EE01577U1 - Meetod orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite täielikuks töötlemiseks - Google Patents

Abstract

Leiutis käsitleb vähemalt ühe huvipakkuva fraktsiooni või ühendi puhastamist lähtematerjalist, mis sisaldab vähemalt kaht anorgaanilist ühendit või vähemalt üht anorgaanilist ühendit ja vähemalt üht orgaanilist ühendit. Meetod hõlmab vähemalt üht fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklit ja võib lisaks hõlmata sorptsioontöötlust. Leiutisekohane meetod võimaldab väärtuslike orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite ekstraheerimist nii tööstusjäätmetest kui ka maakidest ja kontsentraatidest.@

Description

 Meetod orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite täielikuks töötlemiseks

TEHNIKAVALDKOND

Käesolev leiutis käsitleb anorgaanilisi ühendeid ja ka orgaanilisi ühendeid sisaldavate tööstusjäätmete ning muude segakoostisega materjalide, sealhulgas maakide ja kontsentraatide töötlemist.

Leiutisekohane meetod võimaldab väärtuslike orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite ekstraheerimist nii tööstusjäätmetest kui ka maakidest ja kontsentraatidest.

TEHNIKA TASE

Tööstusjäätmed on tekitanud probleeme alates tööstusrevolutsioonist. Tõepoolest, tööstusjäätmed võivad olla mürgised, süttivad, söövitavad või reaktiivsed. Need jäätmed tekivad valmistatud toodete tootmise, kasutamise ja kõrvaldamise igas etapis. Neid peetakse kõige kahjulikumateks jäätmeteks ja võrreldes muude jäätmetega tekib neid suures koguses. Valesti käideldud jäätmed võivad ohustada tervist ja keskkonda. Näiteks kuivatatakse tööstusjäätmeid sageli niiskusesisalduse vähendamiseks ja seejärel nad põletatakse või ladestatakse otse prügilasse. See toob kaasa keskkonna märkimisväärse saastumise. Tõepoolest võib prügilatest põhjaveekihtidesse eralduda mürgiseid aineid (nt raskmetalle) ning orgaanilised ained muunduvad gaasideks (nt metaaniks), mis saastavad atmosfääri.

Peale selle, et tööstusjäätmete ladustamine prügilasse ohustab keskkonda ja rahvastiku tervist, vähendab see ka eluks sobiva maa saadavust ning raiskab väga väärtuslikke ühendeid, nagu väärismetallid ja haruldased muldmetallid, mida saaks tööstusjäätmetest eraldada.

Kahjuks ei pööra praegused tööstusjäätmete töötlemise tehnoloogiad enamasti tähelepanu väärtuslike ühendite eraldamisele jäätmetest. Selle tulemusel on jäätmetöötluse maksumus sageli tunduvalt suurem kui toodangu saamiseks kasutatud kivisöe, põlevkivi ja muude lähteainete maksumus. See piirab selgesti tööstusjäätmete töötlemise arendamist maades, kus puuduvad tugevad tugiprogrammid.

Näiteks kivisütt kasutavas energiatööstuses tekib iga aasta tonnide viisi kipsi- ja püriidijäätmeid. Püriit sisaldab raskemetalle, nagu arseen, koobalt, vask, plii, nikkel ja tsink. Ladustatud püriidijäätmete kokkupuutel õhuga ja põhjaveega või vihmaga oksüdeeruvad need kergesti ning moodustavad suures koguses happeid ja lahustuvaid mürgiseid ühendeid, mis saastavad maad ja veeallikaid.

Teine näide on kasutatud rehvide pürolüüsil saadud tahm. Tahm on väärtuslik tooraine, mida saab kasutada kummi ja plasti täiteainena. Kasutatud rehvide pürolüüsil saadud tahma maksumus on tunduvalt väiksem kui loodusliku gaasi põletamist kasutava klassikalise meetodi korral. Sellele vaatamata sisaldab pürolüüsil saadud tahm palju (tavaliselt 10-15 massiprotsenti) lisandeid (anorgaanilisi ühendeid). Kahjuks ei võimalda lisandite suur osakaal selle kasutamist kummi, pigmentide ja kõrgtehnoloogiliste toodete lähteainena.

On tehtud katseid konkreetsete jäätmete töötlemiseks, nagu tuhk või uraanijäätmed, näiteks RU2732886C2 või RU2694937C1, tuginedes kuivale fluorimisele kõrge! temperatuuril, kuid töötlemine on mittetäielik ja saaduseks on mitteolulised jäätmed.

Seega läheb tänapäevalgi väga vaja meetodit mitmesuguste jäätmete (nt tööstusjäätmete) töötlemiseks. See aitab vähendada prügilate ja atmosfääri saastumist, kaitsta elanikke ning eraldada väärtuslikke koostisaineid (nt väga puhast tahma) või väärtuslikke anorgaanilisi ühendeid (nt kalleid oksiide ja väärismetalle).

LEIUTISE OLEMUS

Kasutatud rehvide pürolüüsil saadud tahma puhastamise meetodi otsingul töötasid leiutajad edukalt välja töötlemismeetodi, mis lisaks tahma puhastamisele võimaldab puhastada tööstusjäätme orgaanilist fraktsiooni ja paljusid anorgaanilisi ühendeid ning muid materjale, mis sisaldavad orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite segu.

Seega käsitleb leiutis esimeses aspektis vähemalt ühe huvipakkuva fraktsiooni või ühendi puhastamist lähtematerjalist, milles on vähemalt kaks anorgaanilist ühendit või vähemalt üks anorgaaniline ühend ja vähemalt üks orgaaniline ühend, kusjuures meetod hõlmab vähemalt üht tsüklit järgmistest etappidest:

a) lähtematerjali või sellest saadud materjali fluorimine; sellele järgneb b) etapis a) fluoritud materjali töötlemine vesinikkloriidhappega.

Eelistatult regenereeritakse fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklites kasutatavad reagendid (eelistatult NH4F ja HCl) vähemalt umbes 95% ulatuses, eelistatult vähemalt umbes 97% ulatuses, eelistatumalt vähemalt 99% ulatuses, veelgi eelistatumalt vähemalt 99,9% ulatuses.

Eelistatud teostuses hõlmab leiutisekohane meetod lisaks viimases fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklis saadud materjali vähemalt ühekordset sorptsioontöötlust.

Eelistatult toimub üks või mitu fluorimist, töötlemist vesinikkloriidhappega ja sorptsioontöötlust vesilahuses.

Ühes teises eelistatud teostuses kasutatakse töötlemisel, mis on valitud nimekirjast fluorimine, töötlemine vesinikkloriidhappega ja sorptsioontöötlus, vähemalt ühel korral ultrahelikavitatsiooni. Eelistatult kasutatakse ultraheclikavitatsiooni igal fluorimisel, kloorimisel ja sorptsioontöötlusel.

Veel ühes eelistatud teostuses hõlmab leiutisekohane meetod lähtematerjali nanopurustamise etappi enne esimest fluorimist või materjali sorptsioontöötlust.

Eelistatult rakendatakse leiutisekohast meetodit temperatuuril umbes 10 °C kuni umbes 100 °C, eelistatumalt temperatuuril umbes 15 °C kuni umbes 50 °C, isegi veelgi eelistatumalt temperatuuril umbes 20 °C.

Eelistatult valitakse leiutisekohase meetodi lähtematerjal järgmisest loetelust: tahm (näiteks rehvide (nt kasutatud rehvide) pürolüüsil saadud tahm), kivisöetuhk, püriidiräbu, kildatuhk (näiteks põlevkivituhk), pruunsüsi, tööstusjäätmed (näiteks vase-niklitööstuse, titaani-magneesiumitööstuse ja tsingitööstuse jäätmed), liitiumioonakud, maagid, sealhulgas algsed, meteoriitsed ja töödeldud maagid (näiteks uraanimaagid, kullamaagid, hõbedamaagid, plaatinamaagid, tinamaagid, vasemaagid, niklimaagid, rauamaagid, arseenimaagid, mangaanimaagid, pliimaagid, tsingimaagid, koobaltimaagid, antimonimaagid, alumiiniumimaagid, fosfaadimaagid, sealhulgas fosforiit ja apatiidimaagid, sulfiidimaagid ja

polümetallimaagid), sealhulgas ükskõik milliste metallide maakide kombinatsioonid (näiteks vase- ja niklimaagid ning plii- ja tsingimaagid), maakide tööstusliku töötlemise jäägid, (näiteks räbumaagid, sealhulgas ükskõik millise ülalmainitud maagi räbumaagid), vasekontsentraadid, iubjakivisarnased materjalid, elektroonika trükkplaadid, vasesulameid ja vasesulamite tolmu (eelistatult vähemalt umbe 50% metallisisaldusega) sisaldavad jäätmed, pronksi ja pronksitolmu (eelistatult vähemalt umbes 50% metallisisaldusega) sisaldavad jäätmed, messingut ja messingutolmu (eelistatult vähemalt umbes 50% metallisisaldusega) sisaldavad jäätmed või nende segud.

Ühes konkreetses teostuses on leiutisekohase meetodi lähtematerjal tahm, eelistatult tahm, mille puhtusaste on väiksem kui 96%, eelistatumalt väiksem kui umbes 90%.

Veel ühes eelistatud teostuses on vähemalt ühe leiutisekohases meetodis kasutatava huvipakkuva fraktsiooni või ühendi koostises lähtematerjali orgaaniline fraktsioon, eelistatult on vähemalt üks huvipakkuv fraktsioon või ühend lähtematerjali orgaaniline fraktsioon. Eelistatult on vähemalt ühe huvipakkuva fraktsiooni või ühendi koostises vähemalt üks lähtematerjali anorgaaniline koostisaine, eelistatult mitu lähtematerjali anorgaanilist koostisainet, isegi veelgi eelistatumalt kõik lähtematerjali anorgaanilised koostisained.

