Ступенчатый способ дробления для регенерации благородных металлов из шлака
Изобретение относится к извлечению и регенерации благородных металлов. В предложенном способе, включающем множество стадий дробления, на каждой из которых получают частицы шлака, имеющие последовательно меньшие размеры диаметра частиц, причем стадии дробления повторяют до получения конечного требуемого размера диаметра частиц, стадии суспендирования этих дробленых частиц шлака в жидкой среде после каждой стадии дробления, согласно изобретению в качестве шлака используют шлак, полученный при сжигании угля в топке или котле, указанные стадии суспендирования осуществляют для образования суспензии из легких частиц и тяжелых частиц, причем указанные тяжелые частицы содержат благородные металлы и обеспечивают разделение дробленых частиц шлака в суспензии на основе их массы с образованием совокупности легких частиц и совокупности тяжелых частиц, при этом после каждой стадии суспендирования удаляют легкие частицы из суспензии так, чтобы она состояла по существу из тяжелых частиц, и улавливают тяжелые частицы для повторного дробления до получения конечного желаемого размера диаметра частиц. Обеспечивается высокая эффективность и снижение затрат. 9 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу извлечения и регенерации благородных металлов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу ступенчатого дробления для извлечения и регенерации благородных металлов из шлака, полученного в результате сжигания угля в топках и котлах.
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Благородные металлы имеют значительную технологическую важность. Они включают в себя такие элементы, как платина, золото, рутений, родий, палладий, рений, иридий, осмий и аналогичные элементы. Технологическая важность благородных металлов иллюстрируется их многими и разнообразными случаями применения в областях катализа, электроники и ювелирных изделиях. Стойкость к окислению благородных металлов делает их пригодными для высокотемпературных применений. В виде металлов благородные металлы являются биосовместимыми, а также обладают высоким сопротивлением коррозии. Это делает их пригодными для применения в медицине и стоматологии. Благородные металлы чрезвычайно редки из-за их малого распространения в природе и сложности технологических процессов их извлечения и аффинажа.
Ископаемые топлива, например уголь, как правило, используют в топках и котлах для получения водяного пара и, в конечном счете - электрической энергии для промышленных целей. Водяной пар, как правило, используют для приведения в действие генераторов и производства электроэнергии. Хотя водяной пар является промежуточным продуктом, который требуется для получения, в конечном счете, электроэнергии, при сжигании угля в котлах в результате получают побочные продукты.
Одним типом пылеугольного котла является циклонная топка. Циклонная топка представляет собой водоохлаждаемую топку медленного нагрева, имеющую горизонтальную цилиндрическую форму, в которой ископаемое топливо, например уголь, сжигают циклонически. При сжигании угля в котле получают тепло, которое приводит к кипению воды, циркулирующей по трубам, которые расположены по внешней периферии котла. В результате этого процесса получают водяной пар, который требуется для получения, в конечном счете, электрической энергии.
В результате процесса сжигания угля получают побочные продукты, например шлак. Шлак содержит расплавленные загрязнения процесса сжигания угля, включающие в себя окиси, силикаты и металлическое железо. Шлак улавливают в сборном чане, расположенном под топкой для сжигания угля. Шлак из топки для сжигания угля является потенциальным источником благородных металлов, например платины, золота, рутения, родия, рения, иридия и осмия. Большое количества полученного циклонного шлака доступно для извлечения и регенерации благородных металлов при небольших затратах.
Имеются известные способы регенерации, соответствующие предшествующему уровню техники, которые предусматривают регенерацию благородных металлов из полиметаллических или углеродосодержащих руд, шлака выплавки металла и использованных катализаторов. Они включают в себя электрохимические способы, пирометаллургические способы, в которых используются восстановители и термическая обработка, комплексообразователи, например цианиды, и способы регенерации с выщелачиванием, при использовании различных кислых растворов. В патенте США №4268363, выданном Кофлину и др., описано электрохимическое газообразование углеродосодержащих материалов для получения окислов углерода на аноде и водорода или металлических элементов, включая благородные металлы, на катоде электролитической ванны.
В патенте США №4997532, выданном Флэксу и др., описывается способ, в котором благородные металлы извлекают из исходного материала сначала путем выщелачивания веществ посредством минеральной кислоты (оставляя в осадке благородные металлы) с последующей обработкой осадка безводной жидкостью, содержащей бром для образования комплекса формулы R[MeBrx], и воздействием на этот комплекс посредством электролиза, в результате которого благородный металл осаждается на катоде.
