способ получения пятиокиси ванадия
Классы МПК: | C22B34/22 получение ванадия C22B3/12 в неорганических щелочных растворах C22B3/44 химическими способами C01G31/02 оксиды |
Автор(ы): | Кудрявский Ю.П., Стрелков В.В., Трапезников Ю.Ф., Шундиков Н.А. |
Патентообладатель(и): | ООО Научно-производственная экологическая фирма "ЭКО- технология" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-06-26 публикация патента:
20.01.2002 |
Изобретение относится к области металлургии и неорганической химии и может быть использовано на химико-металлургических предприятиях черной и цветной металлургии для получения товарной пятиокиси ванадия из промпродуктов и/или технического V2O5. Способ включает обработку ванадийсодержащих промпродуктов щелочным реагентом, отделение нерастворимого осадка и его промывку, объединение фильтрата и промвод, введение в объединенный раствор аммонийсодержащих неорганических соединений, выделение из раствора и кристаллизацию метаванадата аммония, фильтрование суспензии, отделение осадка от маточного раствора, промывку осадка, его сушку и прокалку с получением целевого продукта. Перед введением в раствор аммонийсодержащего неорганического соединения в нем предварительно растворяют хлориды натрия и/или калия до достижения их суммарной концентрации 50-250 г/дм3. В качестве хлоридов натрия и/или калия используют галит и/или сильвинит. Кроме того, маточный раствор после отделения осадка метаванадата аммония разделяют на две части, причем в 20-50% маточного раствора растворяют аммонийсодержащие неорганические соединения, например NH4Cl и/или NH4NО3, до получения насыщенных солевых хлоридных растворов, которые затем вводят в раствор метаванадата натрия. Способ позволяет повысить степень выделения ванадия и упрощение обезвреживания сточных вод. 2 з. п. ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ получения пятиокиси ванадия, включающий обработку ванадийсодержащих промпродуктов щелочным реагентом, отделение нерастворимого остатка от раствора метаванадата натрия, промывку остатка, объединение фильтрата и промвод, введение в объединенный раствор аммонийсодержащих неорганических соединений, выделение из раствора и кристаллизацию метаванадата аммония, фильтрование суспензии, отделение осадка от маточного раствора, промывку осадка, его сушку и прокалку с получением целевого продукта, отличающийся тем, что перед введением в раствор аммонийсодержащего неорганического соединения в нем предварительно растворяют хлориды натрия и/или калия до достижения их суммарной концентрации 50-250 г/дм3. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве хлоридов натрия и/или калия используют галит, и/или сильвинит, и/или промпродукты их переработки. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что маточный раствор после отделения осадка метаванадата аммония разделяют на две части, причем в 20-50% маточного раствора растворяют аммонийсодержащие неорганические соединения, например, NH4Cl и/или NH4NО3 до получения насыщенных солевых растворов, которые затем вводят в раствор метаванадата натрия.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано, в частности, на предприятиях черной и цветной металлургии для получения пятиокиси ванадия из различных промпродуктов, содержащих 50 - 95% V2O5 и примеси оксидов Fe, Cr, Mn, Al, Si, Mg, Ca и др. , например из технического пентаоксида ванадия. Известен (Цветная металлургия, 1976, N 11, с. 29-30) способ получения пятиокиси ванадия из технического окситрихлорида ванадия. Согласно данному способу, технический окситрихлорид вливают в 10%-ный раствор аммиака или гидроксида натрия, пульпу фильтруют, титановый кек отделяют от раствора, из которого выделяют метаванадат аммония, последний промывают, сушат и прокаливают при 550oC с получением пятиокиси ванадия. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится образование больших количеств ванадийсодержащих отходов производства: титановый кек; сточные воды - маточные растворы и промводы метаванадата аммония. Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является известный способ получения пентаоксида ванадия (Цветная металлургия, 1995, N 7-8, с. 33-37), который выбран в качестве прототипа. Согласно способу-прототипу, ванадийсодержащие промпродукты (технический V2O5, содержащий примеси оксидов Fe, Mn, Cr, Si, Mg, Ca и др. ) обрабатывают преимущественно при повышенной температуре, щелочным реагентом - раствором гидроксида или карбоната натрия, нерастворимый остаток (оксигидраты и оксиды металлов-примесей) отделяют от раствора метаванадата натрия - NaVO3, который обрабатывают аммонийсодержащим неорганическим соединением (NH4Cl, NH4NO3 и др. ), выделяющуюся из раствора твердую фазу - метаванадат аммония (NH4VO3) - отделяют - отфильтровывают от маточного раствора, промывают, сушат и прокаливают с получением товарного пентаоксида ванадия V2O5, соответствующего по качеству требованиям ТУ. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится высокое содержание ванадия во вторичных отходах производства - маточных растворах - после выделения и фильтрования осадка метаванадата аммония. Заявленное техническое решение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении степени извлечения ванадия и в сокращении его потерь с вторичными отходами производства. Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявленного изобретения, заключается в повышении степени выделения ванадия (в форме NH4VO3) из раствора NaVO3, образующегося при обработке исходного технического V2O5 щелочью, и как следствие снижение содержания ванадия в сточных водах - маточных растворах и промводах - и в связи с этим упрощение их дальнейшего обезвреживания. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе получения пятиокиси ванадия, включающем обработку ванадийсодержащих промпродуктов щелочным реагентом, отделение нерастворимого остатка от раствора метаванадата натрия, промывку остатка, объединение фильтрата и промвод, введение в объединенный раствор аммонийсодержащих неорганических соединений, выделение из раствора и кристаллизацию метаванадата аммония, фильтрование суспензии, отделение осадка от маточного раствора, промывку осадка, его сушку и прокалку с получением целевого продукта. Особенность заключается в том, что перед введением в раствор аммонийсодержащего неорганического соединения в нем предварительно растворяют хлориды натрия и/или калия до достижения их суммарной концентрации 50-250 г/дм3. Особенность заключается в том, что в качестве хлоридов натрия и/или калия используют галит и/или сильвинит, и/или полупродукты их переработки. Особенность заключается также в том, что маточный раствор после отделения осадка метаванадата аммония разделяют на две части, причем в 20-50% маточного раствора растворяют аммонийсодержащие неорганические соединения, например NH4Cl и/или NH4NO3, до получения насыщенных солевых растворов, которые затем вводят в раствор метаванадата натрия. При прочих равных условиях предлагаемый способ, характеризующийся новыми приемами выполнения действий и новым порядком выполнения действий, использованием определенных веществ, без которых невозможно осуществление самого способа, новыми режимами и параметрами осуществления процесса, обеспечивает достижение технического результата при осуществлении заявляемого изобретения. Проверка патентоспособности заявляемого изобретения показывает, что оно соответствует изобретательскому уровню, так как не следует для специалистов явным образом. Анализ уровня техники свидетельствует о том, что в книжной, журнальной и патентной литературе отсутствуют сведения о необходимости предварительного растворения (перед введением в раствор аммонийсодержащих неорганических соединений) в растворе хлоридов Na и/или К, например галита и/или сильвинита, и/или промпродуктов их переработки до достижения их суммарной концентрации 50-250 г/дм3 (![способ получения пятиокиси ванадия, патент № 2178468](/images/patents/291/2178194/8721.gif)
