книги / Технологии извлечения ванадия из конверторных ванадиевых шлаков
..pdfтело |
- жидкость - газ,'так как NfyCOj |
я NaVO} |
при темпера |
|
туре |
выше |
700 °С плавятся. Тонкие жидкостные пленки в определен |
||
ной мере |
интенсифицируют процессы обжига. |
|
|
|
800 |
При взаимодействии ишака с кальцинированной содой при 600 - |
|||
°С протекают следующие реакции: |
|
|
||
V203 + 02. |
= 2Nal/03 |
+ С02 ; |
2FeOVzO} +lNa1COi * skOz = |
+ Fez03 + lCOz , |
|
lFeOl/z03 * Ш |
гСО} + 5k O z = 2 |
Щ l/2Oj + Fei O} + СОг , |
ZFe-VOb * NazC03 - 2NaVO} + Fe203 *■COz ,
2MnOVz 03 + 2NazCO}*^/20z —Mn203 * ^NaV03 * iCOz ,
Mnl Oi * */20z + 2NozCOs = 2Maz MnO} + ZCOz ,
IFe.Cr'Oif + Ш г СО} + t/iOz = 2ЩСгО^ + Fez03 *iCOz ,
$£Oz + NazC03 —Naz SL03 + COz ■
(1)
( 2)
(3)
(4)
(5)
( 6)
(7)
(8)
Следует отметить, что при 7-8 $-ном содержании соды в шихте протекают только реакции (I) - (4), при 17-18 #-ном - все выше приведенные реакции. При этом по реакции (7) образуются взвеси, представляющие в основном частички жидкого стекла, а также вскры вается и окисляется хром (УХ) в виде токсичного хромата натрия. Поэтому при СКТ особое внимание следует обращать на точность до зировки соды в шихту. Водорастворимым соединением является метаванадат натрия (NQ \f О3 ), количество которого зависит от полно
ты процесса окисления и количества соды.
Выход водо- я кислоторастворимых соединений ванадия зависит от скорости процесса окислительно-натрируодего обжига, которая (по уравнению Фика) зависит от абсолютной и динамической поверх ности контакта фаз, температуры, тонины помола ишака, интенсивно сти перемешивания, количества кислорода в газе, крупности частиц шпинелида, продолжительности обжига и количества щелочной добавки.
31
Значение этих факторов установлено активной промышленной оп тимизацией режимов. В связи с этим интересные результаты дало применение при обжиге печей с виброускорением.
Оптимальный температурный режим при обжиге обеспечивается
сжиганием природного газа в токе воздуха: |
(9) |
||
Щ * 20,г = С0г |
+ |
2Нг0 , |
|
Щ + 0,50%= СО |
+ |
2HZ, |
(Ю) |
CHtf * нго = со |
* |
5Нг , |
(II) |
CHif + СОг = 2СО + 2Нг . |
(1 2 ) |
||
Полное сгорание метана природного газа наблюдается при избыт ке воздуха. При этом содержание кислорода в отходящих газах обжи говых печей должно быть не менее 8-10 % об.
Неполное сгорание ГЯ^ сопровождается образованием СО , #2 * обладающих восстановительной способностью по отношению к
ванадию (У):
^ 2. у
Щ1'г03+нго .
Наличие реагентов-восстановителей в газовой фазе уменьшает степень вскрытия ванадия в виде водорастворимых и суммы раствори мых соединений и, как следствие, возрастают потери ванадия с от вальным шламом.
3.3.2. Стадии водного и кислотного |
выщелачивания |
|
|
|
обожженной шихты |
|
|
Качество обжига шлако-содовой шихты оценивается степенью |
|
||
вскрытия ванадия |
(Ш) в виде водо- (в/p) и |
кислоторастворимых |
|
(к/p) соединений. |
проводят при содержании в шихте 6-8 % |
, |
|
В СКТ обжиг |
|||
что обеспечивает степень вскрытия ванадия (У) в виде водораствори мой формы (60-65 %) и кислоторастворимой (20-25 %).
32
Процесс выщелачивания - типичный диффузионный процесс, про текающий в системе твердое тело - жидкость. Полнота и скорость этого процесса определяются статическим анализом с помощью диа грамм растворимости, кинетических показателей на основе уравнения Фика, т.е. движущей силы, продолжительности и температуры процес са, абсолютной и динамической поверхностей контакта фаз.
При водном выщелачивании идут следующие основные физико-хими ческие процессы:
NaVOiT& * Нг0 — |
N° VO$рдст ) |
( 1 |
3 ) |
||
|
|
|
|
||
N a g C rO ^ |
+ НгО - |
NetzOtuOiipacT} |
( 1 |
4 ) |
|
№%Мп Оцт£ |
+ Н^О |
— |
Л /# /; NnO^QOCT) |
( 1 |
5 ) |
Noz S i0$ |
+ HQQ |
'** |
NQpSi 0$pQCT . |
( 1 |
6 ) |
При количестве соды 6-6% в обжигаемой шихте идет только ре акция (13), реакции (14)— (16) - при 12-17%.
Процесс растворения сопровождается гидролизом продуктов об
жига:
iNaVOj + (а +ПНгО — 2NaOH +■Vl0snH20, |
(17) |
|
|
T * " |
(18) |
NaFeOz * tiNqO |
NaOH + Fe20}/iH20 , |
|
NQqSLOi * n Н%0 = |
NoOH + SLOzoNzOj |
(19) |
Mn0} + ЬНф— |
- 2NaOH + Mn(OH)^, |
(20) |
Ata, TiO} + 3HiO — |
2NaOH + ТКОНЦ . |
(21) |
И снова в СКТ идет только реакция (17), которая снижает выход во дорастворимых соединений и увеличивает нагрузку на кислое выщела чивание.
