Способ извлечения оксидов алюминия и ванадия из алюмогетитсодержащих бокситов

СООЭ СОВЕТСКИХСОИИАПИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 168599 0 С 12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИ И ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТ(71) Институт микробиологии АН СССР и Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт механической обработки полезных ископаемых "Механобр" (72) З.А.Авакян, Л.В.Огурцова, Г.И.Каравайко, О.ф. Сафонова, Л.Г.Кулина и Ж.Д.Зинкевич(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ И ВАНАДИЯ ИЗ АЛЮМОГЕТИТСОДЕРЖАЩИХ БОКСИТОВ(57) Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам производства окИзобретение относитсятехнологии, а именно к спосства оксида алюминия (бокситов.Цель изобретения - почения оксидов алюминия иСпособ заключается в тгетитсодержащий бокситпредварительно выращенАцгеоЬаз 1 б 1 ца рц 11 ц 1 апз ВКчение 3-5 ч при 20-30"СТ:Ж=1;3 - 1;5, Обработанныйгают выщелачиванию при 18собу Байера. В результпереходит до 93,1 - 97,1% оки 95-98% ванадия. к области био обам производ линозема) из ОПИСАНИЕ вышение извлеванадия, ом, что алюмообрабатывают ной культуройМ Рв теи соотношении бокситподвер-220 С поспоате в раствор сида алюминия 51)з С 12 М 1/14, С 22 В М 1/14, С 12 К 1;64 сида 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 АцгеоЬазб цгп рцПцэпз при рН 13,0 - 14,0, температуре 20-30 С, соотношении Т:Ж= 1:3-1;5 в течение 3-5 ч. Предварительная обработка алюмогетитсодержащих бокситов культурой А, рц 11 цапз позволяет повысить выход оксида алюминия с 93,3 до 95,8 - 97,1% и увеличить выход А 120 з на 3,5 - 4,8%, Кроме того, снижаются потери щелочи со шламом, выход ванадия (Ч 205) увеличивается с 50 до 97,5% и предотвращаются его потери со шламом. 2 табл.(ьКультивирование А. рцПц 1 апз осуществ- р ляют на среде следующего состава, г/л; са- у хароза 20; (МН 4)25 041; М 93040,2; К 2 НР 04 1; 1 чаС 0,15, Исходный рН 7,0. В качестве посевного материала используют суспен- О зию клеток А, рцИц 1 апз в стерильной водо- Фф проводной воде (10 кл./мл), полученную7 смывом 5-суточной культуры на скошенном сусло-агаре, Продолжительность культиви- а . рования на качалке (200 об/мин) при 30 С составляет 3 - 5 сут и определяется моментом достижения концентрации клеток в культуральной жидкости 10 кл./мл. Темпеб ратура 30 С - оптимальная для роста использованного штамма А. рц 1 ц 1 эпз. В процессе культивирования рН среды снижа 1685994ется до значений 2,5-3,0, что свидетельствует об образовании А. рц 1 ц 1 апз органическихкислот. А, рц 11 ц 1 апз также синтезирует зкзополисахарид пуллулан, накапливающийся врастворе, 5Поскольку при автоклавном выщелачивании бокситов используют щелочно-алюминатные растворы с рН 14,0, топредварительную обработку культуроймикроорганизма проводя в интервале 10близких значений рН 12 - 13. Таким образом, выбор диапазона значений рН, прикоторых проводят обработку бокситовАцгеоЬазс 1 цп рцрапз, определяют значениями рН, оптимальными для осуществления выщелачивания бокситов поспособу Байера,Используют гетит-гиббситовый боксит,измельченный до класса крупности 70% менее 0,074 мм следуюшего химического состава, о ; А 20 з 45,5; 8102 1,9; РегОз 24,45;Ч 20 б 0,04; Т 02 2,4. Содержание алюмогетита 17%Концентрацию У 20 б в твердом образцеопределяют эмиссионно-спектральным методом, Я 02 и А 120 з - после с плавления твердого образца колориметрически, аконцентрацию ЕегОз, СаО и МагО - атомноабсорбционным методом.