Eelistatud teostuses on üks või mitu leiutisekohases meetodis kasutatavat anorgaanilist ühendit valitud järgmisest nimekirjast: oksiidid, näiteks ränioksiid ehk kvarts ehk SiCte, alumiiniumoksiid ehk korund ehk Al2O3, raud(lll)oksiid ehk diraudtrioksiid ehk rauamennik ehk Fe2O3, kaltsiumoksiid ehk kustutamata lubi ehk CaO, magneesiumoksiid ehk MgO, kaaliumoksiid ehk K2O, naatriumoksiid ehk Na2O, vääveltrioksiid ehk SO3, difosforpentoksiid ehk P2O5, titaandioksiid ehk TiO2, strontsiumoksiid ehk SrO, mangaandioksiid ehk MnO, baariumoksiid ehk BaO, diarseentrioksiid ehk As2O3, kroom(II)oksiid ehk Cr2O3, tsirkoonium(IV)oksiid ehk ZrO2, vask(II)oksiid ehk CuO, vanaadium(V)oksiid ehk V2O5, tina(IV)oksiid ehk SnO2, tseerium(IV)oksiid ehk CeO2, tsinkoksiid ehk ZnO, koobalt(ll, lll)oksiid ehk koobalttetroksiid ehk CO3O4, nikkel(II)oksiid ehk NiO, lantaanoksiid ehk La2O3, rubiidiumoksiid ehk Rb2O, vismut(III)oksiid ehk Bi2O3, plutooniumdioksiid ehk PuO2, plaatina(IV)oksiid ehk PtO2, reenium(VII)oksiid Re2O7, ütrium(III)oksiid ehk Y2O3,

neodüüm(III)oksiid ehk Nd2O3, plii(II)oksiid ehk PbO ja volfram(VI)oksiid ehk volframtrioksiid ehk WO3; fosfori haliidid (eelkõige valemile PX3 vastavad trihaliidid või valemile PX5 vastavad pentahaliidid), fosfor(II)haliidid (näiteks valemile P2X4 vastavad haliidid), oksühaliidid (näiteks valemile POX3 vastavad haliidid), tiohaliidid (näiteks valemile PSX3 vastavad haliidid) ja selehaliidid (näiteks valemile PSeX3 vastavad haliidid), kus 3, 4 ehk 5 X on elemendid, mis on valitud rühmast fluor ehk F, kloor ehk Cl, broom ehk Br, jood ehk I või nende ükskõik milline kombinatsioon; kaltsiumkarbonaat ehk CaCO3; väärismetallid, nagu ruteenium ehk Ru, roodium ehk Rh, pallaadium ehk Pd, hõbe ehk Ag, osmium ehk Os, iriidium ehk Ir, plaatina ehk Pt ja kuld ehk Au; leelismuldmetallid, nagu berüllium ehk Be, magneesium ehk Mg, kaltsium ehk Ca, strontsium ehk Sr, baarium ehk Ba ja raadium ehk Ra; haruldased muldmetallid, nagu tseerium ehk Ce, düsproosium ehk Dy, erbium ehk Er, euroopium ehk Eu, gadoliinium ehk Gd, holmium ehk Ho, lantaan ehk La, luteetsium ehk Lu, neodüüm ehk Nd, praseodüüm ehk Pr, promeetium ehk Pm, samaarium ehk Sm, skandium ehk Sc, terbium ehk Tb, tuulium ehk Tm, üterbium ehk Yb ja ütrium ehk Y; kloor ehk Cl, tseesium ehk Cs, tsink ehk Zn, titaan ehk Ti, räni ehk Si, fosfor ehk P, väävel ehk S, vask ehk Cu, raud ehk Fe, naatrium ehk Na, koobalt ehk Co, alumiinium ehk Al, jood ehk I, mangaan ehk Mn, kaalium ehk K, molübdeen ehk Mo, reenium ehk Re, broom ehk Br, plii ehk Pb, vismut ehk Bi, kaadmium ehk Cd, strontsium ehk Sr, germaanium ehk Ge, nikkel ehk Ni, indium ehk In, antimon ehk Sb, elavhõbe ehk Hg, toorium ehk Th, uraan ehk U, volfram ehk W, ameriitsium ehk Am, vanaadium ehk V, gallium ehk Ga, nioobium ehk Nb, tantaal ehk Ta ja arseen ehk As. Eelistatumalt valitakse leiutisekohased anorgaanilised ühendid järgmistest rühmadest: ränioksiid ehk kvarts ehk SiO2, alumiiniumoksiid ehk korund ehk Al2O3, vask ehk Cu, raud ehk Fe, kuld ehk Au, plaatina ehk Pt, hõbe ehk Ag, germaanium ehk Ge, titaan ehk Ti, kaltsiumoksiid ehk kustutamata lubi ehk CaO, fosfor P, kaltsiumkarbonaat ehk CaCO3 ja raud(III)oksiid ehk diraudtrioksiid ehk rauamennik ehk Fe2O3.

ILLUSTRATSIOONIDE LOETELU

Joonis 1. Diagramm, mis kujutab leiutisekohase meetodi toiminguid tüüpilises järjestuses.

TEOSTUSNÄIDE

Leiutisekohast meetodit saab kasutada mitmesuguste tööstusjäätmete töötlemiseks. See võimaldab minimeerida prügilate ja atmosfääri saastumist ning kaitseb rahvastikku selle tagajärgede eest. Peale selle võimaldab leiutisekohane meetod eraldada tööstusjäätmetest väärtuslikke elemente (nt väga puhast tahma) või väärtuslikke anorgaanilisi ühendeid (nt kalleid oksiide ja väärismetalle või haruldasi muldmetalle). Leiutis pole piiratud tööstusjäätmete töötlemisega. Tõepoolest saab leiutisekohast meetodit kasutada ükskõik milliste anorgaaniliste ühendite segu või anorgaaniliste ja orgaaniliste ühendite segu sisaldavate materjalide töötlemiseks.

Tuleb saada aru, et kasutatav terminoloogia kirjeldab ainult teatud teostusi ning ei ole mõeldud piiravana.

Kui pole öeldud teisiti, siis kõik käesolevas kirjutises kasutatavad tehnika- ja teadusterminid on samasuguse tähendusega, nagu seda harilikult mõistab taotluse valdkonnas tavaliste oskustega isik. Ehkki taotluse praktiseerimiseks ja kontrollimiseks saab kasutada kõiki siinkirjeldatute sarnaseid või nendega võrdväärseid meetodeid ja materjale, on siin kirjeldatud esinduslikke meetodeid ja materjale.

Kui pole öeldud teisiti, tuleb spetsifikatsioonis ja nõudluspunktides koostisaineid, reaktsioonitingimusi jne väljendavate arvude tõlgendamisel kõigil juhtudel lisada täiendus „umbes“. Siin kasutatuna hõlmab mõõtetulemusega (nt massiga, ajaga, annusega, osakaaluga jne) seotud mõiste „umbes“ kõikumist toodud suurusest näiteks ±20%, eelistatavalt ±10%, eelistatumalt ±5%, teise variandina ±2%, muu variandina ±1% ja veel ühe variandina ±0,1% võrra. Näiteks väärtus „umbes 20“ tähendab 20 ± 5% ehk vahemikku 19 kuni 21.

Esimeses aspektis käsitleb leiutis vähemalt ühe huvipakkuva fraktsiooni või ühendi puhastamist lähtematerjalist, milles on vähemalt kaks anorgaanilist ühendit või vähemalt üks anorgaaniline ühend ja vähemalt üks orgaaniline ühend. Seejuures hõlmab meetod vähemalt üht tsüklit järgmistest etappidest:

a) lähtematerjali või sellest saadud materjali fluorimine; sellele järgneb

b) etapis a) fluoritud materjali töötlemine vesinikkloriidhappega.

Siin kasutatuna võib mõiste "materjal" tähendada ühe või mitme anorgaanilise ühendi ja/või ühe või mitme orgaanilise ühendi segu, mis on tahkes ja/või vedelas ja/või gaasilises olekus (näiteks puhastusseadme heitgaas).

Siin kasutatuna tähendab mõiste "lähtematerjal" vähemalt kahe anorgaanilise ühendi segu või vähemalt ühe anorgaanilise ühendi ja vähemalt ühe orgaanilise ühendi segu.

Siin kasutatuna tähendab mõiste "lähtematerjalist saadud materjal" ükskõik millist materjali, mis on saadud nimetatud "lähtematerjali" ühe- või mitmekordsel töötlemisel. Tõepoolest saab lähtematerjali modifitseerida enne etappi a) toimuva täiendava eeltöötlusega. Kui etappides a) ja b) on mitu tsüklit, siis teise tsüklisse ja järgnevatesse tsüklitesse sisenevat materjali on enne uude tsüklisse sisenemist töödeldud eelnevates fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklites.

Siin kasutatuna on mõisted "anorgaaniline ühend" ja "anorgaaniline aine" samaväärsed ja neid saab vastastikku asendada. Need tähendavad ükskõik millist keemilist ühendit või ainet, milles puuduvad süsinik-vesinik sidemed. Leiutisekohane anorgaaniline ühend võib olla ükskõik milline anorgaaniline ühend. Eelistatud teostuses valitakse leiutisekohased anorgaanilised ühendid järgmistest rühmadest: oksiidid, näiteks ränioksiid ehk kvarts ehk SiO2, alumiiniumoksiid ehk korund ehk Al2O3, raud(III)oksiid ehk diraudtrioksiid ehk rauamennik ehk Fe2O3, kaltsiumoksiid ehk kustutamata lubi ehk CaO, magneesiumoksiid ehk MgO, kaaliumoksiid ehk K2O, naatriumoksiid ehk Na2O, vääveltrioksiid ehk SO3, difosforpentoksiid ehk P2O5, titaandioksiid ehk TiO2, strontsiumoksiid ehk SrO, mangaandioksiid ehk MnO, baariumoksiid ehk BaO, diarseentrioksiid ehk As2O3, kroom(II)oksiid ehk Cr2O3, tsirkoonium(IV)oksiid ehk ZrO2, vask(II)oksiid ehk CuO, vanaadium(V)oksiid ehk V2O5, tina(IV)oksiid ehk SnO2, tseerium(IV)oksiid ehk CeO2, tsinkoksiid ehk ZnO, koobalt(II, III)oksiid ehk koobalttetroksiid ehk Co3O4, nikkel(II)oksiid ehk NiO, lantaanoksiid ehk La2O3, rubiidiumoksiid ehk Rb2O, vismut(III)oksiid ehk Bi2O3, plutooniumdioksiid ehk PuO2, plaatina(IV)oksiid ehk PtO2, reenium(VII)oksiid Re2O7, ütrium(III)oksiid ehk Y2O3, neodüüm(III)oksiid ehk Nd2O3, plii(II)oksiid ehk PbO ja volfram(VI)oksiid ehk volframtrioksiid ehk WO3;

