СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНВЕРТОРНЫХ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ Российский патент 2005 года по МПК C22B34/22 C22B7/04 

Изобретение относится к металлургии, к способам извлечения ванадия из конверторного ванадийсодержащего шлака.

Конверторные ванадийсодержащие шлаки содержат ряд ценных элементов - ванадий, марганец, хром и титан. Существующие технологии переработки конверторных шлаков предусматривают извлечение только одного компонента - ванадия и достигается это за счет введения реакционных добавок на стадии окислительного обжига-соды или известняка, подавляющих взаимодействие марганца с ванадием. Натриевая и кальциевая реакционные добавки вытесняют марганец из высококислородных кислоторастворимых ванадиевых соединений в труднорастворимые соединения (Mn₂О₃, Mn₂O₄, MnO₂). При последующем выщелачивании огарка в слабокислой среде H₂SO₄ эти соединения марганца не растворяются. Таким образом, кальциевая и натриевая реакционные добавки, вводимые на стадии обжига, снижают переход марганца в раствор, который теряется с отвальным шламом.

Известен способ извлечения ванадия из конверторного шлака, включающий обжиг с карбонатами или оксидами кальция, двухстадийное выщелачивание серной кислотой при рН 2,0-3,0 и температуре не выше 70°С с последующей промывкой осадка 3%-ным раствором H₂SO₄ и гидролизом ванадия из объединенных растворов (патент РФ №2118389, 1995).

После отделения оксида ванадия маточный или сливной раствор, содержащий 0,3-0,7 г/л V₂O₅ и 7-8 г/л MnO подвергают известкованию (Производство технической пятиокиси ванадия и феррованадия. Технологическая инструкция ТП 127-Ф-05-88. Тула, 1988 г.).

При известковании происходит нейтрализация серной кислоты, образуется плохо отстаивающийся осадок, состоящий из оксидов марганца, кальция и сульфата кальция (черновой марганцевый концентрат). Влажный осадок в виде пульпы откачивается на шламовое поле. Таким образом, способ не предусматривает комплексного использования конверторного шлака и черновой марганцевый концентрат является отходом производства. К другим недостаткам можно отнести:

- низкое извлечение ванадия в готовую продукцию - около 75%;

- невысокое качество готового продукта (92-93% V₂O₅);

- дополнительно вводится операция отмывки его раствором сульфата железа или магния.

Известен способ, по которому конверторный шлак подвергают окислительному обжигу с содой с последующим двухстадийным выщелачиванием огарка водой и раствором серной кислоты (Технологическая инструкция ТИ 115-Ф-10-95. Производство пятиокиси ванадия. ОАО «Чусовский металлургический завод», 1995 г.).

Переработка конверторных шлаков по содовой технологии характеризуется следующими недостатками:

- шихта, состоящая из конверторного шлака и соды, подвергается сухому измельчению, что вызывает загрязнение рабочих помещений пылью шлака и соды;

- порошкообразная «содовая» шихта, склонная к оплавлению и скатыванию в обжиговой печи, ухудшает фильтрацию, усложняет технологию;

- в раствор переходит кремний и хром;

- низкое извлечение ванадия в готовую продукцию - около 65%;

- сложный солевой состав сточных вод и невозможность использования вод в замкнутом водообороте;

- потеря марганца с отвальными шламами.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ переработки конверторных ванадийсодержащих шлаков, включающий подготовку шлака, обжиг с добавлением реакционной добавки, выщелачивание огарка раствором соды при температуре, по меньшей мере, 90°С в течение 1-2 часов с получением ванадатного раствора и выделением из него технического оксида ванадия (DE 2324737, кл. С 22 В 7/04, 24.01.1974). К недостаткам способа относится недостаточно высокое извлечение и качество ванадиевой продукции.

Задачей изобретения является разработка способа комплексной утилизации конверторного шлака, предусматривающего более мягкое ведение всех технологических операций, снижение запыленности рабочих помещений вредными веществами (содой), снижение оплавления и окатываемости шихты на стадии окислительного обжига, селективное выщелачивание и повышение скорости фильтрации ванадиевых растворов.

