способ извлечения серебра из растворов, содержащих катионы тяжелых металлов

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРЕБРА ИЗ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ КАТИОНЫ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий введение в раствор микробной биомассы при 4-50^oС с последующим получением целевого продукта, отличающийся тем, что в раствор вводят отходы производства антибиотиков и дрожжей при соотношении 1 г биомассы на 25-200 мл раствора, а извлечение целевого продукта ведут при рН 0,6-2,6 в течение 0,5-3 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области цветной металлургии, приборостроения и может быть использовано при выделении серебра из технологических растворов, промышленных отходов и сточных вод.

Для извлечения серебра (как правило совместно с золотом) используют угольно-сорбционную технологию. Активированные угли не обладают селективностью, значительны механические потери в технологическом процессе, вследствие чего велики эксплуатационные расходы.

Известны способы извлечения серебра сильноосновными синтетическими смолами. При использовании сильноосновных смол происходит коллективная сорбция. Разделение золота, серебра, ртути осуществляют на стадии элюирования. Недостатком этих способов является использование дорогостоящих смол.

Разработаны способы извлечения серебра слабоосновными смолами, которые более селективно извлекают благородные металлы. Однако извлечение их составляет 80-90% Вследствие меньших эксплутационных затрат целесообразнее использовать слабоосновные смолы.

Известны способы сорбционного извлечения серебра на активных микробных биомассах. Согласно этим способам активную биомассу готовят по типу АМТ-биоклейм. Сорбцию проводят просачиванием через сорбент раствора с содержанием по золоту 954 мг/л, серебру 300 мг/л, меди 291 мг/л. Растворы цианистые, рН среды 10,4. Наиболее насыщенная фракция сорбента (в нижней части колонны) имела емкость по золоту 390 мг/г, по серебру 1,5 мг/г, по меди 194 мг/г. Из первых порций раствора сорбируется до 99% металлов, затем извлечение снижается до 58% Как показывают результаты, предлагаемый сорбент на основе активной биомассы не отличается селективностью по отношению к извлекаемым благородным металлам и имеет низкую емкость по серебру.

Наиболее близким к предлагаемому является способ микробиологического извлечения серебра из растворов, содержащих катионы серебра и тяжелых металлов, который осуществляют путем помещения предварительно выращенной биомассы грибов родов Penicillium, Cladosporium и др. в раствор с катионами благородных (0,47-6,9 м/л) и тяжелых металлов (до 10 мг/л). Процесс ведут при температуре 20-50^оС, рН 1-3 в течение 1-40 ч при соотношении Т: 1:30. Извлечение благородных металлов достигает 99% меди и железа 50-70% никеля, цинка и алюминия 30%

Недостатком данного способа является необходимость предварительного наращивания биомассы грибов на средах, содержащих дорогостоящие компоненты, а также недостаточная селективность извлечения благородных металлов, в том числе и серебра. Кроме того, данный способ применим для тех растворов, которые содержат целевые извлекаемые и примесные металлы в одних и тех же концентрационных пределах (до 1 г/л). Как правило, концентрации благородных металлов в технологических растворах значительно ниже концентраций тяжелых металлов, поэтому потребуется введение дополнительных операций по очистке растворов от примесных тяжелых металлов, что связано с дополнительными затратами и потерями металла.

