Способ бактериального выщелачивания редкоземельных и благородных металлов из золошлаков


 


Владельцы патента RU 2580258:

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 способу извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков. Способ включает смешение их с выщелачивающими растворами, накопление биомассы микроорганизмов рода Acidithiobacillales, бактериальное выщелачивание редкоземельных и благородных металлов. Затем проводят разделение полученной суспензии на осадок и осветленную жидкость и выделяют из последней редкоземельные и благородные металлы. При этом перед выделением металлов в осветленную жидкость добавляют флотоконцентрат активного ила, используемого в течение от 1 до 600 минут после его получения, в объемном соотношении осветленная жидкость:флотоконцентрат активного ила соответственно 1:(0,1-1,5). Флотоконцентрат перед добавлением в осветленную жидкость аэрируют. Флотоконцентрат активного ила получают путем флотации суспензии активного ила, образующейся в процессе биологической очистки сточных вод, с расходом воздуха от 1 до 15% от расхода суспензии активного ила и размером пузырьков воздуха от 0,01 до 0,9 мм. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков. 4 з.п. ф-лы, 3 пр.

 

Область техники

Изобретение относится к области переработки отходов, конкретно к способам извлечения ценных металлов из техногенных отходов, а именно к способам извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков, образующихся при сгорании каменного угля, в том числе на предприятиях энергетики.

Уровень техники

Известен способ извлечения редкоземельных металлов из золошлаков энергетических предприятий, включающий подготовку золошлаков, смешение их с выщелачивающими растворами, накопление биомассы микроорганизмов, бактериальное выщелачивание редкоземельных металлов, разделение полученной суспензии на осадок и осветленную жидкость с выделением из последней редкоземельных металлов и обезвоживание осадка (патент Японии JP 06315371 «Extraction of metal oxide from coal fly ash», МПК A62D 3/00; A62D 3/02; B03B 9/04; B09B 3/00; C01F 7/46; C01G 1/00; C01G 23/04; C01G 49/00; C12N 1/00; C12N 1/20; C12N 11/14; C12P 3/00; C12S 99/00; C22B 3/18; C12R 1/01; (IPC 1-7): C12N 1/00; B09B 3/00; C12N 1/20. Опубликовано 15.11.1994.).

Недостатком способа является сравнительно низкая степень извлечения редкоземельных металлов из золошлаков энергетических предприятий.

Наиболее близким техническим решением является способ бактериального выщелачивания редкоземельных и благородных металлов из золошлаков (патент США US5278069 (A) «Bioleaching method for the extraction of metals from coal fly ash using thiobacillus» МПК C12N 1/20; C12N 1/00, C22B 3/00; C22B 3/18; C12R 1/01; C12P 3/00; C02F 3/34; C12P 3/00; C12S 1/00. Опубликовано 11.01.1994.), включающий подготовку золошлаков, смешение их с выщелачивающими растворами, накопление биомассы микроорганизмов, в том числе Acidithiobacillales, бактериальное выщелачивание редкоземельных и благородных металлов, разделение полученной суспензии на осадок и осветленную жидкость с выделением из последней редкоземельных и благородных металлов и обезвоживание осадка.

Недостатком известного способа также является недостаточно высокая степень извлечения редкоземельных и благородных металлов.

Раскрытие изобретения Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков, а именно существенное повышение степени извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков.

Технический результат достигается за счет того, что способ извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков включает подготовку золошлаков, смешение их с выщелачивающими растворами, накопление биомассы микроорганизмов рода Acidithiobacillales, бактериальное выщелачивание редкоземельных и благородных металлов, разделение полученной суспензии на осадок и осветленную жидкость и выделение из последней редкоземельных и благородных металлов. При этом перед выделением металлов в осветленную жидкость добавляют флотоконцентрат активного ила, спустя от 1 до 600 минут после его получения, в объемном соотношении осветленная жидкость:флотоконцентрат активного ила соответственно 1:(0,1 … 1,5).

