способ извлечения рения и других элементов

Формула изобретения

1. Способ извлечения рения и других элементов, включающий сбор вулканического газа, его охлаждение и улавливание полученных соединений, отличающийся тем, что сбор вулканического газа проводят при давлении в сборнике 20-100 Па, охлаждение ведут до температуры 300-400C с концентрированием соединений рения и других элементов, а улавливание с отделением образовавшихся твердых соединений от газовой фазы проводят в электрофильтре или системе электрофильтров при поддержании температуры газа на выходе из электрофильтра или системы электрофильтров на уровне 200-250С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру газа в электрофильтре поддерживают с помощью испарения воды, подаваемой в распыленном виде в газоход перед электрофильтром.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сбор вулканического газа проводят в устройстве, выполненном из коррозионно-стойких материалов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение может быть использовано для выделения рассеянных и редких элементов, благородных и цветных металлов из сильно обводненных природных вулканических и промышленных газов.

Известен способ улавливания рения из отходящих обжиговых газов, получаемых при окислении молибденовых и медных концентратов [1]. По этому способу газы после очистки в горячем циклоне барботируют через мокрые поглотители (водные, кислотные или щелочные) различных конструкций. Улавливается до 96% рения, поступающего с газами. Однако для извлечения рения и других элементов из газов с высоким содержанием влаги, в частности из вулканических газов, данный способ улавливания не может быть применен, так как из-за низких концентраций ценных компонентов в газах их концентрации в пульпе (растворе) также будут низкими, недостаточными для рентабельного промышленного извлечения. Кроме того, использование мокрого метода улавливания соединений ценных элементов применительно к вулканическим, например фумарольным газам, содержащим 92-98% паров воды, приведет к большим затратам на охлаждение указанных газов и конденсацию содержащейся в них воды. Например, для отвода тепла от аппарата мокрого улавливания при охлаждении в нем через стенку одной тонны вулканических газов, содержащих 95% воды, с температурой 200^oС до 90^oС потребуется примерно 8,0 т охлаждающей воды с температурой 20^oС.

Наиболее близок к изобретению по технической сущности способ извлечения рения и других металлов, заключающийся в концентрировании рения и других металлов, содержащихся в вулканических газах, осаждением их сульфидов из газовой фазы в фильтрующем слое, состоящем из частиц носителя [2]. По этому способу вулканические газы, имеющие температуру 600^oС и ниже (газы с температурой более 600^oС предварительно охлаждают до 500-550^oС), пропускают через фильтрующий слой, состоящий из частиц носителя, в течение 1-30 суток с последующей заменой носителя, а отработанный носитель, содержащий сульфиды рения и других металлов, направляют на гидрометаллургическую переработку. В качестве носителя предложено использовать минеральную вату, активированный уголь, гранулированный оксид алюминия, углеткань или, предпочтительно, природный цеолит фракции 1-8 мм.

Недостатки данного способа заключаются в следующем:

1. При его использовании происходит селективное улавливание только сульфида рения и соединений некоторых других элементов. Соотношение в исходном газе и выгруженном носителе практически одинаково для рения, кадмия, сурьмы и висмута. В то же время в сравнении с исходным газом носитель обеднен (по отношению к рению) по серебру - вдвое, по германию - в 5,4 раза, по золоту и индию в - 30-35 раз.

2. В процессе улавливания происходит уменьшение порозности слоя носителя, как за счет образующихся кристаллов, так и механического улавливания пыли. Это ведет к повышению сопротивления слоя и, как следствие, снижению расхода газа, изменению температурного режима и необходимости частой замены слоя (раз в 1-30 суток). Таким образом, процесс практически неуправляем, а степень улавливания ценных элементов резко снижается из-за периодов замены носителя.

3. Агрессивная среда (вода в сочетании с кислотообразующими газами - НСl, HF, SO₂) не позволяет рассчитывать на эффективную механизацию процесса при частой замене носителя вследствие сильной коррозии механизмов.

4. Использование носителя резко увеличивает объем транспортируемого и перерабатываемого материала.

Указанные недостатки устраняются при использовании предлагаемого способа.

Задача, на решение которой направлен предлагаемый способ, - достижение практически полного и комплексного извлечения ценных элементов из вулканического и аналогичных газов в богатый обезвоженный коллективный концентрат. Для ее решения необходимо

1. Обеспечить условия для перехода в жидкое и твердое состояние соединений указанных элементов, содержащихся в газе. Как видно из прилагаемой таблицы, это достигается при охлаждении газа до температуры 400^oС (за исключением "Tl₂S₂, который переходит в твердое состояние при 260^oС).

2. Предотвратить конденсацию воды, основного компонента вулканического газа, т. е. отделение коллективного концентрата от газовой фазы производить при температуре выше 100^oС.

3. Предотвратить выделение из вулканического газа элементарной серы по реакции, протекающей при температуре 250^oС [4] и ниже

2Н₂S+SO₂=2Н₂O+3S.

Из-за относительно высокого содержания сероводорода и диоксида серы в вулканическом газе (пример) количество выделяющейся жидкой серы может на порядок увеличить количество редкометального концентрата, соответственно ухудшив его качество. При этом существенно усложнятся как работа системы улавливания концентрата, так и переработка последнего. Технический результат, который достигается по предлагаемому способу, заключается в выделении из вулканического газа 90-96% содержащихся в нем рения и других ценных элементов в виде богатого коллективного концентрата.

