Способ извлечения ванадия из ванадийсодержащего сырья

 

Изобретение относится к способу извлечения ванадия из ванадийсодержащего сырья, включающему дробление, магнитную сепарацию, измельчение, смешивание его с известняком, окислительный обжиг шихты, выщелачивание огарка и гидролитическое осаждение ванадия с получением пасты технической пятиокиси ванадия. Сущность изобретения: в качестве ванадийсодержащего сырья используют золы ТЭС и после смешивания их с известняком дополнительно обрабатывают водой при Т : Ж = 1 : 1,5 - 10, температуре 30 - 80^oC в течение 10 - 30 мин. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам извлечения ванадия из ванадийсодержащего сырья, и может быть использовано при производстве ванадиевой продукции.

Основным сырьем для получения ванадия является ванадийсодержащий конверторный шлак, который перерабатывается по содовой и известково-сернокислотной технологии.

Возрастающие потребности народного хозяйства в высококачественной ванадийсодержащей продукции вызывают необходимость поиска новых источников ванадиевого сырья. Известно, дополнительным источником ванадия могут служит зольные остатки сжигания нефтяных топлив, содержащих до 30% V₂O₅. Запасы ванадия, заключенного в высокосернистых сортах нефтей, составляют несколько сотен тысяч тонн. В СНГ ежегодно сжигается около 75 млн.т. мазута. При среднем содержании в нем ванадия 0,015% в золы и шламы электростанций ежегодно переходит10000 тонн металла. Значительная концентрация ванадия в продуктах сжигания мазута (V₂O₅ 21 - 37) по сравнению с ванадиевым конверторным шлаком (V₂O₅ 14 - 20%) и высокая стоимость пятиокиси ванадия определяют перспективность переработки нефтяных отходов, именуемых в дальнейшем золами ТЭС.

Кроме того, токсичность соединений ванадия и связанные с производством и накоплением зол ТЭС загрязнения окружающей среды предопределяют необходимость утилизации имеющихся и образующихся зол ТЭС.

Однако до настоящего времени золы ТЭС, в основном, складируются, или незначительная часть их перерабатывается пирометаллургическими методами с получением лигатуры и богатого ванадием шлака.

Известны различные гидрометаллургические способы вовлечения в производство зол ТЭС. Предлагалось смешивать зольные остатки с едким натрием и после окислительного обжига вести выщелачивание водой или серной кислотой.

Предложение по газификации зол в присутствии кальцинированной соды с последующими: окислительным обжигом, выщелачивании водой, а из раствора соединения ванадия экстрагируют третичными аминами.

Известны работы итальянских исследователей, в которых изложены результаты по обжигу предварительно выщелаченной шихты с перекисью водорода с хлористым натрием, и последующим выщелачиванием огарка водой, или серной кислотой. Предложение по обжигу зол ТЭС в окислительной атмосфере с NaCl с последующим выщелачиванием огарка водой, раствором едкой щелочи, или серной кислоты.

Слотвинский-Сидак Н. П. предложил методику переработки отходов ТЭС состоящую из трех модулей.

Однако перечисленные способы вовлечения в производство зол ТЭС имеют следующие недостатки: сравнительно низкое извлечение ванадия из сырья (70 80%) в основном, используются реагенты дорогостоящие (сода, едкий натрий, перекись водорода, третичные амины и т.д.) и содержащие ионы натрия, хлора, аммония, обезвреживание которых осуществляется дорогостоящими приемами.

Известен способ переработки ванадийсодержащих зол, (сб. Второе Всесоюзное совещание по химии, технологии и применению ванадиевых соединений. г. Алма-Ата, 1976, с. 16 17), по которому перед подачей зол ТЭС в основной технологический цикл известково-сернокислотной технологии проводят обессеривание их и растворение соединений ванадия четырех- и пятивалентного в присутствии окислителя при pH 8,5 10.

Недостатком данного способа являются: необходимость последующей утилизации ванадия из бедных щелочных ванадийсодержащих растворов, или обезвреживание их, что экономически нецелесообразно.

снижение содержания ванадия в исходном сырье, что приводит к увеличению издержек производства и в итоге к удорожанию конечного продукта.

