выражения:
Эу = Зох + 3 рх + Зш.с + Згп = IVx (З0 + Зк )а 1 + X 33t(1 + ß) +
+£уьа МКк (1+Р)+£гг У (1+р),
де Зох - затраты на складирование отвалов хвостов в течение времени ^ ден. ед.; Зрх -плата за размещение хвостохранилища; р -коэффициент соотношения фактических объемов с нормированием; Зшс - штрафы за сброс неочищенных стоков; Згп - штрафы за сброс газопылевых продуктов; Ух - объем хвостов, объемн. ед.; t - время, год; З0 -удельные затраты на формирование отва-
ла; Зк - удельные затраты на содержание
отвала; а м - остаточное содержание металлов в хвостах, масс. ед.; п - количество источников выделения отходов; £ - площадь отвала, ед. площади; Зз - удельная стоимость земли, ден. ед.; Уь - объем стоков, объемные ед.; а М - содержание металлов в стоках, масс. ед.; Кк - коэффициент кислотности жидких отходов; Уг - объем газо- и пылеобразных выбросов, объемные ед.; у- коэффициент концентрации твердого в газообразной фазе.
Стоимостные параметры технологии утилизации определяются совместным решением с принятыми ограничениями, увязывающими экологические, экономические и иные критерии процессов..
Для металлодобывающих рудников характерно накопление на земной поверхности отвалов твердых отходов добычи и сброс в гидросферу металлосодержащих стоков, которые содержат продукты природного выщелачивания в количествах на 1-2 порядка выше ПДК. Установлены закономерности физикохимических процессов в отвалах хвостов:
♦ скорость взаимодействия растворителя с минералами затухает во времени по уравнению кривой параболического вида;
♦ на поверхности взаимодействующих на поверхности взаимодействующих с растворами минеральных зерен образуется новообразования сложного состава и структуры;
♦ в результате контакта с растворителями гранулометрический состав минералов изменяется. Исходный состав сдвигается в сторону мелких фракций, что подтверждает явление дезинтеграции с коэффициентом 1,21,3; пропорционально изменению крупности минеральных частиц изменяется площадь поверхности, что изменяет скорость фильтрации;
♦ с изменением рН образуются гидрооксиды РЬ(ОН)2 при рН=6, Fe(OH)2 рН=5,5; Си(ОН)2-рН=5,4; 2п(0НЬ
Установлены три периода, различающиеся характером процессов. Первый период характеризуется максимальной скоростью перевода металлов в раствор в пределах зоны интенсивного выщелачивания. Второй период отличается меньшей, но постоянной скоростью перевода металлов в раствор с растворением поверхностного слоя хвостовых минералов. Третий пе
Породы от сортировки руд
Дроблен II стадия
до 5 00 дробление I с т ад и я
мм Грохочение -15 мм
Рис. 1. Схема образования и утилизации твердых отходов.
Рис. 2. Блок-схема автоматизированного расчета эффективности утилизации отходов.
риод характерен снижением скорости и интенсивности извлечения при смещении процесса вглубь минеральных отдельностей. В течение первых двух периодов в раствор извлекается до 80 % металлов.
Для определения величины объекта исследований
- массы выщелачиваемого вещества - используется и кинетическое уравнение внешнедиффузионной массо-передачи:
ф = ksB, ф = f (в) при k, s - const,
где к - коэффициент массопередачи; s - сумма реакционных площадей в единице объема пород; В - извлечение металла в раствор.
Параметры природного выщелачивания непостоянны во времени, так как этот процесс по своей природе является избирательным растворением компонентов в разнодоступных участках объекта, прежде всего за счет увеличения сопротивления массоперено-са со стороны нерастворенных хвостов, а также за счет новообразований на поверхности минеральных зерен (гипс, гидроксиды и т.п.). Выщелачивание происходит в условиях одновременно и конвективного массопере-носа и диффузионной массопередачи растворителя в минеральной среде гетерогенных реакций. Результирующий показатель взаимодействия растворителей с минералами складывается из величин извлечения при отдельных физико-химических процессах:
где 1. n - количество процессов выщелачивания.
В единицу времени площадь взаимодействия уменьшается, а сопротивление массопередаче увеличивается. Этому эффекту способствует затухание процесса со временем при реализации процесса.