Техническим результатом является повышение извлечения и качества ванадиевой продукции, ликвидация сброса сливных вод и повышение товарной ценности химотходов по марганцу, титану и хрому.

Это обеспечивается в способе переработки конверторных ванадийсодержащих шлаков, включающем подготовку шлака, обжиг с добавлением реакционной добавки, выщелачивание огарка раствором соды при температуре, по меньшей мере, 90°С с получением ванадатного раствора и выделением из него оксида ванадия, в котором при обжиге в качестве реакционной добавки вводят отвальный шлам ванадиевого производства, содержащий гематит и оксид марганца, при мольном соотношении ванадия к марганцу, равным 1:1, температуре 800-850°С в течение 3-х часов, выщелачивание проводят раствором соды при мольном соотношении V₂O₅:Na₂CO₃, равном 1:1,2-1,8, с фильтрацией раствора ванадата натрия и промывкой осадка водой, из полученного раствора разделяют ванадий и натрий электрохимической обработкой в мембранной системе, сорбцией или нейтрализацией серной кислотой с последующим осаждением солей поливанадиевых кислот.

Сущность изобретения заключается в следующем. Элементное и закисное железо в составе конверторного шлака, окисляясь автогенно, выделяет значительное количество тепла, что приводит к локальному перегреву и оплавлению продуктов реакции, повышенное содержание оксида ванадия более 16% увеличивает соответственно и количество легкоплавкой фазы. Снижение термичности шихты достигается введением оксида железа в виде α-Fe₂О₃, который связывает вюстит (FeO) в магнетит (Fe₃О₄) и выделяет свободный полуторный оксид ванадия (V₂О₅), α-фазу. Окисление магнетита растянуто во времени и не вызывает местного перегрева. В фазе R₂O₃ при дальнейшем повышении температуры происходит окисление ванадия за счет внутреннего окислителя - Mn₂О₃ - с образованием более тугоплавкого химического соединения - Mn₂V₂O₇.

При температуре 800-850°С магнетит полностью переходит в гематит α-Fe₂O₃, который не вступает во взаимодействие с солями ванадия. Предложенный режим позволяет держать технологическое вскрытие на уровне 92-95%. На первом этапе идет формирование стабильной электронной структуры (+V) за счет внутреннего окислителя по схеме:

Происходит формирование октаэдрической структуры оксида ванадия, а тетраэдрические пустоты занимает окись марганца. Стабильность структуры настолько высока, что многочисленные нагревы и охлаждения на воздухе не вызывают ее изменения, степень окисления ванадия и марганца остается постоянной, соответственно +5 и +2.

На втором этапе проводится обменная реакция в водном растворе между пированадатом марганца и содой по уравнению:

Способ позволяет получить карбонат марганца в твердой фазе, пированадат натрия в водной фазе, не затрагивая хрома, кремния, титана и железа, которые остаются в нерастворимом осадке. Селективное выщелачивание ванадия из огарка производится содовым раствором при мольном соотношении V₂О₅:Na₂СО₃, равном 1:1,2-1,8, при температуре не ниже 90°С в течение 1,0-2,0 часов.

Фильтрация и промывка осадка водой позволяет перевести в водную фазу около 90% ванадия, не затрагивая марганец, титан, кремний и хром (эти элементы в растворе отсутствуют). Фильтрация идеальна, осадок кристаллический, равномерно распределяется на фильтре.

Из водного раствора ванадата натрия рН 8,6-9,5 с концентрацией V₂O₅, равной 35-45 г/л, можно выделить ванадий несколькими способами - электрохимической обработкой в мембранной системе, сорбцией или нейтрализацией серной кислотой.

