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.

Номер контракта: 14.578.21.0015

Руководитель: Алексейко Леонид Николаевич

Должность руководителя: Директор Департамента инновационного развития

Докладчик: Таскин Андрей Васильевич, гл. специалист департамента инновационного развиия

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный федеральный университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
благородные металлы, техногенные отходы, безцианидные методы, технология комплексной переработки, аммиачно-тиосульфатное выщелачивание, тиокарбамидное выщелачивание, гидрофторид аммония, нейтронно-активационный анализ.

Цель проекта:
Цель проекта. Разработка и научное обоснование перспективных, экономически и экологически приемлемых технологий получения тонкого золота из техногенных отходов энергопредприятий Приморского края (золоотвалов). Задачи ПНИ и возможные пути их решения 1. Выполнить систематизацию сложноструктурных отходов энергетического производства Приморского края, обосновать основные направления их переработки. 2. Исследовать и оценить возможность применения сорбционных, адгезионных и флокуляционных методов для извлечения тонкого золота из золошлаковых отходов энергопредприятий (для реализации этого направления предполагается использовать разработанные в Институте химии ДВО РАН сорбенты и флокулянты), а также разработать новые селективные сорбенты, флокулянты, адгезионные материалы. 3. Исследовать и оценить возможность извлечения благородных металлов из золошлаковых отходов энергопредприятий с использованием модернизированных в ИХ ДВО РАН методов выщелачивания, фторидного вскрытия. 4. Научно обосновать и апробировать на экспериментальных установках перспективные, экономически и экологически приемлемые технологии переработки сырья из золошлаковых отходов энергопредприятий

