Исследование возможности извлечения редких металлов из золы-уноса ТЭЦ (MS Word 97) (DIPLOM)

Посмотреть архив целиком

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации















ДИПЛОМНАЯ РАБОТА



Исследование возможности извлечения редких металлов из золы-уноса ТЭЦ

























1999

СОДЕРЖАНИЕ



ВВЕДЕНИЕ 3

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 4

1.1. Способы извлечения галлия из промышленных отходов 4

1.1.1. Извлечение галлия из отходов алюминиевого производства 5

1.1.2. Извлечение галлия из отходов переработки свинцово-цинковых руд 12

1.1.3. Извлечение галлия из отходов переработки углей 13

1.2. Способы извлечения ванадия из промышленных отходов 19

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 26

2.1. Характеристика золы 26

2.2. Техника безопасности 27

2.3. Приборы и посуда 28

2.4. Реактивы 29

2.5. Методики анализов 30

2.5.1. Фотометрическое определение железа с сульфосалициловой кислотой 30

2.5.2. Фотометрическое определение алюминия с алюминоном 32

2.5.3. Фотометрическое определение ванадия 35

2.5.4. Фотометрическое определение галлия 37

2.5.5. Методика определения кремния . 40

2.5.6. Выполнение сплавления и растворения навески силиката (золы) 42

2.6. Методики эксперимента 43

2.6.1. Методика обескремнивания 43

2.6.2. Методика щелочной и кислотной обработки 43

2.6.3. Методика электрохимического выщелачивания 43

3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 45

3.1. Отработка методики анализа на содержание ванадия 45

3.2. Поведение галлия и ванадия при выщелачивании 45

3.2.1. Исследование влияния температуры и добавки NaCl на эффективность выщелачивания галлия, ванадия, железа и алюминия в сернокислой среде 46

3.2.2. Исследование эффективности выщелачивания галлия, ванадия, железа и алюминия щелочными растворами с добавкой NaCl 47

3.2.3. Исследование влияния концентрации щелочи, температуры и времени выщелачивания на полноту извлечения галлия 48

3.2.4. Исследование возможности полного извлечения галлия при многостадийной обработке золы 50

3.3. Электрохимическое выщелачивание ванадия 50

3.3.1. Электровыщелачивание в кислой среде 51

3.3.2. Электровыщелачивание в щелочной среде 51

ВЫВОДЫ 53

ЛИТЕРАТУРА 54

ПРИЛОЖЕНИЯ 57


ВВЕДЕНИЕ


Роль редких металлов в современной технике все более возрастает. Редкие металлы в значительной мере определяют развитие таких важных отраслей промышленности, как производство специальных сталей, твердых и жаропрочных сплавов, электротехники, электровакуумной техники и ряда отраслей новой техники. За последние десятилетия новые металлы вошли в орбиту промышленного использования, возросли масштабы и расширилась номенклатура продуктов производств редких металлов.

Рассеянные редкие металлы встречаются обычно в виде изоморфных примесей в ничтожных концентрациях в кристаллах других минералов. Поэтому рентабельное извлечение рассеянных редких металлов возможно только из отходов производств основных металлов. Надо также учитывать и технологические трудности извлечения их из сырья.

В последнее время возрос интерес к извлечению редких металлов из нетрадиционных источников сырья, к которым следует отнести пыли и возгоны различных производств, в частности энергетики. Золу-уноса от сжигания угля можно рассматривать как техногенное сырье для получения многих ценных металлов, тем более, что она имеет пока нулевую стоимость. Поэтому извлечение редких металлов, наряду с основными компонентами (алюминий, железо), может сделать переработку золы-уноса рентабельной уже в ближайшем будущем.

Утилизация золошлаковых отходов ТЭЦ позволит расширить минерально-сырьевую базу, а также сократить земельные площади под золоотвалы и улучшить экологическую обстановку в зоне золоотвалов.

Целью нашей работы является поиск наиболее перспективных путей извлечения редких металлов из золы-уноса экибастузского угля.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Способы извлечения галлия из промышленных отходов


Галлий является одним из наиболее распространенных редких элементов. Среднее содержание его в земной коре составляет 1,510-3 вес. %. Самостоятельных минералов галлий не образует за исключением минерала галлита CuGaS2, содержащего до 35% Ga [1].

Как основной компонент галлий не входит в минералы других элементов. Наиболее богатый источник галлия - очень редкий минерал германит Cu3(Fe, Ge)S4, содержащий 0,3 - 1,85% Ga.

Основная же масса галлия находится в рассеянном состоянии, накапливаясь, вследствие сходства химических и кристаллохимических свойств и близости размеров атомов и ионов галлия, алюминия и цинка, в виде изоморфной примеси в бокситах и сфалеритах. Галлий входит также в состав многих других минералов и руд, встречается в почвах, слюдах и морской воде [1].