В процессе мембранной конверсии солей ванадатов натрия ионы водорода либо протонируют катионы ванадия, либо связываются в воду. В постоянном электрическом поле системы анод - катионообменная мембрана - катод идут следующие процессы:

на аноде Н₂O-2е→2H⁺+1/2O₂

в анолите 10 Na₃VO₄+6Н⁺→H₆V₁₀O₂₈+30Na⁺

на мембране - перенос ионов натрия в католит

на катоде - разложение воды с генерацией NaOH

Электрохимическая обработка растворов ортованадата натрия в мембранной системе позволяет эффективно вывести 90% натрия. Замена реагентного подкисления электрохимическим резко уменьшает солевой фон в растворах.

В процессе сорбции иона натрия на катионите Кд-2 в Н-форме протекает реакция:

30RH+10Na₃VO₄→H₆V₁₀O₂₈+30RNa+12H₂O

При достижении рН 2,0 выводится до 90% натрия.

Нейтрализация раствора ортованадата натрия серной кислотой протекает по реакции:

10Na₃VO₄+15H₂SO₄↔H₆V₁₀O₂₈+15Na₂SO₄+12Н₂О

с получением ванадиевой кислоты.

Нерастворимый осадок после водной промывки содержит карбонат марганца и часть невскрытого пированадата марганца, его можно использовать в качестве реакционной добавки на стадии обжига. Кроме того, готовность этого продукта к переводу марганца в раствор высока и можно утверждать о высокой готовности этого продукта к переводу марганца и части ванадия в раствор серной кислоты. Разделение марганца и ванадия возможно на смоле АМп. Маточник сорбции содержит 50-60 г/л MnO, который можно использовать для производства электролитического диоксида марганца MnO₂-ЭДМ.

Предложенный способ позволяет:

- улучшить экологическую обстановку в отделениях шихтоподготовки и обжига;

- упростить процесс окислительного обжига конверторного шлака с отвальными шламами ванадиевого производства, содержащими гематит и оксид марганца, устранив оплавление, окатывание, пылеунос соды;

- исключить переход хрома (+6) и кремния в водные растворы;

- повысить скорость фильтрации содовых и кислых растворов на порядок;

- позволит организовать замкнутый водооборот и исключить сброс сливных вод в окружающий водный бассейн;

- повысить извлечение и качество ванадиевой продукции;

- появляется реальная возможность извлечь из остатков марганец, хром и титан.

Примеры конкретного осуществления способа

Пример №1.

Берут исходную навеску шихты, состоящую из 100 г конверторного ванадийсодержащего шлака состава, мас.%: V₂O₅ - 12, MnO - 10, FeO - 45 и 10 г отвального шлама ванадиевого производства состава, мас.%: Fe₂О₃ - 45, MnO - 10, V₂O₅ - 1,5, смешивают и проводят окислительный обжиг при температуре 850°С в течение 3-х часов (мольное соотношение ванадия к марганцу равно 1:1,25).

Полученный огарок весом 113 г содержит V₂O₅ - 12,15 г, Mn - 11,0 г. Технологическое вскрытие составляет 97,1%. Огарок выщелачивают раствором соды, в качестве которого используют карбонизированный оборотный щелочной раствор электродиализа, при температуре 98°С в течение 1,5 часов до достижения мольного соотношения V₂O₅:Na₂СО₃, равного 1:1,8. Извлечение в раствор оксида ванадия составило 11,75 г (96,7%). Горячую пульпу фильтруют, осадок промывают водой до содержания натрия в промводе 1 г/л.

Нерастворимый осадок содержит, мас.%: V₂О₃ - 1,3, MnO - 12, Fe₂O₃ - 43,5, Cr₂О₃ - 7, SiO₂ - 15, TiO₂ - 8, Na₂O - 0,2 и является отвальным шламом ванадиевого производства.

Ванадийсодержащий раствор подвергают электродиализу, в результате получают раствор с содержанием 77,7 г/л V₂O₅, 5,2 г/л Na и рН 5,0. Ванадийсодержащий раствор нагревают до кипения и при рН 1,8 осаждают ванадий в виде поливанадата натрия. Прямое извлечение V₂O₅ составило 90,8%. Состав прокаленного продукта 95,6% V₂О₅, 4,2% Na₂O.