В патенте США №4717419 описывается способ регенерации благородных металлов из железосодержащих шлаков, получаемых в процессе плавления никеля и меди. Шлаки обрабатывают в восстановительных условиях при температурах 1100-1400°С с последующим дополнительным восстановлением путем добавления сернистого соединения. После этого расплавленный шлак охлаждают в контролируемых условиях. После дробления и измельчения благородные металлы, которые были сконцентрированы в металлической фазе на основе железа, могут быть отделены посредством магнитной сепарации.
В патенте США №5238485, выданном Шуберту и др., указано, что благородные металлы могут быть регенерированы из полиметаллических руд посредством нагрева руды до расплавленного состояния с восстановителем, флюсом и добавкой, приводящей к охрупчиванию железа. После охлаждения благородные металлы отделяют посредством использования электролитического процесса или избирательного химического растворения.
В патенте США №5626647, выданном Кору, описывается способ, в котором благородные металлы регенерируют из углеродосодержащей руды посредством выщелачивающего раствора, содержащего цианид, царскую водку или тиомочевину.
В патенте США №4404022, выданном Годбиру, описывается способ обработки шлака доре. Шлак доре является шлаком из печи доре, которая используется для плавления шлама, полученного при электролитическом рафинировании меди, для получения металла доре, состоящего по существу из серебра и золота. Этот способ предусматривает измельчение шлака, смешивание полученной волокнистой массы с водой для образования суспензии, введение соответствующего коллектора, например, диизобутилдитиофосфата натрия, добавление пригодного пенообразователя, например, метилизобутилкарбинола, аэрирование суспензии и отделение пены, содержащей благородные металлы, от остальной суспензии.
На известном уровне техники имеются проблемы, связанные с применением каждого из вышеуказанных способов. При использовании сильных минеральных кислот возникают проблемы, связанные с безопасностью. Для электрохимической обработки или электролиза требуется специализированное оборудование. Для нагрева шлака до расплавленного состоянии требуются большие печи. Пенообразователи и коллекторы могут быть токсичными и дорогими. Поэтому требуется разработать способ регенерации благородного металла из шлака, полученного при сжигании угля в топке, который не требует электролиза или введения концентрированных, токсичных и дорогих химических реагентов, который не требует нагрева шлака, и который был бы более приемлем экономически и экологически.
Соединенные Штаты, которые в настоящее время импортируют большую долю требуемых благородных металлов, станут менее зависимыми от зарубежных поставок благородных металлов. Регенерация благородных металлов из шлака, полученного при сжигании угля в топке, поможет уменьшить необходимость в разработке месторождений и, таким образом, уменьшить проблемы, связанные с охраной окружающей среды. Кроме того, текущая стоимость утилизации шлака, полученного при сжигании угля в циклонных печах, будет несколько снижена благодаря реализации ценности содержимого шлака в виде благородных металлов.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение получения ступенчатого дробления для извлечения и регенерации благородных металлов из шлака, полученного при сжигании угля в топках или котлах.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение получения ступенчатого способа дробления для извлечения и регенерации благородных металлов из шлака, полученного при сжигании угля в топках или котлах, который является экологически более приемлемым, чем технологии извлечения и регенерации, используемые в настоящее время.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение получения более экономичного ступенчатого способа дробления для извлечения и регенерации благородных металлов из шлака, полученного при сжигании угля в топках и котлах.
Вышеуказанные задачи вместе с преимуществами по сравнению со способами регенерации благородных металлов, соответствующими предшествующему уровню техники, которые станут очевидными из приводимого ниже описания, реализуются с помощью настоящего изобретения.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает ступенчатый способ дробления для регенерации благородных металлов из шлака, включающий множество стадий дробления, на каждой из которых получают частицы шлака, имеющие последовательно меньшие размеры диаметра частиц, причем стадии дробления повторяют до получения конечного требуемого размера диаметра частиц, суспендирование этих дробленых частиц шлака в жидкой среде после каждой стадии дробления, при этом в качестве шлака используют шлак, полученный при сжигании угля в топке или котле, указанную стадию суспендирования осуществляют для образования суспензии из легких частиц и тяжелых частиц, причем указанные тяжелые частицы содержат благородные металлы и обеспечивают разделение дробленых частиц шлака в суспензии на основе их массы с образованием совокупности легких частиц и совокупности тяжелых частиц, при этом после каждой стадии суспендирования удаляют легкие частицы из суспензии так, чтобы она состояла по существу из тяжелых частиц, и улавливают тяжелые частицы для повторного дробления до получения конечного желаемого размера диаметра частиц.
В предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение обеспечивает получение способа регенерации благородных металлов из шлака, полученного при сжигании угля в топке или котле, предусматривающего: дробление шлака, который был уловлен из топки или котла при сжигании угля, для образования дробленых частиц шлака, имеющих первый размер диаметра частиц; суспендирование дробленых частиц в жидкой среде для образования суспензии дробленых частиц шлака, причем суспензия содержит легкие частицы и тяжелые частицы, при этом указанные легкие частицы и тяжелые частицы имеют указанный первый размер диаметра частиц; предоставление возможности дробленым частицам шлака в суспензии разделяться на основе массы частиц, образуя в соответствии с этим совокупность легких частиц и совокупность тяжелых частиц; удаление легких частиц из суспензии; улавливание и сушку тяжелых частиц; повторное дробление тяжелых частиц для образования дробленых частиц шлака, имеющих второй размер диаметра частиц, причем указанный второй размер диаметра частиц меньше указанного первого размера диаметра частиц; повторное суспендирование дробленых частиц шлака в жидкой среде для образования суспензии дробленых частиц шлака, при этом суспензия содержит легкие частицы и тяжелые частицы, указанные легкие частицы и тяжелые частицы имеют второй размер диаметра частиц; предоставление возможности дробленым частицам шлака в суспензии разделяться на основе массы частиц, образуя в соответствии с этим совокупность легких частиц и совокупность тяжелых частиц; удаление легких частиц из суспензии; улавливание и сушку тяжелых частиц;
повторное дробление тяжелых частиц для образования дробленых частиц шлака, имеющих третий размер диаметра частиц, причем указанный третий размер диаметра частиц меньше указанного второго размера диаметра частиц; повторное суспендирование дробленых частиц шлака в жидкой среде для образования суспензии дробленых частиц шлака, при этом суспензия содержит легкие частицы и тяжелые частицы, указанные легкие частицы и тяжелые частицы имеют третий размер диаметра частиц; предоставление возможности дробленым частицам шлака в суспензии разделяться на основе массы частиц, образуя в соответствии с этим совокупность легких частиц и совокупность тяжелых частиц; удаление легких частиц из суспензии; продолжение суспендирования указанных легких частиц и тяжелых частиц, имеющих указанный третий размер диаметра частиц, и удаление легких частиц до тех пор, пока суспензия по существу не будет состоять из тяжелых частиц.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 и 2 - микрофотографии оплавленной тяжелой металлической частицы на основе железа, имеющей диаметр, составляющий приблизительно 1 мм, содержащей более мелкие частицы, которые регенерированы из шлака, полученного при сжигании угля в циклонном котле. Оплавленная частица на основе железа имеет благородные металлы, связанные с ней. Имеется некоторое количество несгоревшего углерода.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
При сжигании угля в топке или котле для сжигания угля уголь переходит в газообразное состояние, однако минеральное содержание угля остается в виде расплавленной золы или шлака. Шлак содержит химические соединения тяжелой металлической фазы на основе железа, имеющей связанные с ней благородные металлы. Кроме того, шлак также содержит различные легкие соединения хрупкого силиката и неорганического окисла. Традиционно шлак, получаемый из процесса сжигания угля, собирают, быстро охлаждают и выгружают на землю.
Настоящее изобретение обеспечивает получение экологически приемлемого и экономичного способа регенерации благородных металлов из шлака, который получают в качестве побочного продукта при сжигании угля. В настоящем изобретении используется способ ступенчатого дробления для регенерации благородных металлов из быстро охлажденного шлака, полученного в качестве побочного продукта при сжигании угля в топке или котле, работающих на угле.
Известно, что в течение процесса сжигания угля благородные металлы в угле непосредственно связываются с тяжелой металлической фазой на основе железа. Благородные металлы, регенерируемые из шлака, являются, по меньшей мере, одним элементом, выбранным из группы, состоящей из платины, золота, рутения, родия, палладия, рения, иридия и осмия. В способе, соответствующем настоящему изобретению, используется способ управляемого ступенчатого дробления, который требует освобождения благородных металлов, которые удерживаются в тяжелой металлической фазе на основе железа, образуемой в течение процесса сжигания угля.