Задачей изобретения является селективное извлечение серебра из растворов сложного состава биомассой микроорганизмов, расширение ассортимента перерабатываемых растворов.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что микробную биомассу отход производства антибиотиков и пивоварения приводят в контакт с раствором, содержащим серебро и тяжелые металлы путем перемешивания или пропускания через нее раствора, при соотношении биомасса раствор (Т:Ж) 1: (25-200) при содержании металлов в растворе: Ag 0,1-1,0 г/л, Cu 10,0-75 г/л, Ni 1,0-5 г/л, Zn 1,0-10 г/л, при рН 0,6-2,6, продолжительности сорбции 0,5-3 ч при температуре 4-50^оС; после отделения биомассы от раствора до 98,5% Ag извлекается с биомассой, тогда как остальные металлы остаются в растворе. В качестве биосорбентов используют биомассу актиномицетов-продуцентов антибиотиков гентамицина, неомицина и линкомицина, а также биомассу пивных дрожжей отход пивоваренного производства. Выбор указанных типов биомасс обусловлен их способностью селективно сорбировать серебро из растворов сложного состава, в которых содержание примесных металлов в 50-150 раз превосходит содержание серебра при высоком уровне его извлечения. Нижний предел значений рН растворов обусловлен возможностью кислотного гидролиза биомассы, верхний предел вероятностью выпадения гидроксидов сопутствующих элементов вследствие гидролиза их солей. Продолжительность контакта биомассы и раствора определяется кинетическими параметрами процесса. Диапазон температур обусловлен индивидуальными особенностями биомасс и их оптимальной сорбционной активностью.

Нижний предел количества биомассы задан величиной ее емкости по отношению к серебру верхний предел соотношением концентраций катионов серебра и примесных элементов.

П р и м е р 1. Навеску 5 г высушенной при 105^оС до воздушно-сухого состояния биомассы отхода производства антибиотика гентамицина вносят в 250 мл раствора (Т: Ж 1:50) следующего состава, г/л: серебро 0,25; железо 36; медь 14; никель 22,5, среда азотнокислая, рН 1,5. Колбу с раствором и навеской биомассы помещают на качалку (120 об/мин) при 25^оС. По истечении 1 ч раствор отделяют от биомассы фильтрованием. Определение концентрации серебра и тяжелых металлов в фильтрате показывает, что биомасса извлекает 98,5% серебра. Сорбции железа, никеля, цинка при этом не происходит.

П р и м е р 2. Навеску воздушно-сухой биомассы отхода производства антибиотика неомицина в количестве 10 г помещают в колонку высотой 30 см и диаметром 30 см. 250 мл раствора, содержащего катионы металлов, г/л: серебро 0,09; медь 75; никель 5; цинк 10, при рН 2,6, пропускают через колонку в течение 3,0 ч, при 50^оС (Т:Ж 1:25). Определение концентрации металлов в сорбате (т.е. растворе, пропущенном через биомассу) показывает, что биомасса извлекает 96% серебра, 5% меди, никель и цинк не сорбируются.

П р и м е р 3. Навеску (2 г) биомассы отхода производства линкомицина помещают в 400 мл раствора (Т:Ж 1:200), содержащего, г/л: серебро 0,09; медь 75; никель 5; цинк 10, рН 0,6. Колбы помещают на качалку при 4^оС и через 0,5 ч отделяют биомассу центрифугированием. Анализ металлов в сорбате показал, что биомасса извлекает 75% серебра, тогда как медь, никель и цинк не сорбируются.

П р и м е р 4. Навеску 2 г биомассы пивных дрожжей отход пивоваренного производства помещают в 300 мл растворе (Т:Ж 1:150), содержащего, г/л: серебро 0,09; медь 75; никель 5,0; цинк 10, при рН 1,0. Колбы помещают на качалку при 20^оС и через 1,0 ч отделяют биомассу центрифугированием. Биомасса извлекает 90% серебра, медь, цинк и никель не сорбируются.

Предлагаемый способ позволяет значительно упростить и удешевить технологию, а также повысить ее эффективность за счет селективного извлечения серебра из растворов с высоким содержанием тяжелых металлов. При высоком уровне извлечения серебра удается практически полностью отделить его от катионов меди, цинка, никеля, сохраняя указанные сопутствующие металлы в сорбате. Используемая биомасса является технологическим и дешевым сорбентом, так как, являясь отходом микробиологической или пищевой промышленности, она не требует никакой предобработки, кроме сушки. Биосорбент, полученный после сушки, частично гранулирован.

Использование предлагаемого способа позволяет расширить диапазон перерабатываемых сложных по составу объектов, таких как фоторастворы и технологические растворы от вскрытия твердого вторичного сырья. Технология выделения серебра с использованием предлагаемого биосорбента экологически благоприятна, проста в осуществлении и рациональна.