[go: up one dir, main page]

RU2170775C1 - Method of recovery of rare-earth and radioactive metals from oxidized technologically rebellious raw materials - Google Patents

Method of recovery of rare-earth and radioactive metals from oxidized technologically rebellious raw materials Download PDF

Info

Publication number
RU2170775C1
RU2170775C1 RU2000101939A RU2000101939A RU2170775C1 RU 2170775 C1 RU2170775 C1 RU 2170775C1 RU 2000101939 A RU2000101939 A RU 2000101939A RU 2000101939 A RU2000101939 A RU 2000101939A RU 2170775 C1 RU2170775 C1 RU 2170775C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ash
rare
leaching
raw materials
technologically
Prior art date
Application number
RU2000101939A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Ф. Борбат
Л.Н. Адеева
В.А. Мухин
Ю.Л. Михайлов
Original Assignee
Омский государственный университет
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 Омский государственный университет filed Critical Омский государственный университет
Priority to RU2000101939A priority Critical patent/RU2170775C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2170775C1 publication Critical patent/RU2170775C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: processing of oxidized technologically rebellious raw materials, particularly, processing of coal combustion ash-slag wastes to recover rare-earth and radioactive metals. SUBSTANCE: method includes preparation of pulp from ash-slag wastes and sulfuric acid solution; treatment of pulp in electrolyzer cathode zone under conditions assisting in hydrogen liberation on cathode. Pulp is prepared unit S:L=1:(5-10) and sulfuric acid solution, with concentration of 50-300 g/l. Electroleaching is carried out for 0.25-1.5 h with cathode current density of 0.5-5.0 mA/sq.cm and temperature of 18-80 C. EFFECT: higher economic efficiency of process, simplified process implementation and reduced time of recovery. 4 cl, 3 dwg, 4 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к области переработки окисленного технологически упорного сырья, в частности, к переработке золошлаковых отходов от сжигания углей с целью извлечения редкоземельных и радиоактивных металлов. The invention relates to the field of processing oxidized technologically resistant raw materials, in particular, to the processing of ash and slag waste from burning coal in order to extract rare earth and radioactive metals.

Одной из отличительных особенностей таких отходов является малое содержание редкоземельных и радиоактивных металлов (сотые доли процента) на фоне большого содержания соединений кремния, алюминия, железа и кальция, образованных при воздействии высоких температур (1200- 1700oC), и, следовательно, химически пассивных. Вышеперечисленные особенности приводят к тому, что для извлечения редкоземельных и радиоактивных металлов с достаточно высоким выходом необходимо использовать специальные технологические приемы: большое время обработки, повышенные температуры, повышенные концентрации реагентов для обработки или специальное оборудование.One of the distinguishing features of such waste is the low content of rare earth and radioactive metals (hundredths of a percent) against the background of a high content of silicon, aluminum, iron and calcium compounds formed when exposed to high temperatures (1200-1700 o C), and therefore chemically passive . The above features lead to the fact that for the extraction of rare earth and radioactive metals with a sufficiently high yield, it is necessary to use special technological methods: a long processing time, elevated temperatures, elevated concentrations of processing reagents or special equipment.

Известен способ [1] гидрометаллургического извлечения редких металлов из технологически упорного сырья. По данному способу матрицу упорного сырья измельчают, помещают в герметичный сосуд, содержащий раствор галогенных кислот, азотистую кислоту и комплексообразователи для редких металлов. В сосуд извне подают кислород. Процесс ведут при определенной величине pH реакционной смеси, давлении и потенциале полуволны восстановления окислителей достаточное время, которое выбирают из условия вскрытия матрицы сырья для максимального окисления и извлечения редких металлов из матрицы и образования маточного раствора, включающего растворенные комплексы и окислы редких металлов. Извлечение редких металлов из маточного раствора производят известными способами. The known method [1] hydrometallurgical extraction of rare metals from technologically resistant raw materials. According to this method, the matrix of refractory raw materials is ground, placed in a sealed vessel containing a solution of halogen acids, nitrous acid and complexing agents for rare metals. Oxygen is supplied to the vessel from the outside. The process is carried out at a certain pH of the reaction mixture, pressure and half-wave potential of oxidizing agents for a sufficient time, which is chosen from the conditions of opening the matrix of raw materials for maximum oxidation and extraction of rare metals from the matrix and the formation of a mother liquor, including dissolved complexes and oxides of rare metals. The extraction of rare metals from the mother liquor is carried out by known methods.

Как видно из описанного способа, для эффективного извлечения металлов из матрицы необходимо контролировать такие параметры процесса, как показатель кислотности среды, потенциал восстановления окислителей и давление. Для такого контроля требуется сложная и дорогостоящая аппаратура, что значительно снижает экономический эффект при внедрении данного способа, тем более для переработки такого бедного сырья редких металлов, в частности, редкоземельных и радиоактивных, как золошлаковые отходы от сжигания энергетических углей. As can be seen from the described method, for the effective extraction of metals from the matrix, it is necessary to control such process parameters as an indicator of the acidity of the medium, the recovery potential of oxidizing agents, and pressure. Such control requires complex and expensive equipment, which significantly reduces the economic effect when implementing this method, especially for the processing of such poor raw materials of rare metals, in particular, rare earth and radioactive as ash and slag waste from the combustion of thermal coal.