Обработку бокситов культурой микроорганизмов проводят следующим образом,Жидкую культуру, содержащую клетки иметаболиты А, рц 11 ц 1 апз, смешивают с навеской боксита (Т/Ж = 1:3-1:5) и устанавли-вают рН 13,0-14,0 добавлением 35щелочно-алюминатного раствора, Затем помещают на качалку200 об/мин) на 3 - 5 ч при20-30 С.Под действием метаболитов А, рц 1 ц 1 апзпроисходит деструкция алюмогетита, способствующая более пслному его вскрытиюи повышению выхода оксидов алюминия иванадия при последующем автоклавном выщелачивании.Для проведения автоклавного выщелачивания используют щелочно-алюминатныйраствор следующего состава, г/л: А 120 з 114 Я;Ма 20 общ, 246 7; МЭ 20 кб 11,6; Яобщ = 3,53;гРу = 3,36, где Мд 20 общ, суммарное весовоесодержание Ма 20 кб и МагОку, Ма 20 кб - содержание компонентов,; МагОку содержание каустической щелочи, г/л; аку -каустический модуль - молекулярное отноШЕНИЕ ВЕСОВЫХ СОДЕРжаНИй Ма 20 ку И А 12 ОЗ;аобщ - молекУлЯРное отношение весовых 55содеРжаний Ма 20 общ, и А 20 з.П р и м е р 1, В колбы ЭрленмейераОбьемом 250 мл со 100 мл стерильной среды, содержащей, г/л: сахароза 20; КгНР 04 1; (МН 4)2504 1; М 9504 2,0; МаС 1 0,15, рН 7,0, вносят 5 посевного материала (суспензии клеток А. Рц 11 ц 1 апз ВКМГв стерильной воде) и инкубируют на качалке (200 об/мин) при 30 С в гечение 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. Раствор отделяют от твердой фазы фильтрованием. Твердый остаток промывают 3 раза горячей водой (Т/Ж = 1:2), высушивают и подвергают автоклавному вы щелачиванию по способу Байера в.течение 2 ч при 220 С в присутствии СаО (3 к весу боксита), Результаты анализа твердого остатка после выщелачивания (шлама), приведенные в табл. 1, показывают, что в результате обработки А. рц 1 ц 1 апз выход А 20 З в растворе после автоклавного выщелачивания возрастает с 92,3 О/, (контроль) до 97,1%, т.е, на 4,8 о , содержание же Ма 20 в шламе снижается с 5,53 о(контроль) до 0,17 о . Извлечение оксида ванадия в раствор составляет 97,5 о , а контроле 50,П р и м е р 2. Наращивают жидкую культуру А. рцицапз как в примере 1, но в течение 3 сут, затем вносят 25 г боксита и устанавливают значение рН 13,2, Далее обработку осуществляют как в примере 1, Раствор отделяют от твердого остатка фильтрованием. Твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию согласно примеру 1. Химический анализ шлама после выщелачивания показывает (табл. 1), что извлечение А 120 з в раствор составляет 97,0%, т,е, повышается по сравнению с контролем на 4,7%, а содержание МагО снижается с 5,53 о(контроль) до 1,7%, Извлечение оксида ванадияв раствор составляет 97,5%, в контроле 50%,П р и м е р 3. Наращивают жидкую культуру А. рц 11 ц 1 апз согласно примеру 1, вносят ЗЗ г боксита и устанавливают рН 13,2, обрабатывают как в примере 1, Затем отделяют жидкую фазу фильтрованием, Твердый остаток подвергают автоклавному выщелачиванию, как в примере 1. По данным химического анализа шламо: псс; ввтоклавного выщелачивания (табл. 1), выход А 120 з повышается на 3,2 опо сравнению с контролем и составляет 95,5%, а содержание Ма 20 снижается с 5,53% до 0,7%, т.е. на 4,82 о , Извлечение оксида ванадия в раствор составляет 97,5%, в контроле 50%.