RU2618281C1

RU2618281C1 - Method for extraction of metals from soil using biomass of plants

Info

Publication number: RU2618281C1
Application number: RU2015153812A
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Чертов
Original assignee: Владимир Владимирович Чертов
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2017-05-03

Abstract

FIELD: biotechnology.

SUBSTANCE: method for producing metals from the soil includes the collection of plant biomass and the subsequent extraction of metals from biomass. In this case, kind of cow parsnip plant (Heracleum) are used. The method may include the step of ashing or the carbonization step of mentioned plant biomass.

EFFECT: providing extraction and accumulation of soil to industrial metal content without using special reagents in vivo, and artificial industrial plantations on dumps.

1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к областям экологической безопасности и металлургии, в частности, к способам получения металлов с использованием растений.The invention relates to the fields of environmental safety and metallurgy, in particular, to methods for producing metals using plants.

В настоящее время биоресурсы, включая дикие и культурные растения, использовались кроме традиционного назначения в целях геологоразведки [1. А.Л. Ковалевский. «Биогеохимические поиски рудных месторождений», М.: «Недра», 1984 г.], а также для экспериментальной добычи золота из отходов горного производства [2. М.А. Меретуков. «Золото: химия, минералогия, металлургия», М.: «Руда и металлы», 2008 г., стр. 482-485] или [3. Инновационный патент Республики Казахстан №28171]. Известно использование в таких экспериментах горчицы сарептской, полыни, фацелии, маиса, очитка, остролодочника равнинного, сидератов, рапса. Описанные в этих и других источниках экспериментальные применения фитотехнологии для добычи золота всегда предусматривают обязательное использование химических или органических реагентов для растворения золота в отвалах. Объем получаемой биомассы с использованием этих растений не превышает 30 тонн на гектар.Currently, bioresources, including wild and cultivated plants, were used in addition to traditional purposes for exploration [1. A.L. Kovalevsky. "Biogeochemical searches of ore deposits", M .: "Nedra", 1984], as well as for experimental gold mining from mining waste [2. M.A. Meretukov. “Gold: chemistry, mineralogy, metallurgy”, M .: “Ore and metals”, 2008, p. 482-485] or [3. Innovative patent of the Republic of Kazakhstan No. 28171]. The use of Sarepta mustard, wormwood, phacelia, maize, stonecrop, plain ostrich, siderats, and rapeseed in such experiments is known. The experimental applications of phytotechnology for gold mining described in these and other sources always provide for the mandatory use of chemical or organic reagents for dissolving gold in dumps. The volume of biomass produced using these plants does not exceed 30 tons per hectare.

Содержание металла в растениях, превышающее 1 гр/тонну (в расчете на сухую массу), называют гипераккумуляцией [2]. Для активации гипераккумуляции металлов растениями применяются цианиды, бромиды, хлориды, тиосульфаты, оксикарбонильные соединения.The metal content in plants exceeding 1 g / ton (calculated on dry weight) is called hyperaccumulation [2]. To activate hyperaccumulation of metals by plants, cyanides, bromides, chlorides, thiosulfates, and hydroxycarbonyl compounds are used.

Наиболее близким является способ рекультивации промышленных отходов, описанный в [3]. В этом способе рекультивации используется растворение металлов экологически безопасными реагентами органическими оксикарбонильными соединениями, переводящими металлы в органометаллические соединения. Извлечение металлов осуществляется растениями, в т.ч. культурными, такими как рапс, кукуруза и другие. Сочетание вида растения, реагента и ежедневный полив водой с добавкой (0,1%) оксикарбонильных соединений обеспечивает биоаккумуляцию металлов в самом растении. Так, содержание металлов, например, таких как серебро, золото и других увеличивается в золе этих растений в 100-1000 раз по отношению к содержанию в горной массе отходов. Недостатками являются необходимость использования реагентов, ежедневный специальный полив растений и относительно невысокое количество получаемой биомассы.The closest is the method of reclamation of industrial waste, described in [3]. This method of reclamation uses the dissolution of metals with environmentally friendly reagents, organic hydroxycarbonyl compounds, converting metals into organometallic compounds. Extraction of metals is carried out by plants, including cultivated, such as rapeseed, corn and others. The combination of plant species, reagent and daily watering with the addition of (0.1%) oxycarbonyl compounds provides bioaccumulation of metals in the plant itself. So, the content of metals, for example, such as silver, gold and others, increases in the ash of these plants by 100-1000 times in relation to the content in the rock mass of waste. The disadvantages are the need for reagents, daily special watering of plants and the relatively low amount of biomass produced.

