Установка бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов



Установка бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов
Установка бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов
Установка бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов
Установка бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов
Установка бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов

 


Владельцы патента RU 2537631:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) (RU)

Изобретение относится к бактериальному выщелачиванию металлов из техногенных отходов. Установка для бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов включает аппарат для накопления биомассы микроорганизмов в жидкой среде с техногенными отходами, аппарат для выщелачивания металлов из техногенных отходов, узел для выделения металлов из жидкой среды с техногенными отходами в виде аппарата для ионной флотации и блок регенерации выщелачивающих растворов в виде резервуара с пневматической системой аэрации. Аппарат для накопления биомассы микроорганизмов оснащен турбинной мешалкой и выносным контуром охлаждения. В качестве аппарата для выщелачивания металлов использован многокамерный флотационный аппарат с устройствами перетока жидкой среды с техногенными отходами из камеры в камеру, выполненный с возможностью изменения условий аэрации и интенсивности перемешивания. Обеспечивается увеличение степени выщелачивания металлов из техногенных отходов. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники

Полезная модель относится к установкам для извлечения металлов из техногенных отходов (в том числе шлаков) путем бактериального выщелачивания мокрым способом с добавлением микроорганизмов.

Уровень техники

Известна установка для бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов, включающая корпус реактора, устройство для подачи пульпы, систему инжекции и диффузии воздуха для смешивания и подачи воздуха, необходимого для проведения процесса, а также патрубок вывода пульпы (Международная РСТ-заявка WO 2013057557 А1. Bioleaching bioreactor with a system for injection and diffusion of air. МПК С22В 3/18 (2006.01), B01F 7/16 (2006.01), B01J 8/00 (2006.01). Опубликовано 25.04.2013.). Степень выщелачивания металлов из техногенных отходов, в частности редкоземельных, при ее использовании составляет от 20 до 30%.

Существенным недостатком известной установки является недостаточно высокая степень извлечения металлов, а также сложность установки и ее слабая управляемость.

Наиболее близким техническим решением является установка для бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов, включающая аппарат для накопления биомассы микроорганизмов в жидкой среде техногенных отходов и аппарат для выщелачивания металлов из техногенных отходов (Каравайко Г. и др. Биотехнология металлов. Практическое руководство. - М.: Центр международных проектов ГКНТ - 1989, с.193-196). Аппараты этой установки выполнены в виде цилиндрических резервуаров, внутри которых размещены мешалки. Степень выщелачивания металлов, в частности редкоземельных, при осуществлении процесса в такой установке составляет от 30 до 45%.

Недостатками установки являются относительно невысокая степень выщелачивания, а также большие габариты установки.

Раскрытие полезной модели

Задачей полезной модели является увеличение степени выщелачивания, повышение управляемости процесса и уменьшение габаритов установки.

Задача решается тем, что предложена установка для бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов, включающая аппарат для накопления биомассы микроорганизмов в жидкой среде техногенных отходов и аппарат для выщелачивания металлов из техногенных отходов, причем введены узел для выделения металлов из жидкой среды и блок регенерации выщелачивающих растворов, в качестве аппарата для накопления биомассы микроорганизмов используется аппарат с турбинной мешалкой и выносным контуром охлаждения, а в качестве аппарата для выщелачивания металлов использован многокамерный флотационный аппарат с регулируемыми устройствами перетока жидкой среды с техногенными отходами из камеры в камеру и с изменяемыми условиями аэрации и интенсивностью перемешивания, и в качестве узла выделения металлов флотационный аппарат для ионной флотации, и в качестве блока регенерации выщелачивающих растворов резервуар с пневматической системой аэрации. В аппарате для накопления биомассы микроорганизмов турбинная мешалка установлена над днищем аппарата на уровне от 1:10 до 3:10 от высоты аппарата.

Устройства для перетока жидкой среды с отходами выполнены в виде, например, гибких трубок с регулируемым расположением по высоте. Флотационный аппарат для ионной флотации представляет собой флотоотстойник, выполненный в виде емкости с кондиционирующей камерой, рабочий объем которой составляет от 0,1 до 0,5 всего рабочего объема флотоотстойника, камерой флотации и выходной камерой. В блоке регенерации выщелачивающих растворов установлены пневматические аэраторы с деформируемыми мембранами.

Перечень фигур

На фиг.1 изображена принципиальная схема установки бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов.