Флотоконцентрат перед добавлением в осветленную жидкость преимущественно аэрируют с расходом воздуха от 0,1 м32·мин до 0,3 м32·мин. Интенсивность перемешивания флотоконцентрата активного ила с осветленной жидкостью, оцениваемая скоростным градиентом, обычно составляет от 50 до 500 с-1. Флотоконцентрат получают преимущественно путем флотации суспензии активного ила, образующейся в процессе биологической очистки сточных вод, с расходом воздуха от 1 до 15% от расхода суспензии активного ила и размером пузырьков воздуха от 0,01 до 0,9 мм.

Следует использовать флотоконцентрат активного ила, содержащий от 10 до 90% бактерий рода Pseudomonas. Способность концентрировать металлы на поверхности клеток микроорганизмов активного ила зависит от количества экзополисахаридов, находящихся на поверхности клеток микроорганизмов. Чем больше экзополисахаридов, тем больше может концентрироваться металлов на этой поверхности клеток.

В случае несоблюдения указанных цифровых диапазонов параметров режимов бактериального выщелачивания эффективность извлечения редкоземельных и благородных металлов может значительно снижаться.

Осуществление изобретения

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом:

1. Подготовка золошлаков на концентрационных столах.

2. После подготовки концентрата и суперконцентрата золошлаков на концентрационных столах смешение их с выщелачивающим раствором, представляющим набор необходимых для питания клеток микроорганизмов веществ, а также компоненты энергетического субстрата.

3. Проведение бактериального выщелачивания редкоземельных металлов в режиме перемешивания от 50 до 1000 об/мин. Такой режим позволяет осуществить доставку питательных веществ для микроорганизмов, в том числе бактерий рода Acidithiobacillales, поэтому интенсивность перемешивания регулируют в случае применения микроорганизмов отдельного вида и рода. В результате жизнедеятельности микроорганизмов происходит разрушение зольных частиц с выделением в раствор редкоземельных и благородных металлов.

4. Выделение металлов из жидкой фазы осуществляют путем добавления флотоконцентрата активного ила в объемном соотношении осветляемая жидкость: флотоконцентрат активного ила соответственно 1:(0,1…1,5) спустя от 1 до 600 минут после его получения, причем флотоконцентрат перед добавлением в осветленную жидкость аэрируют с расходом воздуха от 0,1 м32·мин до 0,3 м32·мин. Интенсивность перемешивания, оцениваемая скоростным градиентом, флотоконцентрата активного ила с осветленной жидкостью составляет от 50 до 500 с-1. Флотоконцентрат активного ила получают путем флотации суспензии активного ила, образующейся в процессе биологической очистки сточных вод, с расходом воздуха от 1 до 15% от расхода суспензии активного ила и размером пузырьков воздуха от 0,01 до 0,9 мм.

Следует использовать флотоконцентрат активного ила, содержащий от 10 до 90% бактерий рода Pseudomonas. Микроорганизмы родов Pseudomonas и Acidithiobacillales используются на различных технологических стадиях способа и поэтому никоим образом не влияют друг на друга.

Эффективность предлагаемого способа иллюстрируется приведенными примерами осуществления способа с комбинациями количественных параметров в указанных диапазонах их варьирования.

Пример 1

Бактериальное выщелачивание редкоземельных и благородных металлов из золошлаков Кумертаузской ТЭЦ проводили следующим образом:

1. Подготовка золошлаковых материалов на концентрационном столе.

2. Смешивание полученного в результате обработки концентрата и суперконцентрата золошлаков с выщелачивающим раствором.

3. Проведение бактериального выщелачивания редкоземельных металлов в режиме перемешивания 500 об/мин.