Способ, соответствующий настоящему изобретению, основан на предположении, что при сжигании угля в топке или котле, работающем на угле, предпочтительно в циклонном котле, благородные металлы образуют тесные связи с тяжелой металлической фазой на основе железа расплавленного шлака. При охлаждении шлака в сборном чане, наполненном водой, металлическая фаза на основе железа остается пластичной и, таким образом, остается большей по размеру по отношению к хрупкой силикатной матрице или фазе. Следовательно, совокупность тяжелых металлических частиц, содержащих пластичную металлическую фазу на основе железа с благородными металлами, тесно связанными с ней, может быть просто отделена от совокупности легких частиц или фазы окислов и силикатов.
Настоящее изобретение обеспечивает получение способа ступенчатого дробления для регенерации благородных металлов из шлака, полученного при сжигании угля в топке или котле. Способ ступенчатого дробления, соответствующий настоящему изобретению, предусматривает множество стадий дробления. На каждой стадии дробления получают частицы шлака, имеющие последовательно меньшие размеры диаметра частиц, и повторяют дробление до тех пор, пока не будет получен требуемый конечный размер частиц. После каждой стадии дробления следует суспендирование дробленых частиц шлака в жидкой среде для образования суспензии легких частиц и тяжелых частиц. Дробленым частицам шлака в суспензии предоставляют возможность разделяться на основе массы частиц, образуя в соответствии с этим совокупность легких частиц и совокупность тяжелых частиц. После каждой стадии суспендирования следует удаление легких частиц из суспензии так, чтобы указанная суспензия состояла по существу из тяжелых частиц. Тяжелые частицы, содержащие благородные металлы, улавливают.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения шлак подвергают воздействию процесса ступенчатого дробления, предусматривающего три отдельные стадии дробления. Шлак дробят на частицы, имеющие первый размер диаметра частиц. В одном предпочтительном варианте осуществления первый размер диаметра частиц составляет менее приблизительно 150 мкм. После этого эти частицы шлака суспендируют в жидкой среде для образования суспензии частиц шлака. Суспензия содержит легкие частицы, которые по существу содержат химические соединения силикатов и окислов, и тяжелые частицы, которые по существу содержат тяжелое металлическое железо, имеющее благородные металлы, связанные с ним. Дробленым частицам шлака в суспензии предоставляют возможность разделяться на основе массы частиц, образуя в соответствии с этим совокупность легких частиц и совокупность тяжелых частиц. Легкие частицы затем отделяют от тяжелых частиц путем удаления из суспензии. Тяжелые частицы улавливают и сушат.
После этого осушенные тяжелые частицы шлака подвергают воздействию второй стадии дробления для образования частиц, имеющих третий размер диаметра частиц, который меньше первого размера диаметра частиц. В одном предпочтительном варианте осуществления второй размер диаметра частиц меньше приблизительно 75 мкм. Как описано выше, эти дополнительно дробленые частицы шлака после этого суспендируют в жидкой среде для образования второй суспензии дробленых частиц шлака. Эта вторая суспензия содержит легкие частицы и тяжелые частицы. Частицам шлака предоставляют возможность разделяться на основе массы частиц, образуя в соответствии с этим совокупность легких частиц и совокупность тяжелых частиц. Легкие частицы отделяют от тяжелых частиц путем удаления из суспензии. Тяжелые частицы и в этом случае улавливают и сушат.
После этого сухие тяжелые частицы шлака подвергают воздействию третьей стадии дробления для образования частиц, имеющих второй размер диаметра частиц, который меньше второго размера диаметра частиц. В одном предпочтительном варианте осуществления второй размер диаметра частиц меньше приблизительно 10 мкм. Как описано выше, эти дополнительно дробленые частицы шлака после этого суспендируют в жидкой среде для образования третьей суспензии дробленых частиц шлака. Эта третья суспензия содержит легкие частицы и тяжелые частицы. Частицам шлака предоставляют возможность разделяться на основе массы частиц, образуя в соответствии с этим совокупность легких частиц и совокупность тяжелых частиц. Легкие частицы отделяют от тяжелых частиц путем удаления из суспензии. Тяжелые частицы и в этом случае улавливают.
