Способ извлечения редкоземельных металлов и скандия из золошлаковых отходов

Изобретение относится к переработке золошлаковых отходов ТЭЦ с целью извлечения из них редкоземельных металлов и скандия и последующем использовании их в производстве строительных материалов. Способ извлечения редкоземельных металлов и скандия из золошлаковых отходов включает перколяционное выщелачивание серной кислотой. При этом выщелачивание проводят из гранулированного материала раствором серной кислоты 5-15 г/л при температуре 18-25°C и Ж:Т=2:1-1:1 в режиме рециркуляции продуктивного раствора в замкнутом цикле выщелачивание-сорбция. Далее проводят сорбцию суммы редкоземельных металлов сульфокатионитом из сернокислого раствора выщелачивания, затем - сорбцию скандия аминофосфорсодержащим амфолитом из фильтратов сорбции редкоземельных металлов. Обработанный сорбентами фильтрат возвращают на перколяционное выщелачивание. Техническим результатом изобретения является создание рациональной, экономной, технологичной, экологически безопасной комплексной, поточной технологии утилизации золошлаковых отходов ТЭЦ. 1 ил., 5 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к переработке золошлаковых отходов ТЭЦ с целью извлечения из них редкоземельных металлов и последующего использования их в производстве строительных материалов.

Золошлаковые материалы - это техногенное сырье.

Разработка энерго- и ресурсосберегающих комплексных технологий для извлечения ценных компонентов с утилизацией отходов является актуальной задачей.

Известен «Способ переработки полиметаллических руд», включающий способ грануляции материала с серной кислотой, который позволяет организовать кучное выщелачивание урана с использованием слабокислых растворов серной кислоты или воды (патент №2571676 МПК С22В 3/04, С22В 60/02).

Известен способ извлечения скандия из зол каменного угля (Б.Г. Коршунов и др. «Скандий». М.: Металлургия, 1987. С. 150-151), основанный на кислотном выщелачивании 18%-ной соляной кислотой плава щелочного вскрытия золы каменного угля. Ионообменное концентрирование скандия на фосфорилированной целлюлозе. Основным недостатком способа является операция предварительного спекания золы со щелочью, использование соляной кислоты высокой концентрации.

Известен «Способ извлечения редкоземельных металлов и иттрия из углей и золошлаковых отходов от их сжигания» (RU 2293134 С1, МПК С22В 59/00, С22В 3/06, С22В 3/26), включающий агитационное выщелачивание 1М раствором азотной кислоты при Ж:Т=5:1 и температуре 90°C и экстракцию редкоземельных металлов трибутилфосфатом. К недостаткам способа следует отнести высокую температуру процесса выщелачивания, необходимость фильтрования для получения осветленных продуктивных растворов.

Известен способ извлечения редкоземельных металлов из золошлаковых отходов (Г.Л. Пашков, Р.Б. Николаева и др. «Сорбционное выщелачивание скандия из золошлаковых отходов от сжигания бурых углей бородинского разреза». Тез. Докладов Международной конференции «Редкоземельные металлы: переработка сырья, производство соединений и материалов на их основе». Красноярск. 1995. С. 104-106), совмещающий выщелачивание и сорбцию (сорбционное выщелачивание). По этому способу солянокислую пульпу золошлаковых отходов перемешивают с сульфокатионитом КУ-2 при температуре 40-60°C. Одновременно выщелачивается кальций и сорбируется. К недостаткам способа относится сложность разделения трехфазной смеси сорбент - золошлак - раствор, необходимость утилизации фильтрата сорбции, удаление сорбированного кальция, выделение гипса.

Известен «Способ извлечения редкоземельных и радиоактивных металлов из окисленного технологически упорного сырья» (RU 2170775 С1, МПК С22В 59/00, С22В 60/00, С22В 3/08, С22В 7/00), включающий приготовление пульпы из золошлаковых отходов и выщелачивание серной кислотой с концентрацией 50-300 г/л и соотношением Ж:Т=5:1-10:1. Пульпа обрабатывается катодом с низким перенапряжением выделения водорода при постоянном перемешивании. Электровыщелачивание проводят при катодной плотности тока 0,5-5,0 мА/см2 и температуре 18-80°C. Предварительная подготовка золошлаков проводится обработкой щелочным раствором с концентрацией 150-250 г/л при температуре 80-90°C и соотношении фаз Ж:Т=5:1. К недостаткам способа относятся: многостадийность процесса обработки золошлаков (щелочное, кислое), выделение щелочного и кислого кека, промывки этих продуктов, использование высококонцентрированных растворов серной кислоты и щелочи, электро- и взрывоопасность процесса, связанная с выделением водорода на катоде.