fosfori haliidid (Px) (eelkõige valemile PX3 vastavad trihaliidid või valemile PX5 vastavad pentahaliidid), fosfor(II)haliidid (näiteks valemile P2X4 vastavad haliidid), oksühaliidid (näiteks valemile POX3 vastavad haliidid), tiohaliidid (näiteks valemile PSX3 vastavad haliidid) ja selehaliidid (näiteks valemile PSeX3 vastavad haliidid), kus 3, 4 ehk 5 X on elemendid, mis on valitud rühmast fluor ehk F, kloor ehk Cl, broom ehk Br, jood ehk I või nende ükskõik milline kombinatsioon; kaltsiumkarbonaat ehk CaCO3; väärismetallid , nagu ruteenium ehk Ru, roodium ehk Rh, pallaadium ehk Pd , hõbe ehk Ag, osmium ehk Os, iriidium ehk Ir, plaatina ehk Pt ja kuld ehk Au; leelismuldmetallid , nagu berüllium ehk Be, magneesium ehk Mg, kaltsium ehk Ca, strontsium ehk Sr, baarium ehk Ba ja raadium ehk Ra; haruldased muldmetallid , nagu tseerium ehk Ce, düsproosium ehk Dy, erbium ehk Er, euroopium ehk Eu, gadoliinium ehk Gd, holmium ehk Ho, lantaan ehk La, luteetsium ehk Lu, neodüüm ehk Nd, praseodüüm ehk Pr, promeetium ehk Pm, samaarium ehk Sm, skandium ehk Sc, terbium ehk Tb, tuulium ehk Tm, üterbium ehk Yb ja ütrium ehk Y; kloor ehk Cl, tseesium ehk Cs, tsink ehk Zn, titaan ehk Ti, räni ehk Si, fosfor ehk P, väävel ehk S, vask ehk Cu, raud ehk Fe, naatrium ehk Na, koobalt ehk Co, alumiinium ehk Al, jood ehk I , mangaan ehk Mn, kaalium ehk K, molübdeen ehk Mo, reenium ehk Re, broom ehk Br, plii ehk Pb, vismut ehk Bi, kaadmium ehk Cd, strontsium ehk Sr, germaanium ehk Ge, nikkel ehk Ni, indium ehk In, antimon ehk Sb, elavhõbe ehk Hg, toorium ehk Th, uraan ehk U , volfram ehk W, ameriitsium ehk Am, vanaadium ehk V, gallium ehk Ga, nioobium ehk Nb, tantaal ehk Ta ja arseen ehk As. Eelistatumalt valitakse leiutisekohased anorgaanilised ühendid järgmistest rühmadest: ränioksiid ehk kvarts ehk SiO2, alumiiniumoksiid ehk korund ehk Al2O3, vask ehk Cu, raud ehk Fe, kuld ehk Au , plaatina ehk Pt, hõbe ehk Ag, germaanium ehk Ge, titaan ehk Ti, kaltsiumoksiid ehk kustutamata lubi ehk CaO, fosfor P, kaltsiumkarbonaat ehk CaCO3 ja raud(III)oksiid ehk diraudtrioksiid ehk punane mennik ehk Fe2O3.

Siin kasutatuna on mõisted „orgaaniline ühend" ja «orgaaniline aine“ samaväärsed ja neid saab vastastikku asendada. Need tähendavad ükskõik millist keemilist ühendit või ainet, mis sisaldab süsinik-vesiniksidemeid.

Leiutisekohane lähteaine võib olla vähemalt kahe anorgaanilise ühendi segu ehk vähemalt ühe anorgaanilise ühendi ja vähemalt ühe orgaanilise ühendi segu.

Leiutisekohane lähteaine sisaldab anorgaanilist fraktsiooni ja võib sisaldada ka orgaanilist fraktsiooni.

Siin kasutatuna tähendab mõiste "anorgaaniline fraktsioon" materjalifraktsiooni, mis sisaldab üksnes nimetatud materjalis esinevaid anorgaanilisi ühendeid. Leiutisekohane anorgaaniline fraktsioon sisaldab vähemalt üht anorgaanilist ühendit. Lähtematerjali anorgaaniline fraktsioon võib sisaldada ka ainult üht anorgaanilist ühendit, kui lähtematerjalis on ka orgaaniline fraktsioon. Kui lähtematerjalis pole orgaanilist fraktsiooni, sisaldab lähtematerjali anorgaaniline fraktsioon vähemalt kaht anorgaanilist ühendit. Eelistatult on lähtematerjali anorgaanilises fraktsioonis vähemalt kaks, kolm, neli, viis, kuus, seitse, kaheksa, üheksa või kümme anorgaanilist ühendit.

Siin kasutatuna tähendab mõiste "orgaaniline fraktsioon" materjalifraktsiooni, mis sisaldab üksnes nimetatud materjalis esinevaid orgaanilisi ühendeid. Orgaanilise fraktsiooni olemasolul lähtematerjalis sisaldab see vähemalt üht orgaanilist ühendit. Eelistatult on lähtematerjali orgaanilises fraktsioonis mitu orgaanilist ühendit, näiteks kaks, kolm, neli, viis, kuus, seitse, kaheksa, üheksa või kümme orgaanilist ühendit.

Eelistatud teostuses valitakse leiutisekohane lähtematerjal järgmistest rühmadest: tahm (näiteks rehvide (nt kasutatud rehvide) pürolüüsil saadud tahm), kivisöetuhk, püriidiräbu, kildatuhk (näiteks põlevkivituhk), pruunsüsi, tööstusjäätmed (näiteks vase-niklitööstuse, titaani-magneesiumitööstuse ja tsingitööstuse jäätmed), liitiumioonakud, maagid, sealhulgas algsed, meteoriitsed ja töödeldud maagid (näiteks uraanimaagid, kullamaagid, hõbedamaagid, plaatinamaagid, tinamaagid, vasemaagid, nikfimaagid, rauamaagid, arseenimaagid, mangaanimaagid, pliimaagid, tsingimaagid, koobaltimaagid, antimonimaagid, alumiiniumimaagid, fosfaadimaagid, sealhulgas fosforiit ja apatiidimaagid, sulfiidimaagid ja polümetallimaagid), sealhulgas ükskõik milliste metallide maakide kombinatsioonid (näiteks vase- ja niklimaagid ning plii- ja tsingimaagid), maakide tööstusliku töötlemise jäägid, (näiteks räbumaagid, sealhulgas ükskõik millise ülalmainitud maagi räbumaagid), vasekontsentraadid, lubjakivisarnased materjalid, elektroonika trükkplaadid, vasesulameid ja vasesulamite tolmu (eelistatult vähemalt umbes 50% metallisisaldusega) sisaldavad jäätmed, pronksi ja pronksitolmu (eelistatult

vähemalt umbes 50% metallisisaldusega) sisaldavad jäätmed, messingut ja messingutolmu (eelistatult vähemalt umbes 50% metallisisaldusega) sisaldavad jäätmed või nende segud.

Tabelis IX on esitatud näiteid mitmesuguste lähtematerjalide koostise kohta.

Siin kasutatuna tähendab mõiste „tahm“ algselt raskete naftasaaduste (nt kütuse katalüütilisel krakkimisei saadud tõrva, kivisöetõrva või etüleeni krakkimisel saadud tõrva) mittetäieliku põlemise saadust. „Tahm“ tähendab ka kasutatud rehvide pürolüüsil saadud materjali. „Tahm“ tähendab parakristalset süsinikku, millel on suur pindala ja ruumala suhtarv, ehkki väiksem kui aktiivsüsinikul. Ta erineb nõest palju suurema pindala ja ruumala suhtarvu poolest ja polütsükliliste süsivesinike (PAH) tunduvalt väiksema (tühise ja bioloogiliselt kättesaamatu) sisalduse poolest. Tahma kasutatakse peamiselt rehve ja muid kummitooteid tugevdava täitematerjalina. Plastides, värvides ja tintides kasutatakse tahma värvipigmendina.

Siin kasutatuna tähendab mõiste "kivisöetuhk" jäätmeid, mis jäävad järele pärast kivisöe põletamist. See hõlmab nii lendtuhka (üles korstnasse kanduvaid pulbrilisi osakesi) kui ka jämedamat materjali, mis langeb ahju allosasse. Suurem osa kivisöetuhast pärineb kivisöeelektrijaamadest.

Siin kasutatuna on mõisted „püriidiräbu“ ja „püriidituhk“ samaväärsed ja tähendavad väävelhappe tootmisjääke. Püriidiräbus on sageli rikkalikult muid metalle, nagu Zn, Pb, Cu ja Cd.

Siin kasutatuna tähendab mõiste "põlevkivituhk" põlevkivi põlemisel saadud tuhka. Põlevkivi on settekivim, mida saab kasutada õli ja gaasi tootmiseks. Põlevkivituhk on väga mitmekesise mineraalse koostisega.

Siin kasutatuna on mõisted "ligniit" ja "pruunsüsi" samaväärsed ja tähendavad pehmet pruuni põlevat settekivimit, mis on moodustunud looduslikult kokkusurutud turbast. Suhteliselt väikese kütteväärtuse tõttu peetakse seda kõige vähemväärtuslikumaks söeks. Selle süsinikusisaldus on umbes 20-35%. Seda kaevandatakse kogu maailmas ja kasutatakse peaaegu eranditult soojuselektrijaamades. Seda liiki kivisüsi on tervisele kõige kahjulikum.

Siin kasutatuna tähendab mõiste „maak“ üht või mitut väärtuslikku mineraali sisaldavat kivimit. Siin kasutatuna tähendab mõiste "algne maak“ tardkivimit või settekivimit, mis sisaldab metallilist elementi puhtas olekus. Näiteks kulda, tina, vaske ja plaatinat leitakse ehedal kujul soontest või aliuviaalsetest setetest. Siin kasutatuna tähendab mõiste „meteoriitne maak“ metallmeteoriiti, mis sisaldab väikseid metallitükke (nt rauda, niklit, koobaltit, arseeni või mangaani). Siin kasutatuna tähendab mõiste „töödeldud maak“ maaki, mida on metalli kontsentreerimiseks töödeldud. Siin kasutatuna tähendab mõiste „räbujäätmed“ klaasjat kõrvalsaadust, mis jääb järele pärast soovitud metalli eraldamist lähtemaagist.

Siin kasutatuna tähendab mõiste „vasekontsentraaf materjali, mille vasesisaldus on umbes 30 massiprotsenti. Ülejäänu koosneb peamiselt väävlist ja rauast. Vasekontsentraate valmistatakse peamiselt sulfiidimaakidest.

Ülemerekaevandustest saadud maakides on tüüpiline vasesisaldus umbes 1%. Kaevanduses rikastatakse maake puhtusastme suurendamiseks ja kontsentraadi valmistamiseks. Neid kasutatakse vasesulatusel toorainena.

Siin kasutatuna on mõisted „lubjakivitaoline materjal“ ja „kriiditaoline materjal“ samaväärsed ja neid saab kasutada teineteise asemel ning need tähendavad materjali, mille koostises on peamiselt CaCO3. See materjal sisaldab ka muid anorgaanilisi ühendeid, mis on dekarboniseerimisel koos CO2-ga kinni püütud.

Leiutis käsitleb vähemalt ühe huvipakkuva fraktsiooni või ühendi lähtematerjalist puhastamise meetodit.

Siin kasutatuna on mõisted „puhastamine“ ja „eraldamine“ samaväärsed, neid saab vastastikku asendada ja need tähendavad huvipakkuva ühendi või fraktsiooni füüsilist eraldamist samas materjalis leiduvatest teistest fraktsioonidest või ühenditest, näiteks leiutisekohasest lähtematerjalist. Puhastatud fraktsioon või ühend sisaldab vähemalt umbes 50%, 60%, 70%, 80%, 90% või 95% nimetatud fraktsiooni või ühendit. Eelistatult sisaldab puhastatud fraktsioon või ühend vähemalt umbes 95%, 96%, 97%, 98% või 99% nimetatud fraktsiooni või ühendit. Veelgi eelistatumalt sisaldab puhastatud fraktsioon või ühend vähemalt 99,1%,

99,2%, 99,3%, 99,4%, 99,5%, 99,6%, 99,7%, 99,8% või 99,9% nimetatud fraktsiooni või ühendit.

Eelistatud teostuses käsitleb leiutis lähtematerjali orgaanilise fraktsiooni puhastamist.

