Спосіб вилучення цирконію з мінеральної сировини техногенного походження

Спосіб вилучення цирконію з мінеральної сировини техногенного походження, який включає 3 спеку дозволяє отримати розчини, які звільнені від ряду домішок і містять цирконій, а також досягнути допустимої швидкості фільтрування пульпи. Суттєвим недоліком способу є використання сильних кислот, високих температур і велика кількість операцій. Найближчим до пропонованого способу є спосіб обраний прототипом, для досягнення якого кислотне розкладення силікату кальцію та вилучення цирконію включає обробку розпульпованого у воді спеку, який отримано при спіканні цирконієвого концентрату з оксидом кальцію, азотною чи соляною кислотою і вилуговування, перед обробкою кислотою отриману при розпульповуванні пульпу нагрівають до 70,0-80,0 °C, обробку здійснюють концентрованою кислотою при рівномірному її введенні протягом 30-60 хв., вилуговування цирконію здійснюють при температурі 80,0-90,0 °C. Кислоту вводять протягом 60 хв. у два етапи: на першому у кількості 18,0-25,0 % від розрахункової витрати протягом перших 30 хв., на другому решту протягом заключних 30 хв. За таких умов вилуговування запобігається активний перехід оксиду кремнію до гелеподібного стану за рахунок зниження швидкості розкладання силікату кальцію, який створюється при спіканні цирконію з оксидом кальцію. Це сприяє отриманню осаду, який добре фільтрується. Після розчинення спеку у кислоті у першу чергу відбувається вилуговування вільного кальцію і оксиду кальцію із силікату кальцію: він практично повністю переходить до розчину після введення у пульпу, яку отримують після розпульповки спеку у воді, у 20,0 % кислоті, яка розходжується на його повне розчинення. Тільки після цього починається розкладання цирконату і до розчину починає переходити цирконій. Необхідне зменшення швидкості розкладання силікату кальцію отримують за рахунок зниження концентрації кислоти у розчині, що досягається використанням розбавленої кислоти або регульованим введенням концентрованої кислоти до пульпи при інтенсивному перемішуванні останньої. Задачею, на вирішення якої спрямована корисна модель, є розробка енерго-, ресурсозберігаючого та екологічно безпечного методу переробки техногенних відходів для вилучення цирконію при температурі 28,0-30,0 °C і атмосферному тиску з використанням вилуговуючих мінеральних розчинів, що інтенсифікують активність угрупувань ацидофільних сіркооокиснюючих бактерій, які мешкають у техногенних відходах. Ця задача вирішується способом вилучення цирконію з мінеральної сировини техногенного походження, який включає окислювання твердої фази розчином мінеральних речовин і відрізняється тим, що обробка мінеральної сировини здійснюється розчином, до складу якого входять постійні компоненти поживного середовища 9К (г/л: (NH4)2SO4 - 3,0; Ca(NO3)2 - 0,01; MgSO4 - 0,5; K2НРО4 - 0,5; KСl - 0,1; тіосечовина - 2,0), обробка здійснюється при температурі 28,0-30,0 °C і атмосферному тиску завдяки активізації життєдіяльності природної сіркоокиснюючої мікрофлори техно 65076 4 генних відходів, що забезпечує вилучення цирконію з вихідної сировини до 45,0 %. Ознаками, що збігаються з прототипом, є підтримання температури для проведення процесу вилучення металів. Ознаками, що відрізняють запропонований спосіб від прототипу є те, що процес не потребує використання концентрованих кислот, вилуговування здійснюють при температурі 28,0-30,0 °C, що веде до спрощення технологічного процесу, зниження витрат на працю, на реагенти, електроенергію; крім того спосіб на відміну від прототипу є екологічно безпечним. Процес здійснюється наступним чином. Для вилучення цирконію використовують техногенні відходи від спалювання енергетичного вугілля, до складу яких входять такі метали як Fe, Zn, Pb, Co, Ca, Mn, Mg, Ge, Ga, Cd, Au, As та інші. Мінеральну сировину техногенного походження поміщають у ємності-біореактори, куди додають вилуговуючий розчин у співвідношенні твердої і рідкої фази 1:10. Як вилуговуючий розчин використовують середовище 9К, до складу якого входять наступні мінеральні компоненти: г/л (NH4)2SO4 - 3,0; Ca(NO3)2 - 0,01; MgSO4 - 0,5; K2HPO4 - 0,5; KCl 0,1; тіосечовина - 2,0, яке готують на водопровідній воді. Значення рН розчину доводять 0,1 N H2SO4 до 1,9-2,2. Дане середовище сприяє активізації активності сіркоокиснюючих бактерій, що домінують у мікробних ценозах техногенних відходів. Ємності-біореактори розміщують у термостатованій шафі (приміщенні), де підтримують температуру 28,0-30,0 °C. При такій температурі угрупування ацидофільних сіркоокиснюючих бактерій техногенних відходів набуває максимальної окиснюючої активності і руйнує кришталеву решітку сировини, що сприяє переходу цирконію до розчину. Експерименти проведені в науковонавчальному Біотехнологічному центрі Одеського національного університету ім. І.І. Мечникова показали, що при таких умовах оптимальним терміном вилучення є одна доба (24 години), протягом якої з мінеральної сировини вилучається до 45,0 % цирконію. Надалі швидкість вилучення значно зменшується і продовження процессу не є доцільним. Для отримання цирконію з розчинів можна використовувати відомі процеси - сорбцію, дистиляцію тощо. Приклад здійснення запропонованого способу. 1. Для вилучення цирконію використовували золу від спалювання енергетичного вугілля на Ла-4 дижинській ТЕС, що містила, мас. %: Ge - 7,010 , -3 -3 -2 Zr - 20,010 , Ni - 5,010 , Мn - 5,010 , Fe - 1,75. 2. Як вилуговуючий розчин для вилучення цирконію використовували поживне середовище 9К наступного складу: г/л (NH4)2SO2 - 3,0; Ca(NO3)2 0,01; MgSO4 - 0,5; K2НРО4 - 0,5; KСl - 0,1; тіосечовина - 2,0; вилуговуючий розчин готували на водопровідній воді. Значення рН на рівні ≤2,0 підтримували додаванням 0,1 N H2SO4. 3. Процес вилуговування цирконію здійснювали у скляних ємностях об'ємом 0,5 л, до яких вно 5 сили 10,0 г досліджуваної золи і додавали 100,0 мл вилуговуючого розчину. 4. Процес вилучення цирконію із золи здійснювали у термостаті при температурі 30,0 °C. 5. Термін вилуговування - 24 години. Такий біотехнологічний підхід забезпечив високий рівень окислювальної активності угрупування ацидофільних сіркоокиснюючих бактерій, що домінують у золі, і сприяв переходу цирконію з сировини до розчину. Хімічний аналіз показав, що за допомогою вилуговуючого розчину на основі поживного середо Комп’ютерна верстка М. Ломалова 65076 6 вища 9К протягом 24 годин з 10,0 г твердої фази, яка містила 2,0 мг цирконію, до розчину перейшло 0,9 мг цирконію, що відповідає 45,0 %. Таким чином, при використанні як вилуговуючого розчину поживного середовища 9К створюються умови для інтенсифікації активності природних угрупувань ацидофільних сіркоокиснюючих бактерій техногенних відходів. Даний спосіб є енерго- і ресурсозберігаючим та екологічно безпечним. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601