способ извлечения ванадия

Классы МПК:C22B34/22 получение ванадия
C01G31/02 оксиды
Автор(ы):, , , , , , , , , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Ванадий-Тулачермет"
Приоритеты:
подача заявки:
2000-06-19
публикация патента:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения ванадия из шлаков и других ванадийсодержащих материалов обжигом, выщелачиванием и осаждением, и может быть использовано при производстве ванадиевой продукции. Снижение содержания марганца, снижение загрязнения окружающей среды и получение пентаоксида диванадия с повышенным содержанием ведущего компонента достигается за счет того, что перед отмывкой водой осадок промывают раствором сульфата магния с концентрацией 2 - 7 г/л катиона Mg+2, а объем промывки определяют из формулы V промывки = 2 К Рv205 ПМnО3), где V промывки - объем промывки, м3; К - величина, обратная концентрации катиона магния в растворе, г/л (например, для концентрации Mg+2, равной 5 г/л, К = 0,2); ПМnО - отношение исходной концентрации оксида марганца в пентаоксиде диванадия к требуемой его концентрации в готовом продукте; Рv205 - вес промываемого пентаоксида диванадия, по сухому, тонн. Обработка концентрата по предлагаемому регламенту позволяет получить продукцию с содержанием марганца, удовлетворяющим требованиям международного стандарта на техническую пятиокись ванадия и использовать ее для выплавки низкомарганцовистого феррованадия и специальных сплавов. 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

Способ извлечения ванадия из ванадийсодержащих материалов, включающий их окислительный обжиг с реагентными добавками, выщелачивание огарка, гидролитическое осаждение концентрата пентаоксида диванадия, его фильтрацию с последующей отмывкой водой и плавлением пасты пентаоксида диванадия, отличающийся тем, что перед отмывкой водой осадок промывают раствором сульфата магния с концентрацией 2-7 г/л катиона Mg+2, а объем промывки определяют из формулы

Vпромывки = 2 К РV205 ПМnО3),

где V промывки - объем промывки, м3;

К - величина, обратная концентрации катиона магния в растворе, г/л;

ПMnO - отношение исходной концентрации оксида марганца в пентаоксиде диванадия к требуемой его концентрации в готовом продукте;

РV205 - вес промываемого пентаоксида диванадия, по сухому, тонн.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения ванадия из шлаков и других ванадийсодержащих материалов, и может быть использовано при производстве ванадиевой продукции.

Известны способы извлечения ванадия из различных ванадийсодержащих материалов путем окислительного обжига их с различными реагентными добавками, выщелачивании огарка с последующим выделением из раствора ценного компонента (сб. "Химия и технология ванадиевых соединений". Пермь, 1974 г. "Первое Всесоюзное совещание по химии, технологии и применению ванадиевых соединений", с. 19-21). Основным недостатком промышленных способов переработки ванадиевых шлаков является повышенное содержание некоторых примесей, в частности марганца.

Потребность в ванадиевой продукции более высокого качества, т.е. с более низким содержанием примесей (особенно марганца) на международном рынке постоянно возрастает. При выплавке различных сталей и сплавов потребители предъявляют неодинаковые требования к содержанию марганца в феррованадии. Например, при выплавке сплавов типа викаллой, перминдюр и быстрорежущей стали содержание марганца должно быть не более 2%.

Анализ мирового рынка ванадия показывает, что по качеству пятиокиси ванадия рынок США предпочтительнее, поскольку содержание окислов марганца в концентрате пятиокиси ванадия находится на низком уровне и колеблется от 0,05 до 0,2% (табл.1).

Для укрепления позиций на мировом рынке ванадия необходимо снизить содержание марганца в производимой пятиокиси ванадия в ОАО "Ванадий-Тулачермет" и поднять качество производимой на Чусовском заводе пятиокиси ванадия по ведущему компоненту.

Известен способ, изложенный в а.с. N 982360, МКИ КЛ.С 22 В, 34/22, по которому извлекают техническую пятиокись ванадия с пониженным содержанием примесей из шлаков и других ванадийсодержащих материалов, путем обжига их с карбонатами или окислами кальция, кислотного выщелачивания огарка, гидролиза и обработки концентрата пятиокиси ванадия на стадии фильтрации раствором сульфата алюминия.