Электрохимическая обработка воды в диафрагменном электролизере позволяет осуществить разложение солевых систем на кислоту и щелочь. В камеры обессоливания подают растворы, в камеры образования кислоты и щелочи -чистую воду. Скорость подачи растворов
- несколько см/с. Под действием электрического поля из камер обессоливания ионы Na+ и SO\ переходят в камеры
образования щелочи и кислоты соответственно, где соединяются генерируемыми биполярной мембраной ионами ОН и Н+ , образуя щелочь и кислоту. С увеличением содержания в растворе ионов Ca2+, Mg2+, SO 4 и HCO - оптимальный режим работы установки нарушается отложением карбоната кальция и гидрата окиси магния на мембранах, поэтому метод электродиализного опреснения рекомендуется для растворов с концентрацией не более 5 мг/куб. дм. Продуктом активации растворов является осадок като-лита, из которого кроме редких и других металлов утилизируются минералы, являющиеся сырьем для цементной и керамической промышленности. Обжигом осадка получается, например, чистый концентрат, содержащий 80 % CaO и 16 % MgO,. В отличие от неактивированных (при равных значениях рН) кислот (Eh=300-400мВ) и гидроксидов (Eh=100-150 мВ), ано-лит является окислительной (Eh=1100-1300 мВ), а ка-толит - восстановительной (Eh=800-900 мВ) средой.
Задача управления процессом выщелачивания с использованием технико-экономических критериев оптимальности относится к числу трудных. Увеличение количества переменных ограничивается точностью расчетов. При учете множества факторов линейная зависимость множественной корреляции:
C — aQ + biXi + b2Х2. bnxn
где С - эксплуатационные расходы, ден. ед.; bj, b2.bn - коэффициенты, постоянные для данной про-
дукции; а0 - коэффициент неучтенных факторов. Эксплуатационные расходы:
C — а + bA + kM где а - условно-постоянные расходы, не зависящие от объема переработки, ден. ед.; b - коэффициент переменной части расходов, зависящий от изменения объ-
емов растворов; к - коэффициент переменной части расходов.
Наиболее перспективно направление активации отходов, под которым понимают технологическое воздействие на вещество с целью изменения его свойств. Цель активации - сокращение расхода компонентов смеси при обеспечении прочности строительной конструкции или получение равнопрочного изделия из менее качественного Практические результаты технологии активации освещены в работах Е.А. Котенко, Ф.Ф. Рычик, В.И. Голика, В.И. Ляшенко и др. Достижения советских ученых в использовании отходов производства в горной и смежных отраслях даны в работах Д.В. Бронникова, М.Н. Цыгалова, В.П. Воло-щенко, Н.Ф. Замесова, Л.А. Крупника, А.П. Требуко-ва, В.Н. Хомякова и мн. др. Более эффективны дезинтеграторы, в которых разрушают кристаллы по поверхностям спайности и измельчают по границе разделов фаз. Сепарирование фаз из отработанных в дезинтеграторах веществ при флотации, классификации и др. технологиях упрощается, а качество продукции существенно изменяется. Дезинтеграторы применяют для улучшения первичного качества отходов производств, с целью повышения экономичности процесса утилизации. Важное свойство дезинтеграции - одновременно с измельчением протекают механохимиче-ские реакции, компонентами которых являются примеси, пары воды и точечные дефекты. Часть энергии, аккумулируемой материалом, расходуется на образование новых веществ.
Тонкое измельчение позволяет изготавливать аналоги вяжущих веществ, снижая расход стандартных цементов и их заменителей - доменных шлаков, прежде всего за счет прироста удельной поверхности от 40 до 150 %. Применение комплексного вяжущего из цемента и хвостовой добавки снижает расход цемента.. Комбинирование активаторов заключается в том, что анолит подается в рабочий орган дезинтегратора, а извлечение металлов и солей в раствор осуществляется одновременно с разрушением кристаллов. Выщелачивающий раствор под влиянием центробежноинерционных сил «запрессовывается» в образующиеся трещины и дефектные центры.
Технология утилизации отходов обогащения для приготовления твердеющих смесей как сложная динамическая система характеризуется рядом влияющих факторов: природных, горнотехнических, технологических, экономических и организационных. Она характеризуется множеством состояний, каждое из которых подчиняется закону функционирования. Группу управляемых параметров составляют: производственная мощность, количество хвостов, коэффициент извлечения остаточного металла, расход реагентов и энергии и т.д. Выходные параметры характеризуют обобщающие экономические показатели: себестои-
мость добычи и переработки с учетом утилизации хвостов, прибыль, экономические преимущества и т.д.
Блок-схема формирования алгоритма автоматизированного расчета эффективности технологий утилизации отходов добычи и переработки дана на рис. 2.
Экономический эффект извлечения металлов при активации металлосодержащих отходов определяется величиной прибыли :
где Ма - металл, полученный в результате процесса активации, вес. ед.; Ц - цена металла, ден. ед.; За -приведенные затраты, ден. ед./ед. веса ,0 и г - время начала и окончания работ.
Затраты на активацию:
За _Ъ> - Qa 'а а 0
где п - количество активаторов; ЗJ - затраты одного активатора; Qа - объем активируемых отходов.
