СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ВАНАДИЯ Российский патент 1999 года по МПК C01G31/02 C22B7/04 C21C5/28 

Описание патента на изобретение RU2124479C1

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к способам получения соединений ванадия из металлургических шлаков, и может быть использовано для получения пятиокиси ванадия (ПВ) при переработке ванадий- и марганецсодержащих конверторных шлаков.

Известен способ получения ПВ, включающий введение Ca-содержащей добавки в ванадийсодержащий шлак, его обжиг, выщелачивание ванадия серной кислотой и выделение ванадия из раствора в виде V2O5, при этом массовое отношение CaO/V2O5 0,15 - 0,3. К недостаткам данного способа относится низкое извлечение ванадия в раствор.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту является способ получения ПВ, включающий введение Ca-содержащей добавки в ванадий-марганецсодержащий шлак, его обжиг, выщелачивание ванадия серной кислотой и выделение ванадия из раствора в виде V2O5 [2, прототип], при этом марганец в шлак вносят при продувке чугуна с комплексной реагентной добавкой, содержащей известняк и марганцевую руду, а массовое соотношение компонентов в шихте при обжиге составляет MnO : CaO : V2O5 1,0 - 0,75 : 0,3 - 0,15 : 1.

К недостаткам способа относятся низкое извлечение ванадия в раствор (не более 90%); высокое содержание примеси Mn в товарной ПВ; сложность технологического процесса.

Задачей изобретения является разработка более эффективного способа извлечения ванадия из конверторных шлаков.

Поставленная задача решается описываемым способом получения соединений ванадия, включающим введение Ca-содержащей добавки в V- и Mn-содержащий шлак, его обжиг, выщелачивание ванадия серной кислотой и выделение ванадия из раствора, при этом Ca-содержащую добавку вводят в количестве, обеспечивающем весовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,35 - 0,45 : 0,05 - 0,1 : 1 при содержании MnO в шлаке 5,8 - 6,9 мас.% и 0,45 - 0,70 : 0,65 - 1,3 : 1 при содержании MnO 7,2 - 11,5 мас.%, при этом используют шлак состава, мас.%: окись кремния 10 - 24; окись ванадия 12,0 - 28,0; окись титана 4,0 - 11,0; окись хрома 1,0 - 5,0; углерод - 0,3 - 0,7; гранулы металлического железа 8,0 - 24; окислы железа - остальное, содержащие 5,8 - 6,9 и 7,2 - 11,5 мас.% окислов марганца соответственно.

При изучении системы MnO-CaO-V2O5 было установлено, что при относительно низком содержании MnO в шлаке - в диапазоне 5,8 - 6,9 мас.% высокое извлечение V (больше 90%) при сернокислом выщелачивании достигается при значительно более низком, по сравнению с прототипом, расходе CaO на единицу массы V2O5: 0,05 - 0,1 и 0,15 - 0,30 соответственно. При высоком содержании MnO в шлаке - 7,2 - 11,5 мас.% для эффективного выщелачивания V необходима повышенная, по сравнению с прототипом, добавка CaO - 0,65 - 1,3.

Обнаруженное нами явление связано с образованием смешанных ванадатов марганца и кальция переменного состава, характеризующихся высокой растворимостью в разбавленных растворах кислот, что обеспечивает высокое извлечение V из шлака в раствор при сернокислом выщелачивании. Данные соединения образуются только при создании соотношения MnO : CaO : V2O5 в заявляемых пределах. При других соотношениях компонентов выход V при сернокислом выщелачивании резко уменьшается за счет образования более труднорастворимых соединений.

Таким образом, обнаруженное явление - увеличение степени выщелачивания ванадия раствором серной кислоты из шлака путем создания соотношения MnO : CaO : V2O5 при его обжиге в заявленных пределах является новым и неожиданным, а совокупность признаков изобретения удовлетворяет признакам "новизна" и "изобретательский уровень".