На фиг.2 изображен аппарат накопления биомассы микроорганизмов и бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов с совмещенными камерами накопления биомассы микроорганизмов и бактериального выщелачивания металлов.

На фиг.3 изображены аппарат накопления биомассы микроорганизмов и бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов с раздельными камерами накопления биомассы микроорганизмов и бактериального выщелачивания металлов.

На фиг.4 изображен узел выделения металлов из жидкой среды.

На фиг.5 изображен блок регенерации выщелачивающих растворов.

Осуществление полезной модели

Принципиальная схема установки бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов (фиг.1) включает в себя аппарат для накопления биомассы аборигенных микроорганизмов с выносным контуром охлаждения, аппарат для выщелачивания металлов из техногенных отходов, узел выделения металлов из жидкой среды и блок регенерации выщелачивающих растворов.

Аппарат для накопления биомассы микроорганизмов и бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов с совмещенными камерами накопления биомассы микроорганизмов и бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов (фиг.2) состоит из корпуса установки 11 с входным и выходным патрубками 2 и 9 соответственно. Установка разделена на несколько камер: одна камера накопления биомассы аборигенных микроорганизмов 3 с выносным контуром охлаждения 1, в которой установлена турбинная мешалка 4, и остальные камеры бактериального выщелачивания 8, в которых установлены аэраторы 10, например, в виде пропеллерных мешалок. Разделение камер осуществлено посредством перегородок с регулируемыми устройствами перетока жидкой среды с отходами, представляющие собой, например, гибкие трубки 5, закрепленные хомутами 7. Для исключения перелива в перегородках предусмотрены окна 6.

Установка бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов работает следующим образом. В рабочее пространство аппарата накопления биомассы микроорганизмов 3 подают культуральную жидкость с аборигенными микроорганизмами через входной патрубок 2 и техногенные отходы, предварительно прошедшие подготовку, например, сепарацию золошлаков на концентрационных столах, при этом происходит их постоянное перемешивание и аэрирование посредством турбинной мешалки 4, установленной для наилучшего перемешивания над днищем аппарата на уровне от 1:10 до 3:10 от высоты аппарата. Охлаждение пульпы осуществляется с помощью выносного контура охлаждения 1 для поддержания оптимальных условий для жизнедеятельности микроорганизмов. После накопления достаточного количества микроорганизмов пульпа подается последовательно в камеры бактериального выщелачивания 8, где происходит постоянное перемешивание и аэрирование пульпы посредством, например, пропеллерных мешалок 10. Переток пульпы из одной камеры бактериального выщелачивании в другую осуществляется с помощью регулируемых устройств перетока жидкой среды с отходами, представляющих собой, например, гибкие трубки 5 для регулирования положения выходных отверстий по высоте, что определяет производительность установки. Фиксация трубок осуществляется хомутами 7.

В зависимости от используемого сырья, в частности трудно выщелачиваемых техногенных отходов, аппарат может быть выполнен с отдельной камерой накопления биомассы микроорганизмов и камерой бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов (фиг.3).

После завершения процесса бактериального выщелачивания пульпа подается в узел выделения металлов (фиг.4), представляющий собой флотоотстойник, выполненный в виде емкости с кондиционирующей камерой, рабочий объем которой для улучшения подготовки пульпы к последующей ионной флотации составляет от 0,1 до 0,5 всего рабочего объема флотоотстойника, камерой флотации и выходной камерой. В узле выделения металлов происходит разделение пульпы на жидкую и твердую фазу, а также происходит концентрирование металлов посредствам ионной флотации в пенном продукте.

Затем отделенная во флотоотстойнике жидкая фаза направляется в блок регенерации выщелачивающих растворов (фиг.5), в котором установлены пневматические аэраторы с деформируемыми мембранами для исключения забивания пор и выхода аэратора из строя. После регенерации раствор подают в аппарат накопления биомассы микроорганизмов.

Пример использования установки.

Бактериальное выщелачивание редкоземельных и благородных металлов из золошлаков Алексинской ТЭЦ проводили с использованием предлагаемой установки в следующей последовательности:

1. Предварительно обработали золошлаковые материалы на концентрационном столе.

