Спосіб і пристрій для видобутку сировини з побічних продуктів та залишкових речовин

1 Спосіб для видобутку сировини з побічних продуктів і залишкових речовин, зокрема важких металів, в якому спочатку отримують рідку чи пастоподібну початкову суміш і/чи початкову суміш із подрібнених чи порошкоподібних компонентів, яку далі піддають хіміко-термічної обробки, а утворені при обробці гази пропускають через багатоступінчату фільтрувальну установку, у якій кожний перший фільтр є гарячим, прчому утворені гази після проходження через перший фільтр охолоджують, і далі спалюють спалюються при високій температурі, який відрізняється тим, що - рідку, пастоподібну та/чи тверду початкову суміш у залежності від її складу спочатку змішують з добавками, - початкову суміш разом з окислювачем чи відновником вдувають у піч, - початкову суміш далі піддають хіміко-термічній обробці в печі, під час якої початкову суміш, при певній температурі атмосфери в печі пропускають із заданою швидкістю проходження потоку, - залежності від складу повітря і температури утворюються лусочки, що містять важкі метали, низької ЩІЛЬНОСТІ які з потоком повітря при встановленій в печі швидкості проходять через фільтрувальну установку 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що термічну обробку здійснюють у відновлювальному/окислювальному середовищі 3 Спосіб за пп 1 і 2, який відрізняється тим, що як відновник додаютьпорошкоподібні пластмаси чи пластмасовий гранулят 4 Спосіб за пп 1, 2 і 3, який відрізняється тим, що термічну обробку в залежності від кожної поча ткової суміші здійснюють при температурі від 350°С до 700°С та вище 5 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що температура у фільтрувальній установці становить 200-800°С 6 Спосіб за пп 1-5, який відрізняється тим, що утворюваний димовий газ, який може містити СО2(вуглекислий газ),ЗО2(двоокис сірки), СІ_2(хлор) та ІНШІ, після фільтрації в установці для очищення димового газу піддають подальшій обробці з метою регенерації соляної і сірчаної кислот 7 Спосіб за пп 1-6, який відрізняється тим, що утворення оксиду хрому (III) в системах, які не містять хлору, здійснюють шляхом розкладу речовин, що містять хром, та відновлення / окислення хрому 8 Спосіб за пп 1-6, який відрізняється тим, що утворення хрому (III) в системах, які містять хлор, здійснюють шляхом розкладу речовин,які містять хлор чи хром, утворення хлористого хромілу (СгСЬСІ-г), з утворенням оксиду хрому (III) 9 Спосіб за одним з пп 1-8, який відрізняється тим, що регенерацію хрому, такого як оксиду хрому (III) з побічних продуктів зі складною структурою здійснюють шляхом екстракції з хлором, при цьому як проміжний продукт виходить хлористий хроміл 10 Пристрій для видобутку сировини з побічних продуктів та залишкових речовин який складається з термореактора для хімікотермічної обробки вихідних матеріалів та безпосередньо приєднаної до нього багатоступінчастої фільтрувальної установки, до якої у напрямку утворених, ВІДПОВІДНО, ПІСЛЯ сепарації пилу газів приєднана додаткова камера спалювання, який відрізняється тим, що термореактор є обертовою трубчастою піччю чи піччю з киплячим шаром, температура в якому в залежності від температури мінералізації одержуваних кінцевих продуктів становить в межах 3501250°С, температура першого фільтра багатоступінчатої фільтрувальної установки становить близько 800°С, а другий фільтр експлуатують при температурі близько 200°С 11 Пристрій за п 10, який відрізняється тим, що після першого фільтра підключений охолоджувальний пристрій О (О 46147 12 Пристрій за пп 10 і 11, який відрізняється тим, що другий фільтр є текстильним 13 Пристрій за пп 10-12, який відрізняється тим, що між фільтрувальною установкою і додатковою