Прибыль от реализации разработок диссертации:
где Гу - объем продуктивно использованных геоматериалов; Ц - цена изделий из утилизированных материалов; Зу - затраты, связанные с утилизацией. Эффективность технологий утилизации отходов
где Сб и Сэ - базовые и оптимизированные затраты, связанные с хранением отходов; Q - объем утилизируемых геоматериалов
Решение задачи оптимизации горных технологий взаимоувязано с инвестиционным риском и качеством исполнения технологий. Исходя из выбранной концепции, сверхзадача решения проблемы утилизации формируется в следующем виде:
♦ анализом традиционных технологий определяются затраты на продукции;
♦ теоретически обосновываются и подкрепляются опытом нетрадиционные, в т. ч. геотехнологические способы добычи металлов;
♦ на основе опытных работ комплектуется банк данных о приведенной стоимости металлов;
♦ разница в стоимости единицы металлов корректируется снижением ущерба окружающей среде, достигаемым в ходе применения геотехнологий.
Извлечение металлов из твердых и жидких отходов добычи и переработки руд, особенно комплексных и ценных имеет теоретическое обоснование и практическую реализацию в объемах достаточных для использования этих процессов в промышленных масштабах с получением многопланового экономического эффекта.
Извлечение металлов и неорганических соединений из отходов / Ситтиг М.; под ред. Эмануэля Н.М. - М.: Металлургия, 1985. - 408 с.
Впервые предпринята попытка классифицировать отходы и систематизировать существующие и разрабатываемые процессы их переработки. Объяснено происхождение отходов. Описано свыше 300 процессов извлечения металлов и неорганических соединений из отходов. Приведена технология каждого специфического процесса извлечения и рециклинга и изложены возможные варианты утилизации отходов.
Для инженерно-технических работников всех отраслей промышленности.
Извлечение металлов и неорганических соединений из отходов скачать книгу бесплатно
Предисловие к русскому изданию
Абразивные материалы из отходов огневой зачистки поверхностей
Абразивные материалы из отработанных катализаторов
Алюминия оксид из отходов производства по восстановлению оксида алю-
Алюминия оксид из «красного шлама» процесса фирмы «Байер»
Алюминий из растворов мокрой очистки ацетилена
Алюминий из остатков на стеклоткани, образующихся в процессе фильтрования
Алюминий из отходов электропроводящих материалов
Алюминий из зольной пыли
Алюминий из шлаковых съеыов плавильных печей
Алюминий из отходов городского хозяйства
Алюминий из осадков цветных металлов
Алюминий из алюминиевого лома
Алюминий из отходов твердого ракетного топлива
Алюминия фторид из отходов производства алюминия методом восстановления
Алюминиевая фольга из бумажно-металлических слоистых материалов
Аммиак из сточных вод производства соды по аммиачно-хлоридному методу
Аммиак из отходов процесса окислительного аммонолиза
Аммиак из сточных вод текстильного производства.
Аммиак из стоков производства мочевины
Аммиачный варочный раствор из отработанного варочного раствора
Аммония нитрат из отходов производства ядерного топлива
Аммония перхлорат из отходов твердого ракетного топлива
Аммония сульфат из стоков производства акрилонитрила
Аммония сульфат нз отходов процесса производства капролактама
Аммония сульфат из промывных вод производства аккумуляторных батарей
Сурьма из кубовых остатков производства полиэфиров
Сурьма из сурьмяного лома
Сурьмы пентахлорид из отработанных катализаторов
Мышьяк из колошниковой пыли медеплавильных печей
Асбест из отходов, содержащих суспендированный асбест
Барит из бурового раствора
Бериллий из бериллиевого лома
Бериллий из травильных растворов для нержавеющих сталей
Висмут из шлака, образующегося в процессе девисмутизации
Обесцвечивающие и фиксирующие растворы из отработанных фотографических растворов
Отбеливающая жидкость из сточных вод отбеливающих установок
Борная кислота из отходов процесса окисления циклогексана.
