Устройство для извлечения рения и сопутствующих металлов из фумарол вулканов

Изобретение относится к устройствам извлечения редких металлов из минерального сырья и используется для извлечения рения и других сопутствующих металлов (висмут, германий, индий, золото, серебро, кадмий, сурьма и др.) из газовых выбросов действующих вулканов, например из фумарольных газов, газовых эманаций лавовых потоков, лавовых озер и т.п. Техническим результатом является универсальность его для селективного извлечения рения и сопутствующих металлов из фумарол вулканов с получением редкометального концентрата, пригодного для дальнейшей промышленной переработки. Устройство содержит корпус с крышкой для сбора вулканических газов, газопровод для транспортировки вулканических газов, колонну, соединенную с газопроводом и заполненную адсорбентом, взаимодействующим с поступившими из газопровода вулканическими газами. Колонна для отвода отфильтрованных газов соединена через трубу с дымососом, подключенным к генератору питания. Вместе с тем колонна через окно выноса соединена с подвижной емкостью для адсорбированной массы, насыщенной рением и сопутствующими металлами. Газопровод для транспортировки вулканических газов выполнен в виде трубы из нержавеющей стали, покрытой термостойким материалом, при этом диаметр газопровода составляет 100-200 мм, а его длина не менее 20 м. Колонна выполнена из нержавеющей стали, углеродных или графитовых пластин. Труба для отвода отфильтрованных газов выполнена из нержавеющей стали и имеет диаметр порядка 0,15 м и длину 4-10 м, а к дымососу подсоединена труба для выброса отработанного газа. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к устройству для извлечения редких металлов из минерального сырья и используется для извлечения рения и других сопутствующих металлов (висмут, германий, индий, золото, серебро, кадмий, сурьма и др.) из газовых выбросов действующих вулканов, например из фумарольных газов, газовых эманаций лавовых потоков, лавовых озер и т.п.

Известно, что для промышленного получения рения проводят извлечение его из дымовых газов окислительного обжига молибден-рениевых концентратов [1].

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для улавливания вулканических газов и извлечения редких и сопутствующих металлов из фумарол вулканов, содержащее корпус с крышкой для сбора вулканических газов и газопровод для их транспортировки [2].

Однако известные устройства не позволяют проводить качественные извлечения рения и сопутствующих металлов из фумарол вулканов.

Техническим результатом использования предлагаемого устройства является универсальность его для селективного извлечения рения и сопутствующих металлов из фумарол вулканов с получением редкометального концентрата, пригодного для дальнейшей промышленной переработки.

Для достижения технического результата предлагается устройство для извлечения рения и сопутствующих металлов из фумарол вулканов, содержащее корпус с крышкой для сбора вулканических газов, газопровод для транспортировки вулканических газов, колонну, соединенную с газопроводом и заполненную адсорбентом, взаимодействующим с поступившими из газопровода вулканическими газами. Колонна для отвода отфильтрованных газов соединена через трубу с дымососом, подключенным к генератору питания. При этом колонна через окно выноса адсорбента соединена с передвижной емкостью для адсорбированной массы, насыщенной рением и сопутствующими металлами. Газопровод для транспортировки вулканических газов выполнен в виде трубы из нержавеющей стали, покрытой термостойким материалом. Диаметр газопровода составляет 100-200 мм, длина - не менее 20 м. Колонна выполнена из нержавеющей стали, углеродных или графитовых пластин, имеет диаметр 0,5-1,0 м и высоту 3,0-5,0 м. Труба для отвода отфильтрованных газов выполнена из нержавеющей стали и имеет диаметр порядка 0,15 м и длину 4-10 м. К дымососу подсоединена труба для выброса отработанного газа.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства, где 1 - корпус; 2 - газопровод; 3 - колонна, заполненная адсорбентом; 3а - окно выноса адсорбента; 4 - передвижная емкость для сбора и транспортировки адсорбированной массы; 5 - труба отвода отработанного газа; 6 - дымосос; 7 - труба выноса отработанного газа; 8 - электропровод питания дымососа; 9 - генератор питания дымососа.

Сущность предлагаемого изобретения.

Устройство для извлечения рения и сопутствующих металлов из фумарол вулканов состоит из корпуса 1, объемом 3-15 м³. Корпус выполнен из жаропрочных материалов, например стали или графитовых пластин. С корпусом 1 соединен газопровод 2 для транспортировки вулканического газа, представляющий собой трубу из нержавеющей стали, покрытую термостойким материалом для сохранения температуры газов в газопроводе. Диаметр газопровода составляет 100-200 мм, длина не менее 20 м. Термостойкий материал, например стекловата, покрывающий газопровод, обеспечивает минимальные температурные потери вулканических газов, проходящих по газопроводу к колонне 3, находящейся вне зоны выброса вулканических газов. Колонна выполнена из нержавеющей стали, углеродных или графитовых пластин, которые обеспечивают термическую и химическую стойкость, т.к. вулканические газы являются агрессивной средой. Диаметр колонны составляет 0,5-1,0 м², высота 3-5 м. Колонна заполнена одним из видов адсорбентов, например цеолитом, углетканью, минеральной ватой, стеклотканью и фитотканью. В нижней части колонны расположено окно выноса массы адсорбента, полученной после взаимодействия вулканического газа с адсорбентом в колонне. Колонна подсоединена к трубе 5 для отвода отфильтрованных газов, выполненной из нержавеющей стали, диаметр трубы порядка 0,15 м, длина - 4-10 м. Конфигурация трубы зависит от рельефа местности вокруг колонны и может быть прямой или изогнутой. Труба соединена с дымососом 6, изготовленным из нержавеющей стали. К дымососу подсоединена труба 7, через которую происходит выброс отработанного газа. К дымососу подключен генератор питания 9, который может быть электрогенератором, бензиновым или ветряным генератором. Мощность генератора должна быть выше номинальной мощности дымососа, минимум в 1,5 раза, для обеспечения бесперебойного вращения вала дымососа. Вулканические газы, поступившие в колонну, взаимодействуют с адсорбентом. В результате этого взаимодействия получают адсорбированную массу, насыщенную рением и сопутствующими металлами. Для отвода этих газов колонна 3 подсоединена к трубе 5. Окно выноса адсорбента 3а соединено с передвижной емкостью 4, в которой из колонны 3 поступает адсорбированная масса, насыщенная рением и сопутствующими металлами.

