Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка физико-химических основ технологии и основных технологических решений по извлечению тонкого золота и металлов платиновой группы из техногенных отходов предприятий энергетики.

Докладчик: Таскин Андрей Васильевич

Должность: Гл. специалист отдела развития промышленной кооперации и трансфера технологий службы проректора по науке и инновациям

Цель проекта:
1. В настоящее время в России практически отработаны природные россыпные месторождения золота и металлов платиновой группы расположенные в пределах относительно комфортной доступности, в связи с чем важной проблемой является расширение сырьевой базы добычи благородных металлов за счет вовлечения в эксплуатацию таких источников сырья как техногенные отходы предприятий, в частности предприятий энергетики. Отходы энергетического производства, а именно, золоотвалы энергопредприятий Приморского края, являются источниками локальных экологических угроз для окружающей природной среды, но одновременно с этим, они-же являются источниками сырья для различных отраслей промышленности и нередко содержат благородные металлы в виде мелких фракций вплоть до наноразмерных. Эти техногенные объекты, наряду с отвалами ГОК, могут оказаться важнейшим резервом пополнения минерально-сырьевой базы золотодобычи страны и требуют всестороннего изучения, с целью комплексной переработки данного вида сырья. Применение гравитационных методов для извлечения тонкого золота, а также применение известных методов выщелачиванияк таким объектам невозможно, так как подобные сырьевые источники имеют сложное строение, что требует создания принципиально новых эффективных способов и технологий их освоения. При этом благородные металлы в техногенных отходах энергопредприятий отличаются сложной морфологией, представлены, как правило, мелкими, тонкими и наноклассами крупности, имеют пылевидную, пластинчатую, чешуйчатую, дендритовидную формы. Для их освоения необходимо наряду с изучением минерального сырья научное обоснование новых технологий обогащения и извлечения металлов. Общее количество такого тонкого золота может составить сотни тонн. Фундаментальная научная проблема, на решение которой направлен проект - разработка новых, научно обоснованных и экологически приемлемых технологических решений для переработки техногенных источников тонкого золота, что позволит существенно расширить сырьевую базу золотодобычи и снизить негативное воздействие техногенных источников на окружающую среду. 2. Разработка технологических и технических решений по извлечению концентрата микродисперсного золота и металлов платиновой группы (МПГ) при комплексной пере-работке техногенных отходов предприятий энергетической отрасли с целью увеличения степени утилизации отходов и количества извлекаемых компонентов.

Основные планируемые результаты проекта:
По проекту ожидаются следующие результаты:
1. По итогам систематизированного анализа сложноструктурных отходов энергетического производства Приморского края будет подготовлена база данных по химическому и минералогическому составу отходов золошлаков на отвалах обследуемых энергопредприятий .
2. В результате патентного поиска по теме исследований будет подготовлен список сведений по прогрессивным технологиям переработки отходов энергопредприятий.
3. По результатам исследований сорбционных, адгезионных и флокуляционных методов извлечения тонкого золота будут подготовлены рекомендации по технологическим решениям и составу экспериментальной технологической линии.
4. По результатам исследований по выщелачиванию и фторидному вскрытию концентратов предполагается определить степень извлечения тонкого золота и металлов платиновой группы.
5. Будут разработаны технические и технологические решения по составу, устройству узлов и механизмов экспериментальной технологической линии предварительной подготовки техногенных образований энергопредприятий к извлечению концентратов золота и металлов платиновой группы.
6. Будут разработаны технические и технологические решения по составу, устройству узлов и механизмов экспериментальной технологической линии выделения и классификации тонкого золота.
7. Планируется разработать технологию конечного извлечения тонкого золота и металлов платиновой группы из полученных концентратов на основе методов гидро- и пирометаллургии, экстракции и электрохимии. Создать обоснованную модель – описание процесса извлечения тонкого золота и металлов платиновой группы из техногенных образований энергопредприятий.
8. Планируется разработать технологический регламент извлечения тонкого золота и металлов платиновой группы из техногенных образований энергопредприятий.
9. Будут разработаны рекомендации по внедрению технологий в реальных секторах экономики – в энергетике, в золотодобывающей отрасли, в горнодобывающей отрасли.
10. Будет разработана и изготовлена комплексная экспериментальная технологическая линия по извлечению тонкого золота и металлов платиновой группы из техногенных образований энергопредприятий для индустриального партнёра – ООО «Экометт».

