Способ извлечения ванадия из растворов

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к способам извлечения ванадия из щелочных растворов. Способ включает операции смешивания ванадийсодержащего содового или другого щелочного раствора с одноатомным спиртом, например с этиловым спиртом, до получения концентрации спирта в смеси ≥ 25% объемных, отстаивания в течение 2,5-3 мин для разделения смеси на две фазы: донную (тяжелую) и верхнюю (легкую). В донной фазе более чем на 99% концентрируется ванадий, а в верхней фазе - сода. После промывки и сушки ванадийсодержащей донной фазы получают ванадат натрия, который может быть использован в качестве химического реагента, в плавке на получение феррованадия или переработан по известным технологиям на получение любого другого ванадиевого вещества. Спирт регенерируют при нагревании маточного раствора (верхней фазы). Маточный раствор после корректировки по концентрации щелочи направляют на выщелачивание очередной свежей порции ванадиевого сырья, например металлургического шлака. Техническим результатом является упрощение процесса за счет сокращения технологических операций, повышение извлечения ванадия более чем на 5%. Способ позволяет полностью регенерировать единственный применяемый реагент - спирт и возвращать его в технологическую схему, повышает экологичность процесса. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к способам извлечения ванадия из ванадийсодержащих щелочных растворов, полученных от выщелачивания металлургических шлаков и других ванадийсодержащих материалов.

Известен способ извлечения ванадия из щелочных и кислых растворов, полученных соответственно от водного и последующего кислотного выщелачивания шлаков, предварительно обожженных с содой, путем взаимной нейтрализации указанных щелочных и кислых растворов [1, 2]. Данный способ реализован в практике на Чусовском металлургическом заводе.

Известен также способ гидролитического осаждения ванадия путем нейтрализации растворов, полученных после кислотного выщелачивания шлаков, предварительно обожженных с кальцийсодержащими добавками [1, 2]. Способ реализован на ААОТ “Ванадий - Тулачермет”.

Оба указанных способа имеют следующие недостатки:

- не обеспечивают полного извлечения ванадия из растворов (извлечение ванадия ≤90%);

- обеспечивают получение товарного продукта недостаточно высокого качества, содержащего примеси элементов пустой породы (V2O5 ≤75%);

- загрязняют окружающую среду, т.к. применение этих способов приводит к получению большого количества сточных вод, содержащих ионы ванадия, кальция, хрома, кремния, железа, фосфора, SO

2-
4
, которые необходимо обезвреживать;

- экономически дорогостоящи из-за большого количества используемых и нерегенерируемых реагентов (Na2CO3, СаО, Н2SO4, NH4Cl и т.д.).

Наиболее близким по технической сущности является “Способ выделения ванадия” [3] из щелочных растворов путем предварительного упаривания с последовательной обработкой растворов аммиаком, охлаждением растворов до 5-7°С, обработкой углекислым газом в течение 3 часов для перевода едкого натра, соды и гидроксида аммония в бикарбонаты и введением “затравки” - кристаллов ванадата аммония. При этих условиях кристаллизуется метаванадат аммония (NH4VO3). Содержание V2O5 в исходном растворе снижается с 30 до 1,8 г·дм-3. Степень осаждения ванадия из раствора ≤94%.

Пентаоксид ванадия, полученный после прокаливания ванадата аммония при 460°С, содержит (кроме V2O5) примеси Na2O, SiO2, Al2O3 и др. Аммиак, выделяющийся от прокаливания NH4VO3, предлагается улавливать и возвращать в технологическую схему.

Из маточного раствора при нагревании острым паром при 80-85°С предлагается выделять газообразные аммиак и СO2, которые направляют на обработку новой порции раствора перед осаждением из него ванадия.

