способ извлечения ванадия

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВАНАДИЯ из ванадийсодержащих материалов, включающий окислительный обжиг их с кальцийсодержащей реакционной добавкой, слабокислотное выщелачивание ванадия из огарка, кислотное доизвлечение V₂О₅ из кека и гидролиз полученных растворов, отличающийся тем, что слабокислотное выщелачивание осуществляют при рН 3,01 3,6 и температуре 71-85^oС.

Описание изобретения к патенту

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

Известны способы получения ванадия из шлаков и других ванадийсодержащих материалов путем окислительного обжига их с реакционно-способными добавками, например со щелочными при 800-1300^оС, водном выщелачивании огарка с получением нейтральных или слабощелочных растворов, осаждением кремниевой кислоты соединениями алюминия (окисью, гидроокисью, сульфатом, хлоридом и квасцами), с получением нерастворимых соединений алюминия, отделения их от раствора и осаждение из раствора ванадия в виде ванадата аммония с последующим переводом путем прокалки последнего в V₂O₅.

Известен способ извлечения соединений урана и ванадия из кислого раствора путем кислотного выщелачивания уранового сырья с переводом урана и ванадия в раствор, осаждения из раствора ванадия ионами железа в виде FeVO₄ в присутствии окислителей при поддержании рН 2,3-3,5 содой или аммиаком, отделения осадка, очистки горячего раствора от примесей фосфора, кремния и мышьяка введением соединений алюминия при нейтрализации содой, отделении осадка и осаждения из раствора диаурата натрия.

Известен способ извлечения ванадия путем карбонатного выщелачивания руды, содержащей ванадий и уран, осаждения из щелоков уранового "желтого "кека", обжига "кека" с щелочными солями, выщелачивания спека водой с получением щелочных растворов, обработка раствора сульфатом алюминия для коагуляции SiO₂, отделения осадка, подкисления раствора до рН 6,0-6,8, для осаждения урана; затем добавления сульфата аммония для получения его метаванадата.

Известен способ извлечения ванадия путем водного выщелачивания "желтого урансодержащего кека" с получением щелочного раствора, содержащего ванадат натрия, удаления из растворов SiO₂ введением сульфата цинка, аммония, магния, меди, или железа, при поддержании рН среды 8-9,5 в количестве 1 г/л по соли в растворе и извлечение ванадия из раствора ионным обменом.

Все перечисленные способы извлечения ванадия в раствор многооперационны и сложны в аппаратурном оформлении.

Известны способы извлечения ванадия из шлаков и других ванадийсодержащих материалов путем обжига их в окислительной атмосфере с различными реакционными добавками, последующего выщелачивания образовавшихся ванадатов и гидролиза.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения ванадия, по которому пятиокись ванадия извлекают из обожженных ванадийсодержащих конверторных шлаков с карбонатами и окислами кальция путем слабокислотного выщелачивания осадка при соблюдении следующих параметров: рН среды 2,5-3,0; температура не выше 70^оС; Т:Ж=1:5, кислотного довыщелачивания ванадия 3,5% серной кислотой при Т:Ж=1:2 при температуре 20-25^оС и водных отмывок осадка от маточных растворов при температуре 18-22^оС, объединение этих растворов 2:1, подкисления их до рН среды 1,4-1,6 и гидролитического высокотемпературного осаждения поливанадатов из растворов с последующей их плавкой. Потери V₂O₅ с отвальными шламами в цехе по производству феррованадия представлены в табл.1.

Однако данный способ не обеспечивает полноты извлечения ванадия на стадии слабокислотного выщелачивания и переводит в раствор только 80-83% от вскрытого на обжиге ванадия (87-92%), в том числе не довыщелачивает 3-7% растворимого ванадия в слабокислой среде (см. табл.1). В связи с этим происходит перегрузка последующей стадии стадии доизвлечения ванадия 3,5% Н₂SO₄. При обработке кека 3,5% Н₂SO₄ Т:Ж=1:1,5; последняя расходуется на растворение ванадия оставшегося от предыдущей стадии, т.е. легкорастворимого ванадия, а на извлечение более труднорастворимых форм ванадия 3,5% Н₂SO₄ не хватает.

Увеличение же объема кислоты или ее концентрации на обработку кека приводит к десбалансу растворов (рН-ных и кислых) и нарушению проведения последующей стадии гидролиза (осаждение V₂O₅ из растворов).