Задачей является упрощение процесса получения металлов из почвы с использованием растений, в том числе устранение необходимости использования специальных реагентов, а также повышение количества получаемого сырья для извлечения металлов.The objective is to simplify the process of obtaining metals from the soil using plants, including eliminating the need to use special reagents, as well as increasing the amount of raw materials obtained for the extraction of metals.

Задача решается тем, что способ получения металлов из почвы, включающий сбор биомассы растений и последующее извлечение металлов, отличается тем, что используют растения рода борщевик

.The problem is solved in that the method of producing metals from the soil, including the collection of plant biomass and the subsequent extraction of metals, is characterized in that they use plants of the hogweed genus

.

Способ может включать этап озоления, проводимый после сбора биомассы растений.The method may include an ashing step carried out after collecting the biomass of the plants.

Способ может включать этап коксования, проводимый после сбора биомассы растений.The method may include a coking step carried out after collecting plant biomass.

Способ может включать использование дикорастущих растений, являющихся сорняками.The method may include the use of wild plants, which are weeds.

Технический результат заключается в обеспечении извлечения и аккумуляции из грунта металлов до промышленного содержания без использования специальных реагентов как в естественных условиях (сорняки), так и на искусственных плантациях на промышленных отвалах. Преимущества способа заключаются также в том, что:The technical result consists in ensuring the extraction and accumulation of metals from the soil to industrial content without the use of special reagents both in natural conditions (weeds) and on artificial plantations on industrial dumps. The advantages of the method are also that:

- значительно увеличивается удельный объем биомассы - до 250 тонн на гектар,- significantly increases the specific volume of biomass - up to 250 tons per hectare,

- содержание и объем получаемых по заявляемому способу металлов позволяют рентабельно получать концентраты не только золота, но и цветных и редких металлов,- the content and volume obtained by the present method of metals allow cost-effective production of concentrates not only of gold, but also of non-ferrous and rare metals,

- рентабельно решается экологическая задача по очистке от опасных сорняков значительных площадей.- The environmental problem of cleaning large areas of dangerous weeds is cost-effectively addressed.

Новизна и изобретательский уровень способа заключаются в том, что в качестве биоаккумулятора металлов используют не применявшиеся ранее для этих целей растения рода борщевик семейства Зонтичные.The novelty and inventive step of the method lies in the fact that plants of the genus Horsetail family of the Umbrella family not previously used for these purposes are used as a bioaccumulator of metals.

Борщевик

- род растений семейства Зонтичные. Часть видов фототоксична.Hogweed

- a genus of plants of the Umbrella family. Some species are phototoxic.

Борщевик, признанный сорняком, стремительно захватывает значительные территории России, Казахстана, Западной Европы, при этом в Западной Европе действуют правительственные и общественные программы по его уничтожению без какой-либо утилизации.Hogweed, recognized as a weed, is rapidly seizing large areas of Russia, Kazakhstan, Western Europe, while in Western Europe there are government and public programs to destroy it without any disposal.

Борщевик отличается высокой урожайностью - до 250 тонн на гектар. Совпадение трех факторов - высокая урожайность, способность к гипераккумуляции металлов и беззатратная добыча (уничтожение вредного сорняка) - делают борщевик уникальным растением для альтернативной добычи металлов.Hogweed is characterized by high productivity - up to 250 tons per hectare. The coincidence of three factors - high productivity, the ability to hyperaccumulate metals and cost-free production (destruction of harmful weed) - make cow parsnip a unique plant for alternative metal mining.