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Планируемая область применения предлагаемой разработки - создание основ новых перспективных технологий в области комплексной переработки техногенных золошлаковых отходов предприятий с целью получения золота и благородных металлов.
Разработка предполагает использование новых экологически и экономически оправданных технологических решений и подходов, позволяет получить товарный продукт из техногенных и других аналогичных образований с малым содержанием золота и вовлечь в переработку золоотвалы. Одновременно осуществляется замена традиционных малоэффективных и опасных реагентов на нетоксичные и сравнительно недорогие. Технология предполагает использовать реагенты в закрытом цикле.
Существует несколько областей применения результатов проекта.
В первую очередь это получение ценных компонентов как таковых при переработке техногенных отходов. Золото и материалы платиновой группы, полученные в результате переработки техногенных отходов, играют важнейшую роль в валютных запасах государства, незаменимы в электронике, электротехнике, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, ракетной и атомной технике, ювелирном деле и медицине и пр.
При сжигании углей на ТЭЦ, концентрация ценных элементов в золе возрастает в 5-6 раз по отношению к исходной в углях и может представлять промышленный интерес. Золошлаковые отходы от сжигания многих и особенно бурых углей могут рассматриваться в некоторых случаях в качестве кондиционных руд, в частности по золоту и платине.
Вопрос попутного получения золота из углей и отходов их сжигания весьма актуален и в ряде регионов мира с развитой инфраструктурой горно-промышленного производства планируются или уже проводятся работы в этом направлении. К уже известным промышленным объектам, таким, например, как угольные месторождения, содержащим помимо золота комплекс других элементов, в частности, германий, благородные, редкие и рассеянные, добавились золошлакоотвалы ТЭС, которые рассматриваются как перспективные нетрадиционные источники золотосодержащего сырья.
Под руководством Леонова С.Б. на Рефтинской ГРЭС на полупромышленной установке выполнены испытания, которые показали принципиальную возможность извлечения мелкого золота из отходов ГРЭС с получением одной операцией обогащения концентратов, содержащих 50-100 г/т металла. При доводке концентратов магнитными и флотационными методами содержание повысилось до 1-1,5 кг/т. По результатам испытаний было принято решение о монтаже промышленной установки. Предварительный экономический расчет, выполненный ими, показывает - если в ЗШО содержится 0,2 г/т золота, прибыль от
попутного его извлечения сокращает окупаемость инвестиций в переработку ЗШО с 6 до 2 лет. Работа промышленной установки производительностью 400 м3/ч., позволила получать концентраты с содержанием золота 500-600 г/т. Установлено, что среднее содержание золота в золошлаковых отвалах составляет 100 - 160 мг/т. Если учесть, что в 1995-1996 гг. на Среднем и Южном Урале рентабельным считалось освоение россыпных месторождений с содержанием золота 300 мг/т, то переработка данного продукта, не требующая затрат на вскрышные работы и промывку, может быть экономически эффективной.
Весьма перспективна тема выделения платины из ЗШО. Достоверные зерна платиноидов, подтвержденные микрозондовым анализом, были выявлены в пробах и продуктах обогащения золы бурых углей месторождения Хурмули Хабаровского края и в золоотвалах, на которые поступала зола бурых углей, главным образом из месторождения Павловское Приморского края. На двух золоотвалах ТЭЦ-1 в г. Хабаровске, где процент золы дальневосточных месторождений большой, при промывке проб лотком были намыты весовые значения платины, а в концентрате первой промывки были определены содержания Au-126 г/т, Pt-80 г/т, Pd-28 г/т..
В последние годы появились новые методы анализа и определения содержания драгметаллов в упорных рудах, которые позволяют выявлять реальное содержание платины, палладия и золота в материалах, где драгметаллы находятся в мелкодисперсном или связанном состоянии. Это, например, плазменный пирометаллургический метод, разработанный группой ученых НПО «Техно-Плазма». Использование рудотермической печи с плазменным генератором и применение особых компонентов шихты и режимов плавки позволило выявлять реальное содержание платины, палладия и золота в упорных материалах, включая золошлаковые отходы ТЭЦ. В результате были выявлены содержания, превышающие в несколько раз данные аналитических методов. Так в золе ТЭЦ-2 г. Владивостока были установлены средние содержания золота - 0,8 г/т, платины > 0,1г/т. Применив плазменную металлургию посредством термической ионизации элементов, были получены многократно усредненные результаты по содержанию в ЗШО Владивостокской ТЭЦ-2 Au - 1,5 г/т, Pt - 2,5 г/т.