камерою спалювання встановлений нагрівальний пристрій для нагрівання утворюваних газів перед надходженням їх у камеру Винахід стосується способу видобутку сировини з побічних продуктів і залишкових речовин, зокрема, регенерації важких металів, у якому спочатку одержують рідку чи пастоподібну початкову суміш і/чи початкову суміш із подрібнених або порошкоподібних компонентів, причому регенерацію кінцевих матеріалів початкової суміші здійснюють шляхом хіміко-термічної обробки, а утворені гази виводять із печі через багатоступінчасту фільтрувальну установку, у якій, ВІДПОВІДНО, перший фільтр є гарячим Після попереднього нагрівання утворені гази охолоджують і, після проходження, принаймні, ще через один фільтр, спалюють при високій температурі Винахід стосується також пристрою для здійснення способу мишякута пил цінних металів, пропускають через багатоступінчасту установку,,яка складається з плавильної печі, приєднаної до неї камери для змішування газів із відновником, пристрою для охолодження утворених газів та принаймні двох пов'язаних між собою фільтрувальних пристроїв для відділення пилу Щоб ВІДДІЛИТИ миш'як від пилу цінних металів, утворений у процесі плавлення газ відразу охолоджують і піддають обробці з додаванням відновника, таким чином одержують нестійкі сполуки, які містять миш'як Як результат миш'як стабільно перебуває в газоподібному стані і не може у гарячому фільтрі приєднатися до пилу, що містить ЦІННІ метали У наступному холодному фільтрі відокремлюють конденсат миш'яку Однак, за допомогою цього способу не можна вилучити важкі метали У заявці PCT/US90/05827 від 11 10 1990 р, МПК5 С22В описаний спосіб регенерації хрому з ВІДХОДІВ шляхом утворення водорозчинного хромату ВІДПОВІДНО ДО способу, висушений матеріал, що містить хром, подрібнюють, додають лужний реагент чи окислювач, і нагрівають у закритій камері, пропускаючи кисень В результаті хімічної реакції матеріалу з киснем утворюються водорозчинні хромати, які, після попереднього охолодження і ще більшого подрібнення матеріалу, вимивають водним розчином Після випаровування води отримують концентрований хромат Однак, цей спосіб неприйнятний для одержання пилу чи лусочок, що містять благородні метали У патенті США №3,968,756 від 13 07 1976р. МПК2 F23G 7/00 описаний ще один спосіб регенерації хрому, суть якого у спалюванні осаду, що містить хром ВІДПОВІДНО ДО винаходу, осад, що містить хром, спалюють, а утворений попіл, що містить шестивалентний хром, відновлюють, пропускаючи газ Утворений тривалентний хром далі охолоджують Сильно концентровані відходи згідно з діючими положеннями про охорону навколишнього середовища, дотримання яких обов'язкове, поміщають у ємності і зберігають переважно в підземних сховищах Побічні продукти, що містять невелику КІЛЬКІСТЬ домішок і мають визначену мінімальну теплоту спалювання, можна спалювати в установці, призначеній для спалювання побічних продуктів Утворювані при спалюванні побічних продуктів залишки, такі як летка зола та осади, слід однак, зберігати в спеціальних сховищах-збірниках, так як вони містять велику КІЛЬКІСТЬ важких металів Для того, щоб з утвореного газу видалити ШКІДЛИВІ речовини такі як, наприклад, дюксин, що утворюються при першому спалюванні органічних сполук, У процесах виробництва, зокрема, при виготовленні різної продукції, утворюються побічні продукти чи залишкові речовини - здебільш у вигляді сумішей, а також важкі метали, такі як хром, цинк, нікель, мідь, свинець та ІНШІ у сполученні з органічними речовинами, причому, як правило, більшу частину складає хром Щоб регенерувати суміші, їх бажано виділити із сировини, яка містить ЦІННІ метали Здійснити це нелегко, оскільки компоненти сумішей мають різні ХІМІЧНІ властивості