Строительный кирпич из «красного шлама» процесса фирмы «Байер»
Кадмий из лома аккумуляторных батарей
Кадмий из колошниковой пыли установок для рафинирования цинка
Кальция фторид из фосфатсодержащих сточных вод
Кальция фторид из сточных вод процесса производства UO2
Чугун из автомобильного лома
Каустик из каустических осадков
Цемент из обжиговой пыли
Цемент из остатков товарного бетона
Хлорсодержащий катализатор на оксиде алюминия из отработанного катализатора
Хлор при электролизе хлорида алюминия
Хлор из пыли, образующейся при хлорировании ильменита
Хлор из сточных вод
Хромовая кислога из отработанных травильных растворов
Хромозая кислота из сточных вод, содержащих хромовую кислоту
Хром из отходов производства хромового ангидрида
Хром из воды, используемой в градирнях
Хром из промывных вод процессов гальваностегии
Хром из осадков цветных металлов
Хром из хромового лома
Хром из стоков кожевенного производства
Катализаторы на основе оксифторидов хрома из отработанных катализаторов
Кобальт из кобальтового лома
Кобальт из агломерированных карбидов металлов
Кобальт из отработанных катализаторов
Цветное стекло из стеклянных отходов смешанного состава
Ниобий из ниобиевого лома
Ниобий из отработанных катализаторов
Медь из растворов для промывки ацетилена
Медь из пыли, образующейся при переработке латуни
Медь из анодных шламов процессов очистки меди
Медь из лома электрических проводов
Медь из лома смешанного состава
Медь из осадков цветных металлов
Медь из автомобильного лома
Медь из колошниковой пыли плавильных печей
Мегдь из плавильных шлаков
Медь из отработанных катализаторов
Медь из отработанных травильных растворов
Медный катализатор из отходов производства адипиновой кислоты
Криолит из частиц, извлекаемых в процессе производства алюминия
Дикальцийфосфат из фосфатсодержащих сточных вод
Азота оксид (N2O) из отходящих газов процесса производства адипиновой кислоты
Железа хлорид из отработанных травильных растворов
Ферросплавы из шламов, образующихся в гальваностегии
Ферроникель из отработанных катализаторов
Черные металлы из отходов городского хозяйства
Железа сульфат из отработанных, травильных растворов
Феррованадий из ванадийсодержащего чугуна
Удобрения из шлама, образующегося при очистке топочных газов в скрубберах
Удобрения из отходов городского хозяйства
Удобрения из отработанной серной кислоты
Флокулирующие агенты из «красного шлама» процесса фирмы «Байер»
Фторсульфоиовая кислота нз отработанных катализаторов
Кремнефтористоводородная кислота из процесса производства фосфорной
Формовочный песок из использованных литейных форм
Гадолиний из отходов производства запоминающих устройств
Галлий из сточных вод процесса получения оксида алюминия
Галлий из отходов производства запоминающих устройств
Галлий из колошниковой пыли печей для производства фосфора
Германий из колошниковой пыли цинковых плавильных печей
Стекло из использованной стеклотары
Стекло из отходов слоистого стекла
Стекло из отходов городского хозяйства
Стерло из автомобильного лома
Стекло из телевизионных трубок цветных телевизоров
Стекловолокно из отходов стекловолокна
Золото из отвалов шахт
Золото из отработанных растворов гальванических производств
Золото из лома золота
Золото из шлама процесса рафинирования серебра
Золото из сточных вод
Плавиковая кислота из отработанных травильных жидкостей
Хлористый водород из процессов хлорирования органических соединений
Хлористый водород из разбавленных растворов соляной кислоты
Хлористый водород из газов, получаемых при сжигании
Хлористый водород из отходящих газов процесса оксихлорирования
Хлористый водород из отработанной травильной жидкости
Фтористый водород из процессов алкилирования
Фтористый водород из футеровки печей
Иод из отходов процесса ацетоксилирования
Иод из отходов процесса дегидрогенирования
Иридий из отработанных катализаторов
Железо из кислородно-конверторных шлаков
Железо из «красного шлама» процесса фирмы «Байер»
Железо из прокатной окалины
Железо из железного лома
Железо из использованных автомобильных шин
Железо из отработанных травильных растворов
Железо из печной пыли сталеплавильных заводов
Железа оксид из пыли реактора для хлорирования ильменита
Железа оксид из шлама, образующегося на прокатных станах
Железный порошок из отходов механической обработки
Свинец из стрельбищных почв
Свинец из дросса, образующегося при рафинировании свинца
Свинец из свинцового лома
Свинец из съемов с припоя
Свинец из лома аккумуляторных батарей
Свинец из отходов производства тетраэтилсвинца
Свинец из колошниковой пыли процесса рафинирования цинка
Свинца карбонат из процесса производства аккумуляторных батарей
Свинца оксид из колошниковой пыли
Известь из остатков, получаемых при сжигании отстоя сточных вод
Магния оксид из лома огнеупорного кирпича для футеровки печей
Магний из реакторных шламов
Магний из магниевого лома
Магний из трассирующих боеприпасов
Ртуть из рассола установок по производству хлора и щелочи
Ртуть из шламов процесса производства хлора и щелочи
Ртуть из ртутного скрапа
Ртуть из отработанных катализаторов
Металлы из металлических шламов смешанного состава
Металлы из замасленного металлического лома
Металлы из пластмассово-металлических деталей
Молибден из сульфидных медных руд
Молибден из молибденового лома
Молибден из колошниковой пыли плавильных печей
Молибден из отработанных катализаторов
Молибден из отходов процесса производства вольфрамовых ламп накаливания
Никель из лома аккумуляторных батарей
Никель из полировальных ванн для никелирования
