Способ извлечения оксидов алюминия и ванадия из алюмогетитсодержащих бокситов

 

Изобретение относится к биотехнологии , а именно к способам производства оксида алюминия из бокситов и использованием микроорганизмов. Целью изобретения является повышение извлечения оксида алюминия и ванадия. Способ заключается в обработке боксита перед автоклавным выщелачиванием предварительно выращенной культурой Aureobasidium pullulans при рН 13,0-14,0, температуре 20-30°С, соотношении Т:Ж 1:3-1:5 в течение 3-5 ч. Предварительная обработка алюмогетитсодержащих бокситов культурой A, pullulans позволяет повысить выход оксида алюминия с 93,3 до 95,8-97,1 % и увеличить выход на 3,5-4,8%. Кроме того, снижаются потери щелочи со шламом, выход ванадия ОЛЮб) увеличивается с 50 до 97,5% и предотвращаются его потери со шламом. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4754637/13 (22) 25.10.89 (46) 23.10.91. Бюл. ¹ 39 (71) Институт микробиологии АН СССР и

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт механической обработки полезных ископаемых "Механобр" (72) З.А.Авакян, Л.В.Огурцова, Г.И.Каравайко, О.Ф.Сафонова, Л.Г.Кулина и Ж.Д.Зинкевич (53) 66.061.34 (088.8) (56) Андреев П.И., Полькин С.И. Цветная металлургия, 1981, № 5, с. 14.

Патент США ¹ 3966874, кл. С 01 F 7/06, 1976. (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОКСИДОВ

АЛЮМИНИЯ И ВАНАДИЯ ИЗ АЛЮМОГЕТИТСОДЕРЖАЩИХ БОКСИТОВ (57) Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам производства окИзобретение относится к области биотехнологии, а именно к способам производства оксида алюминия (глинозема) из бокситов.

Цель изобретения — повышение извлечения оксидов алюминия и ванадия, Способ заключается в том, что алюмогетитсодержащий боксит обрабатывают предварительно выращенной культурой

AureobasidIum pullulans ВКМ F-1116 в течение 3 — 5 ч при 20 — 30"С и соотношении

Т:Ж = 1:3 — 1;5. Обработанный боксит подвергают выщелачиванию при 180-220 С по способу Байера. В результате в раствор переходит до 93,1 — 97,1% оксида алюминия и 95-98% ванадия.

„„Я „„1685994 А1 (з1)з С 12 N 1/14, С 22 В 3/00//С 12

N1/14,,С 12 R 1:645) сида алюминия из бокситов и использованиемм микроорганизмов. Целью изобретения является повышение извлечения оксида алюминия и ванадия. Способ заключается в обработке боксита перед автоклавным выщелачиванием предварительно выращенной культурой Aureobasidium рцПи!эпз при рН 13,0 — 14,0, температуре 20-30 С, соотношении Т:Ж= 1:3-1:5 в течение 3-5 ч.

Предварительная обработка алюмогетитсодержащих бокситов культурой А, рцПо!апз позволяет повысить выход оксида алюминия с 93,3 до 95,8 — 97,1% и увеличить выход

А120з на 3,5 — 4,8%, Кроме того, снижаются потери щелочи со шламом, выход ванадия (ЧТОБ) увеличивается с 50 до 97,5% и предотвращаются его потери со шламом. 2 табл.

Культивирование А. puliulans осуществляют на среде следующего состава, г/л: сахароза 20; (NH4)gS 04 1; Mg S04 0,2; KgHP04

1; NaCI 0,15. Исходный рН 7,0. В качестве посевного материала используют суспензию клеток А, pullulans в стерильной водопроводной воде (10 кл./мл), полученную

7 смывом 5-суточной культуры на скошенном сусло-агаре, Продолжительность культивирования на качалке (200 об/мин) при 30 С составляет 3 — 5 сут и определяется моментом достижения концентрации клеток в культуральной жидкости 10 кл./мл. Темпеб ратура 30 С вЂ” оптимальная для роста использованного штамма А. pullulans. В процессе культивирования рН среды снижа1685994 ется до значений 2,5-3,0, что свидетельствует об образовании А. pullulans органических кислот. А, pullulans также синтезирует зкзополисахарид пуллулан, накапливающийся в растворе, 5

Поскольку при автоклавном выщелачивании бокситов используют щелочно-алюминатные растворы с рН 14,0, то предварительную обработку культурой микроорганизма проводят в интервале 10 близких значений рН 12 — 13. Таким образом, выбор диапазона значений рН, при которых проводят обработку бокситов

AureobasidIum pul1u1ans, определяют значениями рН, оптимальными для осуществ- 15 ления выщелачивания бокситов по способу Байера.