Ühes teises eelistatud teostuses käsitleb leiutis vähemalt ühe, eelistatult vähemalt kahe, veel eelistatumalt kolme, nelja, viie, kuue, seitsme, kaheksa, üheksa või kümne anorgaanilise ühendi puhastamist. Ühes konkreetses teostuses käsitleb leiutis lähtematerjali kõigi anorgaaniliste koostisainete puhastamist.

Veel ühes teises teostuses käsitleb leiutis lähtematerjali orgaanilise fraktsiooni ja vähemalt ühe, eelistatult vähemalt kahe, veel eelistatumalt kolme, nelja, viie, kuue, seitsme, kaheksa, üheksa või kümne anorgaanilise ühendi puhastamist. Ühes konkreetses teostuses käsitleb leiutis lähtematerjali orgaanilise fraktsiooni ja kõigi anorgaaniliste ühendite puhastamist.

Leiutis käsitleb meetodit, mis hõlmab vähemalt üht tsüklit järgmistest etappidest:

a) lähtematerjali või sellest saadud materjali fluorimine; sellele järgneb

b) etapis a) fluoritud materjali töötlemine vesinikkloriidhappega.

Fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklisse sisenev materjal võib olla materjal, mida on juba modifitseeritud ühes või mitmes eelnevas fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklis.

Siin kasutatuna on mõisted „eeltöötlus“ ja „esimese etapi eelne" samaväärsed, neid saab vastastikku asendada ja need tähendavad lähtematerjali ükskõik millist töötlust, mis toimub enne esimest fluorimist. Sellise eeltöötluse eesmärk on lähtematerjali ettevalmistamine esimeseks fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsükliks. Sõltuvalt lähtematerjalist ja eraldatavast fraktsioonist/ühenditest ei tarvitse eeltöötlust alati vaja minna. Kasulik eeltöötlusviis on nanopurustamine.

Siin kasutatuna on mõisted „nanojahvatamine“ ja „nanopurustamine“ samaväärsed, neid saab vastastikku asendada ja need tähendavad materjali purustamist nanosuurusesse, eelistatult osakeste suuruseni umbes 1 nm kuni umbes 1 μm, eelistatumalt osakeste suuruseni umbes 10 nm kuni umbes 100 nm, isegi veelgi

eelistatumalt osakeste suuruseni umbes 50 nm. Nanopurustamist saab teha veskitega ja eelistatult toimub see neutraalses gaasikeskkonnas, nt CO2 atmosfääris.

Sõltuvalt lähtematerjali loomusest ja eraldatavatest fraktsioonidest/ühenditest võidakse kasutada ka mitmesuguseid teisi eeltöötlusmeetodeid. Näiteks võib rehvide pürolüüsil saadud tahma korral olla vajalik eeltöötlus rasva eemaldamiseks näiteks atsetooniga. Pärast töötlemist atsetooniga võib saadud materjali enne fluorimist täiendavalt filtreerida, pesta ja veel kord filtreerida. Kivisöe- ja kildatuha, püriidiräbu ning fosforiidi korral võib vaja minna eeltöötlust tsüklis kaevandaminefiltreerimine-purustamine-jahvatamine. Kui jahvatamine või purustamine ei tähenda nanojahvatamist, on see tavaliselt jahvatamine osakeste suuruseni umbes 1 μm kuni umbes 100 μm, eelistatumalt osakeste suuruseni umbes 1 μm kuni umbes 10 μm. Kivisöetuha eeltöötlus võib lisaks hõlmata flotatsiooni põlemata kivisöe eraldamiseks ja Fe3O4 magnetilist eraldamist. Pruunsöe korral võib olla vajalik nanopurustamine süsivesinikke sisaldava tahma eemaldamiseks. Settetiikides oleva tuha (nt kivisöe- ja kildatuha) korral võib olla vajalik hüdrauliline kaevandamine tiigi põhjast, millele järgneb läbipesu, kuivamine ja jahvatamine. Püriidiräbu korral võib vaja minna eeltöötlust tsüklis kaevandamine-purustamine-puhastaminejahvatamine. Vasekontsentraatide korral võib olla vajalik eeltöötlemine purustamisega. Need näited pole mingil moel piiravad ja on esitatud üksnes võimalike eeitöötlusviiside mitmekesisuse illustreerimiseks. Eeltöötlust on täiendavalt kirjeldatud allolevates lisades I kuni VI. Näiteid võimalike eeltöötlusmeetodite kohta on toodud ka joonisel 1.

Fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklite arv sõltub nimetatud fraktsiooni ja/või eraldatavate ühendite soovitavast puhtusest, aga ka nende fraktsioonide ja lisaks ka ühendite algsest puhtusest lähtematerjalis. Eelistatud teostuses hõlmab leiutisekohane meetod 1 kuni umbes 15 fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklit, eelistatult 1 kuni umbes 10 fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklit, eelistatumalt 1 kuni umbes 5 fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklit. Näiteks hõlmab leiutisekohane meetod üht, kaht, kolme, nelja või viit fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklit.

Siinkohal kasutatuna tähendab mõiste „fluorimine“ fluoriva aine lisamist

lähtematerjalile või nimetatud lähtematerjalist saadud materjalile. Fluoriva aine saab valida rühmast ammooniumfiuoriid ehk NH4F, vesinikfluoriidhape ehk HF, fluoriid ehk F ja kaaliumfluoriid ehk KF või nende segu. Leiutisekohaseks fluorimiseks on

kõige eelistatum ammooniumfiuoriid ehk NF4F. Sõltuvalt fiuoritavast ühendist toimub fluorimine temperatuuril umbes 5 °C kuni umbes 180 °C, eelistatult temperatuuril umbes 10 °C kuni umbes 90 °C, eelistatumalt temperatuuril umbes 20 °C kuni 90 °C, näiteks temperatuuril umbes 20 °C. Fluorimine toimub rõhul umbes 1 atm. Eelistatult toimub fluorimine vesilahuses. Eelistatult on lähtematerjal , fluoriv aine ja vesi vahekorras umbes 1 ; 4 : 10 kuni umbes 1 : 1 : 3. Näiteks on

lähtematerjal, fluoriv aine ja vesi vahekorras umbes 1 ; 4 : 10 või umbes 1 : 4 : 8 või umbes 1 : 1 : 3. Eelistatult esineb fluoriv aine vesilahuses kontsentratsioonis umbes 0,01 g/ml kuni umbes 1 g/ml, eelistatult kontsentratsioonis umbes 0,1 g/ml kuni umbes 0,5 g/ml ja eelistatumalt kontsentratsioonis umbes 0,33 mg/ml. Eelistatult kestab fluorimine umbes 2 tundi kuni 12 tundi, eelistatumalt umbes 4 tundi kuni umbes 8 tundi, veelgi eelistatumalt kestab fluorimine umbes 6 tundi. Fluorimise ajal fluoritakse kõik anorgaanilised ühendid peale väärismetallide, raskmetallide ja haruldaste muldmetallide. Kui fluoriv aine on NF4F, toimub fluorimine järgneva üldvõrrandi järgi:

ROH + n NH4F ->RFn + H2O + n NH3,

kus ROH on anorgaaniline hüdroksiid ja n on positiivne täisarv vahemikus 1 kuni 10, eelistatult vahemikus 1 kuni 5.

Eelistatud teostuses rakendatakse fluorimise ajal kavitatsiooni. Siinkohal kasutatuna on mõisted „kavitatsioon“ ja „ultrahelikavitatsioon“ samaväärsed , neid saab kasutada üksteise asemel ja need tähendavad ultrahelikavitatsiooniseadmete kasutamist, millega saadakse suure intensiivsusega ja madala sagedusega ultraheli, mis soodustab vedelikus toimuvaid mitmesuguseid keemilisi ja füüsikalisi protsesse, näiteks reaktsiooni initsieerimist ja segamist. Eelistatult rakendatakse kavitatsiooni kogu fluorimise ajal. Kavitatsioon võib toimuda sagedusel 20000 Hz, kusjuures kavitatsiooniseadme kiirguse mõjuala on 8-10 m2 liitri vee kohta.

Pärast fluorimist ja enne vesinikkloriidhappega töötlemist võib fluoritud materjali filtreerida ja/või pesta. Eelistatult fluoritud materjali filtreeritakse ja pestakse. Näiteks võib fluoritud materjali filtreerida vaakumfiltriga, seejärel pesta üks-kaks korda destilleeritud veega ja seejärel uuesti filtreerida.

Mõnesid fluoritud ühendeid saab vees hüdrolüüsimisega muundada otse oksiidideks. Sellisel juhul pole neid ühendeid vaja vesinikkloriidhappega töödelda. Näiteks kehtib see juhul, kui on tegemist ränifluoriidi ning alumiiniumfluoriidiga või raua fluoriididega.

Siin kasutatuna on mõisted „töötlemine vesinikkloriidhappega" või „HCl-töötlus“ või „kloorimine“ samaväärsed, neid saab kasutada üksteise asemel ja need tähendavad vesinikkloriidhappe lisamist fluoritud materjalile. HCl-töötlus toimub temperatuuril umbes 5 °C kuni umbes 180 °C, eelistatult temperatuuril umbes 10 °C kuni umbes 90 °C, eelistatumalt temperatuuril umbes 15 °C kuni 30 °C, isegi veelgi eelistatumalt temperatuuril umbes 20 °C. HCl-töötlus toimub rõhul umbes 1 atm. Eelistatult toimub HCl-töötlus vesilahuses. Eelistatult on HCl-i kontsentratsioon vesilahuses umbes 5% kuni umbes 35%, eelistatumalt umbes 10% kuni umbes 25%, veel eelistatumalt umbes 20%. Eelistatult on HCl-töötluse kestus umbes 6 h kuni umbes 48 h, eelistatumalt umbes 12 h kuni umbes 36 h, veelgi eelistatumalt umbes 24 h. HCl-töötlusel modifitseeritakse kõiki anorgaanilisi ühendeid peale väärismetallide, raskmetallide ja haruldaste muldmetallide järgneva üldvõrrandi järgi:

RFn + n HCl ->RCln + n HF,

kus R on anorgaaniline ühend ja n on positiivne täisarv vahemikus 1 kuni 10, eelistatult vahemikus 1 kuni 5.

Eelistatud teostuses rakendatakse vesinikkloriidhappega töötlemise ajal kavitatsiooni. Kavitatsiooni on kirjeldatud ülal fluorimise juures. Eelistatult rakendatakse kavitatsiooni kogu HCl-töötluse ajal.

Valikuliselt võib HCl-töötlus toimuda järgmiste ainete juuresolekul: ammoniaak NH3 (eelistatult kontsentratsioonil 25%), hüdrasiinhüdraat N2H4 (eelistatult puhtusastmega „h“), naatriumkarbonaat Na2CO3 (eelistatult tehnilise

puhtusastmega), kaaliumhüdroksiid KOH (eelistatult tehnilise puhtusastmega), magneesiumoksiid MgO (eelistatult tehnilise puhtusastmega), kaltsiumoksiid CaO (eelistatult tehnilise puhtusastmega), vesinikfluoriidhape HF (eelistatult umbes 50%), oblikhape C2H2O4 (eelistatult 0,03%) või nende segu.

