Способ десульфурации ванадийсодержащих шламов мазутных теплоэлектростанций

 

Изобретение относится к металлургии ванадия, в частности к извлечению ванадия из ванадиевых серусодержащих материалов, например шламов мазутных теплоэлектротанций, и может быть использовано при производстве феррованадия и сплавов ванадия. Цель изобретения выделение из шлама серы в виде товарного продукта при получения кондиционного ванадиевого продукта, исключение токсичных стоков и снижение водопотребления. Фильтрат, полученный после мокрого помола шлама и обработки пульпы раствором соды, вновь подают на мокрый помол после выведения из него 20 95% сульфат-ионов, а промывку твердой фазы после фильтрации проводят раствором соды с концентрацией 2 50 г/л при Т Ж 1 (1,5 2,8) с подачей промывного раствора на мокрый помол. Способ позволяет выделить сульфат-ион в виде товарного сульфата натрия, пригодного для применения в стекольной, кожевенной и химичекой промышленности, водопотребление в технологический цикл снижено в 2,8 6 раз. 6 табл. 1 черт.

Изобретение относится к металлургии ванадия, а именно к извлечению ванадия из ванадиевых серусодержащих материалов, в частности из шламов мазутных теплоэлектростанций (ТЭС), и может быть использовано при производстве феррованадия и сплавов ванадия. Целью изобретения является выделение из шлама серы в виде товарного продукта при получении кондиционного ванадиевого продукта, исключение токсичных стоков и снижение водопотребления. Сущность способа иллюстрируется примерами. П р и м е р 1 (по прототипу). Навеску шлама 0,1 кг (состав шлама, мас. V₂O₅ 6,9; SO₄^{- -} 15,81; CaO 28,6; MgO 1,04; Fe₂O₃ 21,31; SiO₂ 3,0, остальное потери при прокаливании) измельчили до фракции 0,16 мм, и провели обработку в растворе соды с концентрацией 60 г/л при рН 8,2-9 и Т:Ж-1:5 в течение 1 ч. Затем вводили 0,02 кг конверторного шлака. После обработки раствором соды проводили фильтрацию пульпы. Фильтрат использовали на обработке новой порции шлама, а твердую фазу промывали водой с Т:Ж 1:3 и промывную воду (с содержанием V₂O₅ 0,05-0,17 г/л и 15-30,6 г/л SO₄^{- -} сливали. Результаты экспериментов приведены в табл. 1. Из результатов эксперимента следует, что при использовании фильтрата в обороте происходит накопление сульфат-ионов в растворе с 41,0 до 86,1 г/л. Поэтому при многократном использовании фильтрата десульфурация шлама проходит неполно и, как следствие, содержание сульфат-ионов в твердой фазе возрастет уже на 3-м цикле до 10,23% (S 3.41). Токсичные стоки за счет сброса промывного раствора, содержащего V₂O₅ до 0,17 г/л и SO₄ до 30,6 г/л, составляют 2,5 л/кг шлама. Со стоками и с твердой фазой теряется от 31,6 до 93,9% сульфат-ионов, и сера, как полезный компонент шлама, безвозвратно теряется. Водопотребление на 2-4 циклах составляет 4,4 л/кг шлама. П р и м е р 2. Предлагаемый способ. Для отработки концентрации раствора соды, подаваемого на промывку твердой фазы, 1,2 кг шлама (состав приведен в примере 1) обработали 6 л фильтрата, полученного после обработки шлама ТЭС (см. пример 1 с концентрацией 41,0 г/л SO₄^{- -}. В пульпу ввели 0,36 кг соды до рН 8,7 и перемешивали в течение 0,5 ч при 45^оС. Пульпу отфильтровывали и получили твердую фазу с влагой 53% и содержанием SO₄^{- -} (на сухую массу) 14,32% (или S 4,77% ) и фильтрат с концентрацией SO₄^{- -} 51,5 г/л. Степень десульфурации шлама составила 46,7% Твердую фазу разделяли на равные навески 0,1 кг (по сухому) и промыли репульпацией каждую порцию раствором соды при Т:Ж 1:2,5 с концентрацией 1-51 г/л в течение 0,5 ч. Результаты, приведенные в табл. 2, показывают, что оптимальной концентрацией