1cn0llb3yют l 8Tl4T-гиббситовый боксит, измельченный до класса крупности 70 j менее 0,074 мм следуюшего химического со- 20 става, : А120з 45,5; Я1О2 1,9; Ре20з 24,45;

VzOs 0,04; TIOz 2,4. Содержание алюмогети,а 17

Концентрацию У205 в твердом образце определяют эмиссионно-спектральным ме- 25 тодом, SIOz и А12Оз- после сплавления твердого образца колориметрически, а концентрацию FezOq, СаО и NazO — атомноабсорбционным методом.

Обработку бокситов культурой микро- 30 организмов проводят следующим образом.

Жидкую культуру, содержащую клетки и метаболиты А, pullulans, смешивают с навеской боксита (Т/Ж = 1:3-1:5) и устанавли- вают рН 13,0-14,0 добавлением 35 щелочно-алюминатного раствора, Затем помещают на качалку(200 об/мин) на 3 — 5 ч при

20-30 С.

Под действием метаболитов А, pullulans происходит деструкция алюмогетита, спо- 40 собствующая более пслному его вскрытию и повышению выхода оксидов алюминия и ванадия при последующем автоклавном выщелачивании.

Для проведения автоклавного выщела- 45 чивания используют щелочно-алюминатный раствор следующего состава, г/л: AlzOs 114Я;

Ма20общ. 246,7; МЭ20кб 1 1,6; яэбщ = 3,53; гт.-.у = 3,36, где Ма20 бщ. суммарное весовое содержание NazOI<å 6и МагОку, Ма20кб со- 50 держание компонентов, : NazOKy содержание каустической щелочи, г/л; скпв каустический модуль — молекулярное отношение весовых содержаний NazO y и А1гОз; с4ощ — молекулярное отношение весовых 55 содержаний Ма20общ. и А! Оз.

Пример 1, В колбы Эрленмейера обbGMDM 250 Mll сс 100 MJl стерильной среды, содержащей, г/л: сахароза 20; КрНРО4

1; (NH4)zSO4 1; MgSO42,0; NaCI 0,15, рН 7,0, вносят 5 посевного материала (суспензии клеток А. Pullulans B KMF-1116 в стерильной воде) и инкубируют на качалке (200 об/мин) при 30 С в течение 5 сут, Затем в колбу с выросшей культурой вносят 20 г боксита, устанавливают рН 13,0 добавлением щелочно-алюминатного раствора и помещают на качалку (200 об/мин) на 3 ч при 25 С. Раствор отделяют от твердой фазы фильтрованием. Твердый остаток промывают 3 раза горячей водой (Т/Ж = 1:2), высушивают и подвергают автоклавному вы щелачиванию по способу Байера в.течение 2 ч при 220 С в присутствии СаО (Ç к весу боксита), Результаты анализа твердого остатка после выщелачивания (шлама), приведенные в табл. 1, показывают, что в результате обработки А. pullulans выход А12Оз в растворе после автоклавного выщелачивания возрастает с 92,3/ (контроль) до 97,1 /, т.е. на

4,8, содержание же Ма20 в шламе снижается с 5,53 (контроль) до 0,17 . Извлечение оксида ванадия в раствор составляет

97,5/, а контроле 50 .

Пример 2. Наращивают жидкую культуру А. pullulans как в примере 1, но в течение 3 сут, затем вносят 25 г боксита и устанавливают значение рН 13,2, Далее обработку осуществляют как в примере 1, Раствор отделяют от твердого остатка фильтрованием. Твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию согласно примеру 1. Химический анализ шлама после выщелачивания показывает (табл. 1), что извлечение А1 0з в раствор составляет 97,0%, т,е. повышается по сравнению с контролем на 4,7 /, а содержание МагО снижается с

5,53 (контроль) до 1,7 /, Извлечение оксида ванадия в раствор составляет 97,5 /, в контроле 50%, Пример 3. Наращивают жидкую культуру А. pullulans согласно примеру 1, вносят

ЗЗ г боксита и устанавливают рН 13,2, обрабатывают как в примере 1, Затем отделяют жидкую фазу фильтрованием, Твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию, как в примере 1. По данным химического анализа шламо= .-.-c, ввтоклавного выщелачивания (табл. 1), выход

AlzOs повышается на 3,2 по сравнению с контролем и составляет 95,5/„а содержание NazO снижается с 5,53/ до 0,7%, т.е. на 4,82, Извлечение оксида ванадия в раствор составляет 97,5, в контроле

50%.