4. Выделение металлов из жидкой фазы осуществляли путем добавления флотоконцентрата активного ила в объемном соотношении осветляемая жидкость: флотоконцентрат активного ила соответственно 1:0,8 и спустя 300 минут после его получения, причем флотоконцентрат перед добавлением в осветленную жидкость аэрировали с расходом воздуха 0,2 м32·мин. Интенсивность перемешивания, оцениваемая скоростным градиентом, флотоконцентрата с осветленной жидкостью составляла 275 с-1. При этом флотоконцентрат активного ила получали путем флотации суспензии активного ила, образующейся в процессе биологической очистки сточных вод, с расходом воздуха 8% от расхода суспензии активного ила и размером пузырьков воздуха 0,45 мм, и использовали флотоконцентрат активного ила с содержанием 50% бактерий рода Pseudomonas.

В результате по завершении процесса бактериального выщелачивания получили извлечение с количественной оценкой на основании измерения концентраций металлов известным методом индуктивно-связанной плазмы:

по редкоземельным металлам:

Скандий - 89,4%;

Иттрий - 72,3%;

Лантан - 71,8%;

по благородным металлам:

Золото - 88,1%;

Серебро - 85,9%.

В случае бактериального извлечения по известному способу - прототипу количественная оценка на основании измерения концентраций металлов известным методом индуктивно-связанной плазмы дала следующие результаты извлечения металлов: скандий - 45,2%; иттрий - 41,2%; лантан - 40,7%; золото - 61,5%; серебро - 60,9% (прим.: эти данные одинаковы для сравнительного анализа во всех трех примерах).

Пример 2

Осуществляли способ по примеру 1, за исключением того, что флотоконцентрат активного ила добавили в объемном соотношении осветляемая жидкость: флотоконцентрат активного ила соответственно 1:0,1 и спустя 1 минуту после его получения, причем флотоконцентрат перед добавлением в осветленную жидкость аэрировали с расходом воздуха 0,1 м32·мин. Интенсивность перемешивания, оцениваемая скоростным градиентом, флотоконцентрата активного ила с осветленной жидкостью составляла 50 с-1. При этом флотоконцентрат активного ила получали путем флотации суспензии активного ила, образующейся в процессе биологической очистки сточных вод, с расходом воздуха 1% от расхода суспензии активного ила и размером пузырьков воздуха 0,01 мм, и использовали флотоконцентрат активного ила с содержанием 10% бактерий рода Pseudomonas.

В результате по завершении процесса бактериального выщелачивания получили извлечение с количественной оценкой на основании измерения концентраций металлов известным методом индуктивно-связанной плазмы:

по редкоземельным металлам:

Скандий - 63,2%;

Иттрий - 61,8%;

Лантан - 62,5%;

по благородным металлам:

Золото - 81,7%;

Серебро - 79,1%.

Пример 3

Осуществляли способ по примеру 1, за исключением того, что флотоконцентрат активного ила добавили в объемном соотношении осветляемая жидкость: флотоконцентрат активного ила соответственно 1:1,5 и спустя 600 минут после его получения, причем флотоконцентрат перед добавлением в осветленную жидкость аэрировали с расходом воздуха 0,3 м32·мин. Интенсивность перемешивания, оцениваемая скоростным градиентом, флотоконцентрата ила с осветленной жидкостью составляла 500 с-1. При этом флотоконцентрат активного ила получали путем флотации суспензии активного ила, образующейся в процессе биологической очистки сточных вод, с расходом воздуха 15% от расхода суспензии активного ила и размером пузырьков воздуха 0,9 мм, и использовали флотоконцентрат активного ила с содержанием 90% бактерий рода Pseudomonas.

В результате по завершении процесса бактериального выщелачивания получили извлечение с количественной оценкой на основании измерения концентраций металлов известным методом индуктивно-связанной плазмы:

по редкоземельным металлам:

Скандий - 67,5%;

Иттрий - 65,3%;

Лантан - 63,8%;

по благородным металлам:

Золото - 83,5%;

Серебро - 81,5%.