Известен «Способ выщелачивания ценных компонентов и редкоземельных элементов из зольно-шлакового материала» (патент RU 2560627 С2, МПК С22В 59/00, С22В 7/00, С22В 3/18), который относится к области биогидрометаллургии. Из золошлакового материала готовят пульпу в биореакторе с соотношением фаз Ж:Т=5:1, элементарной серы 10-20:1. рН пульпы 2,0-3,0 доводят концентрированной серной кислотой, вносят 10% культуральной жидкости, проводят аэрацию воздухом при температуре 44-46°C. Недостатком способа является длительность процесса выщелачивания, необходимость температуры и аэрации, больших объемов 10%-ной пульпы, необходимость наличия бактерий и обеспечение условий их жизнедеятельности (продуктивности) - выработка серной кислоты. Такой способ в промышленных масштабах трудно осуществим.

Наиболее близким является «Способ подготовки золы-уноса от сжигания углей для использования в производстве строительных материалов» (патент RU 2138339 С1, МПК В03В 9/06, С04В 7/28, С04В 18/10). Золу-унос обрабатывают серной кислотой концентрацией 50-300 г/л при соотношении Ж:Т=4-10:1 при температуре 18-90°C. Для интенсификации процесса выщелачивания в раствор вводят добавку хлорида натрия до концентрации по хлорид-иону до 0,5-25,0 г/л. Процесс выщелачивания осуществляется в аппарате с перемешиванием при температуре 40-90°C в течение 1-6 часов или при кучном выщелачивании раствор серной кислоты с концентрацией 50-200 г/л и соотношении Ж:Т=5-6:1 и температуре 18-40°C пропускают самотеком через слой золы. К недостаткам способа относятся: при пульповом сернокислотном выщелачивании - высокие концентрации серной кислоты, температура, добавка NaCl до 25 г/л, ограниченный масштаб производства, невозможность организовать непрерывную переработку золошлаков без фильтрации с целью выделения осветленных продуктивных растворов, которые содержат ценные компоненты (РЗЭ и скандий); для метода кучного выщелачивания - отмечается большое сопротивление слоя золы при прохождении раствора выщелачивания из-за тонкодисперсного гранулометрического состава, использование раствора серной кислоты с концентрацией 50-200 г/л для орошения и весьма проблематичное поддержание повышенной температуры выщелачивания до 40°C при крупнотоннажной переработке. Кроме того, извлечение церия на 69-80% должно сопровождаться увеличением расхода серной кислоты при одновременном увеличении извлечения макропримесей (Al, Са, Fe, Mg и т.д.), что приводит к серьезным технологическим сложностям выделения полезных компонентов из концентрированных солевых растворов.

Техническим результатом изобретения является создание рациональной, экономной, технологичной, экологически безопасной комплексной, поточной технологии утилизации золошлаковых отходов ТЭЦ с целью переработки больших объемов убогого упорного материала в непрерывном (бесфильтрационном) цикле.

Золошлаки после извлечения ценных компонентов могут быть применены в дорожном строительстве в качестве самостоятельного медленно твердеющего вяжущего материала или гидравлической добавки к цементу.

Способ основан на совмещении нескольких технологических приемов при обработке золошлаковых отходов растворами наиболее дешевой серной кислоты для выщелачивания полезных компонентов, сорбционного извлечения их из продуктивных растворов и состоит из нескольких технологических стадий (операций):

- дробление и грануляция золошлаков с концентрированной серной кислотой;

- перколяционное выщелачивание суммы РЗЭ и скандия из гранулированного материала раствором серной кислоты 5-15 г/л при температуре 18-25°C и Ж:Т=2:1-1:1 в режиме рециркуляции продуктивного раствора в замкнутом цикле выщелачивание-сорбция;

- сорбция суммы РЗЭ сульфокатионитом из продуктивного раствора;

- последующая сорбция скандия аминофосфорсодержащим амфолитом из фильтрата РЗЭ;

- возврат фильтрата сорбции скандия на выщелачивание;

- количество циклов оборота продуктивного раствора выщелачивания определяется экономической целесообразностью полноты извлечения ценных компонентов.