Никель из шламов цветных металлов
Никель из промывных вод гальваностегии
Никель из никелевого лома
Никель из отработанных катализаторов
Никель из лома специальных сплавов
Азотная кислота из отработанных растворов для прядения акриловых волокон
Азота тетраксид из растворов для прядения целлюлозы
Цветные металлы из городских отходов
Цветные металлы из автомобильного лома
Раствор для обработки маслин из отходов обработки маслин
Палладий из сточных вод гальваностегии
Палладий из отработанных катализаторов
Материал для дорожных покрытий из зольной пыли и шламов процесса водоподготовки
Платина из сточных вод гальваностегии
Платина из стоков процесса рафинирования металлов, платиновой группы
Платина из отработанных катализаторов
Металлы платиновой группы кз лома благородных металлов
Плутония оксид из скрапа процессов переработки ядерного топлива
Пористая керамика из летучей пыли
Портланд-цемент из зольного шлака
Портланд-цемент из кислородно-конверторных шлаков
Пуццолан из зольной пыли
Реиий из газов процесса обжига сульфида молибдена
Рений из сточных вод
Родий из сточных вод процесса гальваностегии
Родий из отработанных катализаторов
Рутений из отработаиных катализаторов и (или) электродного лома
Соли из остатка, образующегося в процессе рафинирования алюминия
Скандий из шламов, образующихся в процессе производства урана
Селен из анодного шлама процесса рафинирования меди
Селен из реакционной смеси процесса получения уретанов
Селен из утильного ксерографического оборудования
Серебро из анодных шламов процесса рафинирования меди
Серебро из отходов процесса гальваностегии
Серебро из отвалов пустой рудной породы
Серебро из отработанной фотографической пленки
Серебро из серебряного лома
Серебро из лома нержавеющей стали с серебряной пайкой
Серебро из отработанных фотографических растворов
Серебро из сточных вод
Ферроциаиид натрия из шламов, образующихся при гальваническом лужении с использованием галогеиидов олова
Натрия гидроксид из отработанного варочного раствора
Натрия нитрат из процессов термической обработки
Натрия нитрит из абсорбционной жидкости
Натрия сульфит из отработанного варочного раствора
Натрия сульфит из отходов процесса производства тринитротолуола
Натрия тиоцианат из отработанных растворов для прядения акрилового
Модификаторы почвы из отходов процесса производства диоксида титана
Нержавеющая сталь из лома нержавеющей стали
Сталь из скрапа, получаемого при механической обработке
Сталь из автомобильного лома
Сталь из стального лома
Сталь из использованных автомобильных шин
Стронция нитрат из трассирующих боеприпасов
Сульфатный варочный раствор из отработанного варочного раствора
Сера из отходов процесса гидрокрекинга
Сернистый газ из отработанной серной кислоты
Серная кислота из отработанного травильного раствора
Серная кислота из отработанной серной кислоты
Серная кислота из отходов процесса производства диоксида титана
Тантал из отработанных катализаторов
Теллур из анодных шламов процесса рафинирования меди
Таллий из колошниковой пыли печей для выплавки цинка
Олово из дросса, образующегося в процессе нанесения покрытия методом горячего погружения
Олово из отходов гальванического галогенидного лужения
Олово из оловянного лома
Олово из шлаков
Оловянноалюминиевый сплав из многослойных подшипников
Титан из титанового лома
Тринатрийфосфат из отходов процесса полировки алюминия путем погружения в раствор
Вольфрам из карбидов металлов, получаемых путем спекания
Вольфрам из отработанных катализаторов
Вольфрам из вольфрамового лома
Карбид вольфрама из лома буровых инструментов
Уран из сточных вод процесса переработки UO2
Урана диоксид из скрапа, образующегося при обработке ядерного топлива.
Катализатор, содержащий оксиды ванадия и титана из отработанного катализатора процесса удаления оксидов азота
Ванадий из отработанных катализаторов
Ванадиевый катализатор из отходов процесса производства адипиновой кислоты
Материал для водоподготовки из отработанного катализатора крекинга
Раствор для промывки шерсти из отработанных моющих растворов
Иттрия оксисульфид из процесса производства кинескопов цветных телевизоров
Цинк из пыли, образующейся при производстве латуни
Цинк из съемов с латуни
Цинк из отходов процесса нанесения электропокрытия
Цинк из отходов процесса гальваностегии
Цинк из шламов цветных металлов
Цинк из автомобильного лома
Цинк из печной пыли сталеплавильного производства
Цинк из цинкового лома
Цинка хлорид из отработанных катализаторов
Цинкз хлорид из отработанных прядильных растворов для получения акриловых волокон
Цирконий из отработанных травильных растворов
Библиографический список
Предметный указатель
способ извлечения металлов из отходов
Изобретение относится к способу извлечения материалов из отходов, например электронной промышленности, йодидным выщелачиванием. Сущность изобретения: производят химическое обогащение отходов последовательным извлечением из них тяжелых, цветных металлов и серебра, а выщелачивание благородных металлов ведут агитационным методом одновременно с десорбцией йода с пластмассово-керамической основы обогащенного скрапа, которое осуществляется за счет последовательной обработки слабокислыми йод-йодидными растворами сначала с повышенной концентрацией йода для извлечения основной массы золота, а затем с пониженным содержанием йода для доизвлечения золота, причем эти растворы используются в обороте после электрохимического выделения золота с одновременной генерацией необходимого количества йода, после чего отмывку скрапа от йодистого калия и йода, связанного с нерастворимыми йодидами тяжелых и цветных металлов, ведут щелочными растворами, например продукционным раствором после осаждения золота, с одновременной конверсией нерастворимых йодидов металлов в гидроокиси и последующей водной отмывкой, осуществляемой в сочетании с электродиализной обработкой промвод, используемых повторно. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