П р и м е р 4. Наращивают культуру А. рцИцапз согласно примеру 1, Вносят 50 г боксита, устанавливают значение рН 13,1 и обрабатывает как в примере 1, Далее отдеваот как в примере 1 в течение 6 сут, Отделяют жидкую фазу от твердого остатка. Далее твердый остаток подвергают автоклавному выщелэчиванию согласно примеру 1 и проводят анализ шламов боксита,Результаты анализа показывают, что выход А 120 з составляет 95,8 о , что на 3,5% выше, чем в контроле. Содержание Ма 20 в шламе не превышают 0,72 , т,е. снижается на 4,81, В раствор переходят 97,5 оЧ 205, тогда как в контроле в раствор переходит 50 Ч 205.П р и м е р 8, Наращивают культуру А. рцИц 1 апз как в примере 1, вносят 33 г боксита, устанавливают значение рН 13,1 и обрабатывают в тех же условиях, что в примере 45 50 55 ляют жидкю фазу, твердый остаток подвергают автоклэвному выщелачиваную как впримере 1. Анализ шлама (табл, 1) показывает, что выход А 120 з из обработанного А,рцИцапз боксита составляет 94,4%, т.е. он 5выше, чем в контроле на 2,1 , а содержаниеМа 20 в шламе снижается с 5,53 (контроль)до 1,7 о , т.е, на 3,83%. В раствор переходит95 Ч 205, тогда как концентрация Ч 205 вконтрольном растворе составляет 50. 10П р и м е р 5. Наращивают культуру А.рцИц 1 апз согласно примеру 1, вносят 20 гбоксита, устанавливают значение рН равным 12,0 и обрабатывают как в примере 1.Отделяют жидкую фазу фильтрованием. Далее твердый остаток подвергается автоклавному выщелачиванию как в примере 1,Анализ шлама боксита (табл. 1) показывает.что выход А 20 з составляет 93,2 , что на0,9 выше, чем в контроле, а содержание 20МагО в твердом остатке составляет 2,98 опосравнению с 5,53 ов контроле. В растворпереходит 92,5 Ч 205, в контроле в растворпереходит 50 Ч 205.П р и м е р 6. Наращивают культуру А. 25рц 11 цапз согласно примеру 1, вносят 20 гбоксита и обрабатывают как в примере 1,устанавливают значение рН равным 14,0, нопродолжительность инкубации 5 ч. Отделяют жидкую фазу от твердого остатка. Далее 30твердый остаток подвергают автоклавномувыщелачиванию как в примере 1, Определение химического состава шламов (табл. 1)показывает, что в результате обработки А.рцИцаоз выход А 120 з составляет 97,0 о , что 35на 4,7 выше, чем в контроле, СодержаниеМа 20 в шламе боксита, подвергнутого обработке А, рцИц 1 апз, снижается с 5,53(контроль) до 1,65 о , т.е. на 3,88 , В растворпереходит 90% Ч 205, тогда как в контроле в 40раствор переходит 50 Ч 205,П р и м е р 7. Наращивают культуру А.рцИцаз согласно примеру 1, вносят 35 гбоксита, устанавливают рН 13,4 и обрабаты 1 в течение актоклавному выщелачивэнию согласно примеру 1, Результаты анализа шлама боксита (табл. 1) показывают, что выход А 20 з в этом случае составляет 94,4 о , что на 2,1 превышает выход А 120 з в контроле. Содержание Ма 20 в шламе составляет 0,75, т.е. снижается на 4,78 по сравнению с контролем. В раствор переходит 95 оксида ванадия, в контроле 50 Ч 20,П р и м е р 9, Наращивают культуру А, рцИц 1 апз соглавно 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 . Результаты химического анализа шламое, приведенные в табл. 1, показывают, что выход А 20 з составляет 93,1 о , что на 0,8 выше, чем в контроле, Концентрация Ма 20 в шламе составляет 2,63 , т,е, ниже, чем в контроле на 2,9%. В раствор переходит 87,5 оЧ 205,П р и м е р 10. Наращивают культуру А. рцИц 1 апз 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 автоклэвному выщелачиванию согласно примеру 1. Анализ шламов после автоклэвного выщелачивания (табл. 1) свидетельствует, что выход А 120 з, составляет 95,9 о , что на 3,6 выше, чем в контроле. Содержание МагО в шламе не превышает 0,7%, т.