Известны способ и устройство для добычи драгоценных металлов [2] из бедного и упорного сырья и отходов добывающих предприятий, в которых есть недоизвлеченные металлы. В этом способе с целью увеличения полноты извлечения ценных компонентов и эффективного отделения их от вмещающих пород измельченный материал совместно с электролитом в виде суспензии проходит обработку в электродном блоке под воздействием электрического постоянного тока и ультразвукового поля, в результате чего происходит выщелачивание вмещающих пород и освобождение частиц полезного компонента, при этом до поступления в электродный блок суспензия проходит дополнительную обработку в ультразвуковом поле, где твердый материал подвергается механическому и кавитационному разрушению с одновременной активацией электролита. A known method and device for the extraction of precious metals [2] from poor and persistent raw materials and waste from mining enterprises in which there are under-extracted metals. In this method, in order to increase the completeness of the extraction of valuable components and effectively separate them from the host rocks, the crushed material, together with the electrolyte in the form of a suspension, is processed in the electrode unit under the influence of electric direct current and an ultrasonic field, as a result of which the host rocks are leached and useful particles are released component, while before entering the electrode unit, the suspension undergoes additional processing in an ultrasonic field, where the solid material is exposed It undergoes mechanical and cavitation destruction with the simultaneous activation of electrolyte.

В целях усиления воздействия кавитации, вызванной ультразвуком, и улучшения энергетических характеристик электрохимических реакций в электродном блоке, обработка суспензии проводится при избыточном давлении 5-10 кг/см2.In order to enhance the effect of cavitation caused by ultrasound, and to improve the energy characteristics of electrochemical reactions in the electrode unit, the suspension is treated at an excess pressure of 5-10 kg / cm 2 .

Описанные выше технические приемы, включающие ультразвуковую обработку и/или работу под избыточном давлении нет необходимости применять при извлечения редкоземельных и радиоактивных металлов из окисленного технологически упорного сырья, в частности, золошлаковых отходов, поскольку соединения этих металлов химически более активны, чем цветных. Кроме того, ультразвуковая обработка приводит к дополнительному износу оборудования, что значительно снижает экономический эффект при внедрении данного способа. The techniques described above, including ultrasonic treatment and / or working under excess pressure, are not necessary when extracting rare-earth and radioactive metals from oxidized technologically refractory raw materials, in particular ash and slag waste, since the compounds of these metals are chemically more active than non-ferrous. In addition, ultrasonic treatment leads to additional wear of the equipment, which significantly reduces the economic effect when implementing this method.

Наиболее близким к заявляемому является способ выделения скандия из зол каменного угля (Б. Г. Коршунов и др. Скандий. М.: Металлургия, 1987. С. 150-151), основанный на кислотном выщелачивании. После щелочного вскрытия золы каменного угля и обработки полученного плава раствором 18% соляной кислотой проводят последующие операции ионообменного концентрирования и осаждения в виде гидроксидов. Способ, в частности, осуществляется следующим образом. Closest to the claimed is a method for the separation of scandium from coal ashes (B. G. Korshunov and others. Scandium. M: Metallurgy, 1987. S. 150-151), based on acid leaching. After alkaline opening of coal ash and processing of the resulting melt with a solution of 18% hydrochloric acid, the subsequent operations of ion-exchange concentration and precipitation in the form of hydroxides are carried out. The method, in particular, is as follows.

Золу бурого угля, содержащую, %: Sc2O3 0,012; SiO2 65,8; Al2O3 18,8; Fe2O3 12,1; MgO 1,0; TiO2 0,88; Ca0 0,7, вскрывают, сплавляя со щелочью при 600oC в течение 2 ч. В процессе водного выщелачивания плава при 70oC и т:ж = 1: 5 отделяют основную массу алюминия и частично кремний. В остатке содержится, %: Sc2O3 0,011 (90% исходного); Na2O 4,2; Al2O3 2,55; MgO 1,40; TiO2 1,22; CaO 0,95; основа - SiO2 и Fe2O3. Следующая операция - обработка суспензии остатка CO2. В карбонатный раствор вместе со скандием переходят основные количества кальция и магния, а также Ti, Al, Ga, Fe, Si, Си, Y и РЗЭ. Раствор подкисляют серной кислотой до pH = 1 и осуществляют ионообменное концентрирование скандия на фосфорилированной целлюлозе. Десорбируют скандий 10%-ным раствором карбоната аммония. После подкисления полученного раствора соляной кислотой и его кипячения осаждают гидроксиды водным раствором аммиака. В прокаленном оксиде скандия содержится 94,4% основного вещества, 3% TiO2, десятые доли процента Y2O3 и SiO2. Выход скандия составляет 64%.Brown coal ash containing,%: Sc 2 O 3 0.012; SiO 2 65.8; Al 2 O 3 18.8; Fe 2 O 3 12.1; MgO 1.0; TiO 2 0.88; Ca0 0.7, open, alloying with alkali at 600 o C for 2 hours. In the process of water leaching of melt at 70 o C and t: W = 1: 5, the bulk of aluminum and partially silicon are separated. The residue contains,%: Sc 2 O 3 0.011 (90% of the original); Na 2 O 4,2; Al 2 O 3 2.55; MgO 1.40; TiO 2 1.22; CaO 0.95; base - SiO 2 and Fe 2 O 3 . The next operation is the processing of a suspension of the residue CO 2 . The main amounts of calcium and magnesium, as well as Ti, Al, Ga, Fe, Si, Cu, Y, and REE, pass into the carbonate solution together with scandium. The solution is acidified with sulfuric acid to pH = 1 and ion exchange concentration of scandium on phosphorylated cellulose is carried out. Scandium is desorbed with a 10% solution of ammonium carbonate. After acidification of the resulting solution with hydrochloric acid and its boiling, hydroxides are precipitated with an aqueous solution of ammonia. Calcined scandium oxide contains 94.4% of the basic substance, 3% TiO 2 , tenths of a percent Y 2 O 3 and SiO 2 . The output of scandium is 64%.