Несмотря на то, что способ прост в исполнении, легко вписывается в технологическую схему получения технической пятиокиси ванадия, этот метод требует значительных дополнительных затрат и реагентов для последующей очистки маточных растворов от ионов алюминия.

Известно, что на каждую тонну производимой пятиокиси ванадия получается около 70-80 м3 маточных растворов - сливных вод, в которых содержится около 1,2 - 1,5 т солей, в виде сульфатов железа, магния марганца, ванадия и др. Для использования сливных вод в замкнутом технологическом цикле их обессоливают, доводя кислотность до значений, равных pH 8-10,5. При таких значениях кислотности (щелочности) соединения алюминия ввиду амфоторности гидроксида алюминия находятся в растворе, составляя его основу. Использование таких вод в технологии неэффективно, из-за снижения извлечения ванадия на стадии его выщелачивания.

Мероприятия по удалению алюминия из жидкой фазы, т.е. сливных вод, чрезвычайно сложны и дорогостоящи. Наиболее близким по технической сущности является способ, изложенный в литературе (серия "Химия" N 5. М. "Знание", 1979 г. - стр. 33-34, Н.П.Слотвинский-Сидак, В.К.Андреев, "Ванадий" в природе и технике" "Новое в жизни, науке и технике"), по которому извлечение ванадия осуществляют из ванадийсодержащих материалов путем окислительного обжига их с реагентными добавками выщелачивания огарка, гидролитического осаждения концентрата пентаоксида диванадия (V2O5), его фильтрации, отмывки водой и расплавления.

Несмотря на простоту способа, конечный продукт - концентрат получается с высоким содержанием примесей, в т.ч. содержание марганца колеблется от 2,5 до 3,5%.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение содержания примесей (например, марганца), повышение качества V2O5 по содержанию ведущего компонента и снижение загрязнения окружающей среды.

Для решения поставленной задачи в способе извлечения ванадия из ванадийсодержащих материалов, включающем окислительный обжиг их с реагентными добавками, выщелачивание огарка, гидролитическое осаждение концентрата пентаоксида диванадия, его фильтрацию с последующей отмывкой водой и плавлением пасты пентаоксида диванадия, перед отмывкой водой осадок промывают раствором сульфата магния с концентрацией 2-7 г/л катиона Mg2+, а объем промывки определяют из формулы:

Vпромывки = 2Kспособ извлечения ванадия, патент № 2169203PV205способ извлечения ванадия, патент № 2169203ПMnO3),

где Vпромывки - объем промывки, м3;

K - величина, обратная концентрации катиона магния в растворе, г/л (например, для концентрации Mg2+, равной 5 г/л, К = 0,2);

ПMnO - отношение исходной концентрации оксида марганца в пентаоксиде диванадия к требуемой его концентрации в готовом продукте;

PV205 - вес промываемого пентаоксида диванадия по сухому, тонн.

Обработка концентрата V2O5 по предлагаемому регламенту позволяет получить продукцию с содержанием марганца, удовлетворяющим требованиям международного стандарта на техническую пятиокись ванадия, что позволяет производителю укрепить позиции на мировом рынке ванадия. Кроме того обработка концентрата растворами сульфата магния позволяет повысить содержание ведущего компонента в готовой продукции, за счет разницы атомных весов марганца и магния при обменном процессе.

Получение V2O5 с низким содержанием марганца основано на ионном обмене элементов примесей на расчетное и отработанное в лабораторных и промышленных условиях количество ионов магния.

Снижение загрязнения окружающей среды достигается за счет обычной обработки маточных растворов - сливных вод известковым молоком до pH 10,5. При таких значениях pH соединения магния, в основном, выпадают в осадок в виде гидроксидов.

Обезвреженные по содержанию солей (сульфатов) маточные растворы используются в замкнутом технологическом цикле, не загрязняя окружающую среду (т. е. внешние водоемы) и не снижают извлечение ванадия на стадии его выщелачивания.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет без дополнительных капитальных затрат получить готовый продукт с повышенным содержанием ведущего компонента (V2O5) и с низким содержанием марганца, т.е. укрепить позиции производителя на мировом рынке ванадия с сохранением существующих реагентов, оборудования и регламента обезвреживания маточных растворов.