Эти дробленые частицы шлака, имеющие диаметр менее приблизительно 10 мкм, по существу имеют порошкообразный вид. Частицы порошкообразного шлака затем суспендируют в жидкой среде. Каким-либо оставшимся легким частицам предоставляют возможность отделяться (на основе массы) от тяжелых металлических частиц фазы на основе железа. Суспендирование частиц шлака в жидкой среде и удаление легких частиц повторяют до тех пор, пока суспензия по существу не будет состоять из тяжелых частиц, которые затем улавливают и сушат. Эти тяжелые частицы, содержащие железо, имеют благородные металлы, связанные с ними.
Представляется, что в настоящем изобретении может быть использован шлак, полученный из разных разновидностей угля. Пригодными разновидностями угля являются каменный уголь, полубитуминозный уголь (черный лигнит), лигнит и антрацит. Самой предпочтительной разновидностью угля, которая может быть использована, является каменный уголь.
Имеется три разных типа котлов или топок, которые используют для сжигания угля. В настоящем изобретении используют шлак из циклонных топок или котлов, работающих на угле. Предпочтительным шлаком является побочный продукт сжигания угля в горизонтально расположенной циклонной топке. Горизонтальный котел специально предназначен для сжигания низкосортного угля и разновидностей угля с высоким содержанием золы, имеющей низкую температуру плавления. Для завершения дополнительного описания процесса сжигания угля и топок смотри работу Кирк-Отмера "The Concise Encyclopedia of Chemical Technology", 4th Edition, John Wiley & Sons, Inc., 1999, pp.464-465.
Как описано выше, в способе регенерации благородных металлов, соответствующем настоящему изобретению, используют шлак из циклонного котла. Процесс циклонного сжигания важен для концентрации драгоценных металлов в побочных продуктах сжигания угля. Циклонные котлы не выбрасывают благородные металлы через дымовую вытяжную трубу, при этом процесс циклонного сжигания концентрирует благородные металлы в расплавленной металлической фазе на основе железа шлака. После этого расплавленный шлак из процесса циклонного сжигания дренируют в наполненный водой резервуар для улавливания шлака. Таким образом, наиболее предпочтительным является шлак из циклонной топки для сжигания угля.
Как указано выше, способ регенерации благородных металлов, соответствующий настоящему изобретению, основан на управляемом ступенчатом дроблении или измельчении сухого шлака из котла, сжигающего уголь. Измельчение или дробление шлака может осуществляться посредством любых известных средств для дробления или измельчения, включающих с себя (но без ограничения ими) щековую дробилку, конусную дробилку для первичного дробления и шаровую мельницу для тонкого помола. Наиболее предпочтительным способом первичного дробления сухих частиц шлака является дробление с помощью щековой дробилки. Самым предпочтительным способом тонкого помола сухих частиц шлака является помол с помощью обычной шаровой мельницы.
Как указано выше, дробленые частицы суспендируют в жидкой среде для облегчения отделения легких частиц, по существу содержащих хрупкие силикаты и окислы, от тяжелых частиц, по существу содержащих металлическую фазу на основе железа с благородным металлом, связанным с ней.
Жидкости, например вода, и тяжелые жидкости могут быть использованы для суспендирования дробленых частиц шлака и облегчения разделения. Тяжелые жидкости включают в себя тяжелые неорганические солевые растворы и тяжелые органические растворители. Используемый в этой заявке термин "тяжелые жидкости" относится к любой жидкости, имеющей удельный вес более единицы, и которые обычно используют для разделения минералов. Пригодные тяжелые неорганические солевые растворы включают в себя хлорид натрия, хлорид кальция, хлорид цинка, раствор Сонштадта, который является водным раствором ртути(2)-иодистоводородного калия, раствор Клейна, который является водным раствором боровольфрамовокислого кадмия, раствор Рорбаха, который является водным раствором ртути(2)-иодистоводородного бария.
Пригодные тяжелые органические растворители включают в себя бромоформ, тетрабромэтан, раствор Брауна, который является дийодометаном, и раствор Клеричи, который является раствором формиата таллия и малоната. С точки зрения экономики и охраны окружающей среды самой предпочтительной жидкой средой, которую используют для суспендирования дробленых частиц шлака, является вода.