1. Способ извлечения металлов из отходов, включающий выщелачивание отходов йодидными растворами, содержащими йод, отмывку выщелоченного продукта, электрохимическое выделение золота из продукционного раствора, регенерацию выщелачивающего раствора и использование его при выщелачивании, отличающийся тем, что перед выщелачиванием производят химическое обогащение последовательным извлечением из отходов тяжелых, цветных металлов и серебра, а выщелачивание ведут в две стадии: на первой слабокислыми йодидными растворами с повышенной концентрацией йода для извлечения основной массы золота, на второй с пониженным содержанием йода для доизвлечения золота с последующим использованием полученных растворов в обороте после электрохимического извлечения золота и одновременной генерацией необходимого количества йода, отмывку продукта от йодида и связанного йода ведут щелочными растворами с одновременной конверсией нерастворимых йодидов металлов в гидроокиси, последующей водной отмывкой и электродиализной обработкой промвод, используемых повторно.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание ведут агитационным методом.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отмывке выщелоченного продукта в качестве щелочного раствора используют регенерированный продукционный раствор.
Изобретение относится к области извлечения металлов из отходов и может быть использовано при переработке вторичного сырья, в том числе электронной промышленности, концентратов горнорудной промышленности и т.д.
Известен способ извлечения металлов из отходов (авт. св. N 1293070, кл. C 22 B 11/04) заключающийся в обработке предварительно подготовленного сырья растворами азотной кислоты или царской водки с последующим выделением металлов добавлением восстановителей.
Недостатки этого способа связаны с экологической опасностью процесса, обусловленной выделением токсичных газов и сбросных вод, безвозвратной потерей дорогостоящих реагентов.
Известен также способ извлечения металлов из электронного скрапа (патент США N 3957505, кл. C 22 B 11/04, 75/108) путем обработки его водным раствором, содержащим по весу 10 частей воды, 1 часть йода, 0,7-20 частей водорастворимого йодида, полученный раствор смешивают с восстановителем в присутствии или отсутствии буфера для восстановления растворенного йодида золота до металлического золота и осаждения практически чистого золота из раствора. После удаления осажденного золота из водного раствора к последнему добавляют окислитель (перекись водорода). Это приводит к восстановлению исходного состояния раствора, который используется повторно.
Недостатки этого способа связаны с необратимыми потерями металлов и дорогостоящего йода с выщелоченным скрапом за счет удержания продукционного раствора в влажном скрапе и образовании нерастворимых йодидов тяжелых металлов, составляющих основную массу перерабатываемого сырья. При этом необратимо тратятся дорогостоящие реагенты, регенерированный выщелачивающий раствор постоянно разбавляется и насыщается посторонними анионами, что потребует в дальнейшем введения дополнительных операций концентрирования и очистки растворов, без которых процесс выщелачивания золота в предложенном режиме окажется невозможным.
Наиболее близок к предложенному является способ извлечения металлов из отходов, преимущественно электронной промышленности (патент США N 5026420, кл. C 22 B 11/04, 75/712), включающий выщелачивание благородных металлов йодидными растворами, содержащими 10 частей водорастворимого йодида и 1 часть йода в диапазоне концентраций 1-20 г/л, очистку продукционных растворов после выщелачивания от ионов растворенных металлов, электрохимическое выделение золота и регенерацию выщелачивающего раствора. При этом очистка йодидных растворов, полученных в процессе выщелачивания золота из золотосодержащих материалов, происходит путем сорбционного извлечения растворенных металлических ионов на сильнокислой катионообменной смоле, анионов на сильноосновной ионообменной смоле. Кроме того для очистки растворов используются методы осаждения гидроокисей металлических ионов или проведение процессов в забуференной среде. Далее осуществляется процесс одновременного выделения золота и регенерации йода, заключающийся в том, что продукционный раствор подается в катодное отделение электрохимической ячейки, где золото электрохимически выделяется на катоде, а непрореагировавший йод восстанавливается до йодида, а затем из катодного отделения подается в анодное, где йодид окисляется до йода и тем самым регенерируется реактивная способность выщелачивающего раствора.
Недостатки известного способа являются неполная отмывкой йода из выщелоченного электронного скрапа, где он содержится главным образом в виде нерастворимых в воде йодидов тяжелых металлов, возможные потери золота при отмывки водой из-за пониженной растворимости йодидного комплекса золота в чистой воде, образование значительных количеств сбросных концентрированных по ионам металлов регенератов, быстрое снижением активности выщелачивающего раствора из-за взаимодействия окислителя с тяжелыми металлами и медью, составляющими основную массу обрабатываемого сырья.