Основным недостатком данного способа является операция предварительного спекания золы с щелочью для отделения алюминия от золы. Это приводит к необходимости применения дополнительного оборудования - печей для сплавления, а также и к дополнительному расходу достаточно дорогого реагента - щелочи. Кроме того, степень извлечения скандия данным способом достаточно низка - выход скандия составляет 64%. The main disadvantage of this method is the operation of preliminary sintering of ash with alkali to separate aluminum from ash. This leads to the need to use additional equipment - furnaces for fusion, as well as to the additional consumption of a rather expensive reagent - alkali. In addition, the degree of extraction of scandium by this method is quite low - the yield of scandium is 64%.

Таким образом, представленные способы хотя и позволяют извлекать металлы из различных бедных материалов, но требуют различных измерительных приборов для контроля параметров процесса, специального устройства выщелачивателей, работающих под избыточным давлением и/или в ультразвуковом поле, а в ряде случаев и предварительных операций по вскрытию золы, в частности, сплавлением со щелочью. Thus, the presented methods, although they allow one to extract metals from various poor materials, require various measuring instruments to control process parameters, a special device for leaching devices operating under excessive pressure and / or in an ultrasonic field, and in some cases, preliminary operations for opening ash in particular by fusion with alkali.

Задачей настоящего изобретения является создание более экономного и простого в аппаратурном исполнении, но эффективного способа для выщелачивания редкоземельных и радиоактивных металлов из окисленного технологически упорного сырья, в частности, золошлаковых отходов, образующихся при сжигании энергетических углей, позволяющего извлекать вышеназванные металлы без операций предварительного вскрытия золы за короткое время обработки. The objective of the present invention is to provide a more economical and simpler in hardware design, but effective method for leaching rare-earth and radioactive metals from oxidized technologically refractory raw materials, in particular ash and slag waste generated during the combustion of energy coal, which allows the extraction of the above metals without the operation of preliminary opening of ash for short processing time.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе извлечения радиоактивных и редкоземельных металлов из окисленного технологически упорного сырья, включающем кислотное выщелачивание, последнее (выщелачивание) осуществляют путем приготовления пульпы из золошлаковых отходов, взятых в качестве исходного сырья, и раствора серной кислоты и обработки ее на катоде с низким перенапряжением выделения водорода при постоянном перемешивании. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of extracting radioactive and rare-earth metals from oxidized technologically resistant raw materials, including acid leaching, the latter (leaching) is carried out by preparing pulp from ash and slag waste, taken as a feedstock, and sulfuric acid solution and processing it on cathode with low overvoltage hydrogen evolution with constant stirring.

Обязательное условие обработки - выделение на катоде водорода, поскольку экспериментально было установлено, что именно при этом начинается наиболее эффективное выделение редкоземельных и радиоактивных металлов из матрицы, что позволяет обойтись достаточно простым оборудованием без потери эффективности выщелачивания. Такой эффект, как предполагают авторы, связан с восстановлением оксидов редкоземельных металлов, содержащихся в сырье, выделяющимся и/или адсорбированным на катоде водородом по одному из механизмов [3]:
механизм 1 - электронный механизм - прямой разряд твердой частицы: для окислов (где Мn+ - редкоземельный или радиоактивный металл)
n+ + (n/2)O2-] + ne + (n/2)H2+ = М + (n/2)ОН-
Перенос электронов происходит между электролитом и труднорастворимым веществом.
A prerequisite for processing is the release of hydrogen at the cathode, since it has been experimentally established that it is precisely at this that the most efficient separation of rare earth and radioactive metals from the matrix begins, which allows you to get by with fairly simple equipment without loss of leaching efficiency. Such an effect, as the authors suggest, is associated with the reduction of rare-earth metal oxides contained in raw materials, hydrogen released and / or adsorbed on the cathode according to one of the mechanisms [3]:
mechanism 1 - electronic mechanism - direct discharge of a solid particle: for oxides (where M n + is a rare-earth or radioactive metal)
[M n + + (n / 2) O 2- ] + ne + (n / 2) H 2+ = M + (n / 2) OH -
Electron transfer occurs between the electrolyte and the sparingly soluble substance.