Сравнение с результатами осуществления способа-прототипа результатов извлечения редкоземельных и благородных металлов во всех трех примерах осуществления предлагаемого способа с варьированием параметров в заявленных диапазонах их изменения явно подтверждает достижение технического результата изобретения, а именно существенного сравнительного повышения степени извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков.

1. Способ извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков, включающий подготовку золошлаков, смешение их с выщелачивающими растворами, накопление биомассы микроорганизмов рода Acidithiobacillales, бактериальное выщелачивание редкоземельных и благородных металлов, разделение полученной суспензии на осадок и осветленную жидкость и выделение из последней редкоземельных и благородных металлов, отличающийся тем, что перед выделением металлов в осветленную жидкость добавляют флотоконцентрат активного ила, используемого в течение от 1 до 600 минут после его получения, в объемном соотношении осветленная жидкость:флотоконцентрат активного ила соответственно 1:(0,1 - 1,5).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что флотоконцентрат перед добавлением в осветленную жидкость аэрируют с расходом воздуха от 0,1 до 0,3 м32·мин.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интенсивность перемешивания флотоконцентрата активного ила с осветленной жидкостью, оцениваемая скоростным градиентом, составляет от 50 до 500 с-1.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что флотоконцентрат активного ила получают путем флотации суспензии активного ила, образующейся в процессе биологической очистки сточных вод, с расходом воздуха от 1 до 15% от расхода суспензии активного ила и размером пузырьков воздуха от 0,01 до 0,9 мм.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют флотоконцентрат активного ила, содержащий от 10 до 90% бактерий рода Pseudomonas.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу извлечения титана из шлака, полученного при выплавке чугуна и стали из титаномагнетитового концентрата. Способ включает измельчение и сернокислотное выщелачивание шлака с переводом металлов из шлака в сернокислотный раствор в виде сульфатов.

Изобретение относится к переработке отвального сталеплавильного шлака. Способ включает грохочение с выделением негабаритных кусков шлака, магнитную сепарацию барабанным железоотделителем, дробление на щековой дробилке, магнитную сепарацию барабанным железоотделителем полученного после дробления продукта, дробление на центроударной дробилке и магнитную сепарацию.

Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке отвальных никельсодержащих шлаков. Способ получения ферроникеля из отвальных печных шлаков с низким до 0,02-0,03 мас.

Изобретение относится к способу обработки образующихся при производстве алюминия алюминиевых шлаков в форме съемов или алюминиевых соляных шлаков. В способе образующийся в процессе плавления алюминиевый шлак с герметизацией от окружающей атмосферы подают на расположенный в снабженном отсасывающими устройствами кожухе охладительный конвейер, первый примыкающий к подаче алюминиевого шлака участок которого продувают инертным газом, а на втором участке которого осуществляют дальнейшее охлаждение алюминиевого шлака при доступе воздуха, причем длины первого и второго участков охладительного конвейера выполняют таким образом, что на первом участке алюминиевый шлак охлаждают до температуры от 600°С до 300°С, при которой алюминиевый шлак не подвержен химическим изменениям при доступе атмосферного кислорода, и на втором участке осуществляют охлаждение до температуры, при которой охлажденный алюминиевый шлак после выхода из охладительного конвейера может передаваться далее для последующей регенерации доли алюминия в алюминиевом шлаке.
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть наиболее эффективно использовано при переработке вскрытием шлаков, содержащих тяжелые цветные металлы, железо, кремний и серу.
Изобретение относится к переработке шлаков при выполнении доменной плавки титаномагнетитовых концентратов. В шлаковую чашу доменной печи подают полученный в процессе доменной плавки титаномагнетитовых концентратов жидкий горячий доменный шлак, содержащий двуокись титана TiO2 и глинозем Al2O3, подают восстановитель и флюс, из полученного расплава проводят восстановление железа, титана и кремния и сливают шлак.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к переработке отвального металлургического шлака. Установка для переработки шлака содержит бункер, устройство для извлечения «коржей» и кусков шлака более 350 мм и шаровую мельницу.