РІДКІ, пастоподібні та тверді подрібнені чи порошкоподібні відходи, наприклад, можуть містити оксид хрому (VI) чи оксид хрому (III) (СГ2О3), а також цинк Так як регенерація важких металів коштує дуже дорого і, ВІДПОВІДНО, є нерентабельною, відходи, що містять важкі метали, піддають обробці, наприклад, у хіміко-фізичній установці, де ШКІДЛИВІ речовини відновлюють, тобто нейтралізують, у такий спосіб вони стають важко елюйованими Утворені при цьому відфільтровані осади можна потім зберігати в спеціальних сховищах для ВІДХОДІВ Наприклад, для регенерації хрому в сильно концентрованому розчині використовують набувший визнання спосіб компанії Байєр, причому використовують тільки отримані за власною технологією розчини с визначеними домішками, які були використані як добавки для збагачення хромових руд При цьому важкі метали переходять з рідкого стану в твердий Тобто, спочатку здійснюють хімічну обробку, при якій сильно концентровані відходи, які містять хром, випадають в осад Після висушування цих осадів їх можна далі переробляти на металургійному підприємстві У патенті Німеччини №DE 35 14 471 А1 від 22 04 1985, МПК4 B01D 53/34 описані спосіб та пристрій для виділення миш'яку з гарячого газу, що утворюється в результаті плавлення матеріалів, які містять миш'як, у процесі металургійної переробки ВІДПОВІДНО ДО зазначеного способу утворені гази, що містять домішки чи конденсати 46147 до установки для спалювання побічних продуктів металу, який регенерують, від складу початкової приєднують установку додаткового спалювання, суміші і кінцевих продуктів (температура мінералітемпература в якій повинна значно перевищувати зації), які потрібно отримати Так при регенерації температуру в першій установці Однак, недоліком хрому, наприклад, оксиду хрому (III) чи оксидних цього способу є те, що висока температура присумішей, температура в печі повинна становити зводить до перетворення одержуваного при первід 500°С до 900°С Оксид цинку найкраще регешій термічній обробці оксиду хрому (III) знову в нерувати при температурі від 550°С до 1250°С легкорозчинний оксид хрому (IV), причому устаноКрім цього, для регенерації оксиду хрому (III) із вка може навіть вийти з-під контролю Подібний залишкових речовин, що містять хром, необхідне ефект можливий також при обробці цинку відновлювальне середовище, а для регенерації оксиду цинку із залишкових речовин, що містять Як виняток, тільки деякі залишкові речовини з цинк, - окисне середовище обмеженим складом після відповідної попередньої обробки можна використовувати на металургійних Температура в першому фільтрі становить підприємствах як добавки близько 800°С Утворений при проходженні через перший фільтр газ, перед надходженням до наЦі приклади свідчать про те що тільки деякі ступного фільтра, можна охолодити приблизно до ЦІННІ важкі метали підлягають багаторазовому ви200°С користанню Більшу частин}' важких металів, отриманих із залишкових речовин і побічних проДля регенерації соляної і сірчаної кислоти дуктів, зберігають у спеціальних сховищахутворений димовий газ, що може містити СОг (вузбірниках, що неекономічне та шкідливо для наглекислий газ), SO2 (двоокис сірки), СЬ (хлор) та вколишнього середовища ІНШІ, після фільтрації піддають подальшій обробці в звичайній установці призначеній для очищення Таким чином, в основу винаходу покладене димового газу завдання створити простий та надійний у реалізації спосіб регенерації та видобутку сировини з ВІДУ системах, які не містять хлору, оксид хрому ХОДІВ та залишкових речовин, застосування якого (III) утворюється шляхом розкладу речовин, що не призводить до утворення інших ВІДХОДІВ чи замістять хром, та відновлення/окислення хрому лишкових речовин і за допомогою якого можна У системах, що