HCl-töötlusega võib kaasneda hüdroksiidide redutseerimine.

Muude ühendite korral läheb vaja töötlemist vesinikkloriidhappega. Harvadel juhtudel eelistatakse töötlemist väävelhappega, näiteks CaF2 töötlemiseks järgmise võrrandi kohaselt:

CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF.

Enne järgmist fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklit võib eelmisest tsüklist saadud materjali filtreerida ja/või pesta. Eelistatult materjali filtreeritakse ja pestakse. Näiteks võib materjali filtreerida vaakumfiltriga, seejärel pesta üks-kaks korda destilleeritud veega ja seejärel uuesti filtreerida.

Pärast viimast fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklit võib sellest saadud materjali järeltöödelda. Siinkohal kasutatuna tähendab mõiste „järeltöötlus“ viimases fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklis saadud materjali ükskõik millist töötlust enne sorptsioontöötlust.

Järeltöötlus võib hõlmata filtreerimist ja/või pesemist. Eelistatult viimases fluorimisja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklis saadud materjali filtreeritakse ja pestakse. Näiteks võib materjali filtreerida vaakumfiltriga, seejärel pesta üks-kaks korda destilleeritud veega ja seejärel uuesti filtreerida.

Pärast viimast filtreerimist võib saadud tahke sademe kuivatada näiteks umbes 2 tunni jooksul temperatuuril umbes 100 °C. Sõltuvalt tahke sademe koostisest võib kasutada ka muid temperatuure, näiteks toatemperatuuri (umbes 20 °C). Kuivamist võib kiirendada tahke sademe segamisega.

Eelistatud teostuses regenereeritakse fluorimis- ja HCl-töötluse tsüklites kasutatavad reagendid (eelistatult NH4F ja HCl) täielikult. See väldib mürgiste ühendite võimalikku emissiooni kanalisatsiooni ja atmosfääri. "Täielikult regenereeritud" tähendab seda, et lahuses olevad NH4F ja HCl regenereeritakse

vähemalt umbes 80%, eelistatult vähemalt umbes 90%, veel eelistatumalt vähemalt umbes 95%, veelgi eelistatumalt vähemalt 99%, sellest veelgi eelistatumalt vähemalt umbes 99,9% ja isegi veel eelistatumalt vähemalt 99,99% ulatuses.

Regenereeritud lahust saab kasutada järgmistes fluorimis- ja HCl-töötlemistsüklites. Seega väheneb oluliselt leiutisekohase meetodi maksumus.

NH4F-i regenereerimiseks kogutakse fluorimis- ja HCl-töötlemistsüklites tekkinud gaasiline NH3 ja HF kokku ning lastakse omavahel reageerida järgmise võrrandi kohaselt: NH3 + HF -> NH4F.

HCl-i regenereerimiseks kuumutatakse anorgaanilisi kloriide sisaldavat lahust. Cl eraldatakse anorgaanilistest ühenditest ja HCl regenereeritakse järgmise võrrandi kohaselt: R-Cl2 + H2O ->2 HCl + R-O.

Eelistatud teostuses muundatakse HCl-i regenereerimisel saadud anorgaanilised hüdroksiidid kas oksiidideks või puhasteks keemilisteks elementideks. Pärast iga anorgaanilise ühendi puhastamist võib seda filtreerida ja/või pesta. Anorgaanilist ühendit võib enne pakendamist ka kuivatada.

Viimase filtreerimise ja valikulise kuivatamise järel võib saadud materjali enne sorptsioontöötlust nanojahvatada. Nanojahvatamist on kirjeldatud ülalpool.

Eelistatud teostuses hõlmab meetod viimasele fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklile ja saadud materjali valikulisele järeltöötlusele järgnevat vähemalt ühekordset sorptsioontöötlust.

Siin kasutatuna tähendab mõiste „sorptsioontöötlus“, et kasutatakse sorbenti, mis eraldab sorptsioontöödeldavast materjalist sorbaadi. Sellega eraldatakse ülejäänud sorptsioontöödeldavast materjalist nimetatud sorbaat, mida saab puhastada. Sorptsioontöötlus toimub temperatuuril umbes 5 °C kuni umbes 180 °C, eelistatult temperatuuril umbes 10 °C kuni umbes 100 °C, eelistatumalt temperatuuril umbes 15 °C kuni 30 °C, isegi veelgi eelistatumalt temperatuuril umbes 20 °C. Sorptsioontöötlus toimub rõhul umbes 1 atm. Eelistatult toimub sorptsioontöötlus vesilahuses.

Sorptsioonitsükiite arv sõltub sorbaadi kogusest ja lõppsaaduse puhtusele esitatavatest nõuetest, aga ka sellest, mitut sorbaati puhastatakse. Eelistatult puhastatakse üks sorbaat tsükli kohta. Eelistatud teostuses hõlmab leiutisekohane meetod 1 kuni umbes 20 sorptsioontöötluse tsüklit, eelistatult 1 kuni umbes 15 sorptsioontöötluse tsüklit, eelistatumalt 1 kuni umbes 10 sorptsioontöötluse tsüklit. Näiteks hõlmab leiutisekohane meetod üht, kaht, kolme, nelja, viit, kuut, seitset, kaheksat, üheksat või kümmet sorptsioontöötluse tsüklit.

Eelistatud teostuses rakendatakse sorptsioontöötluse ajal kavitatsiooni. Kavitatsiooni on kirjeldatud ülal fluorimise juures. Eelistatult rakendatakse kavitatsiooni kogu sorptsioontöötluse ajal.

Sorptsioontöötlust saab kasutada muuhulgas väärismetallide, raskmetallide ja haruldaste muldmetallide puhastamiseks.

Väärismetallide puhastamiseks saab kasutada polüditiopropaani ja selle derivaate. Polüditiopropaani kasutamist väärismetallide sorptsiooniks kirjeldab patent RU2134307. Kõik patendis RU2134307 kirjeldatud sorbendid ja sorptsiooni meetodid on siin kaasatud viitamisega.

Sorptsioontöötluseks saab kasutada ka ioonvahetusvaike, eelkõige raskmetallide ja haruldaste muldmetallide sorptsioonil. Selliseid ioonvahetusvaike kirjeldab Axioniti veebisait (https://axion-rnm.com/en/production). mille sisu on siin kaasatud viitamisega. Näiteks saab kelaativaid ioonvahetusvaike kasutada skandiumi, ruteeniumi, hõbeda, indiumi, antimoni, elavhõbeda, plii ja vismuti eraldamiseks; tugevalt aluselisi ioonvahetusvaike saab kasutada tooriumi ja uraani eraldamiseks; keskmiselt aluselisi ioonvahetusvaike saab kasutada vase eraldamiseks; nõrgalt aluselisi ioonvahetusvaike saab kasutada roodiumi, pallaadiumi, volframi, reeniumi ja joodi eraldamiseks; haruldaste muldmetallide eraldamiseks ettenähtud ioonvahetusvaike saab kasutada raskete haruldaste muldmetallide üheskoos eraldamiseks, haruldaste muldmetallide lahutamiseks ja molübdeeni, kaadmiumi, tseeriumi, lantaani, ameriitsiumi, tseeriumi, praseodüümi, neodüümi, gadoliiniumi, terbiumi, düsproosiumi, holmiumi, erbiumi, tuuliumi, üterbiumi ja luteetsiumi eraldamiseks; väärismetallide regenereerimiseks ette nähtud ioonvahetusvaike saab kasutada hõbeda, plaatina, pallaadiumi, kulla, ruteeniumi, roodiumi ja iriidiumi

regenereerimiseks. Muude metallide regenereerimiseks kasutatavad ioonvahetusvaigud ja sorbendid on näiteks ioonvahetusvaik liitiumi eraldamiseks, ioonvahetusvaik vanaadiumi eraldamiseks, ioonvahetusvaik koobalti eraldamiseks, ioonvahetusvaik nikli eraldamiseks, ioonvahetusvaik tsingi eraldamiseks, ioonvahetusvaik galliumi eraldamiseks, ioonvahetusvaik germaaniumi eraldamiseks, ioonvahetusvaik arseeni eraldamiseks, ioonvahetusvaik strontsiumi eraldamiseks, ioonvahetusvaik ütriumi eraldamiseks, ioonvahetusvaik molübdeeni eraldamiseks, ioonvahetusvaik kaadmiumi eraldamiseks, ioonvahetusvaik tseesiumi eraldamiseks, ioonvahetusvaik lantaani eraldamiseks ja ioonvahetusvaik ameriitsiumi eraldamiseks.

Sorptsioontöötluse ajal saab sorptsiooni soodustamiseks sorbendile lisada fluori, vesinikkloriidhapet ja muid happeid, näiteks vesinikfluoriidhapet või oblikhapet.

Iga sorptsioontöötluse tsükli vahel võib eelmisest tsüklist saadud materjali filtreerida ja/või pesta. Eelistatult materjali filtreeritakse ja pestakse. Näiteks võib materjali filtreerida vaakumfiltriga, seejärel pesta üks-kaks korda destilleeritud veega ja seejärel uuesti filtreerida.

Pärast iga anorgaanilise ühendi puhastamist võib seda filtreerida ja/või pesta. Anorgaanilist ühendit võib enne pakendamist ka kuivatada.

Pärast viimast sorptsioontöötluse tsüklit võib sellest saadud materjali allutada sorptsioonijärgsele töötlusele. Siinkohal kasutatuna tähendab mõiste „sorptsioonijärgne töötlus" viimasest sorptsioontöötluse tsüklist saadud materjali ükskõik millist töötlust.

Sorptsioonijärgne töötlus võib hõlmata filtreerimist ja/või pesemist. Eelistatult viimasest tsüklist saadud materjal filtreeritakse ja pestakse. Näiteks võib materjali filtreerida vaakumfiltriga, seejärel pesta üks-kaks korda destilleeritud veega ja seejärel uuesti filtreerida. Pärast viimast filtreerimist võib saadud materjali kuivatada ja seejärel pakkida. Selline sorptsioontöötlusel saadud materjal pole ohtlik ega väärtuslik. Seda saab kasutada ehitusmaterjalide lisandina või tagasitäitmiseks.

Teises aspektis käsitleb leiutis ka esimeses aspektis kirjeldatud meetodiga saadud saadusi.

Leiutise täiendavaid aspekte kirjeldatakse leiutisekohase meetodi rakendustes, mis kasutavad mitmesuguseid lähtematerjale. Neid tuleks käsitleda illustreerivana, mitte leiutise kasutusulatust piiravana. Rakendustele ühiseid reaktsioone ei kirjeldata iga rakenduse juures.

I. Kivisöetuha töötlemine

Maailma on kogunenud palju tuha- ja šlakijääke. Ainuüksi Venemaal on neid 3,5 miljardit tonni. Ühtlasi eraldub sadu miljoneid tonne kivisöeelektrijaamadest. See on nende laialdase sulgemise üks põhjus.

