Способ извлечения оксидов алюминия и ванадия из алюмогетитсодержащих бокситов Советский патент 1991 года по МПК C12N1/14 C22B3/00 C12N1/14 C12R1/645 

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способам производства оксида алюминия (глинозема) из бокситов.

Цель изобретения - повышение извлечения оксидов алюминия и ванадия.

Способ заключается в том, что алюмо- гетитсодержащий боксит обрабатывают предварительно в.ыращенной культурой Aureobasidium pullulans BKM F-1116 в течение 3-5 ч при 20-30 С и соотношении Т:Ж 1:3-1:5. Обработанный боксит подвергают выщелачиванию при 180-220°С по способу Байера. В результате в раствор переходит до 93,1-97,1 % оксида алюминия и 95-98% ванадия.

Культивирование A. pullulans осуществляют на среде следующего состава, г/л: сахароза 20; (NH4)2S 04 1; MgS040,2; K2HP04 1; NaCI 0,15. Исходный рН 7,0. В качестве посевного материала используют суспензию клеток A. pullulans в стерильной водопроводной воде (10 кл./мл), полученную смывом 5-суточной культуры на скошенном сусло-агаре, Продолжительность культивирования на качалке (200 об/мин) при 30°С составляет 3-5 сут и определяется моментом достижения концентрации клеток в культуральной жидкости 106 кл./мл. Температура 30°С - оптимальная для роста использованного штамма A. pullulans. В процессе культивирования рН среды снижаО 00

ел о ю

ется до значений 2,5- 3,0, что свидетельствует об образовании A. pullulans органических кислот. A, pullulans также синтезирует экзо- полисахарид пуллулан, накапливающийся в растворе,

Поскольку при автоклавном выщелачивании бокситов используют щелочно-алю- мииатные растворы с рН 14,0, то предварительную обработку культурой микроорганизма проводят в интервале близких значений рН 12-13. Таким образом, выбор диапазона значений рН, при которых проводят обработку бокситов Aureobasidlum pullulans, определяют значениями рН, оптимальными для осуществления выщелачивания бокситов по способу Байера.

Используют гетит-|иббситовый боксит, измельченный до класса крупности 70% менее 0,074 мм следующего химического состава, %: А(20з 45,5; SI02 1,9; Рв20з 24,45; V20s 0,04; ТЮ2 2,4. Содержание алюмогети- та17%.

Концентрацию V20s в твердом образце определяют эмиссионно-спектральным методом, SI02 и АЬОз - после сплавления твер- дого образца колориметрически, а концентрацию Ре20з, С аО и Na20 - атомно- абсорбционным методом.

Обработку бокситов культурой микроорганизмов проводят следующим образом. Жидкую культуру, содержащую клетки и метаболиты A. pullulans, смешивают с навеской боксита (Т/Ж 1:3-1:5) и устанавливают рН 13,0-14,0 добавлением щелочно-алюминатного раствора. Затем помещают на качалку 200 об/мин)на 3-5 ч при 20-30°С.

Под действием метаболитов A. pullulans происходит деструкция алюмогетита, способствующая более полному его вскрытию и повышению выхода оксидов алюминия и ванадия при последующем автоклавном выщелачивании.

Для проведения аптоклавного выщелачивания используют щилочно-алюминатный раствор следующего состава, г/л: 114,8; №200бщ. 246,7; №20,сб 11,6; «общ 3,53; пчу 3,36, где №20общ. - суммарное весовое содержание №20кб и Ма20ку; Na20K6 - содержание компонентов, %; Na20Ky - содержание каустической щелочи, г/л; Оку - каустический модуль - молекулярное отношение весовых содержаний МааОку и А1гОз; «общ - молекулярное отношение весовых содержаний №20общ. м А1гОз.

Пример 1. В колбы Эрленмейера обьемом 250 мл со 100 мл стерильной среды, содержащей, г/л: сахароза 20; КгНРОз

1; (NH4)2S04 1; MgS04 2,0; NaCI 0,15, рН 7,0, вносят 5% посевного материала (суспензии клеток A. Pullulans BKMF-1116 в стерильной воде) и инкубируют на качалке (200 об/мин)

при 30°С в течение 5 сут. Затем в колбу с выросшей культурой вносят 20 г боксита, устанавливают рН 13,0 добавлением щелочно-алюминатного раствора и помещают на качалку (200 об/мин) на 3 ч при 25°С. Рас0 твор отделяют от твердой фазы фильтрованием. Твердый остаток промывают 3 раза горячей водой (Т/Ж 1:2), высушивают и подвергают автоклавному выщелачиванию по способу Байера в течение 2 ч при 220°С

5 в присутствии СаО (3% к весу боксита). Результаты анализа твердого остатка после выщелачивания (шлама), приведенные в табл. 1, показывают, что в результате обработки A. pullulans выход в растворе

0 после автоклавного выщелачивания возрастает с 92,3% (контроль) до 97,1%, т.е. на 4,8%, содержание же Na20 в шламе снижается с 5,53% (контроль) до 0,17%. Извлечение оксида ванадия в раствор составляет

5 97,5%, а контроле 50%.