Пример 4. Наращивают культуру А. роИц!апз согласно примеру 1, Вносят 50 г боксита, устанавливают значение рН 13,1 и обрабатывает как в примере 1, Далее отде1685994 ва!от как в примере 1 в течение 6 сут, Отделяют жидкую фазу от твердого остатка.

Далее твердый остаток подвергают автоклавному выщелэчиванию согласно примеру 1 и проводят анализ шламов боксита.

Результаты анализа показывают, что выход

А!гОз составляет 95,8, что на 3,5% выше, чем в контроле. Содержание МагО в шламе не превышают 0,72, т.е. снижается на

4,81ф,. В раствор переходят 97,5 Чг05, тогда как в контроле в раствор переходит

50 Чг05.

Пример 8. Наращивают культуру А.

pullulans как в примере 1, вносят 33 г бокси та, устанавливают значение рН 13,1 и обрабатывают в тех же условиях, что в примере

55 ляют жидкую фазу, твердый остаток подвергают автоклэвному выщелачиваную как в примере 1. Анализ шлама (табл, 1) показывает, что выход А!гОз из обработанного А, pullulans боксита составляет 94,4, т.е. он 5 выше, чем в контроле на 2,1, а содержание

МагО в шламе снижается с 5,53 (контроль) до 1,7, т.е. на 3,83 . В раствор переходит

95 VzOs, тогда как концентрация ЧгОз в контрольном растворе составляет 50 . 10

Пример 5. Наращивают культуру А.

pullulans согласно примеру 1, вносят 20 г боксита, устанавливают значение рН равным 12,0 и обрабатывают как в примере 1.

Отделяют жидкую фазу фильтрованием. Да- 15 лее твердый остаток подвергается автоклавному выщелачиванию как в примере 1.

Анализ шлама боксита (табл. 1) показывает. что выход А!гОз составляет 93,2, что на

0,9 выше, чем в контроле, а содержание 20

МагО в твердом остатке составляет 2,98 no сравнению с 5,53о в контроле. В раствор переходит 92,5 Чг05, в контроле в раствор переходит 50 VzOs.

Пример 6. Наращивают культуру А. 25

pullulans согласно примеру 1, вносят 20 г боксита и обрабатывают как в примере 1, устанавливают значение рН равным 14,0, но продолжительность инкубации 5 ч. Отделяют жидкую фазу от твердого остатка. Далее 30 твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию как в примере 1. Определение химического состава шламов (табл. 1) показывает, что в результате обработки А.

pullulans выход А!гОз составляет 97,0, что 35 на 4,7 выше, чем в контроле. Содержание

МагО в шламе боксита, подвергнутого обработке А, pullulans, снижается с 5,53 (контроль) до 1,65, т.е. на 3,88 . В раствор переходит 90% VzOs, тогда как в контроле в 40 раствор переходит 50 Чг05.

Пример 7. Наращивают культуру А.

pullulas согласно примеру 1, вносят 35 r боксита, устанавливают рН 13,4 и обрабаты1 в течение актоклэвному выщелачивэнию согласно примеру 1, Результаты анализа шлама боксита (табл. 1) показывают, что выход А!гОз в этом случае составляет 94,4, что на 2,1 превышает выход А!гОз в контроле. Содержание МагО в шламе составляет

0,75, т.е. снижается на 4,78 по сравнению с контролем. В раствор переходит 95 оксида ванадия, в контроле 50 VzO

Пример 9. Наращивают культуру А, pullulans соглавно примеру 1, вносят 33 г боксита, устанавливают значение рН 13,0 и обрабатывают согласно примеру 1, но в течение, 2 ч при 15 С. Затем жидкую фазу отделяют от твердого остатка, твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию согласно примеру !. Результаты химического анализа шламо, приведенные в табл. 1, показывают, что выход А!гОз составляет 93 1, что на 0,8 выше, чем в контроле, Концентрация NazO в шламе составляет 2,63, т,е. ниже, чем в контроле на

2,9 . В раствор переходит 87,5 VzOs.

Пример 10. Наращивают культуру А.

pullulans согласно примеру 1, вносят 33 r боксита, доводят рН до значений 13,2 и обрабатывают в тех же условиях, что в примере 1, за исключением того, что температура в данном случае составляет 20 С, Жидкую фазу отделяют от твердого остатка, Далее боксит подвергают автоклавному выщелачиванию согласно примеру 1. Анализ шламов после автоклэвного выщелачивания (табл. 1) свидетельствует, что выход А!гОз. составляет 95,9, что íà 3,6 выше, чем в контроле. Содержание МагО в шламе не превышает 07, т.е. ниже, чем в контроле на 4,83 . В раствор переходит 92,5 Vz05, тогда как в контроле в раствор переходит

50 VzOq.

Пример 11. Наращивают культуру А.

puIIuIans согласно примеру 1, вносят 33 r боксита, устанавливают значение рН 13,1 и обрабатывают как в примере 1 за исключением того, что процесс осуществляют при 30 С. Затем жидкую фазу отделяют от твердой. Далее твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию согласно примеру 1; Анализ шлама боксита показывает(табл. 1), что выход боксита составляет 97,1, что превышает выход контроля на 4,8%.

