Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0015

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0015
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет"
Название доклада
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
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цели:
1. Разработка физико - химических основ технологии и основных технологических решений по извлечению тонкого золота и металлов платиновой группы из техногенных отходов предприятий энергетики.
2. Разработка технологических решений по комплексной переработке техногенных (золошлаковых) отходов предприятий энергетической отрасли с целью доведения степени утилизации отходов до 100 %, увеличения количества извлекаемых ценных компонентов, формирования технологии с положительной экономической эффективностью.
Задачи:
1. Физико-химические исследования золошлаковых отходов предприятий энергетической отрасли Приморского края.
2. Лабораторные исследования возможностей извлечения микродисперсного золота и МПГ из техногенных отходов тиосульфатными, тиокарбамидными растворами с последующей их экстракцией из растворов выщелачиванием.
3. Лабораторные исследование возможностей извлечения микродисперсного золота и МПГ из техногенных отходов фторидной обработкой.
4. Разработка технологической схемы по извлечению микродисперсного золота и МПГ из техногенных отходов предприятий энергетики.
5. Изготовление экспериментального образца установки предварительной подготовки техногенных отходов к извлечению концентрата микродисперсного золота и МПГ.
6. Изготовление экспериментального образца установки по извлечению концентрата микродисперсного золота и МПГ из очищенных от нежелательных примесей техногенных отходов.
7. Исследовательские испытания установок, получение образцов промпродуктов и золотосодержащего концентрата.
Актуальность и новизна исследования
В проблеме нарастающего накопления отходов одно из ключевых мест, в России, занимают золошлаковые отходы энергетики. Объем отходов на ТЭС оценивается примерно в 40 - 60 млн. тонн в год. Объём накопленных в России золошлаков приближается к 1,6 млрд. т., размещённых на территориях более 22 тыс. га. Актуальность проблемы переработки ЗШО для России подчёркивается тем, что на наших ТЭС складируется до 95 % отходов, тогда как в США – до 60 %, в Западной Европе – 40 – 50%, в Японии – не более 35%.
Вместе с тем известно, что золошлаковые отходы содержат промышленно значимые количества ценных компонентов. ЗШО могут быть источником золота, платиноидов и редкоземельных элементов.
В то же время в России практически завершена отработка природных месторождений золота и платиноидов, находящихся в зоне экономически оправданной доступности. В связи с этим актуальной проблемой является расширение сырьевой базы добычи благородных металлов за счет вовлечения в эксплуатацию нетрадиционных источников сырья.
Именно отходы предприятий энергетики являются в настоящее время важнейшим резервом пополнения сырьевой базы золотодобычи страны.
Благородные металлы в золошлаковых отходах отличаются сложной морфологией и микроразмерностью, общее количество такого золота в золоотвалах составляет сотни тонн. Для их освоения необходимо научное обоснование новых технологий обогащения и извлечения металлов.
Научная проблема, на решение которой направлен проект - разработка научно обоснованных технологических решений для переработки техногенных источников тонкого золота и платиноидов, что позволит существенно расширить сырьевую базу добычи благородных металлов за счет вовлечения в эксплуатацию отходов энергетического производства.
Описание исследования

1. Исследования отходов предприятий энергетической отрасли, проводились с пробами, отобранными с полигонов следующих территорий Дальнего Востока: г. Владивосток, ТЭЦ-2; г. Артём, ТЭЦ; г. Большой камень, ТЭЦ; г. Арсеньев, ТЭЦ; г. Партизанск, ГРЭС; г. Лучегорск, Приморская ГРЭС. Всего было отобрано 57 образцов.