механизм 11 - участие в переносе электронов промежуточного вещества (X), образующегося на электроде в ходе процесса:
для окислов (где Мn+ - редкоземельный или радиоактивный металл, X - выделяющийся и/или адсорбированный на катоде водород)
n++(n/2)O2-]+nX +nH+ = М+nX-+(n/2) H2O
Наилучшие результаты по выщелачиванию достигаются на металлах с низким перенапряжением выделения водорода, например из платины, меди, никеля, титана и др.; наихудшие - на металлах с высоким перенапряжением, в частности, на свинце. Очевидно, на восстановление окислов металлов влияет механизм выделения водорода, зависящий, как известно, от материала электрода.
mechanism 11 - participation in the transfer of electrons of an intermediate substance (X) formed on the electrode during the process:
for oxides (where M n + is a rare earth or radioactive metal, X is hydrogen liberated and / or adsorbed on the cathode)
[M n + + (n / 2) O 2- ] + nX + nH + = M + nX - + (n / 2) H 2 O
The best leaching results are achieved on metals with a low overvoltage of hydrogen evolution, for example from platinum, copper, nickel, titanium, etc. the worst - on metals with high overvoltage, in particular, on lead. Obviously, the recovery of metal oxides is affected by the mechanism of hydrogen evolution, which, as is known, depends on the electrode material.

При осуществлении способа приготавливают пульпу с соотношением Т:Ж = 1: (5-10) и используют раствор серной кислоты концентрации 50-300 г/л, электровыщелачивание проводят в течение 0,25 - 1,5 ч при катодной плотности тока 0,5 - 5,0 mA/см2 и температуре 18-80oC.When implementing the method, a pulp is prepared with a ratio of T: L = 1: (5-10) and a solution of sulfuric acid of a concentration of 50-300 g / l is used, electroleaching is carried out for 0.25-1.5 hours at a cathodic current density of 0.5 - 5.0 mA / cm 2 and a temperature of 18-80 o C.

С целью концентрирования редкоземельных и радиоактивных металлов и улучшения доступа к ним сернокислотного раствора, зола может быт предварительно подготовлена путем обработки щелочным раствором при следующих условиях: Сщел = 150- 250 г/л, Т = 80-90oC, τ = 2 -3 ч, Т:Ж = 1:5. Такая обработка приводит к разрушению структуры частиц золы и концентрированию редкоземельных и радиоактивных элементов и, следовательно, к снижению объема золы для электрохимического выщелачивания и повышению экономических показателей процесса.In order to concentrate rare-earth and radioactive metals and improve access to sulfuric acid solution, ash can be pre-prepared by treatment with an alkaline solution under the following conditions: With a slit = 150 - 250 g / l, T = 80-90 o C, τ = 2 - 3 h, T: W = 1: 5. Such treatment leads to the destruction of the structure of ash particles and the concentration of rare earth and radioactive elements and, therefore, to reduce the volume of ash for electrochemical leaching and increase the economic performance of the process.

При необходимости максимального концентрирования редкоземельных и радиоактивных металлов предварительно из золы можно извлечь практически весь кремний и алюминий, спекая золу с карбонатом натрия и разлагая полученный спек щелочными растворами, а затем выщелачивая редкоземельные металлы способом, предложенным авторами настоящей заявки. If it is necessary to maximize the concentration of rare earth and radioactive metals, practically all silicon and aluminum can be preliminarily extracted from the ash by sintering the ash with sodium carbonate and decomposing the resulting cake with alkaline solutions, and then leaching the rare earth metals by the method proposed by the authors of this application.

Устройство для извлечения редкоземельных и радиоактивных металлов из окисленного технологически упорного сырья, содержащее размещенный в корпусе электродный блок, снабжено мешалкой для поддержания частиц сырья в суспензированном виде и имеет окруженный диафрагмой анод или анод без диафрагмы и катод, предпочтительно выполненный из титана, меди, платины, никеля, кобальта, хрома или их сплавов. Катод может быть выполнен цилиндрическим или в виде нескольких рядов спиралей, окружающих анод. Анод может быть выполнен полым для размещения оси механической мешалки. Мешалка может быть выполнена также с магнитным приводом. A device for extracting rare-earth and radioactive metals from oxidized technologically resistant raw materials, containing an electrode block located in the housing, is equipped with a stirrer to keep the raw material particles in suspension and has an anode or anode without a diaphragm surrounded by a diaphragm and a cathode, preferably made of titanium, copper, platinum, nickel, cobalt, chromium or their alloys. The cathode can be made cylindrical or in the form of several rows of spirals surrounding the anode. The anode may be hollow to accommodate the axis of the mechanical stirrer. The mixer can also be made with a magnetic drive.

Способ извлечения редкоземельных и радиоактивных металлов из окисленного технологически упорного сырья поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 приведена схема электровыщелачивателя лабораторного исполнения (с магнитной мешалкой) (вид сверху и сбоку),
на фиг. 2 приведена схема электровыщелачивателя с механической мешалкой и полым анодом (вид сверху и сбоку);
на фиг. 3 приведена схема электровыщелачивателя со спиральным катодом и полым анодом (вид сверху и сбоку).
The method of extraction of rare earth and radioactive metals from oxidized technologically resistant raw materials is illustrated by drawings, where:
in FIG. 1 shows a diagram of the laboratory-type electric liquefier (with a magnetic stirrer) (top and side views),
in FIG. 2 shows a diagram of an electric lixer with a mechanical stirrer and a hollow anode (top and side views);
in FIG. Figure 3 shows a diagram of an electric lixer with a spiral cathode and a hollow anode (top and side views).