Изобретение может быть использовано в металлургии. Способ переработки бериллийсодержащих отходов производства медно-бериллиевой лигатуры включает плавление с флюсом, выдержку расплава и последующее разделение продуктов плавки с получением металлической фазы и вторичного шлака.

Изобретение относится к пирометаллургической переработке меднолитейных шлаков. Готовят шихту, содержащую шлак, графитированный коксик в количестве 10% от массы шлака, медный коллектор и карбонаты щелочных и щелочно-земельных металлов в качестве активатора процесса восстановления при расходе медного коллектора 0,1-0,3 от массы шлака.

Изобретение относится к области извлечения цветных металлов из шлака. Устройство для сжатия горячего шлака цветного металла содержит размещенные в корпусе раму со сжимающей шлак головкой, выполненной со штоком гидроцилиндра, изложницу для сбора отжатого из шлака цветного металла и шлаковницу, выполненную в донной части с одним или несколькими сквозными дренажными отверстиями и установленную сверху на изложницу.

Заявляемый способ относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из растворов, и может быть использован в технологии получения концентратов редкоземельных элементов.
Изобретение относится к технологии выделения редкоземельных элементов (РЗЭ) из природных фосфорсодержащих концентратов. Монацитовый концентрат обрабатывают при нагревании серной кислотой c получением спека, содержащего сульфаты редкоземельных элементов.

Изобретение относится к способу переработки железосодержащих монацитовых концентратов. Способ включает обработку концентрата разбавленной соляной кислотой с получением солянокислых растворов FeCl2 и LnCl3.

Изобретение может быть использовано для разделения редкоземельных металлов РЗМ и получения церия и сопутствующих ему других редкоземельных металлов. Способ разделения РЗМ из растворов включает получение азотнокислых растворов РЗМ растворением карбонатов РЗМ в азотной кислоте, экстракцию катионов РЗМ в трибутилфосфат и последующее разделение извлекаемых РЗМ путем реэкстракции, Перед получением азотнокислых растворов РЗМ их карбонаты предварительно окисляют продувкой горячим воздухом с температурой от 300 до 350°С.

Изобретение относится к технологии редких и редкоземельных металлов и может быть использовано на рудоперерабатывающих предприятиях для вскрытия и переработки трудно разлагаемых концентратов для извлечения редкоземельных металлов (РЗМ), циркония, титана и других металлов.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ), и может быть использован в технологии хроматографического разделения лютеция и иттербия.

Изобретение относится к способу переработки отходов шлифования постоянных магнитов. Шлифотходы смешивают с концентрированной (не менее 92%) серной кислотой в количестве, необходимом для получения твердого агломерированного продукта.

Изобретение может быть использовано для переработки и дезактивации редкоземельного концентрата (РЗК), выделенного из апатитового концентрата и продуктов его переработки - фосфогипса и экстракционной фосфорной кислоты.

Изобретение относится к способу извлечения тербия (III) из бедного или техногенного сырья с помощью метода флотоэкстракции. В процессе флотоэкстракции катионов тербия (III) используют в качестве органической фазы изооктиловый спирт, а в качестве собирателя ПАВ анионного типа - додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции: Tb+3+3NaDS=Tb(DS)3+3Na+, где Tb+3 - катион тербия (III), DS- - додецилсульфат-ион.
Изобретение относится к способу очистки скандия от тория. Способ включает сорбцию тория из растворов ионитом.

Изобретение относится к области биотехнологии и трансмутации химических элементов. Радиоактивное сырье, содержащее радиоактивные химические элементы или их изотопы, обрабатывают водной суспензией бактерий рода Thiobacillus в присутствии элементов с переменной валентностью.
Наверх