Способ получения соединений ванадия

 

Использование: изобретение относится к области получения соединений ванадия из металлургических шлаков. Сущность: способ предусматривает введение кальцийсодержащей добавки на стадии окислительного обжига шлаков в количестве, обеспечивающем массовое соотношение МnO : СаО : V2O5 0,35-0,45 : 0,05-0,1:1 при содержании МnO в шлаке 5,8-6,9 мас.% и 0,45-0,70 : 0,65-1,3 : 1 при содержании МnO 7,2-11,5 мас.%. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения ванадия из конверторных шлаков. 2 с. и 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к способам получения соединений ванадия из металлургических шлаков, и может быть использовано для получения пятиокиси ванадия (ПВ) при переработке ванадий- и марганецсодержащих конверторных шлаков.

Известен способ получения ПВ, включающий введение Ca-содержащей добавки в ванадийсодержащий шлак, его обжиг, выщелачивание ванадия серной кислотой и выделение ванадия из раствора в виде V2O5, при этом массовое отношение CaO/V2O5 0,15 - 0,3. К недостаткам данного способа относится низкое извлечение ванадия в раствор.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту является способ получения ПВ, включающий введение Ca-содержащей добавки в ванадий-марганецсодержащий шлак, его обжиг, выщелачивание ванадия серной кислотой и выделение ванадия из раствора в виде V2O5 [2, прототип], при этом марганец в шлак вносят при продувке чугуна с комплексной реагентной добавкой, содержащей известняк и марганцевую руду, а массовое соотношение компонентов в шихте при обжиге составляет MnO : CaO : V2O5 1,0 - 0,75 : 0,3 - 0,15 : 1.

К недостаткам способа относятся низкое извлечение ванадия в раствор (не более 90%); высокое содержание примеси Mn в товарной ПВ; сложность технологического процесса.

Задачей изобретения является разработка более эффективного способа извлечения ванадия из конверторных шлаков.

Поставленная задача решается описываемым способом получения соединений ванадия, включающим введение Ca-содержащей добавки в V- и Mn-содержащий шлак, его обжиг, выщелачивание ванадия серной кислотой и выделение ванадия из раствора, при этом Ca-содержащую добавку вводят в количестве, обеспечивающем весовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,35 - 0,45 : 0,05 - 0,1 : 1 при содержании MnO в шлаке 5,8 - 6,9 мас.% и 0,45 - 0,70 : 0,65 - 1,3 : 1 при содержании MnO 7,2 - 11,5 мас.%, при этом используют шлак состава, мас.%: окись кремния 10 - 24; окись ванадия 12,0 - 28,0; окись титана 4,0 - 11,0; окись хрома 1,0 - 5,0; углерод - 0,3 - 0,7; гранулы металлического железа 8,0 - 24; окислы железа - остальное, содержащие 5,8 - 6,9 и 7,2 - 11,5 мас.% окислов марганца соответственно.

При изучении системы MnO-CaO-V2O5 было установлено, что при относительно низком содержании MnO в шлаке - в диапазоне 5,8 - 6,9 мас.% высокое извлечение V (больше 90%) при сернокислом выщелачивании достигается при значительно более низком, по сравнению с прототипом, расходе CaO на единицу массы V2O5: 0,05 - 0,1 и 0,15 - 0,30 соответственно. При высоком содержании MnO в шлаке - 7,2 - 11,5 мас.% для эффективного выщелачивания V необходима повышенная, по сравнению с прототипом, добавка CaO - 0,65 - 1,3.

Обнаруженное нами явление связано с образованием смешанных ванадатов марганца и кальция переменного состава, характеризующихся высокой растворимостью в разбавленных растворах кислот, что обеспечивает высокое извлечение V из шлака в раствор при сернокислом выщелачивании. Данные соединения образуются только при создании соотношения MnO : CaO : V2O5 в заявляемых пределах. При других соотношениях компонентов выход V при сернокислом выщелачивании резко уменьшается за счет образования более труднорастворимых соединений.

Таким образом, обнаруженное явление - увеличение степени выщелачивания ванадия раствором серной кислоты из шлака путем создания соотношения MnO : CaO : V2O5 при его обжиге в заявленных пределах является новым и неожиданным, а совокупность признаков изобретения удовлетворяет признакам "новизна" и "изобретательский уровень".

Пример 1 (прототип). В конвертор после заливки 175 т жидкого чугуна ввели, наряду с окалиной, 700 кг марганцевого агломерата состава, мас.%: 20,1 SiO2; 6,0 CaO; 5,5 Fe2O3; 36,0 MnO; 0,15 P; Al2O3, S, MgO - остальное и 800 кг известняка. После продувки получили шлак состава, мас.%: 16,5 SiO2; 18,0 V2O5; 6,0 CaO; 11,5 MnO; 29,0 Feобщ; 8,0 TiO2; 2,7 Cr2O3; 0,09 P; 1,5 Al2O3; 0,02 S; 3,0 MgO; 8,0 мет. включений.

Полученный шлак обжигали при 950oC в течение 1 ч и затем выщелачивали ванадий 5%-ным раствором серной кислоты. Из полученного раствора методом гидролиза выделяли V2O5. Общий выход V2O5 составил 85%, а ее чистота 93%.

Примеры 2 - 5 иллюстрируют заявляемый способ.

