книги / Технологии извлечения ванадия из конверторных ванадиевых шлаков

Рабочая емкость шахты хлоратора 0,3 м3; рабочая площадь расплава 0,053 м^; уровень расплава 120-140 см; производительность хлорато­

ра по исходному материалу 2U0-4Q0 кг/сут.

Рис.4. Схема установки для хлорирования ванадиевых шла­ ков: / - хлоратор; 2 - рукавный фильтр; 3 ~ холодиль­

ник; I/ - ловушка

Хлор (100 #-ный) подают через фурму под распределительную ре­

из хлоратора в виде пили. Рукавный фильтр состоит из двух секций, сообщающихся между собой в нижней части. В каждой секции имеется по два рукава из стеклоткани с обратной обдувкой и встряхиванием.

Очищенная парогазовая смесь с температурой X00-I20 °С направ­

72

VOОб£ углеродом до VCC3 и хлорирование последнего с образо­ ванием VCCtj . но уменьшению активности восстановители распола­

гаются в следующем порядке: активированный уголь, древесный уголь, нефтяной кокс. Найдены оптимальные условия хлорирования V0Ct5

вприсутствии активированного угля.

Вгруппешю-лабораторных условиях при хлорировании фракции

после ректификации, содержащей 99,7 % VOC6s , найдены расход­

ные коэффициенты по хлору и углю.

G привлечением .метода инфракрасной спектроскопии изучен сос­

< 0 , 0 1 ; SC < 0 , 1 ; NL < 0 , 1 .

глалшйтермическим восстановлением этого продукта Гиредмет по­

74

I

Рис.5. Схема комплексной переработки ванадиевых шлаков методом хлорирования

Основные достоинства хлорного метода переработки ванадиевых ишаков: высокое извлечение ванадия; комплексное извлечение ценных элементов; небольшие затраты энергии и экологическая чистота тех­ нологий. Недостаток - при авариях выделяется отравляющий газ - хлор.

5.2. Соляно-кислотный метод

Основными недостатками всех вышеуказанных технологий являют­ ся: большой расход энергии на окислительный или хлорирующий обжиг

хром и титан с отвалом. Последний недостаток приобретает прициииально важное значение в нынешних условиях, когда Россия лишилась хромитов ^Казахстан), марганцевого сырья (Грузия и Украина), а ти­ тановые оелила ввозит из Финляндии при наличии в самой России ми­ ровых уральских месторождений титаномагнетитов.

Поэтому разработка экологически чистой безобжиговой техноло­ гии с комплексным извлечением ценных элементов и наилучшим выхо­ дом наиболее дорогой ванадиевой продукции является без сомнения важной проблемой. Мри этом желательно применять не такой экологи­ чески дорогой реагент, как кальцинированная сода, а например, со­ ляную кислоту, которая в ряде химических производств является да­ же отходом.

Автор и другие исследователи /18,21/ работали с ванадиевым

стандартного изобарно-изотермического потенциала химических реак­ ций всех составляющих шлака с соляной кислотой (табл.5.2).

Из значений энергии Гиббса следует, что термодинамически воз­ можны реакции необратимого взаимодействия двухвалентных оксидов железа, марганца и трехвалентных оксидов хрома и ванадия с соляной кислотой (реакции 1 - 4 ) . Реакция взаимодействия трехвалентных окислов железа с соляной кислотой является обратимой (реакция 5).

76

для более полного ее протекания (сдвига равновесия вправо) нужно дополнительное воздействие какого-нибудь фактора. Так, водород термодинамически легко образуется по реакция взаимодействия эле­ ментарного железа с соляной кислотой (реакция б). При этом обра­ зующийся водород восстанавливает продукт взаимодействия реакции 5

77

Как видно, при разложении ванадиевого шлака соляной кислотой все ценные компоненты шлака достаточно полно переходят в раствор. Реакция в основном заканчивается в течение часа.

Скорость процесса в значительной степени зависит от темпера­ туры. Но в начале процесса повышение температуры возможно только до 70 °С (температура кипения 36 #-ной соляной кислоты). В даль­

нейшем по мере расходования кислоты и насыщения раствора хлорида­ ми температуру можно поднять до I00-II0 °С. Поэтому для сокраще­ ния продолжительности процесса целесообразно применить двухста­ дийное разложение: использование концентрированной кислоты при температуре 70-80 °С и использование менее концентрированной 20 - 22 ной кислоты с примесью хлоридов при Ю 0 - П 0 °С.

Опыты показали:

-быстрее остальных элементов с соляной кислотой реагируют оксиды марганца;

-степень извлечения ванадия и марганца мало зависит от кон­

центрации кислоты, а титана и хрома - в значительной мере; - увеличение тонины помола шлака и расход кислоты незначи­

тельно влияют на степень извлечения всех элементов.

Таким образом, оптимальными условиями разложения шлака соля­ ной кислотой по лабораторным данным являются: температура на пер­

5.2.1 . Предлагаемая схема переработки шлаков

гидрохимическим способом

В основу разделения ванадия, титана, хрома и марганца поло­ жен метод дробного осаждения гидроокисей регулированием нужного значения pH раствора. Наиболее простым способом установления же­ лаемого значения pH является постепенное прибавление к раствору едкого натра или аммиака. Однако этот способ неприменим по следу­ ющим соображениям:

79

1. Если в растворе отсутствует буфер, трудно привести его точно к заданному значению pH.

2. В том месте, куда попадает капля щелочи, значение pH мгновенно становится очень высоким, и выпадает ряд гидроокисей, которые при перемешивании раствора растворяются очень медленно, не полностью и лишь в конце процесса нейтрализации.

Эти затруднения преодолеваются, если требуемое значение pH создается одним из следующих способов: прибавлением малораство­

смеси. В качестве таких осадителей были использованы карбонат кальция, металлическое железо и карбонат аммония.

Наиболее легко выделяется титановый концентрат путем кипяче­ ния раствора с отгонкой НС6 ДО содержания последней 20 г/л. При

этом происходит гидролиз соединений титана при pH = 0,5-1,2. Пос­ ле выделения титанового концентрата из раствора с помощью вышеука­ занных осадителей (нейтрализаторов) при pH = 2,5-3,5 выделяли ва­

температуре 600-700 °С в течение часа. При этом регенерировали со­ ляную кислоту и получали железомарганцевый концентрат. Содержание основных компонентов в полученных продуктах представлено в табл.5.4. Таблица 5.4

80