Kivisöetuha keemiline koostis varieerub suures ulatuses. Allolevas näites (vt tabel I) sisaldab tuhk palju germaaniumi (Ge). Meetod võimaldab ükskõik millise huvipakkuva ühendi eraldamist kivisöetuhast.

Kivisöetuha töötlemisel pakub peamist huvi alumosilikaatmaatriksi keemiline lagundamine ning suure turuväärtusega amorfse Al2O3 ja SiO2 eraldamine.

Fluoriva ainena kasutatakse keskkonnasõbralikku ammooniumfluoriidi ja -hüdrofluoriidi [NH3HF ja NH3(HF)2]. Tuleks pidada silmas, et fluorimine toimub temperatuuril mitte üle 190 °C, nii et on täielikult välistatud fluoriva aine lagunemine ohtlikeks vesinikfluoriidideks, mis algab 238 °C juures. Tehniline protsess toimub mitmes etapis.

1. Alumosilikaatide ja muude kõrvalainete fluorimine. Protsessi kirjeldavad näiteks järgmised keemilised reaktsioonid:

Al2O3 + 6NH3(HF)2 -> 2(NH4)3AlF6 + 3H2O

SiO2 + 3NH3(HF)2 -> (NH4)2SiF6 + 2H2O + NH3

Fe2O3 +6HF -> 2FeF2 + 3H2O

GeO + NH3(HF)2 -> GeF2 + H2O + NH3

2. Fluorimisel vabaneva ammoniaagi juhtimine sorptsiooniseadmesse ja seejärel fluoriva aine regenereerimine (kuni 99% ulatuses).

3. Ammooniumheksafluorosilikaadi (NH4)2SiF6 lahustamine vees.

4. Ränidioksiidhüdraadi SiO2*mH2O isoleerimine hüdrolüüsil ammoniaagiga: ;(NH4)2SiF6 + 4NH4OH -> SiO2*2H2O + 6NH3HF ja fluoriva aine regenereerimine.

5. Ränidioksiidhüdraadi kaltsineerimine +500 °C juures kaubandusliku amorfse ränidioksiidi saamiseks.

6. Ammooniumheksafiuoroaiuminaadi (NH4)3AlF6 lahustamine vees.

7. Alumiiniumhüdroksiidi Al(OH)3 isoleerimine (NH4)3AlF6 hüdrolüüsil ammoniaagiga ja fluoriva aine regenereerimine:

(NH4)3AlF6 + 3NH4OH -> Al(OH)3 + 6NH3HF.

8. Alumiiniumhüdroksiidi kaltsineerimine +500 °C juures kaubandusliku amorfse gamma-alumiiniumoksiidi saamiseks.

Tabel I. Kivisöetuha leiutisekohase meetodiga töötlemise ülevaade Fluorimise ja vesinikkloriidhappega töötlemise ajal toimub ultrahelikavitatsioon.

II. Tahma puhastamine pärast kasutatud rehvide pürolüüsi

Tahm on väärtuslik tooraine, mida saab kasutada kummi ja plasti täiteainena. Kasutatud rehvide pürolüüsil saadud tahma maksumus on tunduvalt väiksem kui loodusliku gaasi põletamist kasutava traditsioonilise meetodi korral. Siiski sisaldab pürolüüsil saadud tahm palju lisandeid (nt anorgaanilisi ühendeid) (vt tabel X).

Tavaliselt sisaldab tahm umbes 10 massiprotsenti kuni umbes 15 massiprotsenti anorgaanilisi ühendeid. Kahjuks ei võimalda lisandite suur osakaal selle kasutamist kummi, pigmentide ja kõrgtehnoloogiliste toodete lähteainena. Tõepoolest peab tahm rahvusvahelise standardi ASTM D1765 kohaselt sisaldama vähemalt 96% süsinikku ja mitte üle 1,2% väävlit.

Leiutisekohane meetod võimaldab saada tahma, milles on süsinikku vähemalt umbes 96%, eelistatult vähemalt umbes 98%, eelistatumalt vähemalt umbes 99%, veelgi eelistatumalt vähemalt umbes 99,5% ning mille väävlisisaldus on mitte suurem kui 1%, eelistatult mitte suurem kui umbes 0,5%, eelistatumalt mitte suurem kui umbes 0,3% ja veelgi eelistatumalt mitte suurem kui umbes 0,1%. Ühes konkreetses teostuses on leiutisekohase meetodi kasutamisel väävlisisaldus 0%. Leiutisekohane meetod võimaldab tahma pürolüüsi kommertsialiseerida.

Eesmärgi saavutamiseks saab leiutisekohast meetodit kasutada järgmiselt.

1. Kõigepealt toimub tahma eeltöötlus, mis eemaldab rasva ja tahmagraanuleid katva orgaanilise kile. Eeltöötluse saab teha atsetooniga, mille massivahekord tahmaga on näiteks 1 : 3, temperatuuril umbes 20 °C kuni umbes 25 °C. Eeltöötluse kestus võib olla umbes 24 tundi.

2. Filtreerimine, pesemine destilleeritud veega ja filtreerimine.

3. Esimene fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsükkel.

a. Ammooniumfluoriidi NFLF lahuse lisamine, nii et massivahekord TAHM : AMMOONIUMFLUORHD : VESI on umbes 1 : 1 : 3, temperatuuril umbes 80 °C kuni umbes 90 °C umbes 5 kuni umbes 7 tunni vältel. Selle

etapi eesmärk on tahmas olevate anorgaaniliste ühendite fluorimine. Töötluse ajal mõjutatakse reaktsioonikeskkonda ultrahelikavitatsiooniga umbes 8 kuni umbes 10 m2 suurusel pinnal.

b. Filtreerimine, pesemine destilleeritud veega ja filtreerimine.

c. Umbes 20% vesinikkloriidhappe lisamine filtraadi vesilahusele, nii et massivahekord TAHM : HCL-i LAHUS on umbes 1 : 3, temperatuuril umbes 20 °C kuni umbes 25 °C umbes 20 tunni kuni umbes 28 tunni vältel. Selle etapi eesmärk on anorgaaniliste fluoriidide muundamine lahustuvateks anorgaanilisteks kloriideks. Töötluse ajal mõjutatakse reaktsioonikeskkonda ülalkirjeldatud viisil ultrahelikavitatsiooniga.

4. Filtreerimine, pesemine destilleeritud veega ja filtreerimine.

5. Täiendavaid fluorimis- ja HCl-töötlemistsükleid võib rakendada süsiniku soovitava puhtuse saavutamiseni. Eelistatult sooritatakse üks kuni viis tsüklit, eelistatumalt umbes kolm tsüklit.

6. Filtreerimine, pesemine destilleeritud veega ja filtreerimine.

7. Kuivatamine umbes 2 tunni jooksul temperatuuril umbes 100 °C.

8. Kogu kasutatud lahuse regenereerimine, mis väldib heitmete sattumist kanalisatsiooni ja atmosfääri.

a. Pärast töötlemist atsetooniga destilleeritakse atsetooni sisaldav lahus atsetooni regenereerimiseks. Regenereeritud atsetooni saab uuesti kasutada järgmises tahmast rasva eemaldamise tsüklis. Tahmast atsetooniga eemaldatud pürolüüsiõli saab juhtida elektrijaama põlemiskambrisse.

b. Fluorimis- ja HCl-töötlemistsüklites tekkinud gaasiline NH3 ja HF kogutakse kokku, NH4F regenereeritakse ja seda saab kasutada järgmistes fluorimistsüklites.

c. Anorgaanilisi kloriide sisaldavat lahust kuumutatakse temperatuuri umbes 75 °C kuni umbes 100 °C, eelistatult temperatuuri! umbes 100 °C. Sellega

eraldatakse anorgaanilistest ühenditest Cl- ja regenereeritakse HCl. HCl-i saab uuesti saata järgmisse vesinikkioriidhappega töötlemise tsüklisse.

9. Eelmisel etapil saadud anorgaanilised hüdroksiidid muundatakse kas oksiidideks või puhasteks keemilisteks elementideks. Need väärtuslikud elemendid saab seejärel turule lasta.

Tabel II. Pürolüüsitud tahma leiutisekohase meetodiga töötlemise ülevaade

III. Põlevkivituha töötlemine

100 aastat põlevkivienergeetikat on Eestisse jätnud üle 700 miljoni tonni põlevkivituhka, mis saastab jõgesid ja teisi veekogusid.

Põlevkivituha töötlemine sarnaneb kivisöetuha töötlemisega, mida on kirjeldatud ülal (vt rakendus I). Puhast kustutamata lupja ei esine looduses, tavaliselt saadakse seda lubjakivi kaltsineerimisel. Seejuures heidetakse atmosfääri suur kogus CO2.

CaO eraldamine toimub järgmise keemilise reaktsiooniga:

CaO + NH3(HF)2 -> CaF2 + H2O + NH3.

Tabel III. Põlevkivituha leiutisekohase meetodiga töötlemise ülevaade

IV. Püriidiräbu töötlemine

Praeguseks on maailmas kogunenud sadu miljoneid tonne püriidiräbu. Püriidiräbu tekib püriidikontsentraatide põletamisel väävelhappe ja väetiste tootmisel.

Sademete ja muude ilmanähtuste mõjul võib püriidiräbust vabaneda mitmesuguseid, sealhulgas ka väga mürgiseid raskmetalle. Ühest küljest ohustab püriidiräbu keskkonda, vett ja õhku. Teisest küljest saab sellest väärtuslikke ühendeid, näiteks väärismetalle ja haruldasi metalle.

Vase eraldamine toimub järgmise fluorimisreaktsiooniga:

CuO + 2HF -> CuF2 + H2O.

Sorptsioon toimub järgmiselt.

Püriidiräbust üle jäänud materjal segatakse kaltsiumkloriidiga ja töödeldakse kõrgel temperatuuril. Selle tulemusel moodustuvad väärismetallide kloriidid, mis sublimeeruvad ja püütakse kinni absorberis, mida läbib vesilahus. Koos absorberist lahkuva vesilahusega satuvad nad segajaga varustatud mahutisse. Sellesse mahutisse lisatakse patendis RU2134307 kirjeldatud sorbenti (aktiivsütt või orgaanilisi polümeere). Mahuti sisu segatakse temperatuuril +80-85 °C ühe tunni jooksul, seejärel viiakse töödeldud lahus imifiltrile. Filtreerimisel saadud filtraati saab taaskasutada ülalmainitud absorberis. Neeldunud väärismetalle sisaldav tahke sorbendisade koos filtrimaterjaliga eemaldatakse imifiltrist ja põletatakse muhvelahjus. Saadud materjal on vähemalt 90% väärismetalle sisaldav kontsentraat, mille saab saata rafineerimisele.

Tabel IV. Püriidiräbu leiutisekohase meetodiga töötlemise ülevaade V. Fosforiidi töötlemine

Maailmas on palju madala väärtusega fosforiiti. Seda saab töödelda leiutisekohase meetodiga. Fosforiit sisaldab väga sageli haruldasi metalle (nt kulda), mida saab eraldada leiutisekohase meetodiga.