Пример 2. Смешивают 100 кг конверторного шлака состава, мас.%: 10,0 SiO2; 12,9 V2O5; 5,8 MnO; 8,0 Feмет; 4,0 TiO2; 1,0 Cr2O3; 58,0 Fe2O3; 0,3 C и 2,3 кг известняка. Весовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,45 : 0,1 : 1. Смесь обжигают при 860oC в течение 1 ч и выщелачивают ванадий 5%-ной серной кислотой. После выделения V2O5 из раствора ее выход составил 90,8%, а чистота 97%.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 2, с тем отличием, что смешивают 100 кг конверторного шлака состава, мас.%: 10,0 SiO2; 19,7 V2O5; 6,9 MnO; 24,0 Feмет; 11,0 TiO2; 5,0 Cr2O3; 22,7 Fe2O3; 0,7 C и 1,75 кг известняка. Массовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,35 : 0,05 : 1. Выход V2O5 составил 91,2%, а чистота 96,5%.

Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 2, с тем отличием, что смешивают 100 кг конверторного шлака состава, мас.%: 10,0 SiO2; 10,3 V2O5; 7,2 MnO; 8,0 Feмет; 4,0 TiO2; 1,0 Cr2O3; 59,2 Fe2O3; 0,3 C и 23,9 кг известняка. Массовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,70 : 1,3 : 1. Выход V2O5 составил 93,1%, а чистота 96,2%.

Пример 5. Способ осуществляют аналогично примеру 2, с тем отличием, что смешивают 100 кг конверторного шлака состава, мас.%: 10,0 SiO2; 25,5 V2O5; 11,5 MnO; 24,0 Feмет; 4,0 TiO2; 5,0 Cr2O3; 19,3 Fe2O3; 0,7 C и 29,6 кг известняка. Массовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,45 : 0,65 : 1. Выход V2O5 составил 92,6%, а чистота 95,8%.

Таким образом, заявляемый способ позволяет увеличить, по сравнению с прототипом, степень извлечения ванадия из шлаков на 5 - 8% при одновременном увеличении чистоты товарной пятиокиси ванадия.

Список использованных источников 1. Смирнов Л.А. и др. Металлургическая переработка ванадийсодержащих титаномагнетитов. - Челябинск: Металлургия, 1990, с. 20.

2. Патент РФ N 2034039, C 21 C 5/28, 1993.

Формула изобретения

1. Способ получения соединений ванадия, включающий введение кальцийсодержащей добавки в ваналий- и марганецсодержащий шлак, его обжиг, выщелачивание ванадия серной кислотой и выделение ванадия из раствора, отличающийся тем, что кальцийсодержащую добавку вводят в количестве, обеспечивающем массовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,35 - 0,45 : 0,05 - 0,1 :1 при содержании MnO в шлаке 5,8 - 6,9 мас.%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют шлак состава, мас.%: Окись кремния - 10,0 - 24,0 ванадия - 12,9 - 19,7 титана - 4,0 - 11,0 марганца - 5,8 - 6,9 хрома - 1,0 - 5,0 Углерод - 0,3 - 0,7 Гранулы металлического железа - 8,0 - 24,0
Окислы железа - Остальное
3. Способ получения соединений ванадия, включающий введение кальцийсодержащей добавки в ванадий- и марганецсодержащий шлак, его обжиг, выщелачивание ванадия серной кислотой и выделение ванадия из раствора, отличающийся тем, что кальцийсодержащую добавку вводят в количестве, обеспечивающем массовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,45 - 0,70 : 0,65 - 1,3 : 1 при содержании MnO 7,2 - 11,5 мас.%.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют шлак состава, мас.%:
Окись кремния - 10,0 - 24,0
ванадия - 10,3 - 25,5
титана - 4,0 - 11,0
марганца - 7,2 - 11,5
хрома - 1,0 - 5,0
Углерод - 0,3 - 0,7
Гранулы металлического железа - 8,0 - 24,0
Окислы железа - Остальноеи



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к металлургии, конкретно, к технологии переработки отвальных шлаков, преимущественно электрометаллургического производства марочных сталей
Изобретение относится к цветной металлургии и, в частности, может быть использовано для извлечения олова, свинца, цинка, висмута и некоторых других металлов из шлаков, образующихся в процессе плавки оловянных концентратов и другого оловосодержащего сырья

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке ванадийсодержащего шлака, в частности для повышения извлечения ванадия и получения экологически чистого ванадийсодержащего шлака

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано на заводах, производящих медь и медьсодержащие сплавы для извлечения меди из шлаков отражательной печи

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано на металлургических заводах, производящих медь и медьсодержащие сплавы для выделения меди из шлаков отражательной печи

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству стали в конвертерах, и может быть использовано для управления ходом продувки и предотвращения выбросов и переливов газошлакометаллической эмульсии, особенно при переделе низкомарганцовистого чугуна

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству стали в кислородных конвертерах

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству стали в кислородных конвертерах

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству стали в кислородных конвертерах
Изобретение относится к черной металлургии и предназначено для использования при выплавке и раскисления легированной ванадием стали

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу производства природно-легированной ванадием стали при переделе ванадиевого чугуна в кислородных конвертерах

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству стали в кислородных конвертерах, и может быть использовано при переделе низкомарганцовистого чугуна

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к процессам загрузки шихты в конвертер, в том числе заливки в него жидкого чугуна
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к процессам завалки лома и заливки чугуна в конвертер перед началом продувки расплава кислородом
Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к процессам завалки металлического лома и заливки жидкого чугуна в конвертер перед началом продувки расплава кислородом

Изобретение относится к способам получения соединений ванадия и может быть использовано для получения чистого оксида ванадия из загрязненного ванадиевого продукта

Способ получения соединений ванадия

Наверх