Устройство для извлечения редкоземельных металлов из окисленного технологически упорного сырья и устройство для его осуществления содержит электродный блок, включающий анод 1, выполненный целым (фиг. 1) или полым (фиг. 2, 3), окружающую его диафрагму 2, предотвращающую смешивание компонентов катодной и анодной реакций или анод без диафрагмы, и катод 3, выполненный из меди, титана, платины, никеля, кобальта, хрома или их сплавов и имеющий форму цилиндра (фиг. 1,2) или несколько рядов спиралей, окружающих анод (фиг. 3). Устройство снабжено мешалкой 4, имеющей блок 5 магнитного привода мешалки (фиг. 1) или приводимой в движение механическим путем с помощью оси, проходящей через полый анод 1 (фиг. 2, 3). Электродный блок помещен в корпус 6, поддерживающий необходимую температуру (фиг. 1,2,3). A device for extracting rare-earth metals from an oxidized technologically resistant raw material and a device for its implementation comprises an electrode block comprising an anode 1 made integrally (Fig. 1) or hollow (Fig. 2, 3), its diaphragm 2 preventing mixing of the cathode and anode reactions or an anode without a diaphragm, and a cathode 3 made of copper, titanium, platinum, nickel, cobalt, chromium or their alloys and having the shape of a cylinder (Fig. 1,2) or several rows of spirals surrounding the anode (Fig. 3) . The device is equipped with a stirrer 4, having a block 5 of the magnetic drive of the stirrer (Fig. 1) or driven mechanically by means of an axis passing through the hollow anode 1 (Fig. 2, 3). The electrode block is placed in the housing 6, maintaining the required temperature (Fig. 1,2,3).

Устройство работает следующим образом: в электродное пространство заливают пульпу необходимой температуры, приготовленную в соотношении Т:Ж = 1: (5-10), подключают электроды к источнику постоянного тока и включают привод мешалки. Процесс проводят при параметрах (температуре, плотности тока, концентрации кислоты и времени), указанных в примерах до достижения необходимой степени выщелачивания. После обработки пульпу разделяют фильтрованием на раствор и остаток. Выделение редкоземельных и радиоактивных металлов из полученного раствора можно проводить известными способами. The device operates as follows: the pulp of the required temperature prepared in the ratio T: W = 1: (5-10) is poured into the electrode space, the electrodes are connected to a direct current source and the mixer drive is turned on. The process is carried out at the parameters (temperature, current density, acid concentration and time) indicated in the examples until the required leaching degree is achieved. After processing, the pulp is separated by filtration into a solution and a residue. The selection of rare earth and radioactive metals from the resulting solution can be carried out by known methods.

Авторами были изучены зависимости извлечения редкоземельных металлов (на примере церия) из золошлаковых отходов от сжигания энергетических углей от параметров: концентрация серной кислоты, плотность тока, температура обработки, время обработки и материал электрода. The authors studied the dependences of the extraction of rare-earth metals (for example, cerium) from ash and slag from the combustion of energy coal from parameters: sulfuric acid concentration, current density, processing temperature, processing time and electrode material.

Сущность изобретения поясняется конкретными примерами обработки из окисленного технологически упорного сырья, в частности, на примере золы-уноса экибастузского угля. The invention is illustrated by specific examples of processing from oxidized technologically refractory raw materials, in particular, on the example of fly ash of Ekibastuz coal.

Во всех опытах брали необходимую массу золы, помещали в предварительно термостатированный раствор серной кислоты и включали постоянный ток. Необходимую плотность тока выставляли по миллиамперметру, температуру раствора - с помощью термостата. В качестве катода в представленных примерах использовалась медная фольга, в качестве анода - свинец. После обработки суспензию фильтровали под вакуумом для увеличения скорости фильтрации. Исходное содержание церия в золе составило 0,019%. Содержание церия в растворе определяли спектрофотометрическим методом. In all experiments, the required ash mass was taken, placed in a pre-thermostated solution of sulfuric acid, and a direct current was turned on. The required current density was set by a milliammeter, the temperature of the solution - using a thermostat. In the examples presented, copper foil was used, and lead was used as the anode. After processing, the suspension was filtered under vacuum to increase the filtration rate. The initial cerium content in the ash was 0.019%. The cerium content in the solution was determined by spectrophotometric method.

Поскольку химические свойства актиноидов аналогичны свойствам лантаноидов, в условиях максимального извлечения РЗЭ были проведено определение содержания урана и тория, которые присутствуют в золе в количестве 3 и 10 г/т соответственно. Since the chemical properties of actinides are similar to those of lanthanides, in conditions of maximum REE extraction, the content of uranium and thorium, which are present in ash in the amount of 3 and 10 g / t, respectively, was determined.

Пример 1. Example 1

С целью изучения влияния концентрации серной кислоты на выщелачивание церия обработка проводилась при условиях, приведенных в табл. 1. In order to study the effect of the concentration of sulfuric acid on leaching of cerium, the treatment was carried out under the conditions given in table. 1.

Таким образом, увеличение концентрации кислоты более 300 г/л приводит к ухудшению выщелачиваемости церия, по-видимому, из-за увеличения вязкости среды. Уменьшение концентрации ниже 50 г/л также снижает степень выщелачивания. Содержание радиоактивных металлов в растворе при концентрации серной кислоты 100 г/л составляет 9•10-5 г/л для урана и 2,2•10-4 г/л для тория, что соответствует степени извлечения 30 и 32% соответственно.Thus, an increase in acid concentration of more than 300 g / l leads to a deterioration in the leachability of cerium, apparently due to an increase in the viscosity of the medium. A decrease in concentration below 50 g / l also reduces the degree of leaching. The content of radioactive metals in the solution at a concentration of sulfuric acid of 100 g / l is 9 • 10 -5 g / l for uranium and 2.2 • 10 -4 g / l for thorium, which corresponds to a degree of extraction of 30 and 32%, respectively.