Таким образом, большие потери дорогостоящего йода с нерастворимыми йодидами тяжелых и цветных металлов делают этот способ недостаточно экономичным и ограничивает возможности его использования только для скрапов с малым содержанием цветных и тяжелых металлов, что, в свою очередь, сужает сферу применения этого способа.
Задачей изобретения является создание способа извлечения металлов из отходов обладающего повышенной эффективностью, исключающего загрязнение окружающей среды токсичными газами и сбросными водами и обеспечивающего расширение сырьевой базы для производства благородных, цветных, редких и тяжелых металлов.
Технологический эффект заключается в сокращении потерь дорогостоящего йода, повышении экономичности, технологичности способа извлечения металлов из отходов электронной промышленности.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе извлечения металлов из отходов, преимущественно электронной промышленности (скрапа), включающего обработку отходов йодидными растворами, отмывку выщелоченного продукта, очистку продуктивных растворов после выщелачивания от ионов тяжелых металлов, электрохимическое выделение золота и регенерацию выщелачивающего раствора, согласно изобретению, перед обработкой производят химическое обогащение последовательным извлечением из отходов тяжелых, цветных металлов и серебра, а выщелачивание благородных металлов ведут одновременно с десорбцией йода с пластмассово-керамической основы обогащенного скрапа, которое осуществляется в две стадии, на первой слабокислыми йодидными растворами с повышенной концентрацией йода для извлечения основной массы золота, на второй с пониженным содержанием йода для доизвлечения золота с последующим использованием, полученных растворов в обороте, после электрохимического извлечения золота с одновременной генерацией необходимого количества йода, отмывку продукта от йодистого калия и связанного йода ведут щелочными растворами, например продукционным раствором после выделения золота, с одновременной конверсией нерастворимых йодидов металлов в гидроокиси и последующей водной отмывкой с последующей электродиализной обработкой промвод, используемых повторно, при этом выщелачивание металлов ведут агитационным методом. Кроме того выщелачивание можно вести агитационно-перкаляционным и перкаляционным методом.
Химическое обогащение, которое производят перед выщелачиванием последовательным извлечением из отходов тяжелых, цветных металлов и серебра посредством электрохимического растворения сначала олова, свинца, алюминия и цинка в щелочных растворах с одновременным выделением оловосвинцового порошка и последующей очисткой этих растворов от алюминия и цинка для повторного их использования позволяет получить дорогостоящий товарный продукт в виде оловосвинцового пропоя и обеспечивает замкнутый процесс по щелочи, экономя тем самым реагент.
Электрохимическое растворение цветных металлов, железа и серебра с помощью медно-аммиачных травильных растворов или раствора серной кислоты, с одновременным выделением меди на катоде и последующим цементированием цветных металлов и осаждением хлорида серебра для повторного использования травильных растворов и серной кислоты позволяет произвести товарную продукцию в виде меди, хлорида серебра, обеспечивая замкнутость процесса по медно-аммиачным и сернокислотным растворам, ликвидируя тем самым водосброс и экономя химические реагенты.
Введение отмывки выщелоченных отходов (скрапа) от захваченного золота йодидным раствором, позволяет снизить необратимые потери золота, сбрасываемого с выщелоченным скрапом, и то, что отмывку скрапа от захваченного йода ведут щелочными растворами с одновременной конверсией нерастворимых йодидов в гидроокиси, с последующей обработкой промвод электрохимическим и электродиализным методом и возвратом концентрированного раствора йодидной соли на доукрепление выщелачивающего раствора, а промвод на отмывку йода позволяет свести к минимуму потери йода, организовать замкнутый оборот промывных растворов, ликвидируя тем самым потери дорогого реагента, организовать замкнутый цикл по водорастворимым йодидным солям, используемых при выщелачивании, при полном отсутствии сброса токсичных вод в окружающую среду.
Пример. На переработку поступил материал, представляющий собой продукт, полученный путем механического обогащения электронного скрапа через операции дробления в замкнутом цикле, грохочения, воздушной классификации с последующим выделением металлической фракции методом магнитной и электростатической сепарации в количестве 100 г, содержащий, Au 0,52; Ag 2,20; Sn 15,9; Pb 7,48; Zn 0,36; Cu 27,60; Ni 0,20; Fe 5,00.