Fosforiidi töötlemise põhireaktsioon toimub järgmise võrrandi kohaselt:

Ca3(PO4)2 + 6HF = 3CaF2 + 2H3PO4.

Sorptsiooni kirjeldus

Fosforiiti fluoritakse nõudluspunkti 1 kohaselt, saadud jääki töödeldakse vesinikkloriidhappega. Selle tulemusel moodustub fosforhappelahus, milles on väärismetallid. Väärismetallide absorbeerimiseks lisatakse lahusele meie sorbenti (või siis orgaanilisi polümeere). Lahust segatakse ühe tunni jooksul temperatuuril +50-55 °C, seejärel viiakse töödeldud lahus imifiltrile. Filtreerimisel saadud filtraat saadetakse fosforhappe või ammofossi tootmiseks. Neeldunud väärismetalle sisaldav tahke sorbendisade koos filtrimaterjaliga eemaldatakse filtri otsast ja põletatakse muhvelahjus. Saadud materjal on vähemalt 90% väärismetalle sisaldav kontsentraat, mille saab saata rafineerimise e, kui õigusaktid lubavad kulda ise eraldada.

Tabel V. Fosforiidi leiutisekohase meetodiga töötlemise ülevaade

VI. Vasekontsentraatide töötlemine

Vasekontsentraat on lähtematerjal, mis sisaldab umbes 20% kuni umbes 30% vaske. Harilikult eraldatakse vask metallurgiliselt või elektrolüüsil. Esimest meetodit iseloomustab suur energiatarve. Tekib oluline jääkmaterjal: räbu, mis sisaldab vaske ja muid väärtuslikke aineid, sealhulgas kulda, hõbedat, molübdeeni jne. Teist meetodit iseloomustavad olulised kaod (aurustumisel), kahjulike ühendite sattumine atmosfääri, suur energiatarve ja väärtuslike komponentide sattumine jäätmete sekka.

Leiutisekohase meetodi kasutamine vasekontsentraatide töötlemiseks on revolutsioon vasemetallurgias.

Leiutisekohase meetodiga ekstraheeritakse vasekontsentraadis olevate kõigi ühendite oksiidid fluorimisega ja vesinikkloriidhappega töötlemisel, väärismetallid eraldatakse sorptsioontöötlusega. Seejärel redutseeritakse vaskoksiid grafiidiga puhtaks vaseks. Selle meetodiga on võimalik saada keemiliselt puhast (99,99%) vaske. Allesjäänud jäätmeid on väga vähe ja nad on kahjutud. Energiakulu väheneb ega teki atmosfääri saastavaid mürgiseid heitmeid.

Molübdeeni fluorimine toimub järgmise reaktsioonivõrrandi järgi:

MoO3 + 6HF = MoF6 + 3H2O.

Tabel VI. Vasekontsentraadi leiutisekohase meetodiga töötlemise ülevaade

VII. Süsivesiniktahma eraldamine suure tuhasisaldusega pruunsöest

Leiutajad avastasid, et sarnaselt tahma saamisega pürolüüsitud rehvidest saab väga sarnaste omadustega materjali suure tuhasusega pruunsöe puhastamisel leiutisekohase meetodiga. Saadust nimetati süsivesinikutahmaks (HCB).

Süsivesinikutahma lähtematerjal on pruunsüsi, eelistatult selline, mille tuhasus on vähemalt umbes 10%, eelistatumalt vähemalt umbes 15%, isegi veelgi eelistatumalt vähemalt umbes 20%. Leiutisekohane meetod võimaldab saada tahma, milles on süsinikku vähemalt umbes 98%, eelistatult vähemalt umbes 99%, eelistatumalt

Tabel VII. Pruunsöetuha leiutisekohase meetodiga töötlemise ülevaade vähemalt umbes 99,5%, isegi veelgi eelistatumalt vähemalt umbes 99,7%, teise variandina vähemalt 99,9%. Huvitaval kombel ei sisalda HCB väävlit. HCB- on mitmeid eeliseid klassikalise tahma ees.

• Selle tihedus on väiksem kui klassikalisel tahmal. Tõepoolest, tahma tihedus on umbes 1,8 g/cm3, samas kui leiutisekohase HCB tihedus on umbes 0,6 g/cm3 kuni umbes 1,4 g/cm3 , eelistatult umbes 0,8 g/cm3 kuni 1,2 g/cm3 , veelgi eelistatumalt umbes 1 g/cm3. Tihedusel 1 g/cm3 oleks rehv 24% kergem.

•See on kõvem kui klassikaline tahm.

•See ei sisalda väävlit. Väävel on tahma peamine saasteaine, nii et tegemist on hiigelsuure eelisega.

• Lähfeaine on odavaim ebakvaliteetne kivisüsi, mitte looduslik gaas või naftatooted.

•Tootmiskulud on mitu korda väiksemad kui tavalise tahma korral.

• Tootmistehnoloogia on palju lihtsam kui see, mida tavaliselt kasutatakse tahma tootmisel.

• Energiatarve on mitu korda väiksem kui tahma tootmiseks tavaliselt kasutataval meetodil.

HCB saamiseks kasutatakse leiutisekohast meetodit rakenduste I ja II kirjelduse järgi (ülalpool, vt ka allolevat tabelit VII).

Laboritingimustes saavutati nõutav puhtus kolme leiutisekohase meetodi tsükliga.

Tabei VIII. Mitmesugusest lähtematerjalist eraldatavad anorgaanilised ühendid

Leiutise muid aspekte ja eeliseid kirjeldatakse järgnevas, katseid käsitlevas jaotises, mida tuleks käsitleda illustreerivana, mitte leiutise kasutusulatust piiravana.

Näited

1. Kasutatud rehvide pürolüüsil saadud tahma puhastamine

Igal aastal viiakse maailmas 60 miljonit tonni kasutatud rehve spetsiaalsetesse prügilatesse. Pärast jahvatamist saab neid kasutada asfaldi ja muude ehitusmaterjalide lisandina. Sellele vaatamata piiravad selliste lisandite turustamist järgmised tegurid.

1. Väike maksumus.

2. Võimetus müüa lisandeid tootmiskohast kaugemale, kuna logistika avaldab mõju hinnale.

3. Pakkumine ületab oluliselt nõudlust.

Selle tulemusel on rehvide taastöötlemisega seotud probleemid jäänud lahendamata. Üle kogu maailma on kasutatud rehvide prügilad täis, aeg-ajalt nad põlevad (hiljuti Leedus) ja neist eraldub pidevalt umbes 120 kahjulikku ainet. Onkoloogilisest seisukohast on kõige ohtlikumad ühendid N-nitrosoamiinid. Need gaasid on õhust raskemad, mistõttu ei lendu nad atmosfääri ülemistesse kihtidesse, vaid kogunevad maapinnal ülemiste hingamisteede kõrgusel.

Leiutisekohase meetodi kasutamine võimaldaks kasutatud rehvide ümberkäitlemisel saada 18 miljonit tonni tahma aastas.

Samal ajal toodetakse maailmas igal aastal 20 miljonit tonni tahma naftast ja gaasist, mida saaks säästa.

Lähtematerjalina kasutati pürolüüsitahma, mille tootja oli Hansa Biodiesel OÜ (Tallinn, Eesti).Tahma koostist analüüsiti (vt allolevat tabelit X). Leiti mitmesuguseid anorgaanilisi ühendeid, mida oli kokku 10,7%. Vaid 89,3% puhtusega tahm jääb selgelt allapoole rahvusvahelisi norme (ASTM D1765) ja on seetõttu väikese kaubandusliku väärtusega.

Leiutisekohast meetodit kasutati 100 g sellise tahma töötlemiseks. Esiteks viidi 100 g tahma magnetsegajaga polüetüleenreaktorisse, mis täideti atsetooniga (300 g). Reaktsioon viidi läbi 24 tunni jooksul temperatuuril 20 °C ja perioodiliselt segades.

24 tunni möödumisel filtreeriti reaktoris olev suspensioon laboratoorse vaakumfiltriga, seejärel pesti 2 liitri destilleeritud veega ja seejärel filtreeriti samades tingimustes uuesti.

Saadud tahke sade viidi seejärel elektrilise küttesüsteemiga fluoroplastist reaktorisse. Reaktorisse lisati 100 grammi ammooniumfluoriidi NH4F ja 300 ml destilleeritud vett. Sellele järgnes segamine ja kuumutamine 90 °C-ni. Reaktor kaeti kaanega, millesse oli paigaldatud ultrahelikiirgur. Aktiivse pinna suurus oli 4 m2. Reaktori kattes on ka kaks klappi vee sisselaskmiseks ja ammoniaagi (NH3) väljalaskmiseks. Ammoniaak lahustatakse seejärel veepaagis. Fluorimine toimus suspensiooni pideval ultrahelikavitatsioonil. Fluorimine kestis 6 tundi. Lisati 40 ml vett. Fluorimise lõppedes filtreeriti reaktoris olev suspensioon laboratoorse vaakumfiltriga, seejärel pesti 2 liitri destilleeritud veega ja seejärel filtreeriti uuesti.

Seejärel viidi tahke sade magnetsegajaga polüetüleenreaktorisse ja segati 20% vesinikkloriidhappe (HCl) lahusega (300 g). Reaktoril on kate, milles oleva klapi kaudu eemaldatakse tekkinud vesinikfluoriid HF. HF lisatakse seejärel paaki, milles on juba NH3 lahus. Nii regenereeritakse NFLF. Reaktsioon viiakse läbi 24 tunni jooksul temperatuuril 20 °C ja perioodiliselt segades. Reaktor kaetakse kaanega, millesse oli paigaldatud ultrahelikiirgur. Aktiivse pinna suurus oli 4 m2. HCl-töötlus toimus suspensiooni pideval ultrahelikavitatsioonil. Vesinikkloriidhappega töötlemise lõppedes filtreeritakse reaktoris olev suspensioon laboratoorse vaakumfiltriga, pestakse seejärel kaks korda kahe liitri destilleeritud veega ja filtreeritakse seejärel.

Kokku läbis tahm kolm ühesugust fluorimis- ja HCl-töötlemistsüklit.

Saadud tahke sade kuivatatakse 2 tunni jooksul temperatuuril 100 °C.

Analüüsiti saadud tahma koostist. Tulemused on näidatud tabelis XI (allpool). Saadud tahm sisaldab vaid 0,7% anorgaanilist ühendeid. Pärast leiutisekohase meetodiga töötlemist saadud tahm on suurepärase puhtusega (99,3% süsinikku) ja vastab rahvusvahelise standardi ASTM D1765 nõuetele. Lisaks sellele, et süsinikuprotsent (99,3%) on tunduvalt suurem kui nõutakse (96%), on ka väävlisisaldus (0,37%) tunduvalt väiksem kui norm (1,3%). Sellist tahma saab kasutada mitte üksnes kummi ja pigmentide tootmise, vaid ka kõrgtehnoloogiliste toodete lähtematerjalina.