Как только совокупность легких частиц отделена от совокупности тяжелых частиц, тяжелые частицы улавливают для сушки и последующего дробления. Отделение тяжелых частиц, содержащих железо, осуществляют с помощью известных средств для отделения включающих в себя (но не ограниченных указанными средствами) технологию гидроциклонного улавливания, технологию разделения посредством динамического завихрения, технологию контроля плотности при использовании магнитных сепараторов или без них и аналогичные технологии. Применение магнитной сепарации является предпочтительным способом для ускорения отделения более легких частиц от тяжелых частиц, содержащих железо, имеющих размер диаметра частиц, составляющий менее приблизительно 10 мкм.
Сушку дробленых тяжелых частиц шлака осуществляют с помощью известных средств сушки. Пригодные способы сушки включают в себя (но не ограничены указанными способами) воздушную сушку и печную сушку. Воздушная сушка дробленых частиц шлака, очевидно, более пригодна с экономической точки зрения.
Кроме того, для отделения и удаления совокупности легких хрупких силикатных частиц от тяжелых частиц железной фазы могут оказаться пригодными технологии пенной флотации при использовании поверхностно-активных веществ.
Источником благородных металлов, например, платины, золота, рутения, родия, палладия, рения, иридия и осмия, является сухой шлак из циклонных котлов. Технологическая важность благородных металлов иллюстрируется их многими и разнообразными случаями применения в областях катализа, электроники и ювелирных изделиях. Стойкость к окислению этих благородных металлов делает их пригодными для высокотемпературных применений. В виде металлов благородные металлы являются биосовместимыми, а также обладают высоким сопротивлением коррозии. Это делает их пригодными для применения в медицине и стоматологии. Благородные металлы чрезвычайно редки из-за их малого распространения в природе и сложности технологических процессов их извлечения и аффинажа.
Один благородный металл, в частности платина, пригоден в качестве катализатора при перегонке нефти, в качестве каталитического дожигателя выхлопных газов в автомобилях, катализатора при сжигании углеводорода, катализатора во многих отраслях химической промышленности и в некоторой степени в качестве химиотерапевтического вещества для больных раком.
Способ, соответствующий настоящему изобретению, более чувствителен к технологии сжигания угля, чем к типу используемого угля. Таким образом, для извлечения и регенерации благородных металлов с помощью способа, соответствующего настоящему изобретению, предпочтительным является шлак, получаемый из большинства видов угля.
Хотя способы, соответствующие настоящему изобретению, были описаны со ссылкой на технологический процесс мелкосерийного извлечения и регенерации, представляется, что способы, соответствующие настоящему изобретению, могут быть просто использованы в крупномасштабном производстве.
Примеры, которые приведены ниже, предназначены для иллюстрации способов (регенерации благородных металлов), соответствующих настоящему изобретению, но в любом случае не должны рассматриваться для ограничения способов, соответствующих настоящему изобретению.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Пример 1
Шлак из циклонной топки для сжигания угля подвергали воздействию операций способа регенерации благородных металлов, соответствующего настоящему изобретению. Короче говоря, приблизительно 1 кг быстро охлажденного шлака улавливали и подвергали воздушной сушке. Сухой шлак дробили для образования частиц шлака, имеющих диаметр менее приблизительно 150 мкм. Дробление осуществляли сначала с помощью щековой дробилки для измельчения сухого шлака до частиц размером менее приблизительно 5 мм с последующим измельчением частиц шлака до размера менее приблизительно 150 мкм.
Дробленые частицы шлака помещали в большой стеклянный цилиндр и затем суспендировали в воде для образования суспензии дробленых частиц шлака. Суспензия содержала совокупность легких частиц, содержащую хрупкие силикаты и окислы, и совокупность тяжелых частиц, содержащую металлическое железо, имеющее связанные с ним благородные металлы, причем частицы имели размер диаметра частиц, составляющий менее приблизительно 150 мкм. Суспензии дробленых частиц шлака предоставляли возможность разделяться на основе массы частиц, образуя в соответствии с этим совокупность легких частиц на верхней поверхности цилиндра и совокупность тяжелых частиц на нижней поверхности цилиндра. Совокупность более легких частиц удаляли из суспензии посредством декантации (сцеживания). Тяжелые частицы улавливали и сушили.