Организация поточного перколяционно-сорбционно-циркуляционного способа извлечения ценных компонентов (суммы РЗЭ, скандия, тория) из гранулированных золошлаков ТЭЦ слабокислыми растворами серной кислоты (5-15 г/л) представлена бесфильтрационной технологической блок-схемой (рис. 1).

Сущность изобретения поясняется конкретными примерами.

Определение содержания элементов в растворах проводилось методом АЭС ИСП (атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой) в АО «ВНИИХТ». Определение содержания элементов в твердых продуктах проводилось методом контроля (электронная микроскопия на электронном растровом сканирующем микроскопе).

Пример №1. Агитационное выщелачивание измельченных (0,05 мм) золошлаков

Пример №2. Перколяционное выщелачивание ценных компонентов из гранулированных золошлаков в колонке диаметром 36 мм и высотой 230 мм при плотности орошения 9,7 дм32 в час раствором серной кислоты 12,2 г/дм3 при температуре 18-25°C.

Пример №3. Сорбция РЗЭ сульфокатионитом в Н+-форме из продуктивных растворов перколяционного выщелачивания гранулированных золошлаков при температуре 18-25°C.

Пример №4. Извлечение аминофосфорсодержащим ионитом скандия и тория из фильтратов сорбции РЗЭ при температуре 18-25°C.

Пример №5. Распределение и извлечение ценных компонентов (РЗЭ и скандия) по стадиям рециркуляции продуктивного раствора при перколяционном выщелачивании гранулированного золошлака Дорогобужской ТЭЦ.

Способ извлечения редкоземельных металлов и скандия из золошлаковых отходов, включающий перколяционное выщелачивание редкоземельных металлов и скандия серной кислотой, отличающийся тем, что перед выщелачиванием золошлаковые отходы гранулируют, перколяционное выщелачивание редкоземельных металлов и скандия проводят из гранулированного материала раствором серной кислоты 5-15 г/л при температуре 18-25°С и Ж:Т = 2:1-1:1 в режиме рециркуляции продуктивного раствора в замкнутом цикле выщелачивание-сорбция, далее проводят сорбцию суммы редкоземельных металлов сульфокатионитом из сернокислого раствора выщелачивания, затем сорбцию скандия аминофосфорсодержащим амфолитом из фильтратов сорбции редкоземельных металлов, обработанный сорбентами фильтрат возвращают на перколяционное выщелачивание.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к извлечению редкоземельных металлов из сырьевых материалов, содержащих эти элементы. Селективное извлечение осуществляют из насыщенных маточных растворов в виде оксалатов РЗЭ.

Изобретение относится к составу и способу получения твердого экстрагента для извлечения скандия из сернокислых растворов. Предлагается твердый экстрагент (ТВЭКС) для извлечения скандия из скандийсодержащих растворов, содержащий стиролдивинилбензольную матрицу с ди-(2-этилгексил)фосфорной кислотой.
Изобретение относится к способам переработки эвдиалитового концентрата и может быть использовано для получения соединений циркония, редкоземельных элементов (РЗЭ) и диоксида кремния.

Изобретение относится к способу восстановления скандия и ионов, содержащих скандий, из сырьевого потока, который может представлять собой, без какого-либо ограничения, щелок или пульпу от выщелачивания.

Изобретение относится к способу переработки красного шлама при получении скандийсодержащего концентрата и оксида скандия, в котором ведут карбонизационное выщелачивание, сорбцию скандия на фосфорсодержащем ионите, десорбцию скандия и осаждение скандиевого концентрата.

Изобретение относится к технологии получения оксида скандия (Sc2O3) из концентрата скандия, попутно выделяемого, в том числе, при извлечении урана, переработке руд и отходов цветных и редких металлов.

Изобретение относится к выделению РЗМ из производственных растворов, полученных при переработке апатитового концентрата серной кислотой. Может быть использовано на предприятиях горно-перерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к гидрометаллургии и предназначено для извлечения редкоземельных элементов из отвального фосфогипса и получения гипсового вяжущего. Проводят сернокислотное выщелачивание РЗЭ из пульпы ФГ в режиме циркуляции с электрохимической и кавитационной активацией.
Изобретение относится к технологии редких и радиоактивных элементов и может быть использовано для переработки кека, содержащего редкоземельные и радиоактивные элементы, получаемого при вскрытии монацитового концентрата щелочным методом.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к области извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке технологических и продуктивных растворов, и может быть использовано в технологии получения концентратов РЗЭ.