е. ниже, чем в контроле на 4,83 . В раствор переходит 92,5 оЧ 205, тогда как в контроле в раствор переходит 50 оЧ 205П р и м е р 11. Наращивают культуру А. рцИцапз 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 о , что превышает выход контроля на 4,8%. Содержание Ма 20 в шламе 0,71 , т.е. на 4,82 ниже, чем в контроле, В растворе переходит 97,5 Ч 205, тогда как в контроле в раствор переходит 50 Ч 205.Приведенные примеры показывают, что предварительная обработка алюмогетитсо-, : держащих бокситов культурой А. рцИцэпз1685994 позволяет повысить выход оксида алюминия с 93,37 о до 95,8 - 97,1 оь и увеличитьвыход А 20 з на 3,5 - 4,8, что при крупнотоннажном производстве при переработке1 млн тонн боксита позволяет дополнительно получить 29760 т А 12(Э 3. Кроме того, увеличивается выход ванадия (Ч 205) с 50(контроль) до 97,5;4.При автоклавном вцщелачивании бокситов по способу Байера кремний, содержащийся в шламах, входит в состав нерастворимого гидроалюмосиликата натрия(ГАСН). Каквидно из данных, приведенных в табл. 2,предварительная обработка боксита А.рц 11 ц 1 апз приводит к изменению химического и минерального состава шламов, что выражается в снижении содержания йа 20,связанного в ГАСН, т.е, снижаются потерищелочи со шламом,Преимущества предлагаемого способа 20обусловленц повышением выхода оксида алюминия, снижением потерь щелочи сошламом, извлечением до 98 Ч 205 в раствор и предотвращением его потери со шламом,Формула изобретения Нример ТгЖ рН Время ., С Химический состав шламов после выщелачивания, 7 Выход Увеличение- А 12 01, выходаА 120 ., 8102 Юа 20СаоРе 03 Х А 120, Х ИсходныйбокситяКонтроли2з4567891 О 5,53 о,7 1,7 О о,7 1,7 О 2,98 1,65 0,72 0,75 2,63 0,70 О,7 92,3 97,1 97,0 95, 5 94,4 93,2 97,0 95,8 94,4 93,1 95,9 97, 1 6,52 9,89 8,44 8,29 7,83 7,ОЗ 8,5 О 8,50 8,68 9,30 9,89 4,8 4,7 3,2 2,1 0,9 4,7 35 2, 0,8 3,6 4,8 25 25 25 2 Г 25 25 25 25 15 2 О зо з э э з з 5 4 2 3,0 1:4 13,2 1:3 13,2 1:2 13,1 1:5 12,0 1:5 14,0 1:3 13,4 1:э з, 1:э з,о 1:3 13,2 1:з 3,мБоксит обрабатывают стерильной питательной средой и затем выщелачивают по способу Банера.Таблица 2 Влияние предварительнОй обработки бокситаА. р 11 О 1 аив на содержание 11 а 7 0 в шламе Прим.: шламе, % Ма 20 в составе ГАСНа, входящего в шлам, % а 3,27 1,86 1,88 1,74 1,75 1,48 1,87 2,01 3,36 2,15 Контрал5,53 0,17 1,70 0,71 1, 70 2,481,65 0,720,75 2,63 0,70 0,71 2,67 7,79 3,15 3, 18 2,94 297 2,51 3,16 3,40 5,69 2,40 З,15 Способ извлечения оксидов алюминия и ванадия из алюмогетитсодержащих бокситов, предусматривающий измельчение бокситов, их нагревание и выЩелачивание щелочно-алюминатным раствором при рН 13 - 14, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения извлечения оксидов алюминия и ванадия, бокситы после их измельчения обрабатывают в присутствии культуральной жидкости предварительно выращенной культуры АогеоЬазЫ 1 цв рц 11 иапз ВКМР при 20 - 30 С, соотношении бокситов и культуральной жидкости 1:3 - 1:5 в течение 3 - 5 ч Таблица 16,43 48,89 66,74 66,8 64,44 59,62 52,77 67,01 71,0 65,09 50,0 64,40 66,70