П р и м е р 2. Наращивают жидкую культуру А. pullulans как в примере 1, но в течение 3 сут, затем вносят 25 г боксита и устанавливают значение рН 13,2. Далее об0 работку осуществляют как в примере 1. Рас- твор отделяют от твердого остатка фильтрованием. Твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию согласно примеру 1. Химический анализ шлама после

5 выщелачивания показывает (табл. 1), что извлечение в раствор составляет 97,0%, г.е. повышается по сравнению с контролем на 4,7%, а содержание Na20 снижается с 5,53% (контроль) до 1,7%. Извлечение окси0 да ванадия в раствор составляет 97,5%, в контроле 50%,

ПримерЗ. Наращивают жидкую культуру А. pullulans согласно примеру 1, вносят 33 г боксита и устанавливают рН 13,2, обра5 батываюг как в примере 1. Затем отделяют жидкую фазу фильтрованием. Твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию, как в примере 1. По данным химического анализа шламе:: поел с авто0 клавного выщелачивания (табл. 1), выход повышается на 3,2% по сравнению с контролем и составляет 95,5%, а содержание N320 снижается с 5,53% до 0,7%, т.е. на 4,82%. Извлечение оксида ванадия в

5 раствор составляет 97,5%, в контроле 50%.

П р и м е р 4. Наращивают культуру А. pullulans согласно примеру 1. Вносят 50 г боксита, устанавливают значение рН 13,1 и обрабатывает как в примере 1 Далее отделяют жидкую фазу, твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиваную как в примере 1. Анализ шлама (табл. 1) показывает, что выход AlaOs из обработанного А. pullulans боксита составляет 94,4%, т.е. он выше, чем в контроле на 2,1 %,асодержание NaaO в шламе снижается с 5,53 (контроль) до 1,7%, т.е. на 3,83%. В раствор переходит 95% V20s, тогда как концентрация VaOs в контрольном растворе составляет 50%.

Примере. Наращивают культуру А. pullulans согласно примеру 1, вносят 20 г боксита, устанавливают значение рН равным 12,0 и обрабатывают как в примере 1. Отделяют жидкую фазу фильтрованием. Да- лее твердый остаток подвергается автоклавному выщелачиванию как в примере 1. Анализ шлама боксита (табл. 1) показывает, что выход А120з составляет 93,2%, что на 0,9% выше, чем в контроле, а содержание NaaO в твердом остатке составляет 2,98% по сравнению с 5,53% в контроле. В раствор переходит 92,5% VaOs, в контроле в раствор переходит 50% VaOs.

П р и м е р 6. Наращивают культуру А. pullulans согласно примеру 1, вносят 20 г боксита и обрабатывают примере 1, устанавливают значение рН равным 14,0, но продолжительность инкубации 5 ч. Отделяют жидкую фазу от твердого остатка. Далее твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию как в примере 1. Определение химического состава шламов (табл. 1) показывает, что в результате обработки А. pullulans выход А120з составляет 97,0%, что на 4,7% выше, чем в контроле. Содержание NaaO в шламе боксита, подвергнутого обработке A. pullulans, снижается с 5,53% (контроль) до 1,65%, т.е. на 3,88%. В раствор переходит 90% VaOs, тогда как в контроле в раствор переходит 50% VaOs.

Пример. Наращивают культуру А. pullulas согласно примеру 1, вносят 35 г боксита, устанавливают рН 13,4 и обрабатывают как в примере 1 в течение 6 сут, Отде- ляют жидкую фазу от твердого остатка. Далее твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию согласно примеру 1 и проводят анализ шламов боксита. Результаты анализа показывают, что выход составляет 95,8%, что на 3,5% выше, чем в контроле. Содержание NaaO в шламе не превышают 0,72%, т.е. снижается на 4,81%. В раствор переходят 97,5% VaOs, тогда как в контроле в раствор переходит 50% V20s.

ПримерЗ. Наращивают культуру А. pullulans как в примере 1, вносят 33 г боксита, устанавливают значение рН 13,1 и обрабатывают в тех же условиях, что в примере

1 в течение актоклавному выщелачиванию согласно примеру 1. Результаты анализа шлама боксита (табл. 1) показывают, что выход в этом случае составляет 94,4%, что на 2,1 % превышает выход А1аОз в контроле. Содержание NaaO в шламе составляет 0,75%, т.е. снижается на 4,78% по сравнению с контролем. В раствор переходит 95% оксида ванадия, в контроле 50% VaQri.

