Сорбционное извлечение редкоземельных и цветных металлов из шахтных вод и пульп

• Автор: Черный, Максим Львович
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННАЯ ПРАКТИКА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И УТИЛИЗАЦИИ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ Литературный обзор

1.1. Шахтные воды и методы их обезвреживания

1.2. Извлечение цветных и редких металлов из растворов и пульп

1.2.1 .Химическое осаждение металлов

1.2.2. Выделение меди цементацией

1.2.3. Сорбция и экстракция меди и цинка

1.2.4. Электрохимические методы выделения металлов из растворов

1.2.5. Выделение РЗЭ из растворов

1.3. Обоснование и постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И РАСТВОРЫ,
МЕТОДЫ АНАЛИЗА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Иониты, методика их синтеза и свойства
2.1.1. Амфотерные иониты
2.1.2. Аниониты
2.1.3. Криогранулированный гидроксид железа III, его синтез и свойства
2.2. Характеристика объектов исследования
2.3. Методика исследований
2.4. Методы анализа
ГЛАВА 3. СОРБЦИЯ ЦВЕТНЫХ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ
3.1. Извлечение меди из сульфатных растворов
3.1.1. Сорбция меди и сопутствующих примесей
3.1.2. Извлечение меди из шахтных вод
3.1.3. Кинетика сорбции меди на амфолите АНКБ
3.2. Сорбция цинка из сульфатнохлоридных растворов
3.3. Сорбционное концентрирование РЗЭ
3.3.1. Ионное состояние РЗЭ в растворе
3.3.2. Сорбция РЗЭ i криогранулированном гидроксиде железа III
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. СОРБЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПУЛЬП
4.1. Сернокислотное сорбционное выщелачивание
4.2. Аммиачное сорбционное выщелачивание
4.3. Кинетика сорбционного выщелачивания
4.3.1. Кинетика сернокислотного выщелачивания
4.3.2. Кинетика аммиачного выщелачивания
4.4. Регенерация ионитов
Выводы но главе 4
ГЛАВА 5. УКРУПНЕННЫЕ И ПОЛУПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ СОРБЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ
ПЕРЕРАБОТКИ ШАХТНЫХ ВОД И ПУЛЬП
5.1. Извлечение меди, цинка и РЗЭ из шахтных вод
5.2. Извлечение меди и цинка из гидрагных шламов
5.3. Опытнопромышленные испытания технологии
извлечения меди из гидрагных шламов
5.4. Утилизация шлама после извлечения из него меди и цинка
Выводы по главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ


Согласно исследованиям [2] в гидратном осадке, состоящем из гидроокиси трехвалентного железа, после обычного отстаивания остается до 0 г/г воды, которая на % может быть удалена вакуум - фильтрованием, и на % центрифугированием. Если осадка немного, то специальных мер по улучшению седиментации можно не применять. Флокулянты ускоряют седиментацию самой тонкой фракции взвеси, что актуально для рудничных вод любой концентрации, а утяжелители повышают плотность осадка, снижают его объем и влажность, снижают удельное сопротивление фильтрации [8]. В настоящее время в России пег положительного практического примера механического обезвоживания гидроксидных осадков рудничных вод, поэтому для осветления стоков перед сбросом в природные водоемы сооружают систему отстойников с накоплением осадка общей площадью до нескольких квадратных километров. Илы отстойников зачастую участвуют в доочистке сточных вод [9]. С другой стороны, неблагоприятное экологическое воздействие отстойников заключается в частичном выносе токсичных металлов из осадков шламохранилищ при выветривании, с грунтовыми водами и при нарушении режимов нейтрализации. На основании опытных данных [] определено, что при нейтрализации кислых сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, известковым молоком, приготовленным из товарной извести с % активной окиси кальция, при ежедневном сбросе I м3 нейтрализованной воды за год накапливается от до 0 м3 осадка. В частности, по данным на год объем сточных вод отстойника Лсвихинского рудника составляет 3. По данным [1] на год в системе цветной металлургии имелось более 0 хвостохранилищ. Площадь, занимаемая хвостохранилищами, составляет 3- км2 , глубина - 0 метров, объем - млн. Эти цифры демонстрируют всю серьезность проблемы утилизации осадков хвостохранилищ. Извлечение цветных и редких металлов из растворов и пульп. Извлечения из раствора того или иного иона или очистка от примесей зачастую является основной задачей в любой гидрометаллургической схеме. Разнообразие качественного и количественного состава технологических растворов, жидких стоков и пульп определяет наличие большого количества способов извлечения из них ионов металлов. Среди основных - цементация, экстракция органическими растворителями, сорбция на ионообменных смолах, флотация, химическое осаждение и электролиз. Для решения ряда узкоспециальных задач применяют также электродиализ, обратный осмос и ультрафильтрацию []. Флотация, равно как и экстракция органическими соединениями, при высокой эффективности и приемлемых экономических показателях, требует доочистки стоков от водимых реагентов какими - либо альтернативными способами. В рамках настоящей работы не рассмотрен термический метод переработки стоков из-за чрезвычайно больших объемов сточных вод. Извлечение же металлов из растворов с высоким содержанием взвесей и пульп вообще резко сужает круг методов, подходящих для решения этой задачи. Ограниченно рассмотрены электрохимические способы извлечения металлов из растворов. Химическое осаждение меди и цинка. Нейтрализация известью является наиболее распространенным способом извлечения металлов из кислых сточных вод. Теоретически полное осаждение цинка должно происходить при рН=9,0 -*-9,2. С увеличением или уменьшением pH растворимость гидроксида цинка повышается. Аналогично, при увеличении pH свыше возможно образование растворимых соединений меди (ЫаНСи или ЫаСиСОг). Таким образом, эффективность данного метода очистки существенно зависит от pH среды. Для сокращения затрат сначала к кислым сточным водам добавляется известковое молоко до pH 7,5 + 8,0 , а затем смесь гидроксида и карбоната натрия -до pH = . Авторы работы [] рекомендуют проводить двухступенчатую очистку слабокислых растворов от цинка, с предварительной нейтрализацией серной кислоты карбонатом натрия и последующим осаждением цинка едким натром. Болес глубокая очистка от катионов цинка возможна путем осаждения его в виде труднорастворимого сульфида 7пБ ( ПР = 1,6 х ); оптимальное значение pH при осаждении цинка сульфидом натрия составляет 2,5 - 3,5. Необходимо отметить, что введение реагентов - осадителей приводит к изменениям состава раствора (щелочности, жесткости и др.