Тяжелые частицы подвергали вторичному дроблению для образования дробленых частиц шлака, имеющих диаметр менее приблизительно 75 мкм. И в этом случае дробленые частицы шлака помещали в большой стеклянный цилиндр и затем суспендировали в воде для образования суспензии, дробленых частиц шлака. Суспензия состояла из совокупности легких частиц, содержащей хрупкие силикаты и окислы, и совокупности тяжелых частиц, содержащей металлическое железо, имеющее связанные с ним благородные металлы. Суспензии дробленых частиц шлака предоставляли возможность разделяться на основе массы частиц, образуя в соответствии с этим совокупность легких частиц на верхней поверхности цилиндра и совокупность тяжелых частиц на нижней поверхности цилиндра. Совокупность более легких частиц удаляли из суспензии посредством декантации (сцеживания). Тяжелые частицы улавливали и сушили.
Тяжелые частицы подвергали третьему дроблению для образования дробленых частиц шлака, имеющих диаметр менее приблизительно 10 мкм. И в этом случае дробленые частицы шлака помещали в большой стеклянный цилиндр и затем суспендировали в воде для образования суспензии дробленых частиц шлака. Суспензия состояла из совокупности легких частиц, содержащей хрупкие силикаты и окислы, и совокупности тяжелых частиц, содержащей металлическое железо, имеющее связанные с ним благородные металлы. Суспензии дробленых частиц шлака предоставляли возможность разделяться на основе массы частиц, образуя в соответствии с этим совокупность легких частиц на верхней поверхности цилиндра и совокупность тяжелых частиц на нижней поверхности цилиндра. Совокупность более легких частиц удаляли из суспензии посредством декантации (сцеживания). Суспензию частиц шлака подвергали повторному суспендированию и удалению более легких частиц до тех пор, пока суспензия не будет по существу состоять только из тяжелых частиц.
Тяжелые частицы суспензии улавливали и сушили. Сушеные тяжелые частицы подвергали анализу с помощью индуктивно связанной плазменной масс-спектрометрии (ICP-MS) на уровень содержания в них различных благородных металлов, включая платину, золото, рутений, родий, палладий, рений, иридий и осмий. Результаты анализа тяжелых частиц приведены ниже в Таблице 1.
| Таблица 1 | |
| Благородный металл | Концентрация в шлаке (миллионная доля (млн-1)) |
| Платина | 1400 |
| Золото | 0,2 |
| Рутений | 0,003 |
| Родий | 0,03 |
| Палладий | 0,026 |
| Рений | 0,002 |
| Иридий | 0,024 |
| Осмий | <0,003 |
Как показано в Таблице 1, приведенной выше, приблизительно 1 кг быстро охлажденного шлака из циклонной топки при сжигании угля дает приблизительно 1400 млн-1 платины, приблизительно 0,2 млн-1 золота, приблизительно 0,003 млн-1 рутения, приблизительно 0,03 млн-1 родия, приблизительно 0,026 млн-1 палладия, приблизительно 0,002 млн-1 рения, приблизительно 0,024 млн-1 иридия и приблизительно 0,003 млн-1 осмия.
Таким образом, должно быть очевидным, что способ, соответствующий настоящему изобретению, является высоко эффективным при регенерации и улавливании благородных металлов из быстро охлажденного шлака, полученного при сжигании угля в топке, работающей на угле. Способ, соответствующий настоящему изобретению, особенно пригоден для регенерации благородных металлов из быстро охлажденного шлака, полученного при сжигании угля в циклонных топках и котлах, работающих на угле.
При использовании способа, соответствующего настоящему изобретению, могут быть исключены проблемы, с которыми сталкиваются при использовании способов, соответствующих предшествующему уровню техники, в которых имеют место опасности обработки частиц шлака сильными минеральными кислотами. Способ, соответствующий настоящему изобретению, не требует для своей реализации электрохимической обработки или электролитической ванны. Способ, соответствующий настоящему изобретению, исключает необходимость нагрева шлака до расплавленного состояния, дорогой технологической обработки, и также исключает применение технологического процесса сульфидизации. Поскольку способ, соответствующий настоящему изобретению, не требует электролиза или введения концентрированных, токсичных и дорогих химических реагентов, он является экономически и экологически более приемлемым способом.
На основе вышеприведенного описания и иллюстраций теперь становится очевидным, что использование описанного способа решит задачи, указанные выше. Таким образом, должно быть, очевидно, что любые изменения, очевидно, будут находиться в пределах объема заявляемого изобретения и выбор источника шлака, типа топки или котла, жидкой среды, технологий дробления и технологий сушки может быть определен без отклонения от сущности настоящего изобретения, описанного и иллюстрированного в этой заявке. Таким образом, объем настоящего изобретения должен включать все модификации и изменения, которые могут находиться в пределах объема формулы изобретения.