Содержание МагО в шламе 0,71, т.е. на 4.82 ниже, чем в контроле, В растворе переходит 97,5 VzOs, тогда как в контроле в раствор переходит 50

Vz0s.

Приведенные примеры показывают, что предварительная обработка алюмогетитсо-, : держащих бокситов культурой А. рцИО!эпз

1685994 позволяет повысить выход оксида алюминия с 93,3 до 95,8-97,1 и увеличить выход А!203 на 3,5 — 4,8, что при крупнотоннажном производстве при переработке

1 млн тонн боксита позволяет дополнитель- 5 но получить 29760 т А1203. Кроме тога, увеличивается выход ванадия (Ч208) с 50 (контроль) до 97,5;(>.

При автоклавном выщелачивании бокситов по способу Байера кремний, содержа- 10 щийся в шламах, входит в состав нерастворимого гидроалюмосиликата натрия (ГАСН). Как видно из данных, приведенных в табл. 2, предварительная обработка боксита А.

pullulans приводит к изменению химическо- 15 го и минерального состава шламов, что выражается в снижении содержания Na2(3, связанного в ГАСН, т.е, снижаются потери щелочи со шламом.

Преимущества предлагаемого способа 20 обусловлены повышением выхода оксида алюминия, снижением потерь щелочи со шламом, извлечением до 98 Ч205 в раствор и предотвращением его потери со шламом, Формула изобретения

Способ извлечения оксидов алюминия и ванадия из алюмогетитсодержащих бокситов, предусматривающий измельчение бокситов, их нагревание и выЩелачивание щелочно-алюминатным раствором при рН

13 — 14, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения оксидов алюминия и ванадия, бокситы после их измельчения обрабатывают в присутствии культуральной жидкости предварительно выращенной культуры Aureobasidium pullulans BKMF1116 при 20 — 30 С, соотношении бокситов и культуральной жидкости 1:3 — 1:5 в течение

3 — 5ч.. Таблица1

Пример Т;Ж рН Время„, С Химический состав шламов после выщелачивания, 7 Выход Увеличение — А1 01, выхода

А1 0 : 810> Na o CaO Fe<03 А1 О„Х

5,53

0,17

l,7O

o,7l

l,7О

2,98

1,65

0,72

0,75

2,63

О,70

О,71

92,3

97,1

97,0

95, 5

94,4

93,2

97,0

95,8

94,4

93,1

95,9

97, 1

6,52

9,89

8,44

8,29

7,83

7,03

8,5О

8,50

8,68

9,30 ,, çî

9,89

4,8

4,7

3 2

2,1

0,9

4,7

3,5

2,1

0,8

3 6

4,8

-?5

?5

Г

?5

25 15

20 зо з з

3 з з

4

2

3 з

1:5 13,0

1:4 13,2

1:3 13 2

1:2 13,1

1:5 12,0

1:5 14,0

1:3 13,4

1:З

1:3 13,0

1:3 13>2

1:3 13,1 м.

Боксит обрабатывают стерильной питательной средой и затем выщелачивают по способу Банера.

Таблица2

Влияние предварительной обработки боксита

А. pullulans на содержание Na<0 в шламе

Приме

Na 0 в шламе, Ма20 в составе ГАСНа, входящего в шлам, /.

Исходный боксит я

Контроли

2 з

5

7

9

lO

Контроль

2

4

6

8

9 l0

61,57

13,56

7,06

7,37

10,52

12, 34

13,07

7,21

10,90

10„10

12>56

7,08

7,О1

5 53

0,17

), 70.

0,71 l, 70

?,48

1,65

0,72

0,75

Z 63

0,70

0,71

2,67

7,79

3,15

3, 18

2,94

2,97

2,51

3,16

3,40

5 69

З,64

2,40

3,15

3,27

1,86

1,88

1, 74

1,75

1,48

1,87

2,01

3,36

2,15

1,42

1,86

16,43

48,89

66,74

66,8

64,44

59,62

52,77

67,01

7l,0

65, 09

50,0!

64,40

66, 70