Пример 2. Example 2

С целью изучения влияния плотности тока на выщелачивание церия из золы обработка проводилась при параметрах, приведенных в табл. 2. In order to study the effect of current density on the leaching of cerium from ash, the treatment was carried out at the parameters given in table. 2.

Таким образом, снижение плотности тока более 0,25 mA/см2 снижает степень выщелачивания вплоть до 0,2% без тока. Увеличение плотности тока более 5,0 mA/см2 не приводит к увеличению степени выщелачивания, но повышает расход электроэнергии. Содержание радиоактивных металлов в растворе при катодной плотности тока 5,0 mA/см2 составляет 9,6•10-5 г/л для урана и 2,3•10-4 г/л для тория, что соответствует степени извлечения 32 и 33% соответственно.Thus, a decrease in current density of more than 0.25 mA / cm 2 reduces the degree of leaching up to 0.2% without current. An increase in current density of more than 5.0 mA / cm 2 does not lead to an increase in the degree of leaching, but increases the energy consumption. The content of radioactive metals in the solution at a cathodic current density of 5.0 mA / cm 2 is 9.6 • 10 -5 g / l for uranium and 2.3 • 10 -4 g / l for thorium, which corresponds to the degree of extraction of 32 and 33 % respectively.

Пример 3. Example 3

С целью изучения влияния температуры на выщелачивание церия обработка проводилась при условиях, приведенных в табл. 3. In order to study the effect of temperature on cerium leaching, the treatment was carried out under the conditions given in table. 3.

Таким образом, повышение температуры более 80oC приведет к усложнению аппаратуры из-за значительного упаривания растворов, в то же время снижение температуры менее 20oC значительно снижает степень выщелачивания церия. Содержание радиоактивных металлов в растворе при температуре 80oC составляет 2,0•10-4 г/л для урана и 5,1•10-4 г/л для тория, что соответствует степени извлечения 68 и 73% соответственно.Thus, an increase in temperature of more than 80 o C will lead to the complexity of the equipment due to the significant evaporation of solutions, at the same time, a decrease in temperature of less than 20 o C significantly reduces the degree of leaching of cerium. The content of radioactive metals in solution at a temperature of 80 o C is 2.0 • 10 -4 g / l for uranium and 5.1 • 10 -4 g / l for thorium, which corresponds to a degree of recovery of 68 and 73%, respectively.

Пример 4. С целью изучения влияния времени на выщелачивание церия обработка проводилась при условиях, приведенных в табл. 4. Example 4. In order to study the effect of time on leaching of cerium, the processing was carried out under the conditions given in table. 4.

Таким образом, повышение времени обработки более 1,5 ч незначительно увеличит степень выщелачивания церия, а снижение времени обработки - к недостаточно высокой степени выщелачивания, т.е. потере значительного количества церия с отработанной золой. Содержание радиоактивных металлов в растворе при времени обработки 1,5 ч составляет 2,8•10-4 г/л для урана и 6,7•10-4 г/л для тория, что соответствует степени извлечения 93 и 94% соответственно.Thus, an increase in the processing time of more than 1.5 hours will slightly increase the degree of leaching of cerium, and a decrease in the processing time will increase to an insufficiently high degree of leaching, i.e. the loss of a significant amount of cerium with spent ash. The content of radioactive metals in the solution at a treatment time of 1.5 hours is 2.8 • 10 -4 g / l for uranium and 6.7 • 10 -4 g / l for thorium, which corresponds to a recovery of 93 and 94%, respectively.

Пример 5. Example 5

С целью концентрирования редкоземельных металлов в золе, а также улучшения доступа реагентов к окислам редкоземельных металлов зола была предварительно обработана растворами едкого натра при оптимальных условиях, установленных экспериментально: Сщел = 250 г/л, Т = 85±5oC, τ = 3 ч, Т:Ж = 1: 5. После обработки полученная суспензия отфильтровывалась под вакуумом, зола просушивалась в сушильном шкафу при температуре 80 -90oC. Проба золы усреднялась и подвергалась обработке, описанной выше.In order to concentrate rare-earth metals in ash, as well as to improve the access of reagents to oxides of rare-earth metals, ash was pretreated with sodium hydroxide solutions under optimal experimental conditions: With a slit = 250 g / l, T = 85 ± 5 o C, τ = 3 h, T: L = 1: 5. After processing, the resulting suspension was filtered under vacuum, the ash was dried in an oven at a temperature of 80 -90 o C. The ash sample was averaged and subjected to the processing described above.

Содержание церия в обескремненной золе составило 0,036%. The cerium content in silica-free ash was 0.036%.

Обработка проводилась при условиях, приведенных в табл. 5. Processing was carried out under the conditions given in table. 5.