Основные планируемые результаты проекта:
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.
2014-14-579-0004-9501 14.04.2014 5:11 2 2f487ae617d4886cc6f6fef597afed02
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».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разрабатывается технология извлечения микродисперсных и нанодисперных ценных компонентов, в частности золота и металлов платиновой группы из техногенных отходов предприятий энергетики.
авторами в 90-х годах прошлого столетия по созданию безотходной технологии извлечения полезных компонентов, как из золотоносных техногенных (включая золоотвалы предприятий энергетики), так и шельфовых россыпей Дальнего Востока с использованием методов гидро- и пирометаллургии, экстракции и электрохимии. Создан научный задел для создания принципиально новой безотходной технологии обогащения минерального техногенного сырья: проведены лабораторные исследования извлечения золота и благородных металлов из модельных объектов, приближенных по составу к природным техногенным образованиям; определены параметры извлечения золота и необходимые соотношения реагентов, экспериментально показаны на модельных растворах преимущества предлагаемой технологии выщелачивания и экстракционного извлечения золота и других металлов платиновой группы; проведены экспериментальные работы на действующих золоотвалах энергопредприятий Приморского края по технологиям отбора крупнотоннажных проб и их предварительной переработке перед извлечением концентратов содержащих ценные компоненты. Права защищены патентами.
Помимо этого, у авторов проекта имеется большой опыт работы по изучению новых нетрадиционных типов золото-платинометальных объектов в углеродсодержащих породах. В качестве уникальных аккумуляторов золота и металлов платиновой группы здесь выступают графитовые руды месторождений Тамгинско-Тургеневской группы северной части Ханкайского террейна. За 10-летний период работы авторами собран представительный материал по геологии, тектонике, геодинамике, магматизму, геохимии и минералогии этих объектов. Имеется задел по изотопной геохимии.
Кроме того, по направлению данной тематики выполнен большой объем экспериментальных исследований. Так, в связи с тесной связью золота и металлов платиновой группы с графитом было проведено экспериментальное моделирование сорбции платины и золота на углеродистом веществе при 20-500°С и общем давлении 1000 атм. В результате был сделан вывод о разнообразии форм химической связи Рt и Аu с функциональными группами модельного углеродистого вещества. С помощью ИК- спектроскопии установлены связи металлов с углеродистой матрицей через кислород карбоксильных и карбонильных групп, а также металлоуглеродные связи, реализуемые непосредственной связью металла и углерода в бензольном кольце при его дегидрировании. Впервые экспериментально была установлена хемосорбция металлов платиновой группы на графитизированное углеродное вещество при 500°С. Сделан вывод, что наблюдаемые потери металлов при кислотной и термической обработке проб при их переводе в раствор для химического анализа связаны с потерей наименее устойчивых карбонильных и карбоксильных комплексных соединений Pt и А^ Получены предварительные данные по флотации графитоносных пород, содержащих благородные металлы. В частности, для отдельных проб установлено, что в процессе флотоселекции в пенный продукт вместе с графитом извлекается до 53% платины, 63% палладия и 87% золота.
На модельных объектах продемонстрирована возможность гидрометаллургической переработки углеродсодержащего сырья с извлечением благородные металлы в растворы тиокарбамида. Для этого в графитовую матрицу вводилось золото и металлы платиновой группы и проводилось окислительное выщелачивание. При этом установлено, что наличие графита в пульпе практически не влияет на показатели извлечения золота и металлов платиновой группы. Была опробована методика электрохимического извлечения золота и металлов платиновой группы из графитовых руд. В специально разработанной электрохимической ячейке катодом служило активированное углеродное нетканое полотно с большой удельной поверхностью. Применение активированного углеродного волокна приводит к увеличению анодной поляризации графитовой суспензии. В качестве электролита использовали сульфат натрия, хлорид натрия и смесь сульфата натрия и тиомочевины. Показана принципиальная возможность электрохимического извлечения золота и металлов платиновой группы в раствор.
Изложенные выше данные позволяют сделать вполне обоснованный вывод о том, что имеющийся у авторов проекта научный задел послужит надежной основой для создания ресурсосберегающей инновационной технологии извлечения полезных компонентов, послужит примером рационального природопользования, а также будет способствовать удовлетворению потребностей региона в благородных металлах.
Анализ литературных источников указывает на то, что планируемые комплексные исследования по извлечению тонкого золота и металлов платиновой группы из техногенных отходов предприятий энергетики, аналогов в мировой практике не имеют и являются пионерными.
1.Патент 2405047 Российская Федерация, МПК G21F9/28, B82B1/00, B01J20/00. Способ извлечения золота из кислых растворов / Авраменко В.А., Братская С.Ю., Пестов А.В., Ятлук Ю.Г.; заявитель и патентообладатель Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения Российской академии наук (RU), Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (RU). - № 2008149446/02; заявл. 15.12.2008; опубл. 27.11.2010, Бюл. № 33.- 6 с.
2.Пат. 2380434 Российская Федерация, МПК C22B11/00, C22B3/12. Способ извлечения золота из золотосодержащего органического сырья / Авраменко В.А., Братская С.Ю., Волк А.С. Каплун Е.В., Иванов В.В., Сергиенко В.И.; заявитель и патентообладатель Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (RU). - № 2008139445/02; заявл. 03.10.2008; опубл. 27.01.2010, Бюл. № 3.- 8 с. :
1 ил.
3.Пат. 2494378 Российская Федерация, МПК G01N23/09. Способ определения золота в рудах и продуктах их переработки / В.В. Железнов, М.А. Медков, Г.Ф. Крысенко, Д.Г. Эпов, С.И. Иванников, В.П. Молчанов, Е.И. Медведев; заявитель и патентообладатель Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (RU), учреждение Российской академии наук Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской академии наук (RU). - № 2011141394; заявлен. 2011.10.13. - опубл. 2013.09.27. - БИ № 27.
4.Пат. 2489214 Российская Федерация, МПК В03В9/04. Технологическая линия для переработки золошлаковых отходов - продуктов сжигания угольного топлива. Алексейко Л.Н., Таскин А.В., Черепанов А.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет». № 2012123064/03; заявлена 04.06.2012 г. - опубликована 10.08.2013 г. Бюл. № 22.
5.Пат. 2494816 Российская Федерация, МПК В03В9/04. Технологическая линия для переработки золошлаковых отходов - продуктов сжигания угольного топлива. Таскин А.В., Обухов И.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет». № 2012123063/04; заявлена 04.06.2012 г. - опубликована 10.10.2013 г. Бюл. № 28.
Возможные пути и необходимые действия по доведению до потребителя ожидаемых результатов
1. Доведение разрабатываемых технологий до стадии промышленного внедрения:
•Разработка и изготовление опытно-промышленных образцов оборудования для переработки ЗШО •Проведение испытаний изготовленного оборудования и его доработка по итогам проведенных испытаний •Разработка и изготовление промышленных образцов оборудования для формирования технологических линий переработки ЗШО.
2. Правовое обеспечение:
•Защита интеллектуальной собственности, создаваемой на первом этапе •Сертификация оборудования для использования в промышленных процессах
3. Поддержка производственных процессов:
•Обучение персонала предприятий, эксплуатирующих созданное оборудование •Формирование инфраструктуры сервисного обслуживания внедряемого оборудования •Подготовка технических регламентов и предложений по целевой переработке золоотвалов энергопредприятий с учетом специфики используемого ими сырья