Ввиду сложности предложенной технологической схемы и аппаратурного оформления, повышенной энергоемкости схемы (два цикла упарки растворов, охлаждение раствора до 5-7°С для кристаллизации NH4VO3, термическое разложение ванадата аммония), достаточно низкой степени извлечения ванадия из раствора ≤94%, получение товарного продукта, загрязненного примесями, “сокращения”, а не полной ликвидации сточных вод, данная технология не нашла промышленного применения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка более простого в использовании, более экономичного,

экологически чистого способа извлечения ванадия из щелочных растворов, в том числе из растворов от выщелачивания металлургических шлаков. Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является обеспечение наиболее полного извлечения ванадия из растворов, получение наиболее чистых товарных продуктов, полный возврат маточных растворов в оборот технологической схемы.

Поставленная задача достигается тем, что в способе извлечения ванадия, включающем выщелачивание ванадийсодержащего материала с получением щелочного ванадийсодержащего раствора и извлечение из него ванадия, согласно изобретению извлечение ванадия осуществляют при комнатной температуре путем смешивания ванадийсодержащего раствора с одноатомным спиртом (например, метиловым или этиловым) в количестве, обеспечивающем его содержание в растворе не менее 25% объемных, отстаивание смеси с получением двух фаз: донной, в которой концентрируется ванадий и из которой получают твердый осадок ванадата натрия, и верхней, представляющей собой водный раствор щелочи со спиртом, которую отделяют, отгоняют спирт, корректируют и направляют на получение щелочных ванадийсодержащих растворов.

При отстаивании ванадийсодержащий раствор разделяется на две фазы: донную и верхнюю. Донная фаза представляет собой пересыщенный водный раствор ванадата натрия. Верхняя фаза - водно-спиртовой раствор соды.

Разделение исходного раствора на две фазы осуществляется за счет присутствия в нем одноатомного спирта. Обработка спиртом обеспечивает снижение удельного веса и динамической вязкости раствора, понижение растворимости NaVO3, в результате чего происходит расслоение раствора по удельным весам, и наиболее тяжелая фракция, включающая ванадат натрия, переходит в донную фазу.

Остаточное содержание ванадия в растворе верхней фазы составляет 0,1 г·дм-3 при содержании ванадия в исходном растворе до 30-40 г·дм-3. Таким образом, извлечение ванадия в донную фазу на данной операции - более 99%.

Донная ванадийсодержащая фаза после промывки и сушки представляет собой твердый осадок ванадата натрия, не содержащий практически посторонних примесей.

Полученный ванадат натрия может быть использован непосредственно как химически чистый реагент, а также в плавке для получения феррованадия или переработан по известным технологиям в другие ванадиевые соединения, например, такие как NH4VO3, V2О5 и т.д.

Верхняя фаза после отгонки спирта и доукрепления содой или другими щелочами направляется на выщелачивание свежей порции ванадийсодержащего материала. Отгоняемый из пульпы спирт поступает на осаждение ванадия из свежей порции раствора.

Таким образом предлагаемый нами способ извлечения ванадия из щелочных растворов принципиально отличается от прототипа (без упарки ванадийсодержащих растворов или охлаждения до 5-7°С, без применения токсичных реагентов, каковым является аммиак, без использования большого количества дорогостоящего СО2, без сложных способов регенерации реагентов) тем, что используется только один реагент - спирт, который легко регенерируется, полным использованием маточного щелочного раствора (после извлечения из него ванадия) в обороте технологической схемы, что исключает появление в схеме каких-либо сточных вод, а следовательно, - безвозвратных потерь ванадия. Подтверждением извлечения ванадия по заявляемому способу являются данные таблицы 1.

Пример осуществления способа.

После окислительного обжига без каких-либо добавок щелочных или

щелочноземельных металлов ванадийсодержащий шлак выщелачивают водным раствором соды.

В зависимости от содержания ванадия в шлаке и условий выщелачивания концентрация ванадия в щелочном содовом растворе составляет 20-40 г·дм-3, а остаточная концентрация соды 40-200 г·дм-3.