Таким образом, предварительное обескремнивание золы снижает время электрохимической обработки золы, в то же время, не ухудшая степени выщелачивания. Можно ожидать, что дополнительное извлечение других компонентов, таких как алюминий, также приведет к концентрированию РЗЭ и не ухудшит степени извлечения. Повышение времени обработки более 1,0 ч незначительно увеличит степень выщелачивания церия, но приведет к расходам на нагревание суспензии. Содержание радиоактивных металлов в растворе при времени обработки 1,0 ч составляет 3,0•10-4 г/л для урана и 6,9•10-4 г/л для тория, что соответствует степени извлечения 99 и 99% соответственно.Thus, preliminary desiliconization of ash reduces the time of electrochemical processing of ash, at the same time, without compromising the degree of leaching. It can be expected that additional recovery of other components, such as aluminum, will also lead to a concentration of REE and will not impair the degree of extraction. An increase in processing time of more than 1.0 h will slightly increase the degree of leaching of cerium, but will lead to costs for heating the suspension. The content of radioactive metals in the solution at a treatment time of 1.0 h is 3.0 • 10 -4 g / l for uranium and 6.9 • 10 -4 g / l for thorium, which corresponds to a recovery of 99 and 99%, respectively.

Список используемой литературы
1. Патент РФ N 2114196. МПК: С 22 В 3/04. Способ гидрометаллургического извлечения редких металлов из технологически упорного сырья.
Bibliography
1. RF patent N 2114196. IPC: C 22 V 3/04. Method for hydrometallurgical extraction of rare metals from technologically resistant raw materials.

2. Заявка 97115398/02 RU, МПК 6 C 22 B 11/00, C 25 C 1/12, 7/00, БИ N 20, 20.07.99. 2. Application 97115398/02 RU, IPC 6 C 22 B 11/00, C 25 C 1/12, 7/00, BI N 20, 07.20.99.

3. Даушева М.Р. Сонгна О.А. Поведение суспензий труднораствормых соединений на электроде. // Успехи химии. 1973. Т. 42, вып. 2. С. 323-342. 3. Dausheva M.R. Songna O.A. Behavior of suspensions of sparingly soluble compounds on the electrode. // Advances in chemistry. 1973.Vol. 42, no. 2, p. 323-342.

Claims (4)

1. Способ извлечения редкоземельных и радиоактивных металлов из окисленного технологически упорного сырья, включающий кислотное выщелачивание, отличающийся тем, что выщелачивание осуществляют путем приготовления пульпы из золошлаковых отходов, взятых в качестве исходного сырья, и раствора серной кислоты и обработки ее на катоде с низким перенапряжением выделения водорода при постоянном перемешивании. 1. The method of extraction of rare earth and radioactive metals from oxidized technologically refractory raw materials, including acid leaching, characterized in that the leaching is carried out by preparing pulp from ash and slag waste, taken as a feedstock, and a solution of sulfuric acid and processing it on a cathode with low overvoltage isolation hydrogen with constant stirring. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что приготавливают пульпу при соотношении Т : Ж = 1 : (5-10) и используют раствор серной кислоты концентрации 50-300 г/л, выщелачивание проводят в течение 0,5-1,5 ч при катодной плотности тока 0,5-5,0 mA/см2 и температуре 18-80oC.2. The method according to claim 1, characterized in that the pulp is prepared at a ratio of T: L = 1: (5-10) and a solution of sulfuric acid with a concentration of 50-300 g / l is used, leaching is carried out for 0.5-1, 5 hours at a cathodic current density of 0.5-5.0 mA / cm 2 and a temperature of 18-80 o C. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что золошлаковый отход предварительно обрабатывают щелочным раствором при следующих условиях: концентрации - 150-250 г/л, температуре 80-90oC, времени 2,0-3,0 ч и Т : Ж = 1 : 5.3. The method according to p. 1, characterized in that the ash and slag waste is pre-treated with an alkaline solution under the following conditions: concentration - 150-250 g / l, temperature 80-90 o C, time 2.0-3.0 h and T: W = 1: 5. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что катод выполнен из титана, меди, платины, никеля, кобальта, хрома или их сплавов. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the cathode is made of titanium, copper, platinum, nickel, cobalt, chromium or their alloys.
RU2000101939A 2000-01-26 2000-01-26 Method of recovery of rare-earth and radioactive metals from oxidized technologically rebellious raw materials RU2170775C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000101939A RU2170775C1 (en) 2000-01-26 2000-01-26 Method of recovery of rare-earth and radioactive metals from oxidized technologically rebellious raw materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000101939A RU2170775C1 (en) 2000-01-26 2000-01-26 Method of recovery of rare-earth and radioactive metals from oxidized technologically rebellious raw materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2170775C1 true RU2170775C1 (en) 2001-07-20

Family

ID=20229821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000101939A RU2170775C1 (en) 2000-01-26 2000-01-26 Method of recovery of rare-earth and radioactive metals from oxidized technologically rebellious raw materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2170775C1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2293134C1 (en) * 2005-05-26 2007-02-10 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Process for extracting rare-earth metals and yttrium from coals and ash-slag waste material of coal burning
RU2363742C1 (en) * 2008-02-22 2009-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method for extraction of precious components out of coal ashes and slags
WO2010022481A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Stoian Borissov Mitov Electrochemical method for nickel and cobalt extraction from oxide ores
RU2472863C2 (en) * 2010-10-07 2013-01-20 Учреждение Российской академии наук Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) Universal method of selective extraction of salts of transition, rare-earth and actinoid elements from combination solutions by means of nanoporous materials
RU2502568C2 (en) * 2012-02-20 2013-12-27 Открытое акционерное общество "Территориальная генерирующая компания № 11" Complex processing of coal combustion flue ash
RU2630153C2 (en) * 2011-12-02 2017-09-05 Йювяскюлян Энергиа Ой Method of ash treatment, fly ash in particular
RU2674183C1 (en) * 2017-09-05 2018-12-05 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Проблем Комплексного Освоения Недр Им. Академика Н.В. Мельникова Российской Академии Наук (Ипкон Ран) Device for leaching concentrates of non-ferrous, rare and rare-earth metals
RU2694937C1 (en) * 2018-01-18 2019-07-18 Игорь Григорьевич Тертышный Method for obtaining silicon, aluminum and iron oxides under complex non-waste processing from bottom ash materials
US11149356B2 (en) 2017-12-19 2021-10-19 Battelle Energy Alliance, Llc Methods of forming metals using ionic liquids

