способ извлечения ванадия из конвертерного ванадийсодержащего шлака

Формула изобретения

Способ извлечения ванадия из конвертерного ванадийсодержащего шлака, включающий окислительный обжиг его с кальцийсодержащей добавкой, выщелачивание огарка, гидролиз полученного раствора с получением пасты технической пятиокиси ванадия, отличающийся тем, что пасту технической пятиокиси ванадия подвергают распульповке в 3-10%-ном растворе сульфата аммония при отношении твердого к жидкому 1 3 10, pН 1,45 3,5, температуре 25 97^oС в течение 15 - 120 мин с последующим направлением полученных после распульповки маточных растворов на гидролиз при поддержании отношения раствора после выщелачивания огарка к маточному 10 1 2.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности, к способам извлечения ванадия из шлаков и может быть использовано при производстве пятиокиси ванадия высокой степени чистоты.

Известен способ извлечения ванадия из шлаков с получением чистой пятиокиси ванадия по сложной многостадийной схеме, состоящей из двух переделов, причем каждый передел осуществляется на отдельном предприятии, поскольку отработанные технологические растворы нельзя совместно использовать в замкнутом технологическом контуре. К таким предприятиям относятся АО "Ванадий-Тулачермет" г. Пышма Свердловской области.

На первом этапе (АО "Ванадий-Тулачермет") из конвертерных ванадиевых шлаков по известково-сернокислотной технологии получают техническую пятиокись ванадия с содержанием ведущего компонента 90-92%

Затем (второй этап г. Пышма Свердловской области) техническую плавленную пятиокись ванадия измельчают, распульповывают и выщелачивают в 40% растворе едкого натрия с последующей фильтрацией. Получают два продукта: ванадийсодержащий раствор до 100-120 г/л V₂O₅ и до 20% твердых отходов с содержанием V₂O₅ 19-26% MnO 8-12% CaO общ 10-13% Fe общ 2 4% S общ 0,06% P 0,04-0,07% Растворы подвергают гидролитическому разложению в присутствии избытка солей аммония (NH₄Cl). Полученный ванадат аммония разлагают при 400-450^oC.

Однако, данный способ имеет существенные недостатки:

технология сложная, многооперационная, дорогостоящая со значительными транспортными затратами и большим расходом солей аммония;

низкое извлечение ванадия в готовый продукт;

наличие твердых отходов (нерастворенной в NaOH пятиокись ванадия), требующих специальных мер хранения, т.к. проблема утилизации их не решена;

наличие большого объема сливных вод, использование которых в обороте невозможно из-за наличия ионов натрия и хлора. Известен способ извлечения ванадия из шлаков с получением чистой пятиокись ванадия из щелочных ванадийсодержащих растворов на стадии гидролиза в присутствии 60% избытка солей аммония (по отношению к содержанию V₂O₅ г/л в предгидролизном растворе) (Химия и технология ванадиевых соединений. Пермь. 1974, с.198).

Недостатками данного способа являются:

большой расход хлорида аммония (3-5 т NH₄Cl на 1 т V₂O₅).

наличие натрий- и хлорсодержащих сливных вод, утилизация которых невозможна.

Наиболее близким по технической сущности является способ (Слотвинский-Сидак Н. П. Андреев В.К. Ванадий в природе и технике. М. Знание, 1979, с. 40-41), по которому извлечение ванадия из конвертерного ванадийсодержащего шлака осуществляют путем окислительного обжига его кальцийсодержащей добавкой, выщелачивания огарка, гидролиза полученного раствора с получением пасты технической пятиокиси ванадия.

Недостатком данного способа является сравнительно низкое содержание ведущего компонента 90-92% V₂O₅.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности и экономичности извлечения ванадия из шлаков с получением чистой пятиокиси ванадия, завершающейся в одном технологическом процессе стадии производства технической пятиокиси ванадия, повышение извлечения, исключение загрязнения окружающей среды ионами натрия, хлора и решением проблемы оборота отработанных технологических растворов.

Технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения ванадия из конвертерного ванадийсодержащего шлака включающем окислительный обжиг его с кальцийсодержащей добавкой выщелачивание огарка, гидролиз полученного раствора с получением пасты технической пятиокиси ванадия, отличающийся тем, что пасту технической пятиокиси ванадия подвергают распульповке в -3-10%-ном растворе сульфата аммония при отношении твердого к жидкому 1:3-10, pH 1,45-3,5, температуре 25-97^oC в течение 15-120 мин с последующим направлением полученных после распульповки маточных растворов на гидролиз при подержании отношения раствора после выщелачивания огарка к маточному 10:1-2.

Извлечение ванадия из шлаков по предложенному регламенту позволяет получить пятиокись ванадия с содержанием ведущего компонента от 97 до 99,5% что соответствует техническим условиям ТУ 48-4-429-82 ванадия пятиокись для металлургических целей. Получение пятиокиси ванадия высокого качества основано на ионном обмене элементов примесей на ион аммония.

Повышение извлечения достигается за счет исключения 20% твердых отходов, образующихся при выщелачивании технической пятиокиси ванадия в растворе едкого натрия.

Исключение загрязнения окружающей среды ионами натрия и хлора достигается тем, что вместо выщелачивания технической плавленной пятиокиси ванадия в растворе едкого натрия с последующим гидролитическим разложением полученного ванадийсодержащего раствора в присутствии солей аммония (NH₄Cl), пасту технической пятиокиси ванадия распульповывают в растворе сульфата аммония, при указанных в формуле параметрах, а маточные растворы после распульповки направляют на гидролиз, где происходит усвоение иона аммония (образование метаванадата его) с одновременным улучшением качества технической пятиокиси ванадия, сливные воды после гидролиза нейтрализуются и утилизируются по соответствующей известково-сернокислой технологии.

Распульповка пасты пятиокиси ванадия в растворе сульфата аммония с концентрацией менее 3% pH кислее 1,45, температура ниже 25^oC и менее 15 мин не позволяет получить пятиокись ванадия предлагаемого качества (97-99,5% V₂O₅ с маточным раствором сульфата аммония из-за растворения V₂O₅ в более кислой среде.

Распульповка концентрата пятиокиси ванадия в растворе сульфата аммония с концентрацией выше 10% Т Ж более 10, pH щелочнее 3,5, температуре выше 97^oC и более 120 мин позволяет получить пятиокись ванадия заданного качества, но приводит к значительному удорожанию продукта из-за дополнительного расхода реагента и энергетических затрат.

Пример.

2000 г ванадийсодержащего шлака с содержанием V₂O₅ 18% смешали с 414,74 г 93% известняка и обожгли в окислительной атмосфере при 830^oC в течение 60 мин, получили 2216 г обожженной ванадиевой шихты с содержанием V₂O₅ общ 16,377, V₂O₅ к/р-15, 18, V₃O₅ -14,91% Обожженную шихту подвергли выщелачиванию и получили 10 л ванадийсодержащих растворов с содержанием V₂O₅ 22,3 г/л. Растворы разделили на 2 части, из одной части ванадийсодержащих растворов (5 л) высокотемпературным гидролизом получили пасту концентрат) технической пятиокиси ванадия, разделили его на 13 частей (по весу). 1-12 пробы распульповали в сульфате аммония по регламенту, указанному в таблице, 13 часть явилась контрольным вариантом.

Из 2 частей ванадийсодержащих растворов (5 л) провели гидролиз, как в основном технологическом цикле (pH 1,45, t 98^oC, ₆₀= 60 мин) с добавлением полученных после распульповки маточных растворов, по регламенту, указанному в таблице. 13 часть явилась контрольным вариантом.

Таким образом, предложенный способ, как показали результаты, изложенные в таблице, позволяют получить чистую пятиокись ванадия с содержанием ведущего компонента 97 99% и снизить загрязнение окружающей среды водного бассейна ионами аммония.