містять хлор, оксид хрому (III) було б обробляти залишкові речовини та відходи утворюється шляхом розкладу речовин, що місвже оброблені, що знаходяться у спеціальних схотять хлор чи хром, утворення хлористого хромілу вищах-збірниках (СЮ2СІ2) та його розкладу з утворенням оксиду хрому (III) ВІДПОВІДНО ДО винаходу ВИХІДНІ матеріали відокремлюють шляхом хіміко-термічної обробки у Регенерацію хрому, наприклад, оксиду хрому печі, через яку пропускають повітря, причому рід(III) з ВІДХОДІВ, що мають складну структуру, здійску, пастоподібну та/чи тверду початкову суміш у нюють шляхом екстракції з хлором з утворенням залежності від її складу спочатку змішують з добана проміжній стадії хлористого хромілу вками - окислювачем чи відновником -1 вдувають у Цей спосіб можна використовувати для регепіч Після хіміко-термічної обробки початкової сунерації будь-яких важких металів, таких як хром, міші у печі, а саме змішування рідкої, пастоподібцинк, мідь, свинець, нікель тощо, при цьому необної та/чи твердої початкової суміші в залежності хідно встановлювати ВІДПОВІДНІ параметри для від и складу з добавками - окислювачем чи віднокожного металу вником, вдування її разом із добавками у піч та ВІДПОВІДНО ДО винаходу найкраще реалізувати проходження суміші при заданій температурі та спосіб можна за допомогою термічного реактора, швидкості потоку - в печі, в залежності від складу призначеного для хімічко-термічної обробки сиропотоку і температури утворюються лусочки низької вини, до якого безпосередньо підключають багаЩІЛЬНОСТІ, що містять важкі метали Далі лусочки із тоступінчасту фільтрувальну установку, до якої у заданою в печі швидкістю потоку пропускають ченапрямку потоку утворених після сепарації пилу рез фільтрувальну установку газів приєднують додаткову камеру спалювання Спосіб відрізняється тим, що термореактор являє Як добавки використовують речовини, які міссобою трубчасту піч, що обертається, чи піч з киптять алюміній, залізо, хлор чи сірку, а як відновник лячим шаром, температура в якій у залежності від - подрібнені чи гранульовані пластмаси Як добавтемператури мінералізації одержуваних кінцевих ку до шамотної цегли в керамічній шихті викориспродуктів становить від 350-1250°С а також тим товують оксид алюмінію, а в спеціальних сплавах що перший фільтр багатоступінчастої фільтруваоксид заліза льної установки експлуатують при температурі При обробці вихідних матеріалів враховують близько 800°С, а другийфільтр - при температурі такі параметри, як вміст кисню, швидкість протіблизько 200°С і вище кання хімічної реакції та ЩІЛЬНІСТЬ отриманих лусочок, в окремих випадках визначають необхідну Щоб уникнути у фільтрувальній установці нешвидкість проходження потоку, яка залежить від бажаної хімічної реакції, у першому фільтрі при важкого металу, який відновлюють, а також від температурі від 800°С відокремлюють пил, чи лутипу печі, що застосовується трубчастої печі, яка сочки, а димовий чи утворений газ перед надхообертається чи печі з киплячим шаром дженням у наступний фільтр охолоджують для того, щоб запобігти вторинному утворенню оксиду Термічну обробку здійснюють у відновлювальхрому (VI) Для фільтрування використовують усі ному/кислому середовищі при температурі від ВІДОМІ типи фільтрів, такі як, наприклад, циклон 350°С до 700°С і вище в залежності від початкової (центробіжний сепаратор) чи керамічні фільтри суміші В окремих випадках піч нагрівають до недля високої температури (наприклад, перший обхідної температури в залежності від важкого 8 46147 утворені гази перед їх надходженням у додаткову камеру спалювання нагрівають до необхідної високої температури Далі слід більш докладно описати використання винаходу Як вихідну речовину беремо, наприклад, розчин, що