Реакции (18)-(21) могут протекать в содово-бескислотной тех нологии (СНГ) при обжиге шихты с 17% соды.
33
сем нежелательно иметь в шлаке кальций, |
так как сульфат кальция |
||||||
создает наибольшее сопротивление процессу фильтрации. |
(30) об |
||||||
Металлическое железо или F&0 |
по реакциям |
(29) и |
|||||
разует железный купорос и водород, которые создают восстанови |
|||||||
тельную среду, |
переводящую кислоторастворимые формы ванадия (У) |
||||||
в нерастворимые |
V (Ш,1У), например, по реакции |
|
|
||||
V2Os |
+ |
Нг — |
Vt 0^ + Нг |
— |
v203 * |
н 20 . |
(31) |
Сульфаты |
тяжелых металлов при |
осаждении пятиокиси |
ванадия |
||||
могут превратиться в гидраты окислов соответствующих металлов и загрязнить конечный продукт.
Таким образом, для уменьшения потерь ванадия при выщелачива нии серной кислотой, последнюю целесообразнее заменить какой-ни будь другой (например, разбавленной азотной кислотой) либо заме нить кислотное выщелачивание одним водным, т.е. перейти на СНГ, что и разработано и запроектировано для 3-й очереди ферросплавно го цеха.
3.3.3. Гидролитическое осаждение пятиокиси ванадия
При подкислении раствора метаванадата серной кислотой кривые
осаждения имеют |
S -образный вид, характерный для |
топохимических |
||||||||
процессов. Выделению видимого |
осадка предшествует |
"скрытый пери |
||||||||
од" кристаллизации, |
продолжительность |
которого уменьшается с уве |
||||||||
личением температуры, |
степени подкисления и концентрации tfai/O j |
|||||||||
в исходном растворе |
(H ^/V O J |
от |
0,855 до |
0,950). |
||||||
Одни исследователи считают продуктом гидролиза гидратирован |
||||||||||
ную пятиокись, другие - ванадиевые кислоты. |
|
|
||||||||
Возможные реакции гидролиза: |
|
|
|
|
||||||
2NaV03 |
+ |
2 Н * |
|
~ |
V20 s\ |
* |
2Na*+ Н20 , |
|
||
SNaVOi |
+ |
5Н *= |
N djH VgO p |
* |
5 N a * |
+ Нг0, |
||||
SMai/Oj |
* |
w * = |
N a2Нг ve 0 17 + |
W o * |
+ Н ф , |
|||||
S/Val/Oj |
+ |
6H* |
|
= |
H^VgOp |
* 6N o * + Н ф . |
||||
35
я |
Далее план |
качающимися |
питателями, |
системой транспортеров |
|||
элеватором В |
подается в |
бункеры |
7 |
шаровых |
мельниц, |
Затем |
|
лотковыми я ленточными питателями дозируется в |
шаровые |
.мельни |
|||||
цы |
8 . После шаровой мельницы шлак |
должен содержать тракцию |
|||||
15 мм не менее 25 >. Для дробления шлака в шаровые мельницы за гружается 3000 кг стальных шаров ЦииО шаров диаметром 100 мм и кООО кг - диаметром 80 мм).
Размолотый в шаровых мельницах шлак ковшевым элеватором
подается на электромагнитный сепаратор 10 для |
отделения |
метал- |
|
ловклячений. |
15 ш |
в |
течке |
С помощью решетки с отверстиями диаметром |
|||
магнитного сепаратора выделяемый из шлака металлоотсев разделя ется на реакции более 15 мм и до 15 мм.
После первичной магнитной сепарации шлак ссыпается в бунке
ры трубчатых мельниц 1Z , откуда |
с помощью весовых дозаторов15 |
|||
подается |
в трубчатые мельницы 1к |
, где происходит |
измельчение |
|
шлака на фракции до 0,15 мм. |
В трубчатке мельницы |
загружаются |
||
по 4-5 т шаров диаметром 80 и |
50 мм. |
|
||
Одновременно с загрузкой шлака в трубчатые мельницы тарель |
||||
чатыми и |
шнековыми питателями |
15 |
из конусных бункеров подает |
|
ся кальцинированная сода. Содержание соды в необожженной шихте является основным параметром технологии, определяющим как ста бильность, так и технико-экономические показатели процесса. До зировка соды в СКТ должна производиться в стехиометрическом со
отношении с общим содержанием пятиокиси ванадия в |
шлаке. |
При |
переработке местных шлаков содержание соды должно быть 6-9% |
||
от веса шихты. |
|
|
После трубчатых мельниц шихта должна проходить контрольную |
||
сетку с отверстиями до 5 мм. Фракция, оставшаяся |
на сетке, |
воз |
вращается на дополнительный помол либо, если это |
металл, отгру |
|
жается вместе с металлоотсевом, который отправляется в электро металлургическое отделение для выплавки феррованадия,или на аг-
лофабряку. Содержание металлического железа |
в шихте |
после |
вто |
ричной сепарации не должно превышать 6 %, в |
том числе |
скрапа |
- |
не более 4 %. |
|
|
|
38
