RU2708773C1 - Способ обезвреживания металлосодержащих техногенных образований - Google Patents

Способ обезвреживания металлосодержащих техногенных образований Download PDF

Info

Publication number
RU2708773C1
RU2708773C1 RU2018141635A RU2018141635A RU2708773C1 RU 2708773 C1 RU2708773 C1 RU 2708773C1 RU 2018141635 A RU2018141635 A RU 2018141635A RU 2018141635 A RU2018141635 A RU 2018141635A RU 2708773 C1 RU2708773 C1 RU 2708773C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
metals
formation
man
formations
Prior art date
Application number
RU2018141635A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Дмитриевич Назаров
Максим Владимирович Назаров
Original Assignee
Максим Владимирович Назаров
Владимир Дмитриевич Назаров
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 Максим Владимирович Назаров, Владимир Дмитриевич Назаров filed Critical Максим Владимирович Назаров
Priority to RU2018141635A priority Critical patent/RU2708773C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2708773C1 publication Critical patent/RU2708773C1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/28Dissolving minerals other than hydrocarbons, e.g. by an alkaline or acid leaching agent

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области обезвреживания металлосодержащих промышленных отходов, размещенных на полигонах захоронения, например отработанных катализаторов. Способ обезвреживания металлосодержащих техногенных образований включает промывку техногенных образований выщелачивающим раствором серной кислоты и сульфата железа, создание электрического поля с помощью внешнего источника тока, проведение электролиза водного раствора с образованием кислорода, а также проведение процесса цементации и фильтрования в геохимическом барьере. Из техногенных образований извлекают выщелачивающий раствор, осаждают взвешенные вещества с применением коагулянта, фильтруют в железной стружке, осаждают металлы, проводят катодное осаждение металлов в электролизере на катодах с различными значением электродного потенциала, фильтруют в геохимическом барьере с зернистой загрузкой, внутри которой размещены электрохимические источники тока, проводят корректировку состава выщелачивающего раствора, вновь закачивают в пласт. Перед закачкой в пласт раствор предварительно насыщают озоном с помощью искрового импульсного высоковольтного разряда, направляют гидравлические импульсные удары в техногенное образование совместно с потоком закачиваемого раствора, который фильтруют в направлении вектора напряженности электрического поля. Технический результат – повышение эффективности извлечения металлов из техногенных образований. 2 ил., 4 табл., 4 пр.

