Результат интеллектуальной деятельности: Способ извлечения рения и других элементов

Изобретение относится к области переработки вулканических газов и может быть использовано для выделения рассеянных, благородных, редких элементов и серы из природных вулканических газов, в том числе сильно обводненных.

Известен способ извлечения рения и других металлов, заключающийся в концентрировании рения и других металлов, содержащихся в вулканических газах, осаждением их сульфидов из газовой фазы в фильтрующем слое, состоящем из частиц носителя [Патент РФ №2159296, МПК С22В 61/00, В01D 7/02]. По этому способу вулканические газы, имеющие температуру 600°С и ниже (газы с температурой более 600°С предварительно охлаждают до 500-550°С), пропускают через фильтрующий слой в течение 1-30 суток с последующей заменой носителя, а отработанный носитель, содержащий сульфиды рения и других металлов, направляют на гидрометаллургическую переработку. В качестве носителя предложено использовать минеральную вату, активированный уголь, гранулированный оксид алюминия, углеткань или, предпочтительно, природный цеолит фракции 1-8 мм.

При его использовании происходит, в основном, селективное улавливание сульфида рения и, частично, соединений некоторых других элементов. В процессе улавливания происходит уменьшение порозности слоя носителя как за счет образующихся кристаллов, так и за счет механического улавливания пыли. Это ведет к повышению сопротивления слоя и, как следствие, снижению расхода газа, изменению температурного режима и необходимости частой замены слоя. Таким образом, недостатком существующего решения является то, что процесс практически неуправляем, а степень улавливания ценных элементов резко снижается из-за периодов замены носителя. При этом недостатком решения является также то, что агрессивная среда (вода в сочетании с кислотообразующими газами - HCl, HF, SO₂) не позволяет рассчитывать на эффективную механизацию процесса при частой замене носителя вследствие сильной коррозии механизмов. Недостатком также является то, что использование носителя резко увеличивает объем транспортируемого и перерабатываемого материала.

Наиболее близок к изобретению по технической сущности способ извлечения рения и других элементов [Патент РФ №2222626, МПК⁷ С22В 61/00, 7/02], заключающийся в сборе вулканического газа в сборнике, его охлаждении за счет испарения воды, подаваемой в распыленном виде в газоход перед электрофильтром, до температуры 300-400°С с конденсацией в результате охлаждения газа соединений рения и других элементов и улавливании полученных твердых соединений в электрофильтре или системе электрофильтров при поддержании температуры газа на выходе из последнего электрофильтра на уровне 200-250°С.

Основной недостаток данного способа заключается в сложности и дороговизне используемого оборудования, большом расходе электроэнергии, а также сложности защиты узлов оборудования от их коррозии, что может привести к быстрому выходу электрофильтра из строя.

Задача, на решение которой направлен предлагаемый в изобретении способ - извлечение ценных металлов из вулканического газа в максимально богатый ими коллективный концентрат, при использовании простого по конструкции и удобного в эксплуатации оборудования.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение высокой степени извлечения и концентрирования соединений рения и других элементов из вулканического газа, достигаемое за счет использования для их улавливания рукавного фильтра, при температурах вулканического газа на уровне ниже начала образования серы из содержащихся в газах диоксида серы и сероводорода.

Технический результат достигается тем, что способ извлечения рения и других элементов включает сбор вулканического газа, его охлаждение и улавливание полученных соединений, при этом сконденсированные соединения рения и других металлов улавливают из охлажденного до температуры в диапазоне 150-250°С вулканического газа, а улавливание коллективного концентрата осуществляют в рукавном фильтре, так как в результате испытаний опытного рукавного фильтра в полевых условиях установлено, что содержание элементной серы в концентрате, полученном при указанных выше температурах процесса улавливания, вследствие малой скорости образования серы составляет от 0,2 до 2,3%, что не мешает нормальной работе фильтра и способствует агломерации продукта.

Технический результат также достигается тем, что вулканический газ охлаждают в два этапа, при последовательном использовании охлаждения за счет естественной теплоотдачи и приведения температуры вулканического газа к контролируемой итоговой температуре в теплообменнике, что обеспечивает снижение энергопотребления при реализации способа ввиду снижения затрат на функционирование теплообменника при использовании естественного теплообмена.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Вулканический газ, собранный в сборнике (например, газоходе), охлаждается до температуры 150-250°С. При этом охлаждение вулканического газа может осуществляться как принудительно в теплообменнике, так и с использованием комбинированного варианта охлаждения: за счет использования естественного и принудительного теплообменных процессов. Тогда, вулканический газ охлаждается в сборнике за счет естественной теплоотдачи до температуры в диапазоне 250-300°С, и затем, непосредственно перед поступлением охлажденного вулканического газа в фильтр, производится точная регулировка его температуры до требуемого значения в диапазоне 150-250°С. Требуемое значение температуры определяется индивидуально как температура ниже температуры начала образования элементной серы, но выше температуры конденсации воды для вулканического газа заданного состава. Использование естественной теплоотдачи для охлаждения вулканического газа не влечет за собой энергозатрат на функционирование теплообменного оборудования, вследствие чего удается существенно снизить энергопотребление оборудования, используемого в процессе реализации способа.

Охлажденный газ направляется в рукавный фильтр, где происходит улавливание и последующая разгрузка коллективного концентрата сконденсированных соединений рения и других элементов. Рукавный фильтр предназначен для улавливания сконденсированных соединений рения и других элементов, присутствующих в вулканическом газе. В качестве материалов исполнения рукавного фильтра следует использовать коррозионно-стойкие материалы, например нержавеющую сталь с антикоррозионным покрытием. Регенерация рукавного фильтра может осуществляться простым механическим встряхиванием, что упрощает эксплуатационное обслуживание оборудования, предназначенного для реализации способа.

ПРИМЕР

Использован вулканический газ следующего состава, мол. %: Н₂О 92-98; Н₂ 0,002-1,3; CO₂ 0,5-2,5; СО до 0,2; SO₂ 1,33; H₂S 0,48; HCl 0,01-0,8; HF до 0,08; N₂ 0,06-0,6; O₂ до 0,15; CH₄ 0,21; содержащий, г/т: Re 0,8; Ag 0,08; Au 0,2; In 0,8; Bi 0,5; Tl 0,12.

Вулканический газ указанного состава с исходной температурой 585°С охладили в газоходе до температуры 250°С за счет естественной теплоотдачи. После этого газ направили в рукавный фильтр, где осуществляли улавливание коллективного концентрата. При содержании в вулканическом газе сульфидов и других твердых соединений 0,9 кг/т в рукавном фильтре уловлен продукт, содержащий ~890 г/т Re и представляющий собой ценный концентрат редких металлов с высоким содержанием золота, серебра, индия и других ценных металлов, сопутствующих рению в вулканическом газе. Фотографическое изображение внешнего вида концентрата, полученного в рукавном фильтре при описанных условиях проведения эксперимента, приведено на фиг. 1.

Аналогичные испытания, проведенные в полном диапазоне заявляемых температур охлаждения (150-250°С), показали эффективность и результативность предлагаемого способа, его высокие технико-экономические показатели по сравнению с ближайшими аналогами.

Техническая эффективность предлагаемого способа заключается в том, что его использование обеспечивает возможность и экономическую целесообразность высокоэффективного комплексного извлечения ценных компонентов из вулканического газа, нового сырьевого источника в первую очередь рассеянных элементов. В коллективный концентрат, пригодный для дальнейшей переработки, извлекаются рассеянные, благородные, редкие и цветные металлы. Для указанной цели используется простое в эксплуатации, энергоэффективное оборудование.