Промывка концентрата пентаоксида диванадия раствором сульфата магния с содержанием катиона менее 2 г/л не позволяет удалить примеси марганца и повысить содержание V2O5 до заявленных концентраций. Промывка осадка пентаоксида диванадия раствором сульфата магния с концентрацией катиона более 7 г/л не допустима, так как приводит к удорожанию конечного продукта, за счет перерасхода реагента (сульфата магния), а так же не позволяет получать плавленую V2O5 заявленного качества, за счет избытка катиона магния.

Для пояснения предлагаемого изобретения ниже приводится описание, показывающее в качестве примера варианты осуществления способа.

ПРИМЕР 1.

Ванадийсодержащий шлак с содержанием V2O5 - 18,5% и 10,25 MnO смешали с известняком в соотношении CaO/V2O5 - 0,6 и обожгли в окислительной атмосфере при t - 830oC в течение часа. Обожженную шихту подвергли выщелачиванию. Из полученных ванадийсодержащих растворов высадили концентрат пентаоксида диванадия, который обработали по регламенту, указанному в табл. 2 (пробы 2-7). Навеска пробы 2O5 составляла 400 г, содержание MnO 2,91%. Объем промывки определяли по формуле:

Vпромывки = 2Kспособ извлечения ванадия, патент № 2169203PV205способ извлечения ванадия, патент № 2169203ПMnO3)

Проба N 1.... - контрольный вариант.

Результаты, представленные в табл. 2? показывают, что промывка V2O5 растворами сульфата магния (Mg+2) обеспечивает очистку технической пятиокиси ванадия до необходимых значений содержания марганца при заявленных параметрах отмывки.

Нейтрализация маточника до pH 10,5 позволяет достаточно глубоко его очистить от соединений магния и использовать отработанные растворы в обороте, что повышает уровень экологической безопасности. При использовании для отмывки V2O5 растворов сульфата алюминия очистка маточника от катионов Al+3 не происходит, т.о. эти растворы использовать в обороте невозможно.

Класс C22B34/22 получение ванадия

способ извлечения металлов из потока, обогащенного углеводородами и углеродистыми остатками -  патент 2528290 (10.09.2014)
способ получения пентаоксида ванадия из ванадийсодержащего шлака. -  патент 2515154 (10.05.2014)
способ получения пентаоксида ванадия -  патент 2497964 (10.11.2013)
способ извлечения ценных компонентов из продуктивных растворов переработки черносланцевых руд -  патент 2493279 (20.09.2013)
способ переработки черносланцевых руд -  патент 2493273 (20.09.2013)
способ переработки черносланцевых руд с извлечением редких металлов -  патент 2493272 (20.09.2013)
способ извлечения ванадия из кислых растворов -  патент 2492254 (10.09.2013)
способ комплексной переработки углерод-кремнеземистых черносланцевых руд -  патент 2477327 (10.03.2013)
способ регенерации металлов из тяжелых продуктов гидропереработки -  патент 2469113 (10.12.2012)
способ получения оксида ванадия -  патент 2454369 (27.06.2012)

Класс C01G31/02 оксиды

способ получения пентаоксида ванадия -  патент 2497964 (10.11.2013)
способ получения покрытых аморфным углеродом наночастиц и способ получения карбида переходного металла в форме нанокристаллитов -  патент 2485052 (20.06.2013)
способ получения сложного ванадата цинка и кадмия -  патент 2471713 (10.01.2013)
способ получения оксида ванадия с использованием экстракции -  патент 2456241 (20.07.2012)
способ получения оксида ванадия -  патент 2454369 (27.06.2012)
способ получения оксида ванадия с применением ионообмена для осуществления циркуляции сточной воды -  патент 2454368 (27.06.2012)
способ и устройство для преобразования опасных отходов, содержащих хром шесть, в неопасные отходы -  патент 2407575 (27.12.2010)
способ получения пятиокиси ванадия -  патент 2351668 (10.04.2009)
способ получения нанотубулярных структур оксидов подгруппы ванадия или хрома (варианты) -  патент 2336230 (20.10.2008)
способ получения нанотрубок оксида ванадия, допированного катионами металла -  патент 2317257 (20.02.2008)
Наверх