містить оксид хрому (IV) у якому СгОз 100-250г Сг3+ 20-40г Fe 10-ЗОг АІ 1-20г F 1-5г Si 1-2Г H2SO4 1-1 Or Щоб з'єднати фтор з фторидом алюмінію (AIF3) і одночасно внести зміни в рецептуру утвореної речовини, утворену речовину змішують з розчином, що містить алюміній, чи осадом, що містить гідроксид алюмінію Також додають кварцовий пісок чи побічні продукти, що містять кремній Отриману таким чином початкову суміш разом із гранулятом пластмаси вдувають у трубчасту піч і піддають хіміко-термічній обробці Для цього піч нагрівають до температури від 750 до 800°С і встановлюють відновлювальне середовище Гранулят може містити будь-які пластмаси, його використовують в печі як відновник для створення необхідного відновлювального середовища Крім цього, спосіб є екологічно безпечним, В трубчастій печі, що обертається, суміш, яку оскільки після завершення процесу ШКІДЛИВІ для вдувають, проходить через відновлювальне серенавколишнього середовища речовини не утворюдовище, причому утворювані лусочки хрому (III) з ються і не виділяються потоком повітря надходять у приєднаний до печі перший пиловий фільтр У першому пиловому фіПри використанні бракованої шихти передбальтрі лусочки відокремлюють від утвореного газу і чають повторний процес обробки Повторне пропотім охолоджують ходження шихти необхідне, наприклад, у тому випадку, коли кінцевий продукт, тобто лусочки, Щоб уникнути небажаних ХІМІЧНИХ реакцій тамістять високий процент хрому (VI) У цьому випаких як, наприклад, окислення оксиду хрому (III) до дку можна повторно пропустити шихту, під час оксиду хрому (IV), перший пиловий фільтр експлупроходження якої з додаванням відновника можна атують при температурі 800°С При регенерації отримати якісний продукт МІДІ чи нікелю пиловий фільтр доцільно охолоджувати, тоді як при регенерації хрому, цинку чи свинВІДПОВІДНО ДО винаходу, пристрій для реалізацю температура фільтра повинна становити блиції способу відрізняється тим, що в ньому передзько 800°С і вище бачений термореактор для хіміко-термічної обробки вихідних матеріалів, до якого безпосередньо Щоб повністю відокремити утворені гази від приєднана фільтрувальна установка, причому за суспендованих речовин (лусочок, пилу), до першофільтрувальною установкою у напрямку потоку го пилового фільтру підключений другий пиловий утворених, ВІДПОВІДНО, після відділення пилу газів фільтр, текстильний Між фільтрами встановлюпідключена додаткова камера спалювання ють охолоджувальний пристрій для охолодження утворених газів перед надходженням у другий Термореактор являє собою трубчасту піч, що фільтр до температури близько 200°С обертається, чи піч киплячого шару, які забезпечують достатнє за тривалістю перебування побічПісля проходження потоку через другий пилоних продуктів і залишкових речовин змішаних з вий фільтр, його знову нагрівають у нагрівальному добавками пристрої і подають у додаткову камеру спалювання, в якій спалюють органічні компоненти утвореКрім цього, фільтрувальна установка є багатоного потоку, наприклад, дюксин, причому в реступінчастою, причому до першого фільтра приєдзультаті спалення органічних компонентів наний охолоджувальний пристрій Щоб уникнути утворюються такі нешкідливі речовини, як СОг, небажаних ХІМІЧНИХ реакцій, перший фільтр ексNO2, SO2 Утворюваний у додатковій камері спаплуатують при температурі близько 800°С, тобто лювання димовий газ, що може містити СОг (вугперший фільтр є гарячим лекислий газ) SO2 (двоокис сірки) СЬ (хлор) і т д , Другий фільтр, текстильний, експлуатують при подають в установку, призначену для очищення температурі близько 200°С і вище димового газу, причому за допомогою цієї устаноТак як утворені гази, пропущені через другий вки потім можна відновити соляну і сірчану кислофільтр, мають