Description

Изобретение относится к области обезвреживания металлосодержащих промышленных отходов, размещенных на полигонах захоронения, например, отработанных катализаторов.
Известен способ обезвреживания отвалов горных пород горнообогатительных комбинатов, при которых подотвальную воду с кислой реакцией закачивают в отвалы, что увеличивает растворимость металлов и увеличивает концентрацию металлов в подотвальной воде, из которой производят селективное их извлечение нейтрализацией щелочными реагентами (патент РФ №2438999).
Недостатком изобретения является относительно невысокий эффект извлечения металлов из отвальных горных пород.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ доизвлечения металлов из хвостов и шламов с последующим извлечением металлов из дренажных вод, достижение экологической безопасности (патент РФ №2322580). Способ заключается в промывке шлама водным раствором серной кислоты и сульфата железа, размещение внутри слоя шлама электродной пары анод-катод, создающей энергетическое поле и генерирующей кислород, применение геохимического барьера, а так же размещение цементационных пар из углерода и алюминия
Недостатком изобретения является относительно невысокий эффект извлечения металлов из шламов.
Задачей изобретения является повышение эффективности извлечения металлов из техногенных образований.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе обезвреживания металлосодержащих техногенных образований, включающем промывку техногенных образований выщелачивающим раствором серной кислоты и сульфата железа, создание электрического поля с помощью внешнего источника тока, проведение электролиза водного раствора с образованием кислорода, проведение процесса цементации и фильтрования в геохимическом барьере согласно изобретению из техногенных образований извлекают выщелачивающий раствор, осаждают взвешенные вещества с применением коагулянта, фильтруют в железной стружке, осаждают металлы, проводят катодное осаждение металлов в электролизере на катодах с разным значением электродного потенциала, фильтруют в геохимическом барьере с зернистой загрузкой, внутри которой размещены электрохимические источники тока, проводят корректировку состава выщелачивающего раствора, вновь закачивают в пласт, причем предварительно раствор насыщают озоном с помощью искрового импульсного высоковольтного разряда, направляют гидравлические импульсные удары в техногенное образование совместно с потоком закачиваемого раствора, который фильтруют в направлении вектора напряженности электрического поля.
На фиг. 1 представлена технологическая схема обезвреживания металлосодержащих техногенных образований. На фиг. 2 предоставлено сечение полигона захоронения металлосодержащих техногенных образований.
Технологическая схема обезвреживания металлосодержащих техногенных образований включает емкостное сооружение 1 в виде выемки грунта, оборудованное гидроизоляцией, в котором размещены металлосодержащие техногенные образования. В центре емкостного сооружения 1 размещена нагнетательная скважина 2. Труба нагнетательной скважины 2 выполнена из полипропилена. Трубы эксплуатационных скважин 3 выполнены из алюминия, размещены на равном удалении от нагнетательной скважины 2, электрически соединены друг с другом и с отрицательным полюсом источника питания 4. Положительный полюс источника питания 4 соединен со стержневыми электродами 5, выполненными из графита, размещенными на равном расстоянии от нагнетательной скважины 2, электрически соединены друг с другом.
Эксплуатационные скважины 3 соединены коллектором 6 со входом отстойника 7, который соединен с реагентным хозяйством 8 и шламовой площадкой 9. Отстойник 7 последовательно соединен с фильтром 10, вторичным отстойником 11 со шламовой площадкой 12, электролизером 13 с источником питания 14, с геохимическим барьером 15, камерой 16 смешения раствора с реагентным хозяйством 17, насосной станцией 18, плазмохимическим реактором 19 с генератором 20 импульсных напряжений.
Способ обезвреживания металлосодержащих техногенных образований осуществляется следующим образом. Готовится водный раствор 0,15 М серной кислоты и 0,15 М сульфата железа аналогично прототипу. Насосной станцией 18 раствор пропускают в плазмохимическом реакторе 19 и закачивают в нагнетательную скважину 2, имеющую перфорацию на всю глубину размещения шламов. Водный раствор фильтруется в шламе в радиальном направлении до эксплуатационных скважин 3. В процессе фильтрования происходит растворение металлов из шламов с невысокой скоростью. Для увеличения скорости растворения применен способ электролиза с образованием газообразных продуктов реакции (кислорода и хлора) на нерастворимых электродах 5 из графита.
Металлы, как правило, образуют металлоорганические комплексы, которые не выщелачиваются в кислых растворах, поэтому сильные окислители, полученные электролизом, способствуют деструкции органических веществ, высвобождению металлов и их растворению. Фильтрование раствора ведется в направлении от положительного электрода 5 к отрицательному электроду, роль которого выполняют эксплуатационные скважины 3, т.е. в направлении вектора напряженности электрического поля Е. Скорость фильтрования - 1 м/ч.
Раствор, извлеченный из эксплуатационных скважин 3, подлежит очистке. Первой ступенью является осаждение взвешенных веществ в отстойнике 7 при помощи коагулянта, подаваемого с помощью реагентного хозяйства 8. Осадок удаляется на шламовую площадку 9 для обезвоживания и утилизации. Далее раствор фильтруется со скоростью 0,1 м/ч в фильтре 10, загруженном железной стружкой. При этом происходит электрохимический процесс извлечения более благородного металла, в частности, меди, названный цементацией. Образовавшийся песок рафинированной меди осаждается в отстойнике 11 и удаляется на шламовые площадки 12.
Дальнейшее извлечение металлов происходит в электролизере 13 за счет катодного осаждения металлов. Аноды в электролизере выполнены из графита, катоды - из электроотрицательных металлов (Mg, Al, Zn). Скорость обработки воды в электролизере - 1 м/ч.
Доочистка растворов происходит фильтрованием в геохимическом барьере 15, который загружен фильтрующим материалом - силицированным кальцитом. В фильтрующем материале размещены электрохимические источники тока, создающие электрическое поле, за счет которого происходит катодное осаждение металлов на 98,0-99,9% при скорости фильтрования 0,1 м/ч. Геохимический барьер выполнен по патенту РФ№154393.
Далее в камере 16 смешения ведется корректировка концентрации серной кислоты и сульфата железа с помощью реагентного хозяйства 17, после чего раствор насосной станцией 18 подают в плазмохимический реактор 19 и нагнетательные скважины 2. В плазмохимическом реакторе 19, подключенном к генератору 20 импульсных напряжений, вырабатываются импульсы напряжением 110 кВ, длительностью 1 мкс, частотой 0,1 Гц, создающие искровые разряды. Плазмохимический реактор 19 вырабатывает в процессе разряда озон, пероксид водорода, ультрафиолетовое излучение, что значительно увеличивает окислительную мощность раствора, а также создает гидравлические удары, распространяемые на все техногенного образование, интенсифицируя процесс растворения металлов в растворе.
Пример 1. Опытная модель загружена отработанными катализаторами полигона «Михайловский» Стерлитамакского района Республики Башкортостан. Промывали модель водными растворами серной кислоты и сульфата железа (концентрация по прототипу), затем создавали электрическое поле и проводили электролиз раствора при напряжении 4 В. Дополнительно подключали плазмохимический реактор при напряжении 110 кВ и частоте импульсов 0,1 Гц. Результаты приведены в таблице 1. Скорость промывки модели - 1 м/ч.
Figure 00000001
Из приведенных данных следует, что электрическое поле и электролиз воды оказывает существенное влияние на выщелачивание металлов, однако больший эффект достигнут за счет применения искровых разрядов в плазмохимическом реакторе.
Пример 2. Проводили опыты по извлечению металлов из воды фильтрованием в железной стружке. В качестве индикатора использована медь. Скорость фильтрования раствора в пределах 0,05-0,40 м/ч. Результаты приведены в таблице 2.
Figure 00000002
Из приведенных результатов следует, что оптимальной скоростью фильтрования является 0,1 м/ч, при которой достигнут высокий эффект цементации меди с образованием рафинированной меди высокой чистоты в виде порошка.
Пример 3. Проводили опыты по извлечению металлов из водных растворов методом кристаллизации (катодным осаждением). В электролизере размещали электродные пары из графита (анод) и электроотрицательных металлов (катод). В качестве катода использовали Mg, Al, Zn. На электроды подавали напряжение 2,5-3,0 В, при большем напряжении возникает интенсивное газообразование, что требует утилизации газов для исключения образования взрывоопасных концентраций. Скорость фильтрования 0,1 м/ч. Результаты определения эффекта извлечения металлов приведены в таблице 3.
Figure 00000003
Из приведенных результатов следует, что металлы извлекаются с разным эффектом в интервале 35-81%. В результате обработки раствора в электролизе образуется металлический песок, который удаляли седиментацией с последующим разделением гидроклассификацией.
Пример 4. Проводили опыты по доочистке раствора геохимическим барьером длиной 12 м, заполненным силицированным кальцитом. По длине барьера равномерно в теле фильтра размещали 60 электрохимических источников тока, образованных электроотрицательными электродами (магний) и электроположительными электродами (графит). Электродвижущая сила источников тока равна 2 В. Скорость фильтрования - 0,1 м/ч. Результаты приведены в таблице 4.
Figure 00000004
Из приведенных результатов следует, что достигнут высокий эффект очистке растворов от различных металлов в диапазоне 96,0-99,8%, что позволяет циклически использовать водные растворы для промывки техногенных образований с извлечением металлов.
Технический результат заключается в повышении эффективности извлечения металлов из техногенных образований.