раствора соды является 2-50 г/л. При снижении концентрации раствора соды менее 2 г/л десульфурация проходит неполно и в твердой фазе содержание серы превышает 3% что не позволяет получить кондиционный ванадиевый концентрат. Увеличение концентрации соды в растворе более 50 г/л нецелесообразно, так как увеличиваются потери соды за счет маточной влаги, остающейся в шламе после десульфурации, а содержание серы в нем практически не изменяется. П р и м е р 3. Для определения влияния отношения Т:Ж на промывке твердой фазы раствором соды 1,2 кг шлама, состав которого приведен в примере 1, обработали по методике примера 2 и получили твердую фазу, содержащую (на сух. массу) 4,77% серы. После деления влажной твердой фазы на навески по 0,1 кг (сухого) промыли репульпацией каждую порцию раствором соды с концентрацией 25 г/л при переменном отношении Т:Ж в течение 0,25 ч при температуре раствора 70^оС. Результаты, приведенные в табл. 3, показывают, что оптимальным отношением Т: Ж при промывке является (1,5-2,8). Снижение Т:Ж ниже 1,5 не дает эффективности дополнительной десульфурации при промывке, так как в сравнении с примером по прототипу (промывка водой) не позволяет значительно увеличить степень десульфурации твердой фазы и снизить потери сульфат-ионов с твердой фазой. Повышение отношения Т:Ж более 2,8 нецелесообразно, так как степень десульфурации при этом практически не изменяется и остается на уровне 87,2-87,6% Кроме того, при этом увеличивается водопотребление с 1,06-1,31 л/кг шлама при Т:Ж 1:2,8 до 1,35 л/кг шлама при Т:Ж 1:2,9. П р и м е р 4. Для отработки количества сульфат-ионов, которые необходимо вывести из фильтрата перед подачей его на мокрый помол новой порции шлама взят фильтрат, полученный после 4-го цикла примера 1 (табл. 1 оп. 4), с концентрацией сульфат-ионов 86,1 г/л. Затем при изменении температуры с 25 до 5^оС из 0,5 л раствора вывели кристаллизацией 10-95% сульфат-ионов и после этого маточным раствором обработали 0,1 кг шлама с добавкой соды до рН 8,2-8,6 и температуре 50^оС в течение 2 ч. Пульпу отфильтровали и твердую фазу промыли раствором соды 25 г/л при Т:Ж 1:2,5, просушили и определили в ней содержание сульфат-ионов. Результаты опытов, приведенные в табл. 4, показывают, что выведение из фильтрата менее 20% сульфат-ионов не позволяет получить кондиционный низкосернистый ванадиевый концентрат (по ТУ-14-386-26-86 содержание серы не должно превышать 3 или 9 мас. SO₄^{- -}). Выведение 95% сульфат-ионов позволяет иметь наибольший выход товарного сульфата натрия, а при использовании конденсата в оборотном цикле, например для приготовления раствора соды, позволит снизить водопотребление. При этом получается кондиционный низкосернистый ванадиевый концентрат, содержащий 2,95-0,53% S, что позволяет использовать его для выплавки ванадиевых сплавов и лигатур. Увеличение количества выведенного сульфат-иона из цикла свыше 95% нецелесообразно, так как содержание серы в ванадиевом концентрате и степень десульфурации при этом мало изменяются, а энергозатраты возрастают. П р и м е р 5. (полная схема). Опыты проведены по схеме предлагаемого способа с замкнутым циклом технологических растворов. На чертеже приведена эта схема. Исходный шлам ТЭС (0,1 кг) имел состав, указанный в примере 1. При проведении первого цикла добавляли воду для создания отношения Т:Ж 1:5 и проводили мокрый помол до фракции 0,16 мм, затем добавили до 30 г соды и провели обработку шлама в пульпе в течение 1 ч при рН 8,2-8,4 и температуре 45-48^оС. После фильтрации пульпы получали 0,32 л фильтрата. Твердую фазу промывали раствором соды с концентрацией 25 г/л, при Т:Ж 1:2,5 и