Изобретение относится к составу и способу получения твердого экстрагента для извлечения скандия из сернокислых растворов. Предлагается твердый экстрагент (ТВЭКС) для извлечения скандия из скандийсодержащих растворов, содержащий стиролдивинилбензольную матрицу с ди-(2-этилгексил)фосфорной кислотой.

Изобретение относится к пористым частицам привитого сополимера, предназначенным для получения адсорбирующего материала, которые адсорбируют металлы и другие вещества, способу их производства и адсорбенту, в котором они применяются.

Изобретение относится к извлечению урана из подземных вод. Способ включает синтез сорбционной композиции из механоактивированного шунгита, прокаленного фосфогипса и модифицирующего раствора в соотношении 1:1:1.

Cпособ относится к области гидрометаллургии редких и рассеянных элементов, в частности к сорбционному извлечению ванадия из руд. Способ заключается в том, что полученные при кислотном выщелачивании рудного сырья сернокислые растворы сорбируют на анионообменную смолу, после чего маточные растворы сорбционного извлечения ванадия обрабатывают подготовленным раствором - ферригелем в количестве 12,5-25,0 г на 1 г ванадия, который после фильтрации подают на операцию сернокислого выщелачивания исходной руды, для повышения извлечения целевого компонента.

Изобретение относится к извлечению благородных металлов из цианистых растворов и/или пульп по угольно-сорбционной технологии. При автоклавной десорбции получают горячие растворы элюатов, при этом дополнительно концентрируют металл на угле.

Изобретение относится к области аналитической химии платиновых металлов, в частности к методам разделения и концентрирования, и может быть использовано для разделения платины, меди и цинка в солянокислых растворах сорбционным методом.

Способ извлечения рения из водных растворов относится к области аналитической химии, химической технологии, в частности к способам применения полимерных материалов для извлечения из водных растворов перренат-ионов, в том числе для их последующего определения.

Изобретение относится к переработке сульфидных золотосодержащих флотоконцентратов биовыщелачиванием золотосодержащих флотоконцентратов. Процесс биовыщелачивания золотосодержащих флотоконцентратов проводят одновременно с процессом сорбции сурьмы из биопульпы, сорбцию сурьмы проводят анионообменной смолой Lewatit MonoPlus марки МР-64, заряженной в сульфатную форму 5% раствором серной кислоты, при расходе смолы не более 5% от объема биопульпы в реакторе и продолжительности процесса сорбции не менее 24 часов, подачу смолы осуществляют по принципу противотока.

Изобретение относится к технологии извлечения индия из сульфатных цинковых растворов с повышенным содержанием кремнезема. Способ селективного извлечения индия из сульфатных цинковых растворов включает стадию сорбции индия на минеральном алюмосиликатном ионите - монтмориллоните, модифицированном ди(2-этил-гексил)фосфорной кислотой (Д2ЭГФК), и последующую стадию десорбции индия раствором соляной кислоты.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к области извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке технологических и продуктивных растворов, и может быть использовано в технологии получения концентратов РЗЭ.

Изобретение относится к способу переработки нефелинового сырья и подовой золы с получением низкоконцентрированного композиционного коагулянта-флокулянта. Способ получения предусматривает смешение в массовых процентах нефелинового сырья 1-99 мас.% и зольных продуктов 1-99 мас.%, последующее растворение сухой дисперсии в 5-10% серной кислоте при массовом соотношении сухой дисперсии к растворителю (2-5):(95-98) в течение 2-8 часов.

Изобретение относится к переработке золошлаковых отходов ТЭЦ с целью извлечения из них редкоземельных металлов и скандия и последующем использовании их в производстве строительных материалов. Способ извлечения редкоземельных металлов и скандия из золошлаковых отходов включает перколяционное выщелачивание серной кислотой. При этом выщелачивание проводят из гранулированного материала раствором серной кислоты 5-15 гл при температуре 18-25°C и Ж:Т2:1-1:1 в режиме рециркуляции продуктивного раствора в замкнутом цикле выщелачивание-сорбция. Далее проводят сорбцию суммы редкоземельных металлов сульфокатионитом из сернокислого раствора выщелачивания, затем - сорбцию скандия аминофосфорсодержащим амфолитом из фильтратов сорбции редкоземельных металлов. Обработанный сорбентами фильтрат возвращают на перколяционное выщелачивание. Техническим результатом изобретения является создание рациональной, экономной, технологичной, экологически безопасной комплексной, поточной технологии утилизации золошлаковых отходов ТЭЦ. 1 ил., 5 табл., 5 пр.

Наверх