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU703593A1 (en) * 1978-06-22 1979-12-15 Среднеазиатский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Цветной Металлургии "Средазнипроцветмет" Device for extracting valuable components by leaching
SU1601162A1 (en) * 1988-12-28 1990-10-23 Производственное Объединение "Казсвинец" Apparatus for electric leaching
EP0393287A1 (en) * 1988-02-19 1990-10-24 Rhone-Poulenc Chimie Process for treating scrap containing rare earth and cobalt

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU703593A1 (en) * 1978-06-22 1979-12-15 Среднеазиатский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Цветной Металлургии "Средазнипроцветмет" Device for extracting valuable components by leaching
EP0393287A1 (en) * 1988-02-19 1990-10-24 Rhone-Poulenc Chimie Process for treating scrap containing rare earth and cobalt
SU1601162A1 (en) * 1988-12-28 1990-10-23 Производственное Объединение "Казсвинец" Apparatus for electric leaching

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОРШУНОВ Б.Г. и др. Скандий. - М.: Металлургия, 1987, с.151. *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2293134C1 (en) * 2005-05-26 2007-02-10 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Process for extracting rare-earth metals and yttrium from coals and ash-slag waste material of coal burning
RU2363742C1 (en) * 2008-02-22 2009-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method for extraction of precious components out of coal ashes and slags
WO2010022481A1 (en) * 2008-08-28 2010-03-04 Stoian Borissov Mitov Electrochemical method for nickel and cobalt extraction from oxide ores
RU2472863C2 (en) * 2010-10-07 2013-01-20 Учреждение Российской академии наук Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) Universal method of selective extraction of salts of transition, rare-earth and actinoid elements from combination solutions by means of nanoporous materials
RU2630153C2 (en) * 2011-12-02 2017-09-05 Йювяскюлян Энергиа Ой Method of ash treatment, fly ash in particular
RU2502568C2 (en) * 2012-02-20 2013-12-27 Открытое акционерное общество "Территориальная генерирующая компания № 11" Complex processing of coal combustion flue ash
RU2674183C1 (en) * 2017-09-05 2018-12-05 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Проблем Комплексного Освоения Недр Им. Академика Н.В. Мельникова Российской Академии Наук (Ипкон Ран) Device for leaching concentrates of non-ferrous, rare and rare-earth metals
US11149356B2 (en) 2017-12-19 2021-10-19 Battelle Energy Alliance, Llc Methods of forming metals using ionic liquids
RU2694937C1 (en) * 2018-01-18 2019-07-18 Игорь Григорьевич Тертышный Method for obtaining silicon, aluminum and iron oxides under complex non-waste processing from bottom ash materials
RU2772669C1 (en) * 2021-03-15 2022-05-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method for extracting actinides from spent high-efficiency particulate air filters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zadra et al. Process for recovering gold and silver from activated carbon by leaching and electrolysis
RU2086682C1 (en) Hydrometallurgical method of extracting precious metals from persistent sulfide ore
US5180563A (en) Treatment of industrial wastes
CN102173547B (en) Resource recycling process for nickel-containing sludge in electroplating enterprises
RU2170775C1 (en) Method of recovery of rare-earth and radioactive metals from oxidized technologically rebellious raw materials
CN110184454B (en) Gold extraction medicine and gold extraction process using the gold extraction medicine
RU2768719C1 (en) Method of recycling spent lithium-ion batteries
RU2247788C1 (en) Method for preparation of scandium oxide from red mud
CN114737059A (en) A method for treating cyanide tailings by using anaerobic roasting-persulfate leaching combined technology
RU2245936C1 (en) Method for vanadium recovery
JPH0340093B2 (en)
US3639222A (en) Extraction of mercury from mercury-bearing materials
CA1241543A (en) Processes for extracting radium from uranium mill tailings
RU2100072C1 (en) Method of recovering platinum and rhenium from treated platinum/rhenium catalyst
RU2149908C1 (en) Method of breaking down of mineral and technogenic materials
RU2562183C1 (en) Method of producing of scandium concentrate from red slime
US4437889A (en) Method of recovering silver from solid and liquid photographic waste
CN1325671C (en) A method for recovering palladium from spent Pd-C catalyst
US4152227A (en) Method for extraction of gallium from aluminate-alkaline solutions in the production of alumina from aluminum-containing ores
RU2024638C1 (en) Method for recovery of tungsten from manganese-tungstate concentrate
JPH03236426A (en) Treatment of rare earth element containing ore
RU2242528C2 (en) Method for opening of monazite concentrate
CN119265417B (en) Method for treating cyanidation tailings by utilizing waste biomass
US5932184A (en) Method for recovery of tungsten from spent catalysts
RU2803472C1 (en) Method for processing red mud from alumina production

Legal Events

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

Effective date: 20060127