Need tulemused näitavad, et leiutisekohase meetodi kasutamisel saab kasutatud rehvide pürolüüsil saadud halva kvaliteediga tahmast toota väga puhast tahma. Viimaks saaks leiutisekohase meetodiga teha järgmist:

1) puhastada planeedi kasutatud rehvidest;

2) hoida kokku kogu naftat ja gaasi, mida tavaliselt kasutatakse tahma tootmiseks;

3) hoida kokku kogu energiat, mis tavaliselt kulub tahma tootmiseks;

4) viia rehvitööstus ja mõni muu kummitööstusharu kooskõlla Rio de Janeiro keskkonna- ja arengudeklaratsiooni nõuetega.

Tabel IX. Anorgaaniliste ühendite osakaal kasutatud rehvide püroiüüsii saadud tahmas Tabel X. Anorgaaniliste ühendite osakaal leiutisekohase meetodiga töödeldud tahmas

Claims (13)

1. 1. Meetod orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite täielikuks töötlemiseks, mis sisaldab lähtematerjali või sellest saadud materjali fluorimist ja mis erineb selle poolest, et meetod sisaldab vähemalt üht tsüklit järgnevatest etappidest: a) lähtematerjali või sellest saadud materjali fluorimine; millele järgneb b) etapis a) fluoritud materjali töötlemine vesinikkloriidhappega.
2. 2. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklites kasutatavad reagendid, eelistatult NH4F ja HCl, regenereeritakse vähemalt 95% ulatuses, eelistatult vähemalt 97% ulatuses, eelistatumalt vähemalt 99% ulatuses, veelgi eelistatumalt vähemalt 99,9% ulatuses.
3. 3. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1 või 2, mis erineb selle poolest, et leiutisekohane meetod sisaldab lisaks viimases fluorimis- ja vesinikkloriidhappega töötlemise tsüklis saadud materjali vähemalt ühekordset sorptsioontöötlust.
4. 4. Meetod vastavalt mistahes eelnevale nõudluspunktile, mis erineb selle poolest, et üks või mitu fluorimist, töötlemist vesinikkloriidhappega ja sorptsioontöötlust toimub vesilahuses.
5. 5. Meetod vastavalt mistahes eelnevale nõudluspunktile, mis erineb selle poolest, et töötlemisel, mis on valitud nimekirjast fluorimine, töötlemine vesinikkloriidhappega ja sorptsioontöötlus, kasutatakse vähemalt ühel korral ultrahelikavitatsiooni.
6. 6. Meetod vastavalt nõudluspunktile 5, mis erineb selle poolest, et uitrahelikavitatsiooni kasutatakse igal fluorimisel, kloorimisel ja sorptsioontöötlusel.
7. 7. Meetod vastavalt mistahes eelnevale nõudluspunktile, mis erineb selle poolest, et meetod sisaldab enne esimest fluoreerimist või materjali sorptsioontöötlust lisaks lähtematerjali nanopurustamise etappi, mis toimub neutraalses gaasikeskkonnas, näiteks CO2 atmosfääris ja sisaldab materjali purustamist nanosuurusesse, eelistatult osakeste suuruseni umbes 1 nm kuni 1 μm, eelistatumalt osakeste suuruseni 10 nm kuni 100 nm, isegi veelgi eelistatumalt osakeste suuruseni umbes 50 nm.
8. 8. Meetod vastavalt mistahes eelnevale nõudluspunktile, mis erineb selle poolest, et meetodit kasutatakse temperatuuril 10 °C kuni 100 °C, eelistatumalt temperatuuril 15 °C kuni 50 °C, isegi veelgi eelistatumalt temperatuuril 20 °C.
9. 9. Meetod vastavalt mistahes eelnevale nõudluspunktile, mis erineb selle poolest, et leiutisekohane lähtematerjal valitakse järgmistest rühmadest: tahm, näiteks kasutatud rehvide pürolüüsil saadud tahm, kivisöetuhk, püriidiräbu, kildatuhk, näiteks põlevkivituhk, pruunsüsi, tööstusjäätmed, näiteks vase-niklitööstuse, titaanimagneesiumitööstuse ja tsingitööstuse jäätmed, liitiumioonakud, maagid, sealhulgas algsed, meteoriitsed ja töödeldud maagid, näiteks uraanimaagid, kullamaagid, hõbedamaagid, plaatinamaagid, tinamaagid, vasemaagid, niklimaagid, rauamaagid, arseenimaagid, mangaanimaagid, pliimaagid, tsingimaagid, koobaltimaagid, antimonimaagid, alumiiniumimaagid, fosfaadimaagid, sealhulgas fosforiit ja apatiidimaagid, sulfiidimaagid ja polümetallimaagid, sealhulgas ükskõik milliste metallide maakide kombinatsioonid, näiteks vase- ja niklimaagid ning plii- ja tsingimaagid, maakide tööstusliku töötlemise jäägid, näiteks räbumaagid, sealhulgas ükskõik millise ülalmainitud maagi räbumaagid, vasekontsentraadid, lubjakivisarnased materjalid, elektroonika trükkplaadid, vasesulameid ja vasesulamite tolmu, eelistatult vähemalt umbes 50% metallisisaldusega, sisaldavad jäätmed, pronksi ja pronksitolmu, eelistatult vähemalt 50% metallisisaldusega, sisaldavad jäätmeid, messingut ja messingutolmu, eelistatult vähemalt umbes 50% metallisisaldusega, sisaldavad jäätmed või nende segud.
10. 10. Meetod vastavalt nõudluspunktile 9, mis erineb selle poolest, et lähtematerjal on tahm, eelistatult tahm, mille puhtusaste on väiksem kui 96%, eelistatumalt väiksem kui 90%.
11. 11. Meetod vastavalt kõigile nõudluspunktidele 1kuni 10, mis erineb selle poolest, et vähemalt ühe huvipakkuva fraktsiooni või ühendi koostises on lähtematerjali orgaaniline fraktsioon, eelistatult on vähemalt üks huvipakkuv fraktsioon või ühend lähtematerjali orgaaniline fraktsioon.
12. 12. Meetod vastavalt mistahes eelnevale nõudluspunktile, mis erineb selle poolest, et vähemalt ühe huvipakkuva fraktsiooni või ühendi koostises on vähemalt üks lähtematerjali anorgaaniline koostisaine, eelistatult mitu lähtematerjali anorgaanilist koostisainet, veelgi eelistatumalt kõik lähtematerjali anorgaanilised koostisained.
13. 13. Meetod vastavalt nõudluspunktile 12, mis erineb selle poolest, et anorgaanilised ühendid valitakse rühmast oksiidid, näiteks ränioksiid ehk kvarts ehk SiO2, alumiiniumoksiid ehk korund ehk Al2O3, raud(III)oksiid ehk diraudtrioksiid ehk rauamennik ehk Fe2O3, kaltsiumoksiid ehk kustutamata lubi ehk CaO, magneesiumoksiid ehk MgO, kaaliumoksiid ehk K2O, naatriumoksiid ehk Na2O, vääveltrioksiid ehk SO3, difosforpentoksiid ehk P2O5, titaandioksiid ehk TiO2, strontsiumoksiid ehk SrO, mangaandioksiid ehk MnO, baariumoksiid ehk BaO, diarseentrioksiid ehk As2O3, kroom(II)oksiid ehk Cr2O3, tsirkoonium(IV)oksiid ehk ZrO2, vask(II)oksiid ehk CuO, vanaadium(V)oksiid ehk V2O5, tina(IV)oksiid ehk SnO2, tseerium(IV)oksiid ehk CeO2, tsinkoksiid ehk ZnO, koobalt(II, III)oksiid ehk koobalttetroksiid ehk CO3O4, nikkel(II)oksiid ehk NiO, lantaanoksiid ehk La2O3, rubiidiumoksiid ehk Rb2O, vismut(III)oksiid ehk Bi2O3, plutooniumdioksiid ehk PuO2, plaatina(IV)oksiid ehk PtO2, reenium(VII)oksiid Re2O7, ütrium(III)oksiid ehk Y2O3, neodüüm(III)oksiid ehk Nd2O3, plii(II)oksiid ehk PbO ja volfram(VI)oksiid ehk volframtrioksiid ehk WO3; fosfori haliidid, eelkõige valemile PX3 vastavad trihaliidid ehk valemile PX5 vastavad pentahaliidid, fosfor(II)haliidid, näiteks valemile P2X4 vastavad haliidid, oksühaliidid näiteks valemile POX3 vastavad haliidid, tiohaliidid, näiteks valemile PSX3 vastavad haliidid ja selehaliidid, näiteks valemile PSeX3 vastavad haliidid, kusjuures 3, 4 ja 5 X on elemendid, mis on valitud rühmast fluor ehk F, kloor ehk Cl, broom ehk Br, jood ehk I või nende ükskõik milline kombinatsioon; kaltsiumkarbonaat ehk CaCO3; väärismetallid, näiteks ruteenium ehk Ru, roodium ehk Rh, pallaadium ehk Pd, hõbe ehk Ag, osmium ehk Os, iriidium ehk Ir, plaatina ehk Pt ja kuld ehk Au; leelismuldmetallid, näiteks berüllium ehk Be, magneesium ehk Mg, kaltsium ehk Ca, strontsium ehk Sr, baarium ehk Ba ja raadium ehk Ra; haruldased muldmetallid, näiteks tseerium ehk Ce, düsproosium ehk Dy, erbium ehk Er, euroopium ehk Eu, gadoliinium ehk Gd, holmium ehk Ho, lantaan ehk La, luteetsium ehk Lu, neodüüm ehk Nd, praseodüüm ehk Pr, promeetium ehk Pm, samaarium ehk Sm, skandium ehk Sc, terbium ehk Tb, tuulium ehk Tm, üterbium ehk Yb ja ütrium ehk Y; kloor ehk Cl, tseesium ehk Cs, tsink ehk Zn, titaan ehk Ti, räni ehk Si, fosfor ehk P, väävel ehk S, vask ehk Cu, raud ehk Fe, naatrium ehk Na, koobalt ehk Co, alumiinium ehk Al, jood ehk I , mangaan ehk Mn, kaalium ehk K, molübdeen ehk Mo, reenium ehk Re, broom ehk Br, plii ehk Pb, vismut ehk Bi, kaadmium ehk Cd, strontsium ehk Sr, germaanium ehk Ge, nikkel ehk Ni, indium ehk In, antimon ehk Sb, elavhõbe ehk Hg, toorium ehk Th, uraan ehk

    U , volfram ehk W, ameriitsium ehk Am , vanaadium ehk V, gallium ehk Ga, nioobium ehk Nb, tantaal ehk Ta ja arseen ehk As, eelistatumalt valitakse leiutisekohased anorgaanilised ühendid järgmistest rühmadest: ränioksiid ehk kvarts ehk SiO2, alumiiniumoksiid ehk korund ehk Al2O3, vask ehk Cu , raud ehk Fe, kuld ehk Au, plaatina ehk Pt, hõbe ehk Ag, germaanium ehk Ge, titaan ehk Ti, kaltsiumoksiid ehk kustutamata lubi ehk CaO, fosfor P, kaltsiumkarbonaat ehk CaCO3 ja raud(III)oksiid ehk diraudtrioksiid ehk rauamennik ehk Fe2O3.