П р и м е р 9. Наращивают культуру А. pullulans согласно примеру 1, вносят 33 г боксита, устанавливают значение рН 13,0 и обрабатывают согласно примеру 1, но в течение, 2 ч при 15°С. Затем жидкую фазу отделяют от твердого остатка, твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию согласно примеру 1. Результаты химического анализа шламов, приведенные в табл. 1, показывают, что выход А120з составляет 93,1%, что на 0,8% выше, чем в контроле. Концентрация NaaO в шламе составляет 2,63%, т.е. ниже, чем в контроле на 2,9%. В раствор переходит 87,5% .

П р и м е р 10. Наращивают культуру А. pullulans согласно примеру 1, вносят 33 г боксита, доводят рН до значений 13,2 и обрабатывают в тех же условиях, что в примере 1, за исключением того, что температура в данном случае составляет 20°С. Жидкую фазу отделяют от твердого остатка. Далее боксит подвергают автоклавному выщелачиванию согласно примеру 1. Анализ шламов после автоклавного выщелачивания (табл. 1) свидетельствует, что выход составляет 95,9%, что на 3,6% выше, чем в контроле. Содержание Na20 в шламе не превышает 0,7%, т.е. ниже, чем в контроле на 4,83%. В раствор переходит 92,5% V20s, тогда как в контроле в раствор переходит 50% V205.

П р и м е р 11. Наращивают культуру А. pullulans согласно примеру 1, вносят 33 г боксита, устанавливают значение рН 13,1 и обрабатывают как в примере 1 за исключением того, что процесс осуществляют при 30°С. Затем жидкую фазу отделяют от твердой. Далее твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию согласно примеру 1: Анализ шлама боксита показывает (табл. 1), что выход боксита составляет 97,1%, что превышает выход контроля на 4,8%. Содержание Na20 в шламе 0,71%, т.е. на 4,82% ниже, чем в контроле, В рас- творе переходит 97,5% V20s, тогда как в контроле в раствор переходит 50% V205.

Приведенные примеры показывают, что предварительная обработка алюмогетитсог держащих бокситов культурой A. pullulans

позволяет повысить вы код оксида алюминия с 93,3% до 95,8-97,1% и увеличить выход А1гОз на 3,5-4,8%, что при крупнотоннажном производстве при переработке 1 млн тонн боксита позволяет дополнитель- но получить 29760 т АЬОз. Кроме того, личивается выход ванадия (VaOs) с 50 (контроль) до 97.5%.

При автоклавном выщелачивании бокситов по способу Байера кремний, содержа- щийся в шламах, входит в состав нерастворимого гидроалюмосилмкат а натрия (ГАСН). Как видно из данных, приведенных в табл. 2, предварительная обр;зботка боксита А pullulans приводит к изменению химическо- го и минерального состава шламов, что выражается в снижении содержания Na.0, связанного в ГАСН, т.е снижаются потери щелочи со шламом.

Преимущества предлагаемого способа обусловлены повышением выхода оксида

алюминия, снижением потерь щелочи со шламом, извлечением до 98% VaOs в раствор и предотвращением его потери со шламом.

Формула изобретения

Способ извлечения оксидов алюминия и ванадия из алюмогетитсодержащих бокситов, предусматривающий измельчение бокситов, их нагревание и выщелачивание щелочно-алюминатным раствором при рН 13-14, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения оксидов алюминия и ванадия, бокситы после их измельчения обрабатывают в присутствии культуральной жидкости предварительно выращенной культуры Aureobasldium pullulans BKMF- 1116 при 20-30°С, соотношении бокситов и культуральной жидкости 1:3-1:5 в течение

Ч.Таблица1

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам производства оксида алюминия из бокситов и использованием микроорганизмов. Целью изобретения является повышение извлечения оксида алюминия и ванадия. Способ заключается в обработке боксита перед автоклавным выщелачиванием предварительно выращенной культурой Aureobasidium pullulans при рН 13,0-14,0, температуре 20-30°С, соотношении Т:Ж 1:3-1:5 в течение 3-5 ч. Предварительная обработка алюмогетитсо- держащих бокситов культурой A, pullulans позволяет повысить выход оксида алюминия с 93,3 до 95,8-97,1 % и увеличить выход на 3,5-4,8%. Кроме того, снижаются потери щелочи со шламом, выход ванадия ОЛЮб) увеличивается с 50 до 97,5% и предотвращаются его потери со шламом. 2 табл.

Боксит обрабатывают стерильной питательной средой и затем выщелачивают по cnoco6v Байера.

Таблица2

Пример

Влияние предварительной обработки боксита A. pullulans на содержание в шламе