2. Концентрат смешивали с выщелачивающим раствором и далее осуществляли процесс накопления биомассы аборигенных серо- и железоокисляющих микроорганизмов, содержащихся в исходных золошлаках, до концентрации клеток порядка 106…107 кл/мл в аппарате накопления биомассы микроорганизмов.

3. Пульпу подали в аппарат биовыщелачивания, в котором проводилось выщелачивание.

4. После завершения процесса бактериального выщелачивания пульпу подали в узел выделения металлов, где происходит разделение пульпы на жидкую и твердую фазы во флотоотстойнике, а также концентрирование ионов металлов в пенном продукте.

5. Жидкую фазу подали в блок регенерации выщелачивающих растворов, а затем направили в аппарат накопления биомассы микроорганизмов.

6. В результате по завершении процесса бактериального выщелачивания получили извлечение по редкоземельным металлам: скандий - 63,5%; иттрий - 61,9%; лантан - 59,8% и по благородным металлам: золото - 78,4%; серебро - 72,6%.

В случае использования ранее известной установки для бактериального извлечения (по прототипу) извлечение металлов составило соответственно: скандий - 35,8%; иттрий - 33,6%; лантан - 41,3%; золото - 59,7%; серебро - 61,2%.

Таким образом, предлагаемая установка бактериального выщелачивания металлов из отходов позволяет осуществить более эффективное извлечение металлов, в частности повысить степень извлечения редкоземельных металлов примерно на 10…35%, благородных металлов на 10…25%, а также уменьшить габариты, занимаемые установкой, за счет объединения камер на 15…25% и повысить управляемость процесса за счет возможности изменять производительность установки.

1. Установка бактериального выщелачивания металлов из техногенных отходов, включающая аппарат для накопления биомассы микроорганизмов в жидкой среде c техногенными отходами и аппарат для выщелачивания металлов из техногенных отходов, отличающаяся тем, что она оснащена узлом для выделения металлов из жидкой среды в виде флотационного аппарата для ионной флотации и блоком регенерации выщелачивающих растворов в виде резервуара с пневматической системой аэрации, при этом аппарат для накопления биомассы микроорганизмов оснащен турбинной мешалкой и выносным контуром охлаждения, а в качестве аппарата для выщелачивания металлов использован многокамерный флотационный аппарат с устройствами перетока жидкой среды с техногенными отходами из камеры в камеру, выполненный с возможностью изменения условий аэрации и интенсивности перемешивания.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в аппарате для накопления биомассы микроорганизмов турбинная мешалка установлена над днищем аппарата на уровне 1:10 до 3:10 от высоты аппарата.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройства для перетока жидкой среды с техногенными отходами из камеры в камеру выполнены в виде гибких трубок, с возможностью регулировки расположения по высоте их входных и выходных отверстий.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что флотационный аппарат для ионной флотации представляет собой флотоотстойник, выполненный в виде емкости с кондиционирующей камерой, рабочий объем которой для улучшения подготовки пульпы к последующей ионной флотации составляет от 0,1 до 0,5 всего рабочего объема флотоотстойника, камерой флотации и выходной камерой.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в блоке регенерации выщелачивающих растворов установлены пневматические аэраторы с деформируемыми мембранами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к переработке техногенных отходов. Готовят шихту путем смешивания медного гальваношлама с карбонатом натрия, хлоридом натрия и с углем или углем и касситеритовым концентратом.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп. Способ демеркуризации люминесцентных ламп включает их разрушение и обработку отходов под слоем предварительно приготовленного демеркуризационного раствора, промывку и сортировку отходов.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов. Медеэлектролитный шлам обезмеживают.

Изобретение относится к способам получения коллективного концентрата для извлечения благородных металлов из глинисто-солевых отходов предприятий, перерабатывающих калийно-магниевые руды и каменную соль.

Изобретение относится к отражательной печи для переплава алюминиевых ломов. Печь содержит корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, накопительную ванну и наклонную площадку, ограниченные подом и стенками, свод, две сливные летки, поворотную чашу, газоход и сварной каркас, на котором все размещено.