Технический результат достигается тем, что способ включает сбор вулканического газа, его охлаждение и улавливание полученных соединений, причем сбор вулканического газа проводят при давлении в сборнике 20-100 Пa, охлаждение ведут до температуры 300-400^oC с концентрированием соединений рения и других элементов, а улавливание с отделением образовавшихся твердых соединений от газовой фазы проводят в электрофильтре или системе электрофильтров при поддержании температуры газа на выходе из электрофильтра или системы электрофильтров на уровне 200-250^oС. Температура газа в электрофильтре поддерживается с помощью испарения воды, подаваемой в распыленном виде в газоход перед электрофильтром. Сбор вулканического газа проводят в устройстве, выполненном из коррозионностойких материалов.

Сбор вулканического газа осуществляется с помощью специального устройства в условиях, препятствующих его смешиванию с воздухом. Это исключает возможность окисления сульфида рения с получением более трудно конденсируемого из газовой фазы оксида [1], а также препятствует конденсации воды с растворением в ней кислотообразующих газов (НСl, HF, SO₂) и образованием крайне коррозионноактивной жидкости.

Частичное охлаждение собранного газа происходит за счет естественных потерь тепла в футерованном (для защиты от коррозии) газоходе, по которому газ транспортируют от сборника к электрофильтру. Величину теплопотерь можно при монтаже регулировать толщиной теплоизоляции газохода, и она должна быть рассчитана на наиболее жесткие (зимние) условия окружающей среды. Окончательную (точную) корректировку температуры до заданной величины по предложенному способу производят водой, подаваемой в газоход через форсунку с механическим распылением. Расход воды минимален за счет рационального использования высокой теплоты парообразования. Например, на охлаждение 1 кг водяного пара с 500 до 400^oС расходуется ~0,06 кг воды и за счет увеличения объема перерабатываемого газа на 6-7% (с поправкой на другие компоненты вулканического газа) отпадает необходимость в строительстве сложных и дорогостоящих теплообменников.

Определяет нормальную работу последнего электрофильтра температура газа на выходе из аппарата, практически равная температуре начала образования элементарной серы из диоксида серы и сероводорода и существенно превышающая температуру конденсации воды. Более высокая температура газа на входе в электрофильтр (систему электрофильтров) обеспечивает запас тепла на компенсацию теплопотерь в процессе улавливания товарного продукта. Работа в указанных условиях таких высокоэффективных аппаратов, как электрофильтр, обеспечивает полноту и комплексность улавливания ценных компонентов (до 90-96%).

Отделенный от вулканического газа коллективный концентрат собирают в бункере, выгружают и направляют на переработку пирогидрометаллургическими методами.

Газ после отделения концентрата, содержащего соединения редких и рассеянных элементов, благородных и цветных металлов, а также сопутствующих им элементов, направляют в систему мокрого улавливания для выделения серы, соединений фтора и не уловленной в электрофильтре пыли.

Пример.

Имеем вулканический газ состава, мол. %: Н₂O 92-98; Н₂ 0,002-1,3; CO₂ 0,5-2,5; СО до 0,2; SO₂ 0,1-2,3; H₂S 0,1-0,7; HCl 0,01-0,8; НF до 0,08; N₂ 0,06-0,6; O₂ до 0,15; Ar до 0,005; СН₄ до 0,21; содержащий, г/т: Re 0,8; Ge 0,6; Ag 0,08; Au 0,2; In 0,8; Bi 0,5; Tl 0,12; Zn 70; Cd 0,3; Sb 1,5; Ni 40; Со 5,8; Мо 0,12. Температура газа - 500-600^oС, давление в сборнике - 60 Пa.

Перед подачей в электрофильтр вулканический газ охлажден до 400^oС. Температура газа на выходе из электрофильтра равна 250^oС.

Суммарное содержание сульфидов и других соединений, переходящих в твердое состояние при охлаждении указанного газа до рабочей температуры электрофильтра и улавливаемых в нем, составляет примерно 0,9 кг на тонну вулканического газа.

Продукт, выгружаемый из электрофильтра, содержит, г/т: Re 890; Ge 670; Ag 89; Au 220; In 890; Bi 550; Tl 130; Cd 330; Zn 75000; Sb 1700; Ni 44000; Со 6400; Мо 130.

Полученный концентрат по сравнению с концентратом, полученным способом, принятым за прототип, отличается существенно более высоким содержанием ценных элементов, сопутствующих рению в вулканическом газе. Он пригоден для извлечения рения и других элементов пирогидрометаллургическими методами.

Техническая эффективность предлагаемого способа извлечения рения и других элементов из вулканического газа заключается в том, что при использовании предлагаемого способа возможно и экономически целесообразно комплексное извлечение ценных компонентов из вулканического газа, нового сырьевого источника в первую очередь рассеянных элементов. Предлагаемый способ позволяет осуществить практически полное выделение в комплексный концентрат рассеянных и благородных элементов, редких и цветных металлов в форме, пригодной для дальнейшей пирогидрометаллургической переработки.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Лебедев К.Б. Рений. - М.: Металлургиздат. 1959. 102 с.

2. Шадерман Ф. И. , Кременецкий А.А., Штейнберг Г.С. Способ извлечения рения и других металлов. Патент РФ 2159296, МПК С 22 В 61/00, В 01 D 7/02, заявл. 10.06.1999, опубл. 20.11.2000. Бюл. 32.

3. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. - Киев: Наукова думка. 1974. 992 с.

4. Краткая химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. 1965. Т.4. 1182 с.