Наиболее близким по технической сущности является способ извлечения ванадия (авт. св. СССР N 256261, кл. C 22 B 34/22, 1977), по которому ванадийсодержащее сырье подвергают дроблению, магнитной сепарации, измельчению, смешиванию с известняком, окислительному обжигу, выщелачиванию огарка и гидролитическому осаждению с получением пасты технической пятиокиси ванадия.

Недостатком данного способа является то, что с высоким извлечением ванадия по данном способу можно перерабатывать только шлаки производства Нижне-Тагильского металлургического комбината. Переработка ванадийсодержащего сырья другого химического и фазового составов практически невозможна.

Технической задачей изобретения является вовлечение в производство ранее неиспользуемого сырья, снижение уровня загрязнения окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения ванадия из ванадийсодержащего сырья, включающем дробление, магнитную сепарацию, измельчение, смешивание его с известняком, окислительный обжиг шихты, выщелачивание огарка и гидролитическое осаждение ванадия с получением пасты технической пятиокиси ванадия, отличающийся тем, что в качестве ванадийсодержащего сырья используют золы ТЭС и после смешивания их с известняком дополнительно обрабатывают водой при Т Ж 1 1,5 10, 30 - 80^oC в течение 10 30 мин.

Параметры обработки учитывают химический состав зол ТЭС, представленный в таб. 1 и физические свойства их.

Температура плавления зол ТЭС составляет 700 720^oC.

Без использования предложенного выше технического решения переработка зол ТЭС в промышленном масштабе по известково сернокислотной технологии невозможна, из-за образования при обжиге жидкой фазы. При этом оплавление зол ТЭС происходит при температурах ниже температур образования растворимых соединений ванадия в слабо-кислых средах. Обжиг является основной технологической операцией, определяющей степень извлечения ванадия. Предложенное техническое решение позволяет удалить легкорастворимые в воде соединения, в основном содержащие натрий и серу и тем самым повысить температуру плавления зол ТЭС, что позволяет обжигать их в последующем в основном технологическом цикле известково-сернокислотной технологии при 830 - 860^oC, с образованием растворимых ванадатов.

Отношение Т Ж 1 1,5, t 30^oC, τ 10 мин: при обработке водой выбрано исходя из того, что обводнение при этом минимальное, а вскрытие на обжиге находится на уровне 91% Отношение Т Ж 1 10, t 80^oC, t 30 мин выбрано на том основании, что при этих условиях удаляются практически все примеси, обжиг шихты проводится в более благоприятных по температурному режиму условиях и вскрытие ванадия на обжиге находится на уровне 95 97% Пример. 1 кг ванадийсодержащей золы ТЭС с содержанием V₂O₅ общ. 36,62% MnO 0,16% CaO 1,17% Na -, S 4,16% SiO₂ 4,40% C 1,73% продробили, провели магнитную сепарацию, измельчили, смешали с реагентной добавкой и разделили на 13 равных частей. Одну часть не обрабатывали водой, а остальные 12 частей обработали водой по параметрам, указанным в табл. 2 и провели окислительный обжиг, выщелачивание огарка и гидролиз. Технологические показатели проведенных процессов представлены в табл. 2.

Результаты опытов показывают, что в выбранных интервалов параметров достигаются наилучшие показатели переработки отходов и подтверждают возможность вовлечения в производство нового ранее неиспользуемого сырья с высокими технологическими показателями и качеством конечного продукта. При этом предложенное техническое решение снизить загрязнение окружающей среды, путем утилизации золы ТЭС в производство ванадиевых продуктов.

Формула изобретения

Способ извлечения ванадия из ванадийсодержащего сырья, включающей дробление, магнитную сепарацию, измельчение, смешивание его с известняком, окислительный обжиг шихты, выщелачивание огарка и гидролитическое осаждение ванадия с получением пасты технической пятиокиси ванадия, отличающийся тем, что в качестве ванадийсодержащего сырья используют золы ТЭС и после смешивания их с известняком дополнительно обрабатывают водой при Т Ж 1 1,5 10, температуре 30 80^oС в течение 10 30 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2