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.
9 Возможные потребители ожидаемых результатов
Потребителями результатов проекта является ряд предприятия и организации различного направления деятельности.
Разрабатываемые технологии будут интересны в первую очередь предприятиям специализирующимся на извлечении драгоценных металлов. Это подтверждается участием в проекте предприятия - индустриального партнера ООО «Экометт», которое специализируется на переработке золошлаковых отходов с целью получения из них ценных компонентов.
Важное значение результаты проекта могут значить для организаций, функционирующих в сфере энергетики - энергопредприятий, сжигающих уголь. Они также являются потенциальными потребителями разработок проекта, поскольку эффективная переработка отходов, избавляет их от необходимости организации золоотвалов, что важно, поскольку предприятия испытывают острый дефицит в территориях для размещения золошлаковых отходов.
Примерами таких предприятий в Приморском крае являются: Владивостокская ТЭЦ-2 - накопленный запас ЗШО около 25 млн. тонн, площадь земель отчуждённых под золоотвалы - 153 га; Приморская ГРЭС
- накопленный запас ЗШО около 50 млн.тонн. ежегодный прирост до 1 900 тыс. тонн; Артём ТЭЦ - накопленный запас ЗШО около 18 млн. тонн, площадь земель отчуждённых под золоотвалы - 47 га; Партизанская ГРЭС - накопленный запас ЗШО около 9 млн. тонн, площадь земель отчуждённых под золоотвалы - 25 га; Твердотопливные котельные Уссурийска, Большого Камня, Арсеньева и др. - накопленный объём ЗШО около 800 тыс. тонн.)


Текущие результаты проекта:
1. По итогам атомно-абсорбционного анализа проб золошлаковых материалов от 5 золоотвалов предприятий энергетики Приморского края подтверждено наличие в пробах золота.
2.Разработана методика лабораторных исследований возможностей извлечения микродисперсного золота и МПГ из техногенных отходов тиосульфат-ными, тиокарбамидными растворами с последующей их экстракцией из рас-творов выщелачиванием.
3. Выполнены лабораторные исследования возможностей извлечения микродисперсного золота и МПГ из техногенных отходов тиосульфатными, тиокарбамидными растворами с последующей их экстракцией из растворов выщелачиванием.
4. Разработана методика лабораторных исследований возможностей извлечения микродисперсного золота и МПГ из техногенных отходов фторидной обработкой.
5. Выполнены лабораторные исследование возможностей извлечения микродисперсного золота и МПГ из техногенных отходов фторидной обработкой.
6.Разработана технологическая схема подготовки техногенных отходов к извлечению концентрата микродисперсного золота и МПГ.
7. Разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец установки предварительной подготовки техногенных отходов к из-влечению концентрата микродисперсного золота и МПГ.
8. Приобретены материалы и оборудование для экспериментального образца установки предварительной подготовки техногенных отходов к извлечению концентрата микродисперсного золота и МПГ.
9. Подготовлены заявки на результаты интеллектуальной деятельности.