Пример 1 (прототип). В конвертор после заливки 175 т жидкого чугуна ввели, наряду с окалиной, 700 кг марганцевого агломерата состава, мас.%: 20,1 SiO2; 6,0 CaO; 5,5 Fe2O3; 36,0 MnO; 0,15 P; Al2O3, S, MgO - остальное и 800 кг известняка. После продувки получили шлак состава, мас.%: 16,5 SiO2; 18,0 V2O5; 6,0 CaO; 11,5 MnO; 29,0 Feобщ; 8,0 TiO2; 2,7 Cr2O3; 0,09 P; 1,5 Al2O3; 0,02 S; 3,0 MgO; 8,0 мет. включений.

Полученный шлак обжигали при 950oC в течение 1 ч и затем выщелачивали ванадий 5%-ным раствором серной кислоты. Из полученного раствора методом гидролиза выделяли V2O5. Общий выход V2O5 составил 85%, а ее чистота 93%.

Примеры 2 - 5 иллюстрируют заявляемый способ.

Пример 2. Смешивают 100 кг конверторного шлака состава, мас.%: 10,0 SiO2; 12,9 V2O5; 5,8 MnO; 8,0 Feмет; 4,0 TiO2; 1,0 Cr2O3; 58,0 Fe2O3; 0,3 C и 2,3 кг известняка. Весовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,45 : 0,1 : 1. Смесь обжигают при 860oC в течение 1 ч и выщелачивают ванадий 5%-ной серной кислотой. После выделения V2O5 из раствора ее выход составил 90,8%, а чистота 97%.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 2, с тем отличием, что смешивают 100 кг конверторного шлака состава, мас.%: 10,0 SiO2; 19,7 V2O5; 6,9 MnO; 24,0 Feмет; 11,0 TiO2; 5,0 Cr2O3; 22,7 Fe2O3; 0,7 C и 1,75 кг известняка. Массовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,35 : 0,05 : 1. Выход V2O5 составил 91,2%, а чистота 96,5%.

Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 2, с тем отличием, что смешивают 100 кг конверторного шлака состава, мас.%: 10,0 SiO2; 10,3 V2O5; 7,2 MnO; 8,0 Feмет; 4,0 TiO2; 1,0 Cr2O3; 59,2 Fe2O3; 0,3 C и 23,9 кг известняка. Массовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,70 : 1,3 : 1. Выход V2O5 составил 93,1%, а чистота 96,2%.

Пример 5. Способ осуществляют аналогично примеру 2, с тем отличием, что смешивают 100 кг конверторного шлака состава, мас.%: 10,0 SiO2; 25,5 V2O5; 11,5 MnO; 24,0 Feмет; 4,0 TiO2; 5,0 Cr2O3; 19,3 Fe2O3; 0,7 C и 29,6 кг известняка. Массовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,45 : 0,65 : 1. Выход V2O5 составил 92,6%, а чистота 95,8%.

Таким образом, заявляемый способ позволяет увеличить, по сравнению с прототипом, степень извлечения ванадия из шлаков на 5 - 8% при одновременном увеличении чистоты товарной пятиокиси ванадия.

Список использованных источников
1. Смирнов Л.А. и др. Металлургическая переработка ванадийсодержащих титаномагнетитов. - Челябинск: Металлургия, 1990, с. 20.

2. Патент РФ N 2034039, C 21 C 5/28, 1993.