Автор определил, что борщевик является растением, способным к гипераккумуляции металлов в естественных условиях без применения активации реактивами. В районах произрастания растение аккумулирует находящиеся на данной территории металлы с увеличением содержания в биомассе до промышленного.The author determined that hogweed is a plant capable of hyperaccumulating metals in vivo without the use of reactive activation. In the areas of growth, the plant accumulates the metals located in the area with an increase in the biomass content to industrial.

В одном из вариантов осуществления способа биомассу борщевика, как вредного сорняка в рамках программ борьбы с ним убирают с территорий, которые он заполонил, и перерабатывают для целей альтернативного получения металлов.In one embodiment of the method, cow parsnip biomass, as a harmful weed, is removed from the territories that it is flooded as part of the control programs and processed for alternative production of metals.

В другом варианте борщевик выращивают на искусственных плантациях на промышленных отвалах, убирают при достижении максимальной величины биомассы и перерабатывают.In another embodiment, hogweed is grown on artificial plantations on industrial dumps, harvested when the maximum biomass value is reached and processed.

Переработка заключается в сушке биомассы, ее озолении (разрушении органического субстрата, например, посредством сжигания, превращения в золу) либо коксовании (нагреве без доступа кислорода) с последующим извлечением ликвидных концентратов тех или иных металлов, направляемых на традиционную переработку.Processing consists in drying the biomass, its ashing (destruction of the organic substrate, for example, by burning, turning into ash) or coking (heating without oxygen), followed by the extraction of liquid concentrates of certain metals sent for traditional processing.

Пример. Проверка эффективности способа была осуществлена следующим образом. Биомасса борщевика была собрана в ближнем Подмосковье на территории, в почве которой содержание цветных и редких металлов минимально.Example. Verification of the effectiveness of the method was carried out as follows. Hogweed biomass was collected in the near Moscow region on the territory in which the content of non-ferrous and rare metals is minimal.

Биомасса была подвергнута озолению. Зола в количестве 2,7 г была подвергнута масс-спектральному анализу с индуктивно-связанной плазмой (МС) с использованием масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой Elan-6100 ("Perkin Elter", США) и атомно-эмиссионному анализу с индуктивно-связанной плазмой (АЭС) с использованием атомно-эмиссионного спектрометра Optima-4300 DV ("Perkin Elter", США). Результаты приведены в [4. Протокол испытаний химического состава №27 tg 02-01 от 06.11.2014]. Результаты для элементов, для которых обнаружена особенно высокая биоаккумуляция борщевиком, приведены в таблице. При этом проведено сравнение с содержанием химических элементов в золе растений, выращенных в соответствии с [3] на отвалах.Biomass was exposed to ashing. 2.7 g ash was subjected to inductively coupled plasma (MS) mass spectrometry using an Elan-6100 inductively coupled plasma mass spectrometer (Perkin Elter, USA) and inductively coupled atomic emission analysis bound plasma (NPP) using an Optima-4300 DV atomic emission spectrometer (Perkin Elter, USA). The results are given in [4. The test report of the chemical composition No. 27 tg 02-01 of 11/06/2014]. The results for elements for which a particularly high bioaccumulation of cow parsnip was found are shown in the table. In this case, a comparison was made with the content of chemical elements in the ash of plants grown in accordance with [3] on dumps.

При этом концентрация оксида титана в золе растения составила 15% по массе, что сопоставимо с содержанием титана в руде.The concentration of titanium oxide in the ash of the plant was 15% by weight, which is comparable with the titanium content in the ore.

В итоге подтверждено, что даже в безрудном районе Подмосковья зола борщевика содержит значительное количество ванадия, хрома, титана, меди, цинка и ниобия.As a result, it was confirmed that even in the barren region of the Moscow Region, cow ash contains significant amounts of vanadium, chromium, titanium, copper, zinc and niobium.

Claims

A method of extracting metals from soil using plant biomass, including collecting the plant biomass, which is a metal bioaccumulator, processing it with metal extraction, characterized in that plants using the cowberry species are used as the bioaccumulator of metals (

), while biomass processing is carried out by drying, ashing or coking.