Результат интеллектуальной деятельности: Способ переработки природных вулканических газов, включающий выделение рения и сопутствующих ценных элементов.

Изобретение может быть использовано для выделения рассеянных, благородных, редких элементов из сильно обводненных природных вулканических газов.

Известен способ извлечения рения и других металлов, заключающийся в концентрировании сульфида рения и соединений других элементов, содержащихся в вулканических газах, их осаждением из газовой фазы в фильтрующем слое, состоящем из частиц носителя [Патент РФ №2159296, МПК С22В 61/00, B01D 7/02]. По этому способу вулканические газы с температурой 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 сульфид рения и соединения других элементов, 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. Недостатки способа:

1. При его использовании происходит в основном селективное улавливание сульфида рения и частично соединений некоторых других элементов.

2. В процессе улавливания происходит уменьшение порозности слоя носителя как за счет образующихся кристаллов, так и за счет механического улавливания пыли. Кроме того, при охлаждении газов до температуры примерно 250°С и ниже из них выделяется элементная сера. Все это ведет к повышению сопротивления слоя и, как следствие, снижению расхода газа, изменению температурного режима и необходимости частой замены слоя. Таким образом, процесс практически неуправляем, а степень улавливания ценных элементов резко снижается из-за периодов замены носителя.

3. 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.

4. 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.

Кроме того, известно [Лебедев К.Б. Рений. -М.: Металллургиздат, 1959], что при обжиге молибденовых концентратов из всего рения, содержащегося в газовой фазе, улавливается различными пылеулавливающими устройствами от 30 до 70% металла. При соответствующих условиях соединения рения могут конденсироваться в виде аэрозолей с образованием частиц крупностью до 10⁴-10^-5 см, т.е. в виде тумана и дыма, что усложняет их улавливание даже в аппаратах тонкой газоочистки.

Задача, на решение которой направлен предлагаемый способ, - наиболее полное извлечение ценных металлов из вулканических газов в максимально богатые ими концентраты при использовании простого по конструкции и удобного в эксплуатации оборудования.

Технический результат достигается тем, что вулканические газы собирают в сборнике при подаче в него воздуха в количестве в 1,5-2,0 раза выше необходимого для полного окисления содержащегося в газах сероводорода, затем газы охлаждают до температуры не ниже 105-110°С и соединения рения и сопутствующих элементов улавливают в аппаратах тонкой газоочистки.

Способ осуществляется следующим образом.

Вулканические газы собираются в сборнике, в который подают воздух в количестве в 1,5-2,0 раза выше необходимого для полного окисления содержащегося в газах сероводорода, что позволяет предотвратить образование серы при последующем охлаждении газов. При этом расход воздуха должен быть достаточным для окисления сероводорода, но не чрезмерным, т.к. его введение увеличивает объем перерабатываемых газов и соответственно затрат на их переработку.

Пример 1.

Средний состав вулканического газа вулкана Кудрявый составляет, мол. %: 95,0 Н₂O (92,1-98,5); 0,57 Н₂; 2,0 СO₂; 1,33 SO₂; 0,48 H₂S; 0,37 HCl; 0,021 HF; 0,21 N₂; а масса 1 м³ газов - 0,857 кг.

1 тонна вулканического газа (~1170 нм³) содержит 8,5 кг H₂S. На его окисление по реакции 2H₂S+3O₂=2Н₂O+2SO₂ потребуется 40 нм³ воздуха. При 1,5-2 кратном избытке расход воздуха равен 60-80 нм³, т.е. 5,1-6,8% от объема вулканического газа.

Пример 2.

Содержание сероводорода в вулканических газах вулкана Кудрявый колеблется в пределах 0,11-0,68 мол. %. При максимальном содержании сероводорода (0,68 мол. %) на его окисление по реакции потребуется 56,7 нм³ воздуха, что укладывается его расход в примере 1.

Затем собранные газы направляют в холодильник, в котором их охлаждают до температуры 105-110°С, и далее - на улавливание концентратов в системе газоочистки, состоящей из рукавного фильтра и скруббера с водяным орошением. Указанные аппараты тонкой газоочистки обеспечивают наиболее высокую степень извлечения ценных компонентов из вулканических газов. Температура охлажденных газов определяется предотвращением конденсации паров воды (точнее, растворов кислот). В этом варианте в рукавном фильтре будет получен сухой концентрат, содержащий основную часть рения и сопутствующих элементов. В скруббере в результате промывки фумарольных газов водой при ее частичном испарении образуется пульпа, из которой выделяется товарный кек, образующийся за счет дополнительного улавливания твердых конденсатов и кристаллизации растворимых соединений из их пересыщенного раствора.

Отработанные вулканические газы вентилятором направляют в градирню для конденсации водяных паров (получения конденсата для орошения скруббера).

Техническая эффективность предлагаемого способа заключается в том, что его использование обеспечивает возможность комплексного извлечения ценных компонентов из нового сырьевого источника, в первую очередь рассеянных элементов. Для указанной цели используется простое по конструкции и несложное в изготовлении и эксплуатации высокоэффективное газоочистное оборудование.