Похожие патенты RU2124479C1

название год авторы номер документа
КОМПЛЕКСНАЯ РЕАГЕНТНАЯ ДОБАВКА 1993
  • Смирнов Л.А.
  • Винокуров В.Г.
  • Дерябин Ю.А.
  • Топычканов Б.И.
  • Базарова Э.В.
  • Жириков В.Н.
  • Чернушевич А.В.
  • Рабинович Е.М.
  • Волков В.С.
RU2034039C1
СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ ТИТАНОМАГНЕТИТОВОГО СЫРЬЯ 2008
  • Козлов Владиллен Александрович
  • Карпов Анатолий Александрович
  • Вдовин Виталий Викторович
  • Васин Евгений Александрович
RU2385352C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНВЕРТОРНЫХ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ 2003
  • Козлов Владиллен Александрович
  • Каменских А.А.
  • Карпов А.А.
  • Вдовин В.В.
RU2266343C2
ШИХТА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ВАНАДИЕВОГО ЧУГУНА 1998
  • Бакума С.С.
  • Мусатов А.С.
  • Гаврилюк Г.Г.
  • Леконцев Ю.А.
  • Шаврин С.В.
  • Абрамов С.Д.
  • Завидонский В.А.
  • Каменских А.А.
  • Карпов А.А.
RU2124563C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛЛАСТОНИТА 1994
  • Ахатов Каиржан Хасенович[Kz]
  • Башаева Людмила Александровна[Kz]
  • Левинтов Борис Львович[Kz]
RU2089527C1
ИЗВЕСТКОВО-ВАНАДИЕВЫЙ ШЛАК И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1991
  • Криночкин Э.В.
  • Петренев В.В.
  • Киричков А.А.
  • Чернушевич А.В.
  • Жириков В.Н.
  • Литовский В.Я.
  • Третьяков М.А.
  • Комратов Ю.С.
  • Куклинский М.И.
  • Беловодченко А.И.
  • Ляпцев В.С.
  • Корогодский В.Г.
  • Мальцев Ю.Б.
  • Ватолин Н.А.
  • Осокин В.А.
  • Бородулин Е.К.
RU2023726C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВАНАДИЕВОГО ШЛАКА 1984
  • Добош В.Г.
  • Дубровин А.С.
  • Фотиев А.А.
  • Гринберг Н.В.
  • Стрепетов С.В.
  • Сирина Т.П.
  • Плахов Г.К.
  • Барашкин И.И.
  • Мизин В.Г.
  • Данилович Ю.А.
  • Волков В.С.
  • Третьяков М.А.
  • Фролов А.Т.
  • Баев А.И.
  • Габрин А.Э.
  • Сурат Л.Л.
  • Дерябин Ю.А.
SU1299151A1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ КОНВЕРТЕРНЫХ ШЛАКОВ 1999
  • Данилов Н.Ф.
  • Кудряшов В.П.
  • Седых А.М.
  • Каменских А.А.
  • Шашин А.К.
  • Митянин Л.М.
  • Зеленов В.Н.
  • Конышев А.А.
  • Красавин А.П.
RU2157420C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЯТИОКИСИ ВАНАДИЯ 2007
  • Карпов Анатолий Александрович
  • Наумов Николай Викторович
  • Филипьев Сергей Николаевич
  • Васин Евгений Александрович
  • Сметанин Сергей Дмитриевич
  • Вдовин Виталий Викторович
  • Махнутин Андрей Анатольевич
  • Мизин Владимир Григорьевич
  • Сирина Татьяна Петровна
RU2351668C1
СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ЖЕЛЕЗНЫХ ГРАНУЛ И ТИТАНОВАНАДИЕВОГО ШЛАКА 2008
  • Макаров Юрий Витальевич
  • Садыхов Гусейнгулу Бахлул Оглы
  • Самойлова Галина Григорьевна
  • Мизин Владимир Григорьевич
RU2399680C2

Реферат патента 1999 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ВАНАДИЯ

Использование: изобретение относится к области получения соединений ванадия из металлургических шлаков. Сущность: способ предусматривает введение кальцийсодержащей добавки на стадии окислительного обжига шлаков в количестве, обеспечивающем массовое соотношение МnO : СаО : V2O5 0,35-0,45 : 0,05-0,1:1 при содержании МnO в шлаке 5,8-6,9 мас.% и 0,45-0,70 : 0,65-1,3 : 1 при содержании МnO 7,2-11,5 мас.%. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения ванадия из конверторных шлаков. 2 с. и 2 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 124 479 C1

