способ извлечения ванадия из ванадийкремнийсодержащих растворов

Формула изобретения

Способ извлечения ванадия из ванадийкремнийсодержащих растворов, включающий сорбцию на ионообменных сорбентах, отличающийся тем, что сорбцию ведут в присутствии марганца при поддержании молярного соотношения марганца и кремния в исходном растворе 1 3 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности, к способам извлечения ванадия из ванадийкремнийсодержащих растворов сорбцией.

Известен способ [1] извлечения ванадия из растворов сорбцией на слабоосновных анионитах АН-1; АН-20. Недостатком данного способа является низкая степень извлечения ванадия из растворов (85%).

По способу [2] извлечения ванадия из растворов осуществляют сорбцией на неорганическом сорбенте оксигидратного типа. Недостатком данного способа является низкая степень извлечения ванадия из растворов (90%).

Известен способ [3] извлечения ванадия из растворов сорбцией на сильноосновных анионитах типа АМ, АМП, ВП-1. Недостатком данного способа является низкая степень извлечения ванадия (85%).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ [4] извлечения ванадия из ванадийкремнийсодержащих растворов сорбцией на пористых, сильноосновных анионитах марки АМП, АМ, АВ-17.

Недостатком данного способа является низкая степень извлечения ванадия (80-85%).

В предлагаемом способе извлечения ванадия из ванадийкремнийсодержащих растворов, включающем сорбцию ванадия на ионообменных сорбентах, согласно изобретению сорбцию ванадия ведут в присутствии марганца при поддержании молярного соотношения марганца к кремнию в исходном растворе, равном 1,0-3,0:1,0.

В исходном сернокислотном ванадийкремнийсодержащем растворе ванадий находится в виде ионов H₂Y₁₀O^4-₂₈ и Y₃O³₉^-, которые сорбируются на анионите.

Кремний находится в растворе в виде иона SiO(OH)^-₃ и сорбируются на анионите вместе с ванадием.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что присутствие марганца в исходном ванадийкремнийсодержащем растворе при поддержании молярного соотношения марганца к кремнию равном 1,0-3,0:1,0, меняет ионное состояние кремния в растворе. При этом ионное состояние ванадия в растворе не меняется, так как сродство марганца к кремнию больше, чем к ванадию. Марганец взаимодействует в сернокислом растворе с ионами кремния с образованием устойчивого гетерополииона Mn[SiO(SO₄)₄](OH)^-₅⁹, который имея высокий заряд (-9) не может сорбироваться на поверхности сорбента и тем более проникать внутрь зерна анионита. Пористая органическая решетка сильноосновного анионита пропускает лишь частицы с зарядом не более (-6). Поэтому гетерополиион кремния, имеющий заряд (-9), не сорбируется на анионите, не занимает емкость сорбента и остается в растворе.

На незанятую кремнием поверхность анионита дополнительно сорбируется ванадий из раствора, что приводит к увеличению степени извлечения ванадия. При уменьшении соотношения марганца к кремнию в исходном растворе менее 1,0: 1,0, марганца будет недостаточно для образования устойчивого в растворе гетерополииона кремния, он не сможет образоваться. В результате чего кремний будет сорбироваться на анионите вместе с ванадием, что приведет к уменьшению степени извлечения ванадия из раствора.

При увеличении соотношения марганца к кремнию в исходном растворе более 3,0:1,0 будет образовываться неустойчивый в растворе ион Mn[SiO(SO₄)₅](OH)^-₅¹¹, который распадается на более простые ионы Mn[SiO(SO₄)₃](OH)^-₄⁶ и Mn[SiO(SO₄)₃](OH)^-₃⁵. Ионы с зарядом (-6) и (-5) сорбируются на анионите вместе с ванадием, занимают емкость сорбента, это приводит к уменьшению степени извлечения ванадия из раствора.

Таким образом, совокупность отличительных признаков предлагаемого изобретения, а именно: сорбцию ведут в присутствии марганца в растворе при поддержании молярного соотношения марганца к кремнию в исходном растворе, равном 1,0-3,0, позволяет повысить степень извлечения ванадия из ванадийкремнийсодержащих растворов за счет подавления сорбции кремния.

Пример 1. 1,0 г ионообменного сорбента АМП контактировали в динамических условиях с 1000 мл раствора, содержащего 0,3 г/л ванадия; 0,5 г/л кремния в присутствии 0,98 г/л марганца (молярное соотношение марганца к кремнию в исходном растворе равно 1,0:1,0). Затем сорбент отделяли фильтрованием.

В результате опыта получено:

1000 мл раствора, содержащего 0,0006 г/л ванадия, 0,5 г/л кремния, 0,98 г/л марганца;

1,0 г сорбента АМП, содержащего 299,4 мг ванадия. Емкость АМП по ванадию составляет 299,4 мг/г сорбента, что на 49,4 мг/г выше, чем по прототипу. (По прототипу емкость АМП по ванадию составляет 250 мг/г).

Таким образом, степень извлечения ванадия из раствора составила 99,8% что на 14,8% выше, чем по прототипу. (По прототипу степень извлечения ванадия составляет 85%).

Пример 2. 1,25 г ионообменного сорбента АМ контактировали в статистических условиях с 1000 мл раствора, содержащего 0,4 г/л ванадия, 0,5 г/л кремния в присутствии 1,96 г/л марганца (молярное соотношение марганца к кремнию в исходном растворе равно 2,0:1,0). Затем сорбент отделяли фильтрованием.

В результате опыта получено:

1000 мл раствора, содержащего 0,0008 г/л ванадия, 0,5 г/л кремния, 1,96 г/л марганца;

1,25 г сорбента АМ, содержащего 399,2 мг ванадия. Емкость АМ по ванадию составляет 319,3 мг/г сорбента, что на 69,3 мг/г выше, чем по прототипу. (По прототипу емкость сорбента составляет 250 мг/г).

Таким образом, степень извлечения ванадия из раствора составила 99,8% что на 14,8% выше, чем по прототипу. (По прототипу степень извлечения ванадия составляет 85%).

Пример 3. 1,6 г ионообменного сорбента ВП-14 К контактировали в динамических условиях с 1000 мл раствора, содержащего 0,45 г/л ванадия, 0,5 г/л кремния в присутствии 2,95 г/л марганца (молярное соотношение марганца к кремнию в исходном растворе равно 3,0:1,0). Затем сорбент отделяли фильтрованием.

В результате опыта получено:

1000 мл раствора, содержащего 0,0005 г/л ванадия, 0,5 г/л кремния, 2,95 г/л марганца;

1,6 г сорбента, содержащего 449,5 мг ванадия. Емкость ВП-14 К по ванадию составляет 280 мг/г, что на 30 мг/г выше, чем по прототипу. (По прототипу емкость сорбента составляет 250 мг/г).

Таким образом, степень извлечения ванадия из раствора составила 99,9% что на 14,9% выше, чем по прототипу.