К полученному щелочному содовому ванадийсодержащему раствору добавляли этиловый спирт из расчета получения объемной концентрации спирта в растворе от 20% и более. Смесь щелочного содового ванадийсодержащего раствора со спиртом размешивали и отстаивали. При отстаивании в течение 2,5-3 мин происходит расслаивание раствора на две фазы: донную и верхнюю.

Донную фазу из реакционного сосуда выпускали через сливное отверстие, промывали, сушили и анализировали на содержание ванадия и примесей.

Верхнюю фазу анализировали на остаточное содержание ванадия и содержание соды, отгоняли и улавливали спирт, после чего подавали на выщелачивание новой порции шлака.

Результаты опытов представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Данные опытов извлечения ванадия из содовых растворов.
Количество пробы, млСодержание ванадия и соды в исходных растворах (),г·дм-3Задано спиртаВерхняя фазаДонная фаза
  млСпирта в объеме смеси растворов, %Содержание ванадия, г·дм-3Количество ванадия, гИзвлечение ванадия, %Количество ванадия, гИзвлечение ванадия, %
4035,6/63102026,451,24387,290,101012,71
4035,6/6313,525,22,700,1158,081,289091,92
4035,6/631628,60,100,00440,311,419699,69
4035,6/632033,30,100,00480,341,419299,66
4035,6/632437,50,100,00520,361,418899,64

Из таблицы 1 следует, что оптимальной концентрацией спирта в растворе является ≥25, при которой извлечение ванадия в донную фазу происходит до 99,7%.

Примерно аналогичные результаты получены при извлечении ванадия из щелочных растворов КОН и NaOH.

Предлагаемый способ может быть использован в существующей на практике технологии извлечения ванадия из растворов водного выщелачивания шлаков, предварительно обожженных с содой (например, на Чусовском металлургическом заводе).

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с известным позволяет упростить технологию извлечения ванадия из щелочных содовых растворов, повысить извлечение ванадия и получить более качественный товарный продукт (табл. 2).

Вышесказанное, в конечном итоге, приводит к удешевлению производства ванадиевых продуктов.

Таблица 2.

Сравнительные данные по заявляемому и известному способам.
 Условия осаждения ванадияРезультаты осаждения ванадия
Способ в ванадий содержащем растворе, г·дм-3Концентрация задаваемых реагентовТемпература раствора при осаждении, °СТемпература сушки и обжига, °СОстаточ

ная концент

рация ванадия в растворе, г·дм-3
Извле

чение ванадия из растворов, %
Товарная продукцияПриме

си в товар

ной продукции
Заявляемыйдо 200Спирта в ванадийсодержащем растворе ≥25% объемных20-25120 (сушка)0,199,7NaVO3-
Известный433 - 84 г·дм-3, непрерыв

ная подача в раствор СO2 в течение 3 час, затравка NH4VO3
5-7 за счет прину

дительного охлаж

дения раст

вора
460 (обжиг)1,894V2O5Na2O, SiO2, Аl2O3 и др.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. В.В. Вдовин, А.А. Каменских, А.А. Карпов и др. “Сравнительный технико-экономический анализ существующих технологических схем производства оксида ванадия из конвертерных шлаков”. Химия, технология и промышленная экология неорганических соединений. Сб. научных трудов, вып.2, 1999, с.69-77. Издательство Пермского университета, г. Пермь.

2. Н.П. Лякишев, Н.П. Слотвинский-Сидак и др. Ванадий в черной металлургии, 1983, с.36-47. Издательство “Металлургия”.

3. А.с. 453089 (СССР), “Способ выделения ванадия”, БИ №43, 29.11.77, Н.П. Слотвинский-Сидак, В.И. Потапов, Л.И. Колпаков.