Невысокая концентрация галлия в рудах не позволяет использовать их непосредственно в качестве сырья.

Галлий наряду с другими рассеянными элементами получают как побочный продукт при комплексной переработке тех руд, в которых он содержится в виде примеси. Источниками его получения являются промпродукты переработки медных, цинковых, алюминиевых, германиевых руд и углей, обогащенные галлием в силу отличительных свойств его соединений. Например, при переработке медных и цинковых руд, а также углей обогащению возгонов способствует высокая упругость халькогенидов галлия в состоянии низшей валентности; при переработке алюминиевых руд более прочные комплексные соединения галлия удерживаются и постепенно накапливаются в циркулирующих растворах глиноземного и содового производств и благодаря этому концентрируются относительно окиси алюминия [2].

Из-за отсутствия собственных руд промышленного значения объем производства галлия обусловлен масштабом переработки руд цветных металлов, используемых для его получения. При этом на долю продуктов и отходов производства глинозема и алюминия приходится более 90% всего добываемого количества галлия [3].

1.1.1. Извлечение галлия из отходов алюминиевого производства


Источниками получения галлия в алюминиевом производстве служат: оборотные алюминатные растворы, осадки последней карбонизации алюминиевых растворов, анодные сплавы после электролитического рафинирования алюминия, пыли электролизеров и угольные съемы от флотации электролитной пены. Содержание галлия в анодном сплаве и угольных съемах более или менее одинаково на всех алюминиевых заводах, и составляет около 0,2% в первом продукте и 0,05-0,07% во втором. Содержание же в оборотных алюминатных растворах и осадках карбонизации обусловлено количеством галлия в исходном сырье и технологией получения глинозема.

Наиболее перспективным источником получения галлия являются алюминатные растворы, содержащие галлаты. Из алюминатных растворов галлий получают двумя путями: 1) выделением из этих растворов галлиевого концентрата и затем из концентрата - металла; 2) электролизом растворов в ваннах с ртутным катодом, разложением амальгамы и выделением металлического галлия [1].

Галлиевые концентраты получают из обогащенных галлием гидратных осадков, образующихся при фракционной (стадийной) карбонизации алюминатных растворов, основанной на различных значениях величины pH осаждения гидроокисей галлия и алюминия.

Выделение галлиевого концентрата из оборотного алюминатного раствора при автоклавном способе может быть осуществлено по схеме: раствор алюмината подвергают двухстадийной карбонизации, при которой алюминий осаждается из раствора:

2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3+Na2CO3

Первую карбонизацию проводят до тех пор, пока из раствора не выделится около 90% алюминия. При этом большая часть галлия остается в растворе. После повторной карбонизации фильтрата, при которой осаждается гидроокись алюминия, обогащенная галлием, содержание Ga2O3 в осадке составляет 1-2% от содержания Al2O3 [4].

По данным М. Бежа [5] процесс можно улучшить, сочетая выделение алюминия из растворов по способу выкручивания с двухстадийным выделением путем карбонизации. По способу выкручивания гидролиз алюмината натрия ускоряется введением в раствор затравки - гидроокиси алюминия:

NaAlO2+2H2O Al(OH)3+NaOH

Часть алюминия (от 50 до 60%) первоначально выделяется выкручиванием. При этом осаждается незначительная часть галлия. Фильтрат затем обрабатывают по схеме двухстадийной карбонизации. При этом осадок первой (медленной) карбонизации, содержащий незначительную часть галлия, возвращается в оборот, что повышает общее извлечение галлия. Основная часть галлия выделяется из раствора в конце карбонизации вместе с последними фракциями гидроокиси алюминия и алюмокарбоната. Для извлечения галлия из гидратного осадка более богатых фракций разработано несколько методов концентрирования.

Кислотные методы получения галлиевых концентратов заключаются в обработке гидратных осадков соляной или серной кислотой и извлечении галлия из кислых растворов купферроном [6, 7] или экстракцией эфирами [3], или бутилацетатом [8].

По купферроновому методу гидратный осадок растворяют в серной кислоте, раствор фильтруют и подкисляют H2SO4 до 1,5-2-н. концентрации. К раствору, охлажденному до 6-10С, добавляют 6%-ный раствор купферрона. После длительного отстаивания объемистый осадок фильтруют и прокаливают при 600С. При этом органическое соединение разрушается и остается смесь окислов. Алюминий не осаждается купферроном, однако захватывается осадком. Железо осаждается вместе с галлием. Для отделения железа прокаленный осадок может быть сплавлен с содой и сплав обработан водой. В раствор переходят галлий и алюминий, а железо остается в осадке.


Случайные файлы

Файл
~1.DOC
14364-1.rtf
185410.rtf
11113.rtf
74213-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.