Пример №2.

Берут исходную навеску шихты, состоящую из 100 г конверторного ванадийсодержащего шлака и 10 г отвального шлама ванадиевого производства состава, как в примере 1, смешивают и проводят окислительный обжиг при температуре 850°С в течение 3-х часов (мольное соотношение ванадия к марганцу равно 1:1,15).

Полученный огарок весом 106,2 г содержит V₂O₅ - 12,0 г, Mn - 10,0 г. Технологическое вскрытие составляет 97,7%. Огарок выщелачивают раствором соды, в качестве которого используют карбонизированный оборотный щелочной раствор электродиализа, при температуре 98°С в течение 1,5 часов до достижения мольного соотношения V₂O₅:Na₂СО₃, равного 1:1,8. Извлечение в раствор оксида ванадия составило 11,76 г (98,0%). Горячую пульпу фильтруют, осадок промывают водой до содержания натрия в промводе 1 г/л.

Нерастворимый осадок содержит, мас.%: V₂O₅ - 1,2, MnO - 11, Fe₂О₃ - 42,8, Cr₂O₃ - 7,2, SiO₂ - 15,5, TiO₂ - 8,2, Na₂O - 0,1 и является отвальным шламом ванадиевого производства.

Ванадийсодержащий раствор подвергают электродиализу, в результате получают раствор с содержанием 78,2 г/л V₂O₅, 5,6 г/л Na и рН 5,3. Ванадийсодержащий раствор нагревают до кипения и при рН 1,8 осаждают ванадий в виде поливанадата натрия. Прямое извлечение V₂O₅ составило 92,2%. Состав прокаленного при 550°С продукта 94,8% V₂O₅, 5,1% Na₂O.

Пример №3.

Огарок от примера 2 выщелачивают раствором соды, в качестве которого используют карбонизированный оборотный щелочной раствор электродиализа, при температуре 98°С в течение 2-х часов до достижения мольного соотношения V₂O₅:Na₂СО₃, равного 1:1,2. Извлечение в раствор оксида ванадия составило 11,78 г (98,1%).

Ванадийсодержащий раствор подвергают электродиализу, в результате получают раствор с содержанием 78,3 г/л V₂O₅, 5,7 г/л Na и рН 5,4. Ванадийсодержащий раствор нагревают до кипения и при рН 1,8 осаждают ванадий в виде поливанадата натрия. Прямое извлечение V₂O₅ составило 92,0%. Состав прокаленного при 550°С продукта 95,0% V₂O₅, 5,0% Na₂O.

Пример №4.

Берут исходную навеску шихты, состоящую из 100 г конверторного ванадийсодержащего шлака состава, мас.%: V₂O₅ - 10, MnO - 8,0, FeO - 46,5 и 10 г отвального шлама ванадиевого производства состава, мас.%: Fe₂О₃ - 45, MnO - 5,0, V₂O₅ - 1,5, смешивают и проводят окислительный обжиг при температуре 850°С в течение 3-х часов (мольное соотношение ванадия к марганцу равно 1:1,1).

Полученный огарок весом 112 г содержит V₂O₅ - 10,15 г, Mn - 18,5 г. Технологическое вскрытие составляет 97,5%. Огарок выщелачивают раствором соды, в качестве которого используют карбонизированный оборотный щелочной раствор электродиализа, при температуре 98°С в течение 1,5 часов до достижения мольного соотношения V₂O₅:Na₂СО₃, равного 1:1,8. Извлечение в раствор оксида ванадия составило 9,72 г (95,7%).

