RU2657149C1 - Способ извлечения редкоземельных металлов и скандия из золошлаковых отходов - Google Patents

Способ извлечения редкоземельных металлов и скандия из золошлаковых отходов Download PDF

Info

Publication number
RU2657149C1
RU2657149C1 RU2017126637A RU2017126637A RU2657149C1 RU 2657149 C1 RU2657149 C1 RU 2657149C1 RU 2017126637 A RU2017126637 A RU 2017126637A RU 2017126637 A RU2017126637 A RU 2017126637A RU 2657149 C1 RU2657149 C1 RU 2657149C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
leaching
ash
scandium
earth metals
sorption
Prior art date
Application number
RU2017126637A
Other languages
English (en)
Inventor
Василий Юрьевич Кольцов
Павел Юрьевич Новиков
Татьяна Вениаминовна Власова
Андрей Александрович Захаров
Алексей Владимирович Калашников
Татьяна Борисовна Юдина
Мария Евгеньевна Звонарева
Наталья Сергеевна Величкина
Original Assignee
Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" filed Critical Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии"
Priority to RU2017126637A priority Critical patent/RU2657149C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2657149C1 publication Critical patent/RU2657149C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B59/00Obtaining rare earth metals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

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.

Description

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
Figure 00000001
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.
Figure 00000002
Пример №3. Сорбция РЗЭ сульфокатионитом в Н+-форме из продуктивных растворов перколяционного выщелачивания гранулированных золошлаков при температуре 18-25°C.
Figure 00000003
Пример №4. Извлечение аминофосфорсодержащим ионитом скандия и тория из фильтратов сорбции РЗЭ при температуре 18-25°C.
Figure 00000004
Пример №5. Распределение и извлечение ценных компонентов (РЗЭ и скандия) по стадиям рециркуляции продуктивного раствора при перколяционном выщелачивании гранулированного золошлака Дорогобужской ТЭЦ.
Figure 00000005

Claims (1)

  1. 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.
RU2017126637A 2017-07-25 2017-07-25 Способ извлечения редкоземельных металлов и скандия из золошлаковых отходов RU2657149C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017126637A RU2657149C1 (ru) 2017-07-25 2017-07-25 Способ извлечения редкоземельных металлов и скандия из золошлаковых отходов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017126637A RU2657149C1 (ru) 2017-07-25 2017-07-25 Способ извлечения редкоземельных металлов и скандия из золошлаковых отходов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2657149C1 true RU2657149C1 (ru) 2018-06-08

Family

ID=62560782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017126637A RU2657149C1 (ru) 2017-07-25 2017-07-25 Способ извлечения редкоземельных металлов и скандия из золошлаковых отходов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2657149C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114350984A (zh) * 2020-10-14 2022-04-15 厦门稀土材料研究所 磷酸类萃取沉淀剂分离回收稀土的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4254088A (en) * 1979-03-27 1981-03-03 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Salt-soda sinter process for recovering aluminum from fly ash
JPS58130120A (ja) * 1981-10-26 1983-08-03 ロツクウエル・インタ−ナシヨナル・コ−ポレ−シヨン 炭素質物質からバナジウムを回収する方法
GB2196649A (en) * 1986-10-31 1988-05-05 Rtz Technical Services Limited Smelting complex sulphidic materials containing lead, zinc and optionally copper
WO2004053173A1 (ja) * 2002-12-06 2004-06-24 Mitsubishi Corporation V、Mo、及びNi含有廃棄物からの有価金属の回収方法
WO2006131371A1 (de) * 2005-06-08 2006-12-14 Sms Demag Ag Verfahren zur reduktion und/oder reinigung einer ein metall enthaltenden schlacke
RU2560627C2 (ru) * 2013-08-13 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского Российской академии наук (ИНМИ РАН) Способ выщелачивания ценных компонентов и редкоземельных элементов из зольно-шлакового материала

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4254088A (en) * 1979-03-27 1981-03-03 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Salt-soda sinter process for recovering aluminum from fly ash
JPS58130120A (ja) * 1981-10-26 1983-08-03 ロツクウエル・インタ−ナシヨナル・コ−ポレ−シヨン 炭素質物質からバナジウムを回収する方法
GB2196649A (en) * 1986-10-31 1988-05-05 Rtz Technical Services Limited Smelting complex sulphidic materials containing lead, zinc and optionally copper
WO2004053173A1 (ja) * 2002-12-06 2004-06-24 Mitsubishi Corporation V、Mo、及びNi含有廃棄物からの有価金属の回収方法
WO2006131371A1 (de) * 2005-06-08 2006-12-14 Sms Demag Ag Verfahren zur reduktion und/oder reinigung einer ein metall enthaltenden schlacke
RU2560627C2 (ru) * 2013-08-13 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского Российской академии наук (ИНМИ РАН) Способ выщелачивания ценных компонентов и редкоземельных элементов из зольно-шлакового материала

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114350984A (zh) * 2020-10-14 2022-04-15 厦门稀土材料研究所 磷酸类萃取沉淀剂分离回收稀土的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102173547B (zh) 电镀企业含镍污泥的资源化回收工艺
Yuksekdag et al. A holistic approach for the recovery of rare earth elements and scandium from secondary sources under a circular economy framework–A review
Guang et al. Water leaching kinetics and recovery of potassium salt from sintering dust
CN103290215A (zh) 强化石煤钒矿浓酸熟化浸出的方法
CN104232942A (zh) 一种钨矿物原料的预处理方法
Wu et al. A critical review on extraction of valuable metals from solid waste
CN1673084A (zh) 用废铝灰生产氧化铝的方法
CN106007423A (zh) 电镀污泥资源化利用的方法
CN104384176A (zh) 一种环保型煤渣回收处理系统
CN105110445B (zh) 一种处理重金属废水的方法
CN105712381B (zh) 一种利用电除尘灰提取高纯度氯化钾系统及方法
CN110965079B (zh) 一种富铁冶矿尾渣高效综合回收利用的方法
CN107662931B (zh) 一种从含钾废渣中提取钾制备硫酸钾的工艺
RU2657149C1 (ru) Способ извлечения редкоземельных металлов и скандия из золошлаковых отходов
CN104402062A (zh) 一种硫铁矿烧渣制备三氯化铁的方法
CN105523590A (zh) 一种制备三氯化铁的方法
CN101215646A (zh) 粘土矿湿法提钒工艺
CN105236899B (zh) 一种电解锌酸浸渣资源化无害化利用方法
CN100422357C (zh) 电场分解钒矿浆隔膜萃取生产五氧化二钒的方法
CN105129831B (zh) 一种红土镍矿熔渣的综合回收利用方法
CN107012342A (zh) 一种提取低品位离子型稀土原矿中稀土元素的方法
CN106282534A (zh) 砷酸铁渣的稳定固化方法
CN106350669B (zh) 一种含钒石煤水蒸汽炭化预处理制备v2o5的方法
CN101851000A (zh) 稀土氧化物的制备方法
CN110408788B (zh) 一种浸取含稀土酸解渣回收稀土的方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190726