Изобретение относится к гидрометаллургии, а именно к выщелачиванию молибдена из техногенных минеральных образований, и предназначено для извлечения молибдена. Способ включает электрохимический и фотохимический синтез в выщелачивающем растворе активных окислителей и комплексообразователей с получением анолита и католита.
Изобретение относится к способу комплексной переработки красного шлама - отходов глиноземного производства, содержащего гематит, шамозит, гетит, магнетит, алюмосиликаты, для получения железосодержащего концентрата и алюмосиликатного продукта и изготовления строительных материалов.
Изобретение относится к способу переработки медно-ванадиевых отходов процесса очистки тетрахлорида титана. Твердые медно-ванадивые отходы выщелачивают водой с получением медно-ванадиевой пульпы, в которую подают гипохлорит кальция или осветленную пульпу газоочистных сооружений титано-магниевого производства с концентрацией активного хлора, равной 15-90 г/дм3, при соотношении гипохлорита кальция к медно-ванадиевой пульпе, равном (1,5-2,0):1.

Изобретение относится к способу извлечения металлов из потока, обогащенного углеводородами и углеродистыми остатками, при помощи секции обработки. Способ включает направление указанного потока на экстракцию путем смешивания указанного потока с подходящим гидрофилизирующим агентом, способным устранять гидрофобные свойства указанного потока, направление смеси, состоящей из указанного потока и указанного гидрофилизирующего агента, на разделение с отделением жидкой фазы, содержащей большую часть гидрофилизирующего агента и углеводородов, растворенных из твердой фазы.

Изобретение относится к способу извлечения рения и платиновых металлов из отработанных катализаторов на носителях из оксида алюминия. Способ включает окислительный обжиг, перколяционное выщелачивание огарка водным раствором окислителя или смеси окислителей с получением ренийсодержащего раствора и нерастворимого остатка, сорбцию рения из ренийсодержащего раствора в отдельном аппарате, сушку нерастворимого остатка, последующее шихтование с флюсами и плавку на металлический коллектор.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ получения миллерита путем помещения чистой культуры сульфатредуцирующих бактерий, устойчивых к ионам меди и других металлов, в синтетическую среду, содержащую соли металлов, с добавлением двухвалентного никеля и питательных веществ, включающих в себя растворы витаминов, солей калия, аммония, натрия, кальция, кофакторов, лактата, сульфида натрия.
Изобретение относится к способу переработки смешанных медьсодержащих руд. Способ включает дробление, измельчение, гравитационное концентрирование руды и переработку концентрата.
Изобретение относится к гидрометаллургической переработке силикатных руд, отвалов, техногенных продуктов, преимущественно силикатных никелевых руд. .
Изобретение относится к гидрометаллургическому производству меди и может быть использовано при бактериальном выщелачивании сульфидсодержащих руд. .

Изобретение относится к способу извлечения металлов из сульфидного минерального сырья. .

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при регенерации растворов, полученных после выщелачивания минерального сырья, в частности для окисления ионов железа.

Изобретение относится к способу переработки сульфидных золотосодержащих флотоконцентратов Способ включает биоокисление концентрата с получением биопульпы, ее обезвоживание с получением кека и его переработку с извлечением золота.
Изобретение относится к способу переработки фосфогипса с извлечением редкоземельных элементов и фосфора. .
Изобретение относится к способам гидрометаллургической переработки минерального сырья, а именно к способам глубокой переработки промышленных отходов, и в частности к комплексной переработке фосфогипса.
Изобретение относится к области гидрометаллургической переработки промышленных отходов выщелачиванием и, в частности, к способу извлечения скандия из пироксенитового сырья.
Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков энергетических предприятий. Способ включает подготовку золошлаков, смешение их с выщелачивающим раствором, накопление биомассы микроорганизмов, бактериальное выщелачивание редкоземельных и благородных металлов, разделение полученной суспензии на осадок и осветленную жидкость с выделением из последней редкоземельных и благородных металлов. При этом на стадии накопления биомассы микроорганизмов добавляют насыщенный раствор карбоната кальция в количестве 1-10% от расхода выщелачивающего раствора. Бактериальное выщелачивание проводят в режиме многокамерной флотации с интенсивностью аэрации 0,1-0,5 м3/м2·мин, причем интенсивность аэрации в каждой последующей камере снижают по сравнению с предыдущей на 5-10%. В качестве микроорганизмов используют бактерии рода Acidithiobacillales. Флотацию осуществляют с использованием мелкодисперсной аэрации со средним размером пузырьков 20-300 мкм. Размер пузырьков в каждой последующей камере увеличивают на 10-15%. Техническим результатом изобретения является повышение извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков за счет интенсификации процесса культивирования организмов 3 з.п. ф-лы, 3 пр.
Наверх