1. Ступенчатый способ дробления для регенерации благородных металлов из шлака, включающий множество стадий дробления, на каждой из которых получают частицы шлака, имеющие последовательно меньшие размеры диаметра частиц, причем стадии дробления повторяют до получения конечного требуемого размера диаметра частиц, стадии суспендирования этих дробленых частиц шлака в жидкой среде после каждой стадии дробления, отличающийся тем, что в качестве шлака используют шлак, полученный при сжигании угля в топке или котле, указанные стадии суспендирования осуществляют для образования суспензии из легких частиц и тяжелых частиц, причем указанные тяжелые частицы содержат благородные металлы, и обеспечивают разделение дробленых частиц шлака в суспензии на основе их массы с образованием совокупности легких частиц и совокупности тяжелых частиц, при этом после каждой стадии суспендирования удаляют легкие частицы из суспензии так, чтобы она состояла, по существу, из тяжелых частиц, и улавливают тяжелые частицы для повторного дробления до получения конечного желаемого размера диаметра частиц.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют шлак, уловленный из топки или котла при сжигании угля, и осуществляют его дробление до образования частиц первого размера диаметра, суспендирование дробленых частиц в жидкой среде для образования суспензии дробленых частиц шлака, содержащей легкие частицы и тяжелые частицы, разделение дробленых частиц шлака в суспензии на основе их массы с образованием совокупности легких частиц и совокупности тяжелых частиц, удаление легких частиц из суспензии, улавливание и сушку тяжелых частиц, повторное дробление тяжелых частиц до образования частиц второго размера диаметра, который меньше первого размера диаметра частиц, повторное суспендирование дробленых частиц шлака в жидкой среде для образования суспензии дробленых частиц шлака, содержащей легкие частицы и тяжелые частицы, разделение дробленых частиц шлака в суспензии на основе их массы с образованием совокупности легких частиц и совокупности тяжелых частиц, удаление легких частиц из суспензии, улавливание и сушку тяжелых частиц, повторное дробление тяжелых частиц до образования частиц третьего размера диаметра, который меньше второго размера диаметра частиц, повторное суспендирование дробленых частиц шлака в жидкой среде для образования суспензии дробленых частиц шлака, содержащей легкие частицы и тяжелые частицы, разделение дробленых частиц шлака в суспензии на основе их массы с образованием совокупности легких частиц и совокупности тяжелых частиц, удаление легких частиц из суспензии и продолжение суспендирования легких частиц и тяжелых частиц, имеющих третий размер диаметра, и удаление легких частиц до тех пор, пока суспензия, по существу, будет состоять из тяжелых частиц.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что первый размер диаметра частиц составляет менее приблизительно 150 мкм, второй размер диаметра частиц составляет менее приблизительно 75 мкм и третий размер диаметра частиц составляет менее приблизительно 10 мкм.
4. Способ п.2, отличающийся тем, что используют шлак, полученный в топке, работающей на угле, в качестве которой используют циклонную топку, и подвергают его быстрому охлаждению перед улавливанием.
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что суспензию дробленых частиц шлака активируют для облегчения осаждения тяжелых частиц перед удалением легких частиц.
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно используют поверхностно-активные вещества для облегчения отделения тяжелых частиц перед удалением легких частиц.
7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что тяжелые частицы отделяют от легких частиц путем приложения к суспензии магнитного поля.
8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что дробление осуществляют с помощью средства, выбранного из группы, состоящей из щековой дробилки, конусной дробилки и шаровой мельницы.
9. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что жидкую среду выбирают из группы, состоящей из воды и тяжелых жидкостей, причем указанные тяжелые жидкости выбирают из группы, состоящей из тяжелых органических растворителей, которые выбирают из группы, состоящей из бромоформа, тетрабромэтана, дийодометана и раствора формиата таллия и малоната, и тяжелых неорганических солевых растворов, которые выбирают из группы, состоящей из ртути(2)-иодистоводородного калия, боровольфрамовокислого кадмия, ртути(2)-иодистоводородного бария, хлорида натрия, хлорида кальция, хлорида цинка.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что благородным металлом является, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, содержащей платину, золото, рутений, родий, палладий, рений, иридий и осмий.