Поэтому, в отвальных шламах остается 0,3-1,8% к/р и 0,3-0,7% рН/в форма ванадия (см. табл.1 cтатистика работы цеха по производству феррованадия).

Кроме того, в отвальном шламе постоянно присутствуют 0,2 до 0,3% так называемые поливанадаты, которые образуются высадкой на твердой фазе от растворов при рН 3,0-2,5.

Учитывая, что в цехе ежегодно образуется около 80-90 тыс. т отвального шлама, потери V₂O₅ составляют до 350-500 т.V₂O₅.

Технической задачей изобретения является снижение потерь ванадия с отвальными шламами и увеличение производительности.

Технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения ванадия из ванадийсодержащих материалов, включающем окислительный обжиг с кальцийсодержащей реакционной добавкой, слабокислотное выщелачивание огарка, кислотное доизвлечение V₂O₅ из кека и гидролиз; слабокислотное выщелачивание огарка осуществляют при рН 3,01-3,6 и температуре 71-85^оС.

Осуществление предложенного режима слабокислотного выщелачивания позволяет перевести в раствор весь рН-вскрытый на обжиге ванадий. Процесс извлечения по предложенному регламенту осуществляется более глубоко: снижение кислотности до значений рН 3,01-3,6 и повышение температуры от 71 до 85^оС приводит к устойчивому равновесию системы без выпадения в осадок растворенного ванадия. Причем потребление серной кислоты на выщелачивание при температуре 71-85^оС осуществляется равномерно без скачкообразного перекисления пульпы, то позволяет не только полностью извлечь весь вскрытый ванадий, но и исключить его потери в виде поливанадатов и гидратированной V₂O₅ на стадии слабокислотного выщелачивания и обеспечить благоприятные условия проведения последующих стадий.

Последующая обработка кека 3,5% Н₂SO₄ также приводит к глубокому извлечению более трудно растворимых форм ванадия. В связи с этим общие потери ванадия с отвальными шламами снижаются на 20-40% (табл.2). Осуществление процесса при рН ниже 3,01 и температуре менее 71^оС приводит к образованию поливанадатов при низкой производительности. Проведение процесса слабокислотного выщелачивания в более щелочной среде, чем 3,6 и температуре выше 85^оС не обеспечивает необходимой глубины извлечения и производительности процесса из-за дефицита кислоты, а высокая температура (более 85^оС) приводит к частичному гидролизу ванадия.

Проведение слабокислотного выщелачивания при рН выше 3,6 и температуре ниже 71^оС снижает эффективность процесса и его производительность. При проведении слабокислотного выщелачивания при рН 3,01 и температуре выше 85^оС происходит образование поливанадатов и частично гидролиз, что приводит к снижению извлечения вскрытых форм ванадия.

Таким образом предложенное решение приводит к снижению потерь ванадия с отвальными шламами на 20-40% к получению дополнительной продукции в количестве 350-500 V₂O₅/г, к повышению производительности на 30-50% (см. табл. 2).

Предложенный регламент слабокислотного выщелачивания пульпы обожженной шихты отработан в лабораторных условиях.

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

П р и м е р. Шихту, состоящую из ванадийсодержащего конвертированного шлака и известняка, обожгли в окислительной атмосфере при 830^оС. Остаток измельчили, проанализировали и разделили на 14 частей. Химический состав обожженной шихты V₂O₅общ 16,38% V₂O₅ к/р 15,08; V₂O₅ рН/в 14,36%

Одну часть шихты выщелачили по существующему регламенту: Т:Ж=1:3; рН= 2,5; температура 60^оС; 60 мин. Фильтрованием отделили жидкую часть от твердой, осадок в слое на фильтре обработали 3,5%-ной серной кислотой при Т:Ж=1: 1,5; затем осадок промыли водой при Т:Ж=1:1 для удаления ионов SO₄ и высушили. Это отход производства отвальный шлам (табл.2).

Оставшуюся шихту выщелачивали согласно предложенного регламента в табл. 2.

Результаты исследований показали, что использование предлагаемого технического решения позволило снизить потери ванадия с отвальными шламами и сократить время с. к/выщелачивания, т.е. повысить производительность процесса на 40%