температуре раствора соды 60^оС, промывной раствор направляли на мокрый помол шлама. Фильтрат после обработки пульпы содой упарили, охладили до 10^оС, выдерживали при этой температуре 3 ч. На первом цикле выделение сульфата натрия не произошло, так как раствор еще не был насыщенным. На втором и последующих циклах выход сульфата натрия составил 0,056-0,148 г/кг шлама. По составу он соответствовал требованиям ГОСТа 6318-77 марка А сорт 1. Фильтрат II (после выведения 20-95% сульфат-ионов) направляли на мокрый помол. Результаты опытов, приведенные в табл. 5, показывают, что при выведении сульфат-ионов из растворов процесс десульфурации проходит стабильно содержание серы в твердой фазе (ванадиевом концентрате) составляет 0,62-0,97% независимо от количества циклов, проведенных с оборотом фильтрата и использованием промывного раствора. П р и м е р 6. Для выявления состава растворов и проведения экспериментов с замкнутым циклом растворов, к 0,1 кг шлама, состав которого приведен в примере 1, добавили 0,2 л фильтрата II, полученного после выведения сульфата натрия из фильтрата I, 0,25 л промывного раствора, полученного после промывки твердой фазы на предыдущем (26-м) цикле, и 0,05 л воды, провели мокрый помол до фракции минус 0,16 мм, затем добавили 15 г соды, пульпу нагрели до 45^оС и обработали шлам раствором соды в течение 1 ч. После фильтрации твердую фазу промыли 10%-ным раствором соды с температурой 50^оС при Т:Ж 1:2,5. Для приготовления раствора соды взято 0,175 л дистиллята, полученного при упаривании фильтрата II на предыдущем (26-м) цикле, и 0,075 л воды. После промывки получено 0,25 л промывного раствора, который направили на мокрый помол новой порции шлама. Таким образом, стоков в системе нет, а водопотребление составило 0,125 л на 0,1 кг шлама или 1,25 г/кг, что в 2,7-6 раз меньше, чем по прототипу. Составы фильтратов и промывного раствора приведены в табл. 6. Состав твердой фазы кондиционного низкосернистого ванадиевого концентрата соответствует ТУ-14-386-26-86. Она содержит, мас. V₂O₅ 7,1; S 0,97 (SO₄ 2,91), CaO 27,6; MgO 1,0; Fe₂O₃ 21,89; SiO₂ 3,08; остальное потери при прокаливании. Выход сульфата натрия, содержащего 98,9% Na₂SO₄, составил 126,2 г/кг шлама; следы V₂O₅ (нерастворимых 0,7); NaCl 0,01; Fe₂O₃ 0,010 и 0,34% влаги, что соответствует товарному продукту марки А I сорту (ГОСТ 6318-77). Применение предлагаемого способа позволяет комплексно использовать сырье, выделить сульфат-ион в виде товарного продукта сульфата натрия, пригодного для применения в стекольной, кожевенной и химической промышленности, а твердую фазу (низкосернистый ванадиевый концентрат) направить на производство ванадиевых сплавов и лигатур. При этом исключаются токсичные стоки, водопотребление в технологический цикл снижается в 2,8-6 раз.

Формула изобретения

СПОСОБ ДЕСУЛЬФУРАЦИИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ ШЛАМОВ МАЗУТНЫХ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ, включающий мокрый помол шлама, обработку полученной пульпы раствором соды, фильтрацию пульпы с последующей промывкой твердой фазы и подачу фильтрата на мокрый помол новой порции шлама, отличающийся тем, что, с целью выделения из шлама серы в виде товарного продукта при получении кондиционного ванадиевого продукта, исключения токсичных стоков и снижения водопотребления, фильтрат на мокрый помол подают после выведения из него 20 - 95% сульфат-ионов, промывку твердой фазы после фильтрации проводят раствором соды с концентрацией 2 50 г/л при Т:Ж=1:(1,5 2,8) и последующей подачей промывного раствора на мокрый помол.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---