Claims (1)

  1. Способ обезвреживания металлосодержащих техногенных образований, включающий промывку техногенных образований выщелачивающим раствором серной кислоты и сульфата железа, создание электрического поля с помощью внешнего источника тока, проведение электролиза водного раствора с образованием кислорода, а также проведение процесса цементации и фильтрования в геохимическом барьере, отличающийся тем, что из техногенных образований извлекают выщелачивающий раствор, осаждают взвешенные вещества с применением коагулянта, фильтруют в железной стружке, осаждают металлы, проводят катодное осаждение металлов в электролизере на катодах с различными значением электродного потенциала, фильтруют в геохимическом барьере с зернистой загрузкой, внутри которой размещены электрохимические источники тока, проводят корректировку состава выщелачивающего раствора, вновь закачивают в пласт, причем предварительно раствор насыщают озоном с помощью искрового импульсного высоковольтного разряда, направляют гидравлические импульсные удары в техногенное образование совместно с потоком закачиваемого раствора, который фильтруют в направлении вектора напряженности электрического поля.
RU2018141635A 2018-11-26 2018-11-26 Способ обезвреживания металлосодержащих техногенных образований RU2708773C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018141635A RU2708773C1 (ru) 2018-11-26 2018-11-26 Способ обезвреживания металлосодержащих техногенных образований

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018141635A RU2708773C1 (ru) 2018-11-26 2018-11-26 Способ обезвреживания металлосодержащих техногенных образований

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2708773C1 true RU2708773C1 (ru) 2019-12-11