Полученные новые данные позволяют сравнивать накопившиеся объемы золошлаковых отходов с крупнейшими рудными месторождениями драгметаллов. Так по расчетам в 1 тонне золы ТЭЦ -2 г. Владивостока Pt и Au , без учета других МПГ, содержится на 114 $ США, в то время как на самом крупном месторождении Marensky (ЮАР) в 1 тонне руды содержится золота и всех МПГ на 104 $ США. Дополнительно к технологиям извлечения драгоценных и редкоземельных металлов из ЗШО, существующим, как правило, в экспериментальной стадии, имеются разработки по извлечению из ЗШО железорудного концентрата, вторичного угля (недожога), алюминия
Следующая область применения обусловлена тем, что разрабатываемые основы технологии переработки послужат научно-техническим заделом для дальнейшего развития методов получения других полезных компонентов из рассматриваемых техногенных отходов, применяемых в: строительной отрасли:
золы всех составов пригодны для производства строительных материалов (добавки в шихту глиняного кирпича, производство аглопорита, компонент сырьевой шихты при производстве цемента), а также могут употребляться как готовый строительный материал или продукт. Золы кислого состава применяются вместо песка;
применение золы, содержащей несгоревшие угольные частицы в производстве искусственного заполнителя для легких бетонов - зольного гравия золоаглопоритового гравия; как добавки в цементы, бетоны, растворы, используют как отощающую добавку в керамических материалах и как алюмосодержащий компонент для производства цемента;
при строительстве дорог, как при изготовлении асфальта, так и при укладке дорожных одежд и т.д.; металлургической отрасли:
выделение магнитной фракции из золы азейских, ирша-бородинских, донецких, кузнецких углей позволяет получить концентрат с содержанием оксидов железа до 85%;
переработка ЗШО отходов с целью выделения алюминиевых, марганцевых, кремниевых и др. соединений; сельском хозяйстве:
кальцийсодержащие золы уноса бурых углей могут использоваться для известкования кислых почв; электротехнической промышленности:
извлечение из золы-уноса ТЭС алюмосиликатных полых микросфер (АСПМ) - идеального наполнителя композиционных материалов. (За рубежом микросферы из золы угля поступают на рынок под названиями
- ценосферы, глобуллит, локатит.);
использование зольных уносов и АСПМ в производстве электронагревателей, что позволяет уменьшить массу и улучшить теплотехнические и электрические показатели работы электронагревателей;
Разработка технологий эффективной переработки золошлаковых отходов помимо получения ценных компонентов оказывает существенное влияние на улучшение экологической ситуации.
В целом комплексный подход к переработке ЗШО экономически многократно эффективнее использования монотехнологий, а ресурсосберегающие и экологические эффекты, сопутствующие решению проблемы крупнотоннажных отходов переводят это направление в разряд социально значимых и спобствующих достижению следующих целей:
•На основе современных научно-технических разработок возможно решить масштабную социальную и экологическую проблему золошлаковых отходов, создаваемую энергопредприятиями, с максимально возможным положительным экономическим эффектом.
•Сформировать взаимовыгодные производственно-технологические и экономические связи между предприятиями энергетики, строительства, дорожного строительства, цементной отрасли, металлургии, химии.
•Создать рынок новых, техногенных, сырьевых материалов, заменяющих природные материалы в строительной, дорожной и цементной отраслях.
•Создать рынок новых, ресурсосберегающих строительных материалов и изделий из ЗШО.
•На основе технологий глубокой переработки создать новые виды высокорентабельной продукции. •Обеспечить персоналу, занятому в создаваемом бизнесе, стабильный доход и социальную защищённость.

Текущие результаты проекта:
Проведены обследования золоотвалов электростанций Приморского края, отобраны пробы материалов. Выполнены патентные исследования.