дуже низьку температуру, то для ти нагрівання утворених газів між фільтрувальною установкою і додатковою камерою спалювання У процесі отримання оксиду хрому (III) при вивстановлюють нагрівальний пристрій, у якому користанні сполук, що містять хлор, виділяють фільтр) чи текстильні фільтри для низьких температур (наприклад, другий фільтр), причому утворений газ перед надходженням у текстильний фільтр охолоджують приблизно до 200°С Для того, щоб у додатковій камері при спалюванні чи розкладі органічних сполук утворювалися тільки нешкідливі сполуки, такі як, наприклад, СОг, NO2 чи SO2 и необхідно нагрівати до дуже високої температури, причому, для підтримання температури впродовж короткого перебування газів у камері, між фільтрувальним пристроєм і додатковою камерою спалювання доцільно встановити нагрівальний пристрій ВІДПОВІДНО ДО винаходу, перевага способу регенерації вихідних матеріалів з побічних продуктів і залишкових речовин полягає втому, що його можна легко застосовувати для хіміко-термічної обробки різних складів початкових речовин, змінюючи при цьому лише параметри процесу та/чи структури добавок Крім цього, при застосуванні способу утворюються тільки обумовлені виробництвом побічні продукти Щоб підготувати оброблені матеріали для повторного використання, після хімікотермічної обробки їх необхідно лише розмолоти і просіяти так щоб утворилися лусочки різного розміру та ЩІЛЬНОСТІ, тобто важкі метали, які утворились в процесі обробки, вводять у пристрій у вигляді порошків 46147 проміжну стадію спочатку шляхом розкладу хлору чи речовин, що містять хлор, отримують хлористий хроміл, який далі розкладають на СЬ (хлор) та СГ2О3 (оксид кремнію) Вищезгаданий спосіб придатний для регенерації будь-яких важких металів, таких як хром, цинк, мідь, свинець, нікель та інших, причому змінюваними є лише параметри способу ВІДПОВІДНО ДО способу винаходу використовують наступні залишкові речовини - основні речовини - це залишкові речовини, що містять важкі метали, які регенерують До них належать розчини, що містять важкі метали, осади чи порошок, причому важкий метал може входити у ХІМІЧНИЙ склад сполуки чи бути у чистому вигляді, - добавки - це, з одного боку, речовини, що утворилися в процесі виробництва, такі як залишкові речовини, які при хіміко-термічній обробці проявляють відновлювальні (пластмаса в установці з хромом) чи окислювальні властивості (пероксиди в установці з оксидом цинку), а з другого боку, це добавки, необхідні для зміни рецептури складу Як добавки використовують такі сполуки як, наприклад, оксид алюмінію, оксид заліза, оксид 10 кремнію чи магнію Пристрій для здійснення способу складається з термічного реактора (трубчаста піч, що обертається, чи піч киплячого шару) для хіміко-термічної обробки вихідних матеріалів та багатоступінчастої фільтрувальної установки, приєднаної безпосередньо до термореактора Фільтрувальна установка складається з двох фільтрів першого гарячого фільтра (керамічний фільтр, циклон), який експлуатують при температурі близько 800°С і приєднаного до нього другого фільтра (текстильний фільтр), який експлуатують при температурі близько 200°С, причому між фільтрами встановлюють охолоджувальний пристрій У МІСЦІ виходу утвореного повітря фільтрувальна установка приєднана до звичайної додаткової камери спалювання, яку, при необхідності, можна приєднати до очисної установки для димового газу Для ефективного додаткового спалювання утворене повітря, що надходить із фільтрувальної установки, перед надходженням його у додаткову камеру спалювання спочатку нагрівають у нагрівальному пристрої, який встановлюють між фільтрувальною установкою і додатковою камерою спалювання ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71