Family

ID=69006724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018141635A RU2708773C1 (ru) 2018-11-26 2018-11-26 Способ обезвреживания металлосодержащих техногенных образований

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2708773C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2098619C1 (ru) * 1996-10-11 1997-12-10 Акционерное общество открытого типа "Дирекция Межправительственной Инновационной рудной программы" Экологически чистый способ подземного выщелачивания россыпных месторождений
RU2277169C2 (ru) * 2004-07-22 2006-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Уральская гео-технологическая компания" Способ обезвреживания техногенных образований на месте складирования
RU2312909C1 (ru) * 2006-02-13 2007-12-20 Иркутская Городская Общественная Организация "Экологическая Группа" Способ извлечения металлов
RU2322580C1 (ru) * 2006-09-05 2008-04-20 Геологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Способ комплексного внутриотвального обогащения и доизвлечения металлов
RU2438999C1 (ru) * 2010-04-28 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Способ нейтрализации подотвальных кислых сульфатсодержащих сточных вод
RU2526069C2 (ru) * 2012-07-18 2014-08-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ обезвреживания цианистых растворов
RU154393U1 (ru) * 2014-09-16 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Геохимический барьер

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2098619C1 (ru) * 1996-10-11 1997-12-10 Акционерное общество открытого типа "Дирекция Межправительственной Инновационной рудной программы" Экологически чистый способ подземного выщелачивания россыпных месторождений
RU2277169C2 (ru) * 2004-07-22 2006-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Уральская гео-технологическая компания" Способ обезвреживания техногенных образований на месте складирования
RU2312909C1 (ru) * 2006-02-13 2007-12-20 Иркутская Городская Общественная Организация "Экологическая Группа" Способ извлечения металлов
RU2322580C1 (ru) * 2006-09-05 2008-04-20 Геологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Способ комплексного внутриотвального обогащения и доизвлечения металлов
RU2438999C1 (ru) * 2010-04-28 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Способ нейтрализации подотвальных кислых сульфатсодержащих сточных вод
RU2526069C2 (ru) * 2012-07-18 2014-08-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ обезвреживания цианистых растворов
RU154393U1 (ru) * 2014-09-16 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Геохимический барьер

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fogarasi et al. Copper recovery and gold enrichment from waste printed circuit boards by mediated electrochemical oxidation
CN101698521B (zh) 一种土壤和地下水电动修复方法
CN104152905A (zh) 酸性氯化铜蚀刻液电解再生循环及铜板回收装置及方法
KR101640462B1 (ko) 폐기물로부터 금속을 회수하기 위한 습식 제련 공정 및 장치
CN103922446A (zh) 一种地下水中三价砷的电化学氧化方法
Kuleyin et al. Recovery of copper ions from industrial wastewater by electrodeposition
Siwal et al. A review on electrochemical techniques for metal recovery from waste resources
Ihara et al. High gradient magnetic separation combined with electrocoagulation and electrochemical oxidation for the treatment of landfill leachate
JP3962855B2 (ja) 飛灰からの重金属の回収方法
RU2403301C1 (ru) Способ активационного выщелачивания металлов из руд и концентратов
GB1535106A (en) Recovery of economic values from shale oil retort water
CN106430746A (zh) 一种采用电絮凝预处理天然气采出水的工艺
RU2708773C1 (ru) Способ обезвреживания металлосодержащих техногенных образований
Samusev et al. Productivity of chemical-electrochemical gold leaching from rebellious ore
CN104355463A (zh) 垃圾渗滤液的深度处理方法
CN202625994U (zh) 一种用于降低污泥重金属含量的电解池
CN105506293A (zh) 一种从废旧杜美丝中提取金属铜的方法
CA2098511A1 (en) In-situ treatment system for inhibiting the formation of, and for alleviating, acidity in water
CN108714289B (zh) 一种采用矿浆电解技术无害化处理氰化尾渣的方法
Chanturia et al. Electric flotation extraction of manganese from hydromineral wastes at yellow copper deposits in the South Ural
CN110713327B (zh) 一种连续处理重金属污染污泥的方法及装置
RU2322580C1 (ru) Способ комплексного внутриотвального обогащения и доизвлечения металлов
JP3951041B2 (ja) 飛灰からの重金属の電気化学的回収方法
Abbas et al. Eliminate turbidity and oil from polluted water by using the electrocoagulation process
MX2022009618A (es) Metodo para recuperar zinc metalico a partir de desperdicios metalurgicos solidos.

Legal Events

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

Effective date: 20201127