Ванадийсодержащий раствор подвергают электродиализу, в результате получают раствор с содержанием 64,8 г/л V₂O₅, 4,8 г/л Na и рН 4,2. Ванадийсодержащий раствор нагревают до кипения и при рН 1,8 осаждают ванадий в виде поливанадата натрия. Прямое извлечение V₂O₅ составило 92,5%. Состав прокаленного продукта 96,2% V₂O₅, 3,8% Na₂O.

Пример №5.

Огарок от примера 3 выщелачивают раствором соды при температуре 98°С в течение 1,5 часов до достижения мольного соотношения V₂O₅:Na₂СО₃, равного 1:1,8. Извлечение в раствор оксида ванадия составило 9,72 г (95,7%).

Ванадийсодержащий раствор нейтрализуют кислотой до рН 7,0 и осаждают солями аммония в виде поливанадатов аммония и натрия. Прямое извлечение V₂O₅ составило 93,6%. Состав прокаленного продукта 98,5% V₂O₅, 1,5% Na₂O.

Пример №6.

Огарок от примера 3 выщелачивают раствором соды при температуре 98°С в течение 1,5 часов до достижения мольного соотношения V₂O₅:Na₂СО₃, равного 1:1,8. Извлечение в раствор оксида ванадия составило 9,72 г (95,7%).

Ванадийсодержащий раствор нейтрализуют кислотой до рН 2,5 и ванадий сорбируют на смолу Амп до 450 кг V₂O₅ на 1000 кг смолы. Десорбцию проводят смесью NH₄OH и NH₄NO₃. Из десорбата осаждают метаванадат аммония. Прямое извлечение V₂O₅ составило 92,3%. Состав прокаленного продукта 99,9% V₂O₅, 0,01% Na₂O.

Пример №7.

Исходную навеску измельченного и отмагниченного конверторного шлака, мас.% V - 10,5, Mn - 7,2, Ca - 1,1, Fe - 31,4 в количестве 100 г тщательно перемешали с отвальным шламом ванадиевого производства состава, мас.% V - 1,1; Mn - 3,4; Ca - 1,1; Fe - 34,2 в количестве 30; 60; 100,9 г.

Влияние гематитсодержащего шлама на технологическое вскрытие ванадия из конверторного шлака представлено в таблице 1. Из приведенных данных можно сделать вывод: расход гематитсодержащих отходов на стадии шихтовки и обжига должен составлять 30-100% к конверторному шлаку.

Технологическое вскрытие - это абсолютное количество оксида ванадия, которое переходит в раствор из огарка при обработке его 7% раствором серной кислоты при Т:Ж=1:100. Технологическое вскрытие ванадия из конвертерного шлака 92-97%. При меньшем расходе отвального шлама чем 30% снижается извлечение, при большем чем 100% снижается производительность обжиговой печи. Предложенное техническое решение позволяет перерабатывать конверторные шлаки совместно с отвальными шламами ванадиевого производства с высоким выходом ванадия в щелоче- и кислоторастворимые формы.

Выщелачивание ванадия производится 9-15% раствором соды при соотношении Na₂CO₃/V₂O₅ 1,6-1,5 кг/ кг в течение 90 мин и температуре не менее 90°С. Результаты исследований представлены на чертеже и в таблице 2. Содовое выщелачивание позволяет добиться селективного перехода ванадия в раствор в виде ортованадата натрия, ионная форма ванадия играет важную роль на последующих операциях соосаждения, поэтому расход соды на оксид ванадия от 1,6 до 1,8 кг/кг при концентрации 9-15% Na₂СО₃ определяется соотношением Т:Ж=1:2,0-3,0. Температура выщелачивания не менее 90°С в течение 90 мин. В этих условиях кремний и хром в раствор не извлекаются, а марганец переходит в плохо растворимый карбонат марганца (Mn₂СО₃). Из приведенных выше данных видно, что в сильнощелочных растворах образуется одноядерный тетраэдрический ион ванадия - VO₄ ^3-. По мере вывода иона натрия через мембрану ванадий превращается в димерную, мономерную формы, а далее - полимерную ванадиевую кислоту, в составе которой находится небольшая часть натрия. В таблице 3 приведены результаты осаждения ванадия из растворов с разным соотношением натрия к ванадию. Из таблицы 3 следует, что нейтрализация раствора Na₃VO₃ серной кислотой до рН 2,0 с последующим откипячиванием раствора позволяет получить осадок, содержащий V₂O₅ ˜ 85-88% и Na₂O - 8-10%, а при соотношении натрия к ванадию менее 0,2 моля/моль ванадия V₂O₅ ˜ 95-97% и Na₂O - 1,5-1,7%.