Выделение олова, свинца, алюминия и части цинка из скрапа осуществляли методом электрохимического растворения в 10-20% растворах щелочи, при анодной поляризации скрапа. Выщелачивание проводили в электролизере с анодом в виде корзины из нержавеющей стали, в которую загружали скрап, и цилиндрического катода, выполненного из того же материала, при постоянном перемешивании и отводе избыточного тепла. Процесс постоянно контролировали по изменению веса скрапа. При плотности тока 300 А/м 2 , силе тока 4А, отношении твердого к жидкому (Т:Ж)=3 и (комнатной) температуре 50-70 процесс заканчивается за 6 ч, при этом степень извлечения в раствор олова, свинца и алюминия и цинка составили соответственно (в) 92, 80, 65, 55 (концентрация элементов в растворе равна соответственно 47,38; 20,2; 2,11; 0,67 г/л). Одновременно на катоде осаждался оловосвинцовый порошок, постепенно осыпающийся на дно электролизера. Выход по току на уровне 18%
После отмывки выщелоченного скрапа от щелочи вес его составил 75,6 г Электролит фильтровали от оловосвинцового порошка и использовали повторно. По мере накопления в электролите алюминия и цинка часть раствора выводится из процесса и очищается от них высаживанием алюмината натрия путем охлаждения раствора до 16-18 градусов и последующей цементацией цинка на железной стружке. Очищенный электролит возвращается в голову процесса.
Очистка золотосодержащего электронного скрапа от меди и нерастворимых в щелочах цветных металлов осуществлялась посредством электрохимического выщелачивания этих элементов в медно-аммиачный травильный раствор или состав на основе моноэтаноламина с одновременным выделением порошкообразной меди на катоде. Процесс осуществлялся в описанном ранее электролизере с постоянным контролем убыли веса загруженного скрапа. При плотности тока 200 А/м 2 , Т:Ж 2, постоянной продувке воздуха и комнатной температуре процесс заканчивается за 6 ч, при этом степень извлечения меди, никеля и серебра в раствор составили соответственно (в) 98, 90, 73. Остаточное содержание меди в растворе после электролиза 10 г/л. После отмывки выщелоченного скрапа от медно-аммиачного травильного раствора вес его составил 46,8 г.
Электролит фильтровали от медного порошка и использовали повторно. По мере накопления в электролите серебра и никеля часть раствора выводится из процесса и после отгонки аммиака из него выделяется хлорид серебра и цементируется никель. Раствор доукрепляется аммонийной солью, аммиаком и возвращается в голову процесса.
Очистка скрапа от железа осуществлялась методом сернокислотного выщелачивания в присутствии окислителя с последующим осаждением гидроокиси железа.
Подготовленный таким образом материал (скрап) обрабатывался сначала йод-йодид содержащим раствором с повышенным содержанием йода (200 г/л KJ и 50 г/л J2), а затем в две стадии проводилась операция доизвлечения и отмывки золота с одновременной десорбцией сорбированного на пластмассово-керамической основе йода путем обработки йод-йодидными растворами с пониженным содержанием йода (200 г/л KJ и 0,1-5 г/л J2).
Продукционный раствор и полученные промывные воды обрабатывались электрохимическим способом в многокамерном электролизере при разных скоростях питания продукционным раствором и промывными водами.
Процесс осуществляли в четырехкамерном мембранном электролизере. В первую катодную камеру вводили промывные воды, выделяли золото и восстанавливали отмытый йод. В соседней анодной камере окисляли йод до концентрации 5 г/л и возвращали раствор на операцию отмывки золота (анолит 1).
Продукционный раствор вводили в следующую катодную камеру, выделяли золото и восстанавливали непрореагировавший йод до йодида после чего раствор направляли в анодную камеру, где йодид окисляли до йода (50 г/л). За счет протекания электрохимической реакции в катодной камере происходит подщелачивание раствора до pH 13. Часть католита направлялась на регенерацию и затем на выщелачивание (католит 1), другая часть (католит 2) на извлечение йода, захваченного с нерастворимыми йодидами металлов-примесей, путем конверсии их в гидроокиси. Полученные промывные воды с йодом объединялись с продукционным раствором и вновь подавались в катодную камеру электролизера.
Опыты по отмывке йода осуществляли следующим образом: навеску исходного сырья (200 г) выщелачивали йод-йодидным раствором состава 200 г/л KJ и 50 г/л J 2 при Ж:Т 2 и времени выщелачивания 30 мин, а затем отмывали от золота раствором с содержанием йода 5,3-5,1 г/л и суммарным содержанием J и J 2 , равным 250 г/л (анолит 1) в 2 стадии при Ж:Т 2 и времени перемешивания 30 мин.
Отфильтрованный отмытый от золота скрап (кек) с влажностью 20% делили на две равные части (100 г твердому). Одну часть отмывали раствором 0,1 Н KOH, вторую католитом 2.
Окончательную отмывку кека от йодида калия проводили методом вытеснения водой в две стадии. Промывную воду направляли в электродиализатор, на выходе из которого получали рассол с концентрацией 120-140 г/л по йодиду калия и обессоленную воду, направляемую на операцию отмывки.
Результаты и условия проведения экспериментов представлены в табл. 1 и 2.
Читайте также: