СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ СТЕКЛОМАТЕРИАЛОВ ИЗ НЕФЕЛИНОВЫХ ШЛАМОВ Российский патент 2000 года по МПК C03C11/00 

Настоящее изобретение относится к области переработки твердых отходов, в частности отходов глиноземных комбинатов, в пористые теплоизоляционные стекломатериалы строительного назначения с попутным концентрированием содержащихся в сырье драгоценных металлов в концентрат.

Известен способ получения стекломатериалов из золошлаковых отходов, заключающийся в том, что шихту следующего состава, мас.%:
CaO_общ. - 5-41,0
Ca_своб. - 4-13,0
SiO₂ - 13-75,0
Al₂O₃ - 5-26,0
C - 1-2
Fe₂O₃ - 1-24
MgO - 6-8
Na₂O - 0,1-1,0
K₂O - 0,2-1,0
TiO₂ - 0,2
SO₃ - 0,1-0,6
плавят в восстановительной среде, а затем полученный расплав охлаждают в режиме "термоудара" в водной среде до образования пористого стекломатериала [1] (Патент Российской Федерации N 2052400). Данным способом получают стекломатериал с низким коэффициентом теплопроводности, что позволяет использовать его в качестве теплоизоляционного материала. Однако наличие восстановительной атмосферы при плавлении шихты способствует восстановлению сульфатной серы, содержащейся в золошлаковых отходах, до сульфидной. Это приводит к тому, что при контактировании расплава с водной средой образуется сероводород, который накапливается в порах стекломатериала и снижает его эксплуатационные свойства.

В известном способе [2] (Положительное решение на заявку N 95111868/03 (020637) состав, аналогичный составу, описанному в способе [1] охлаждают в режиме "термоудара" в водном щелочном растворе солей Cu²⁺ с концентрацией 0,5 - 1,0 г-ион/л при PH = 12 - 13. Данный способ выбран в качестве прототипа по максимальному совпадению существенных признаков. Применение способа [2] снижает эмиссию сероводорода из получаемых стекломатериалов до значений несколько ниже ПДК, но не исключает ее, а также требует использование химреактивов (соли меди и щелочи) и щелочестойких материалов при реализации способа.

В основу заявляемого изобретения положена задача создания способа получения пористых стекломатериалов с содержанием серы до "следов" с тем, чтобы расширить возможности их применения в качестве строительных материалов и попутного концентрирования драгоценных металлов.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения пористых стекломатериалов из нефелиновых шламов, заключающимся в том, что в шихте, состоящей из окислов SiO₂, CaO, Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO, Na₂O, K₂O, SO₃, TiO₂ и металлов: платины, палладия, золота и серебра, массовое отношение оксидов SiO₂/CaO доводят до 1,2 и плавят в восстановительной среде. В результате плавки получаются две фазы: силикатная и металлическая. В металлической концентрируются драгоценные металлы. Силикатную часть расплава охлаждают в режиме "термоудара". Согласно изобретению стадию "термоудара" осуществляют контактированием силикатной части расплава с водной средой.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что за счет подшихтовки нефелинового шлама кремнеземом, содержание которого доводится до массового соотношения SiO₂/CaO = 1,2 происходит уменьшение концентрации серы в шихте (из-за разубоживания). К тому же, в процессе восстановительной плавки происходит понижение основности силикатной части расплава, в результате чего содержание серы в ней понижается за счет перераспределения ее в металлическую фазу. За счет содержания в нефелиновых шламах драгоценных металлов: платины, палладия, золота и серебра [3] (Цветная металлургия, 11 - 12, 1996, с. 23 - 24) происходит дополнительное перераспределение серы в металлическую фазу, так как для их сульфидов, образующихся в условиях восстановительной плавки, железо является коллектором. Металлическую часть расплава, концентрирующую в себе драгоценные металлы, выливают в изложницу. Силикатную часть расплава охлаждают в режиме "термоудара" отливом в воду и в полученном пористом стекломатериале эмиссия сероводорода практически не наблюдается.

Ниже предлагаемый способ получения пористых стекломатериалов и концентрата драгоценных металлов из нефелиновых шламов поясняется конкретным примером его осуществления.

Пример 1
В 50 кг нефелинового шлама состава, мас.%:
SiO₂ - 30
CaO - 55
Al₂O₃ - 3,6
Fe₂O₃ - 3,9
MgO - 1,4
Na₂O - 1,5
K₂O - 0,62
SO₃ - 0,4
TiO₂ - 0,2
а также, г/т
Pt - 0,21
Au - 0,063
Pd - 0,77
Ag - 0,945
вводят углерод до содержания в шихте 3 мас.% и оксид кремния до массового отношения в шихте оксидов SiO₂/CaO = 1,2, плавят в восстановительной среде. Силикатную часть расплава охлаждают в режиме "термоудара" контактом с водой. При этом получается пористый стекломатериал, который имеет эмиссию сероводорода равную 0,0005 мг/м³, а металлический расплав, содержащий драгоценные металлы (Pt - 6 г/т, Pd - 22 г/т, Au - 1,8 г/т, Ag - 27 г/т) остается на дне ванны и выливается в изложницу.

Использование: для получения пористых стекломатериалов из нефелиновых шламов с эмиссией сероводорода, равной 0,0005 мг/м³ (следы), и попутным концентрированием драгоценных металлов. В нефелиновый шлам, состоящий из оксидов SiO₂, CaO, Al₂O₃, MgO, Fe₂O₃, Na₂O, K₂O, TiO₂, SO₃ и металлов: платины, палладия, золота и серебра, добавляют оксид кремния и плавят в восстановительной среде. Затем силикатную часть расплава охлаждают отливом в воду, а металлическую часть, концентрирующую драгоценные металлы, выливают в изложницу. Предлагаемый способ позволяет получить не только пеносиликатные материалы с насыпной плотностью 100-300 кг/м³, но и попутно получить концентрат драгоценных металлов. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ получения пористых стекломатериалов из нефелиновых шламов путем плавления шихты, включающей SiO₂, CaO, Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO, K₂O, TiO₂, SO₃, Na₂O, в восстановительной среде, причем перед плавлением в шихту вводят 3 мас.% углерода, и последующего охлаждения силикатной части расплава в режиме "термоудара", отличающийся тем, что шихта дополнительно содержит платину, палладий, золото и серебро, а содержание оксида кремния в шихте доводят до массового отношения SiO₂/CaO = 1,2 при следующем содержании компонентов, мас.%:
SiO₂ - 28 - 33
CaO - 52 - 58
Al₂O₃ - 3 - 4,5
Fe₂O₃ - 3 - 4,5
MgO - 1 - 1,6
Na₂O - 1,2 - 1,8
K₂O - 0,4 - 0,8
SO₃ - 0,3 - 0,5
TiO₂ - 0,1 - 0,3
а также, г/т:
Pt - 0,2 - 0,3
Au - 0,06 - 0,08
Pd - 0,6 - 0,9
Ag - 0,8 - 1,2
а охлаждение силикатной части расплава осуществляют в режиме "термоудара" отливом в воду. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлическую часть расплава, концентрирующую драгоценные металлы, выливают в изложницы.