2. Анализ отобранных образцов на химический и элементный состав проводился с использованием энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного спектрометра EDX-800HS. При проведении минералогических и морфологичесикх исследований использовался сканирующий электронный микроскоп JSM-6490LV (JEOL, Япония), оборудованный Энергодисперсионным спектрометром INCA Energy и системой микроанализа для спектрометра с волновой дисперсией INCA Wave. Определение золота в пробах ЗШО осуществлялось с помощью установки инструментального нейтронно-активационного анализа с калифорниевым источником нейтронов (252Cf). Содержание благородных металлов и редкоземельных элементов определялось методом атомно-абсорбционной спектрометрии с применением химического и пробирного концентрирования на спектрофотометре Shimadzu AA-6800.Результаты аналитических исследований сопоставлялись с фондовыми данными региональных подразделений Министерства природных ресурсов РФ, Института химии ДВО РАН, Дальневосточного геологического института ДВО РАН и Института Горного дела ДВО РАН.

3. На основе анализа вещественного и минералогического состава ЗШО определялся спектр их использования при производстве товарной продукции. Рассмотрены технологии производства топливных элементов, строительных материалов, сырья для металлургической промышленности, извлечения благородных металлов и редкоземельных элементов. При выборе оптимальных технологий переработки отдельных компонентов ЗШО акцент делался на наличии общих технологических процессов, что позволяет минимизировать затраты при комплексной переработке отходов, сделать процесс переработки экономически эффективным.

4. Для разделения ЗШО на отдельные минеральные фракции применялись: гидрогорохот для классификации исходного материала ЗШО по размеру; диспергатор КЧ-03 для дополнительного измельчения крупной фракции ЗШО; магнитный сепаратор ПБМ-П-25-10 для извлечения магнитной фракции (окислов железа); флотационная машина ФМР-02 для извлечения недожога угля; гидроциклоны ГЦП-100 с комплектом песковых насадок для отделения окислов алюминия.

5. Для концентрирования золота и МПГ использовалась экспериментальная многофункциональная обогатительная установка, состоящая из: механизма электромагнитно-импульсного воздействия на пульпу; механизма привода волновых движений пульпы; механизма волновых движений пульпы; ударно-вибрационный механизма; винтового сепаратора. Дальнейшее концентрирование золота и МПГ осуществлялось на центробежно-вибрационном концентраторе Пугачёва и столе концентрационном СКО-1.

5. Для извлечения микродисперсного золота и МПГ из золотосодержащего концентрата применялись методы гидро- и пирометаллургии. Так для извлечения золота из концентрата в раствор использовались методы аммиачно-тиосульфатного и тиокарбамидного выщелачивания, являлющиеся экологически оправданными альтернативами цианидному выщелачиванию. Для осаждения золота из раствора аммиачно-тиосульфатного выщелачивания применялись анионообменные смолы, с последующим смывом с них золота сернокислым раствором тиокарбамида. Для осаждения золота из тиокарбамидных растворов применялся метод электролитического осаждения на титановых катодах. Выделение золота и МПГ из подкатодного осадка осуществлялось путём его переплавки в муфельной печи ЭКПС 300 .

 

Результаты исследования

1. Проведённые исследования золошлаковых отходов предприятий энергетической отрасли позволили определить вещественный и элементный состав золошлаковых отходов с полигонов 6 городов Приморского края. Было показано, что золошлаки можно рассматривать как сырьё для извлечения недожога угля и окислов железа . Был определён макро- и микро- минеральный состав ЗШО, обнаружены алюмосиликатные микросферы в составе исследованных проб. Подтверждено наличие золота и серебра в ЗШО (содержание золота достигает значений 0,05-0,45 г/т, а серебра 0,5-29,7 г/т). Установлен размер и морфология микрочастиц золота содержащихся в ЗШО. Комплекс проведённых исследований показывает перспективность применения комплексного моногокомпонентного подхода к переработке ЗШО.

2. Проведённые лабораторные исследования по применению аммиачно-тиосульфатных и тиокарбамидных растворов для извлечения золота из ЗШО, показали высокую эффективность данного подхода. При аммиачно-тиосульфатном выщелачивании степень извлечения золота в раствор достигала 97%, а при тиокарбамидном 92%. Была достигнута высокая степень экстракции золота из растворов выщелачивания (до 95%) путём применения анионообменных смоли и электролитического осаждения.