Работа предлагаемого устройства.

Устройство для извлечения рения и сопутствующих металлов из фумарол вулканов размещают на территории исследуемого фумарольного поля. Перед размещением данного устройства с поверхности фумарольного поля снимают слой породы толщиной от 10 см - у края фумарольного поля до 50 см - в глубине поля. Это необходимо для углубления вглубь корпуса устройства, чтобы избежать подсосов внешнего воздуха. Затем проводят горизонтальную планировку фумарольного поля, удаляя слой шлака до глубины установки устройства. На фумарольном поле устанавливают корпус 1 для отбора газов из фумарола. Вулканический газ из корпуса по газопроводу 2 поступает в колонну 3, загруженную адсорбентом массой порядка 300 кг, например цеолитом. При незначительных колебаниях температуры отобранных вулканических газов происходит осаждение сульфидов из вулканических газов на поверхность адсорбентов. Длина газопровода не менее 20 м, т.к. вулканические газы по газопроводу подводят к колонне, которая должна быть вне зоны выброса вулканических газов, т.е. за пределами фумарольного поля, размеры которого могут быть 100-2000 м². В колонне осуществляют взаимодействие вулканических газов с адсорбентом, например с цеолитом. Отфильтрованные газы из колонны по трубам поступают в дымосос, питаемый генератором. Масса адсорбента, находящаяся в нижней части колонны после взаимодействия с вулканическими газами и насыщенная сопутствующими металлами, выносится в передвижную емкость для сбора и транспортировки.

ПРИМЕР. Для извлечения рения и сопутствующих газов из фумарол вулкана Кудрявый корпус разместили на нижней бровке вулкана, в районе фумарольного поля, площадью порядка 4 м², с температурой газа до 500°С.

На расстоянии до 10 м от него на ровной холодной площадке с твердым грунтом разместили колонну, заполненную адсорбентом для сбора вулканического газа. Для транспортировки газа из корпуса используют газопровод, выполненный из труб из нержавеющей стали диаметром 150 мм, с теплоизоляцией из стекловаты. По газопроводу вулканический газ поступает в колонну, выполненную из нержавеющей стали. Диаметр колонны 0,7 м, высота 3,0 м. В колонне осуществляется взаимодействие газов с адсорбентом цеолитом из природного месторождения. По трубе отвода отфильтрованные газы поступают в дымосос производительностью 1000 м³/ч и мощностью 250 Вт. Для питания дымососа используют электрогенератор мощностью 750 Вт. Масса адсорбента, насыщенная сопутствующими металлами рением и германием, выносится в передвижную емкость для сбора и транспортировки в пункт использования.

Техническая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что при использовании его становится возможным и экономически целесообразным извлечение металлов из вулканического газа, который является принципиально новым сырьевым источником и характеризуется промышленно значимыми ресурсами редких и благородных металлов, в первую очередь высокодефицитного рения.

Источники используемой информации:

1. Соболь С.И., Гедгагов Э.И. и др. Принципы организации экологически чистой схемы переработки молибден-рениевых концентратов. В книге: Химия, технология и аналитический контроль рения.

2. Патент РФ №2244018 С1, МПК F27D 17/00, опубл. 10.01.2005 г. (прототип).

1. Устройство для извлечения рения и сопутствующих металлов из фумарол вулканов, содержащее корпус с крышкой для сбора вулканических газов и газопровод для их транспортировки, отличающееся тем, что оно снабжено соединенной с газопроводом колонной для отвода отфильтрованных газов, заполненной адсорбентом, взаимодействующим с поступившими из газопровода вулканическими газами, и выполненной с окном выноса адсорбента, дымососом, подключенным к генератору питания, и передвижной емкостью для сбора и транспортировки адсорбента, насыщенного рением и сопутствующими металлами, при этом колонна для отвода отфильтрованных газов соединена через трубу отвода отфильтрованных газов с дымососом и через окно выноса адсорбента с передвижной емкостью.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что газопровод для транспортировки вулканических газов выполнен в виде трубы из нержавеющей стали, покрытой термостойким материалом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр газопровода составляет 100-200 мм, а его длина - не менее 20 м.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что колонна выполнена из нержавеющей стали, углеродных или графитовых пластин.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что колонна имеет диаметр 0,5-1,0 м и высоту 3,0-5,0 м.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что труба для отвода отфильтрованных газов выполнена из нержавеющей стали и имеет диаметр порядка 0,15 м и длину 4-10 м.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к дымососу подсоединена труба для выброса отработанного газа.