1. Способ извлечения ванадия, включающий выщелачивание ванадийсодержащего материала с получением щелочного ванадийсодержащего раствора и извлечение из него ванадия, отличающийся тем, что извлечение ванадия осуществляют путем смешивания ванадийсодержащего раствора с одноатомным спиртом в количестве, обеспечивающем его содержание в растворе не менее 25% объемных, отстаивания смеси с получением двух фаз: донной, в которой концентрируют и из которой получают твердый осадок ванадата натрия, и верхней, представляющей собой водный раствор щелочи со спиртом, которую отделяют, отгоняют спирт, корректируют и направляют на получение щелочных ванадийсодержащих растворов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлечение ведут при комнатной температуре.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии ванадия и может быть использовано для переработки комплексного ванадий-, марганец-, кальцийсодержащего сырья, в частности конвертерных шлаков, обожженных с натрий- или кальцийсодержащими добавками.
Изобретение относится к металлургии редких тугоплавких металлов, а именно к металлургии ванадия, и может быть использовано для получения ванадия высокой чистоты для производства специальных сплавов на основе ванадия.
Изобретение относится к технологии производства соединений ванадия и феррованадия, применяемых в черной металлургии, химической, лакокрасочной, текстильной, стекольной и других отраслях, а также в медицине, фотографии, авиастроении, космической технике, атомной энергетике, сельском хозяйстве в качестве ядохимикатов и микроудобрений.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам переработки ванадийсодержащих материалов, и может быть использовано для извлечения ванадия из ванадийсодержащих металлургических шлаков.

Изобретение относится к гидрометаллургии. .
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано, в частности, на предприятиях черной и цветной металлургии для получения пентаоксида ванадия из технического пентаоксида ванадия, содержащего 50-95% V2О5 и примеси оксидов Fe, Cr, Mn, Al, Si, Mg, Cu и др.

Изобретение относится к металлургии, в частности гидрометаллургии ванадия, и может быть использовано для переработки и обезвреживания жидких ванадийсодержащих отходов производства - сточных вод, образующихся при получении различных товарных соединений ванадия: NH4VO3, V2О5 и др.

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при получении высокочистых порошков ванадия из компактного металла. .
Изобретение относится к области металлургии и химической технологии неорганических веществ и может быть использовано на предприятиях металлургического и химико-металлургического профиля, например на титано-магниевых предприятиях для извлечения ванадия.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам извлечения ванадия из ванадийсодержащего сырья и может быть использовано при производстве ванадиевой продукции.
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к извлечению оксида скандия из отходов производства при переработке бокситов на глинозем. .

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для обезвреживания и дезактивации радиоактивных промпродуктов и/или отходов производства, содержащих Th-232 и дочерние продукты его распада (Ra-228, Ra-224), а также РЗЭ, Fe, Сг, Mn, Al, Ti, Zr, Nb, Та, Са, Mg, Na, К и др.
Изобретение относится к химической технологии, конкретно к технологии неорганических веществ, и может быть использовано для переработки обезвреживания и дезактивации радиоактивных отходов производства, содержащих Th-232 и дочерние продукты его распада (Ra-228, Ra-224), а также РЗЭ, Fe, Cr, Mn, Al, Ti, Zr, Nb, Та, Са, Mg, Na, К и др.
Изобретение относится к области металлургии редких, рассеянных и радиоактивных металлов, в частности к гидрометаллургическим способам перерабртки полиметаллических, многокомпонентных, торийсодержащих радиоактивных отходов, образующихся при переработке различного минерального сырья, содержащего РЗЭ, Nb, Та, Ti, V, Zr, Hf, W, U и др.

Изобретение относится к способу извлечения магния из содержащих магний материалов, как-то магнезит, доломит и силикаты типа серпентиновых остатков, продуктов амфиболитной и пироксеновой групп.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для других отраслей промышленности, имеющих токсичные мышьяксодержащие материалы. .

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к очистке медного электролита от примесей, а также может быть использовано в химической промышленности при очистке кислых растворов от примесей.

Изобретение относится к способам восстановления хлора из растворов, получаемых в химической, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленности, и может быть использовано при извлечении золота из растворов, содержащих активный хлор.
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к извлечению оксида скандия из отходов производства при переработке бокситов на глинозем. .
Наверх