Один килограмм ванадийсодержащего полупродукта - технического V2O5 производства ОАО "Чусовской металлургический завод", содержащего % (по массе): 50,2 V (IV и V); 1,4 Fe2O3; 2,4 MnO2; 0,26 SiO2 и примеси TiO2; Cr2O3; Al2O3; MgO; CuO и др. , - обрабатывали при 80
![способ получения пятиокиси ванадия, патент № 2178468](/images/patents/291/2178005/177.gif)
![способ получения пятиокиси ванадия, патент № 2178468](/images/patents/291/2178005/177.gif)
![способ получения пятиокиси ванадия, патент № 2178468](/images/patents/291/2178005/177.gif)
![способ получения пятиокиси ванадия, патент № 2178468](/images/patents/291/2178005/177.gif)
- извлечение ванадия из исходного технического V2O5 в раствор-фильтрат после отделения нерастворимого остатка - 74%;
- концентрация ванадия в полученном растворе - 40,5 г/дм3;
- концентрация ванадия в маточном растворе после осаждения и кристаллизации NH4VO3 - 0,5 г/дм3;
- средняя концентрация ванадия в промводах метаванадата аммония - 0,4 г/дм3. Общий объем промвод - 10 дм3/1 кг исходного - технического V2O5;
- потери ванадия со сточными водами (маточными растворами и промводами) - 1,2%, в том числе с маточником - 0,4% и с промводами - 0,8%;
- сквозное извлечение ванадия в товарную продукцию - 72,0 %;
- содержание V2O5 в товарной продукции - 97,0- 98,8, что соответствует требованиям ТУ на V2O5 квалификации ВНО-1 и ВНО-2. Маточные растворы и промводы NH4VO3 объединяли и направляли на сорбционное доизвлечение ванадия на ионообменных колонках, заполненных полифункциональным ионитом эпоксиаминного типа СБ-1. Установлено, что в оптимальных условиях степень извлечения ванадия из сточных вод достигает 99,8-99,9 %, остаточная концентрация ванадия снижается с 400-500 мг/дм3 (С исходная) до 0,1-10 мг/дм3 (С фильтрата), а получаемые элюаты могут быть возвращены в основной процесс - на стадию щелочной обработки исходного - чернового V2O5, что позволяет повысить степень извлечения ванадия на 1,10-1,15%. Вместе с тем, необходимо особо отметить следующее. Как свидетельствуют результаты опытно-промышленных испытаний и данные по освоению ионообменной технологии доизвлечения ванадия из сточных вод - маточных растворов и промвод NH4VO3 (содержащих 0,5-2 г/дм3 ванадия), трудозатраты на этот процесс (ионообменного, сорбционного доизвлечения ванадия - около 1% от общей массы ванадия) сопоставимы, а порой превышают затраты на основной процесс, то есть на извлечение 72% ванадия. В связи с этим возникает настоятельная необходимость существенного снижения содержания ванадия в сточных водах (маточных растворах и промводах), направляемых на сорбционное доизвлечение ванадия (с последующим возвратом доизвлеченного ванадия на передел щелочной обработки чернового V2O5). Пример 2 (по предлагаемому способу)
Для проведения опытов использовали черновой V2O5, состав которого приведен в примере 1. Все опыты проводили в условиях, полностью идентичных условиям опытов, проведенных по известному способу (см. пример 1: концентрация, время, температура, Ж: Т). Отличия заключались в том, что в первой серии опытов по предлагаемому способу в растворе NaVO3, получаемом после отделения нерастворимого остатка, перед введением NH4Cl предварительно растворяли NaCl или KCl или их смеси, или минеральное сырье - галат (NaCl), или сильвинит (NaCl, KCl). При этом концентрацию хлоридов в различных опытах изменяли от 0 до 300 г/дм3; после растворения NaCl/KCl в раствор вводили NH4Cl и далее процесс осуществляли аналогично тому, как это делалось по известному способу. Во второй серии опытов исследовали возможность частичной утилизации маточных растворов, получаемых после отделения осадка NH4VO3. С этой целью в различных опытах этой серии использовали от 10 до 80% от общего объема маточных растворов, в которые вводили твердый NH4Cl - до образования насыщенных по сумме хлоридов солевых растворов (
![способ получения пятиокиси ванадия, патент № 2178468](/images/patents/291/2178194/8721.gif)
![способ получения пятиокиси ванадия, патент № 2178468](/images/patents/291/2178194/8721.gif)
Класс C22B34/22 получение ванадия
Класс C22B3/12 в неорганических щелочных растворах
Класс C22B3/44 химическими способами