1. Способ получения соединений ванадия, включающий введение кальцийсодержащей добавки в ваналий- и марганецсодержащий шлак, его обжиг, выщелачивание ванадия серной кислотой и выделение ванадия из раствора, отличающийся тем, что кальцийсодержащую добавку вводят в количестве, обеспечивающем массовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,35 - 0,45 : 0,05 - 0,1 :1 при содержании MnO в шлаке 5,8 - 6,9 мас.%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют шлак состава, мас.%:
Окись кремния - 10,0 - 24,0
ванадия - 12,9 - 19,7
титана - 4,0 - 11,0
марганца - 5,8 - 6,9
хрома - 1,0 - 5,0
Углерод - 0,3 - 0,7
Гранулы металлического железа - 8,0 - 24,0
Окислы железа - Остальное
3. Способ получения соединений ванадия, включающий введение кальцийсодержащей добавки в ванадий- и марганецсодержащий шлак, его обжиг, выщелачивание ванадия серной кислотой и выделение ванадия из раствора, отличающийся тем, что кальцийсодержащую добавку вводят в количестве, обеспечивающем массовое соотношение MnO : CaO : V2O5 0,45 - 0,70 : 0,65 - 1,3 : 1 при содержании MnO 7,2 - 11,5 мас.%.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют шлак состава, мас.%:
Окись кремния - 10,0 - 24,0
ванадия - 10,3 - 25,5
титана - 4,0 - 11,0
марганца - 7,2 - 11,5
хрома - 1,0 - 5,0
Углерод - 0,3 - 0,7
Гранулы металлического железа - 8,0 - 24,0
Окислы железа - Остальноеи

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1999 года RU2124479C1

КОМПЛЕКСНАЯ РЕАГЕНТНАЯ ДОБАВКА 1993
  • Смирнов Л.А.
  • Винокуров В.Г.
  • Дерябин Ю.А.
  • Топычканов Б.И.
  • Базарова Э.В.
  • Жириков В.Н.
  • Чернушевич А.В.
  • Рабинович Е.М.
  • Волков В.С.
RU2034039C1
Способ извлечения ванадия из шлаков 1972
  • Слотвинский-Сидак Н.П.
  • Гринберг Н.В.
SU453938A1
Способ извлечения ванадия из ванадийсодержащих материалов 1968
  • Слотвинский-Сидак Н.П.
SU256261A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВАНАДИЕВЫХ ФЕРРОСПЛАВОВ ИЗ ВАНАДИЕВЫХ ШЛАКОВ 0
SU246552A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНЫХ ГЕТЕРОПОЛИКИСЛОТ 1994
  • Молчанов В.В.
  • Максимов Г.М.
  • Гойдин В.В.
  • Куликов С.М.
  • Куликова О.М.
  • Кожевников И.В.
  • Буянов Р.А.
  • Максимовская Р.И.
  • Плясова Л.М.
  • Лапина О.Б.
RU2076070C1
Способ получения пятиокиси ванадия 1985
  • Солодченко Владимир Николаевич
  • Ни Леонид Павлович
  • Романов Владимир Львович
  • Алькенов Асхат Алькенович
  • Алыков Фарид Бакиевич
  • Насыров Наиль Закирович
SU1399269A1
US 3826809 А, 30.07.74
US 3853982 А, 10.12.74.

RU 2 124 479 C1

Авторы

Фетисов В.И.

Комратов Ю.С.

Тетюхин В.В.

Мизин В.Г.

Малышев С.В.

Суслов А.П.

Кузовков А.Я.

Гришечкин А.И.

Добош В.Г.

Глаголенко Ю.В.

Дрожко Е.Г.

Уфимцев В.П.

Холодков А.В.

Грибов А.А.

Куклинский М.И.

Беловодченко А.И.

Аршанский М.И.

Трубин А.Н.

Аликин В.И.

Александров В.К.

Светлаков С.В.

Даты

1999-01-10Публикация

1998-05-19Подача