3. Проведённые лабораторные исследования показали возможность эффективного концентрирования золота за счёт фторирования исходных проб ЗШО гидродиторидом аммония. Применение данного подхода позволило без потерь увеличить концентрацию золота в золошлаковых пробах в 75 раз.

4. На основании проведённых исследований была разработаны технологические схемы по извлечению микродисперсного золота и МПГ из ЗШО. Основными элементами предложенных схем являются блоки: мокрого рассеивания ЗШО; извлечения магнитной фракции; истирания ЗШО; извлечения алюмосиликатов; извлечения недожога угля; промывки песков и сбора концентрата; перечистки хвостов обогащения и сбора концентрата; извлечения золотосодержащего концентрата; гидрометаллургического извлечения золота; пирометаллургического извлечения золота.

5. В соответствии с тех. заданием разработана эскизно конструкторская документация, и на основании неё изготовлен экспериментальный образец установки предварительной подготовки техногенных отходов к извлечению концентрата микродисперсного золота и МПГ.

6. В соответствии с тех. заданием разработана эскизно конструкторская документация, и на основании неё изготовлен экспериментальный образец установки по извлечению концентрата микродисперсного золота и МПГ из очищенных от нежелательных примесей техногенных отходов.

7. Проведены исследовательские испытания изготовленных экспериментальных образцов установок, показавшие соответствие характеристик созданных установок требованиям технического задания. В результате проведённых работ были получены следующие промпродукты: окислы железа (магнитная фракция); окислы алюминия; недожог угля; кварцевый песок; концентрат микродисперсного золота и МПГ. Эффективность извлечения микродисперсного золота в концентрат достигала 80%, а содержание золота в концентрате достигало значений в 547 г/т.

Практическая значимость исследования
В настоящее время можно утверждать, что рынка продукции из ЗШО на Дальнем Востоке, Забайкалье и Сибири не существует. Имеются лишь отдельные предприятия малой и средней мощности по выпуску монопродукции из золошлаков не конкурирующие между собой.
Планируемая область применения результатов разработки - создание производств по комплексной переработке отходов предприятий энергетики.
Разработка предполагает использование новых экологически и экономически оправданных технологических решений и подходов, позволяет получить товарные продукты из техногенных и других образований с малым содержанием золота и вовлечь в переработку золоотвалы. Одновременно осуществляется замена традиционных малоэффективных и опасных реагентов на нетоксичные и сравнительно недорогие. Золото и платиноиды, полученные в результате переработки ЗШО, являются стратегическим продуктом подконтрольным государству, незаменимы в электронике, электротехнике, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, ракетной и атомной технике, ювелирном деле и медицине и пр.
Попутно получаемый железосодержащий концентрат является сырьем для металлургии. Несгоревший уголь используется в энергетике, в т.ч. в коммунальной.
Оставшийся после извлечения ценных компонентов материал, является кондиционным сырьём для производства строительных материалов широкого спектра назначения – стеновых, фундаментных, кровельных, дорожных и др.
При производстве строительных материалов из ЗШО в переработку попутно вовлекаются отходы производства сахара (дефекат кальция), отходы деревообработки, макулатура, стеклобой и пр.
Территории золоотвалов, освобожденные от отходов, возвращаются в хозяйственный оборот муниципальных образований.
Самостоятельным видом продукции являются быть технологии переработки отходов.
Помимо производственной, проект имеет высокую социальную значимость. В любом регионе, где эксплуатируются угольные электростанции и котельные, затрагиваются интересы фактически всех жителей желающих пользоваться недорогими и качественными строительными материалами, приемлемым по стоимости жильём, очищенной от отходов городской территорией, чистым атмосферным воздухом и водой.