Пример №8.

Опытно-промышленные испытания.

Шлак производства ОАО «ЧМЗ», поступающий в колодах, из вагонов выгружается на площадку в складе шлака, где разбивается капровым шаром на куски крупностью до 200 мм. В процессе разделки шлака производится отмагничивание материала (крупных скардовин) магнитной шайбой. Раздробленный шлак на бойной площадке разравнивается, на горячий шлак равномерно рассыпается отвальный шлам ванадиевого производства в количестве 20% от массы шлака.

С бойной площадки раздробленный шлак грейфером подается в бункер щековой дробилки, где производится первая стадия дробления до 80 мм. Раздробленный шлак складируется в промежуточном бункере, откуда системой транспортеров и элеватором подается в бункера шаровых мельниц, затем питателями дозируется в шаровые мельницы для более тонкого измельчения. Мелющими телами служат шары ⊘80 мм.

Размолотый до 15 мм шлак с помощью элеватора через магнитный сепаратор для отделения металловключений подается в трубчатые мельницы, сюда же через дозатор подается 10% шлама ванадиевого производства. В трубчатых мельницах производятся перемешивание, усреднение с одновременным измельчением до фракции 0,15 мм. Химический состав сырья приведен в таблице 4.

Измельченная шихта с помощью системы элеваторов и транспортера подается в печной бункер, далее шнековым питателем - в обжиговую печь. Обжиг шихты осуществляется во вращающейся печи. Температура в расширенной части печи 830-850°С. Загрузка печи по обожженной шихте в период испытаний в среднем составила 2500 кг/час. Результаты обжига конверторного шлака с добавкой 30% шлама приведены в таблице 5.

Анализ обжига шихты показал, что суммарное вскрытие пятиокиси ванадия в период испытаний изменялось в пределах от 90,5 до 95,2% (среднее 93,4%). Для выщелачивания в содовый осадитель закачивается вода либо промывной раствор, подогревается острым паром до 70°С. При перемешивании загружается сода в количестве 10-12% Na₂СО₃ в растворе. Затем в содовый раствор загружается обожженная шихта при соотношении Т:Ж=1:3. Температура выщелачивания не ниже 90°С, время - 1,5 часа. После выщелачивания пульпа перекачивается на нутч-фильтр.

В период испытаний было проведено 11 операций, переработано 36 т обожженной шихты. Результаты исследований представлены в таблице 6. Согласно полученным экспериментальным данным можно констатировать, что:

- при температуре выщелачивания не менее 90°С в течение 90 мин и концентрации Na₂СО₃ в растворе 10-12% хром в раствор не извлекается, марганец переходит в малорастворимый в этих условиях карбонат марганца (MnCO₃). При этом образуются ортованадаты натрия в водной фазе;

- химический состав разовых проб щелочных растворов изменяется в следующих пределах:

V₂O₅=28,6-42,4 г/лCr₂O₃=0,01-0,08 г/лFe₂O₃=0,003-0,005 г/лMnO=0,0-0,0044 г/лР=0,005-0,016 г/лNa⁺=-30-40 г/лSiO₂=1,0-1,2 г/лСО₃ ^2--=20,0-21,0 г/л

- раствор после промывки отвала в среднем содержит 14,9 г/л V₂O₅ и 3,8% Na₂СО₃;

- в отвальных шламах содержание V₂O₅ общего составило от 1,39 до 3,26% (среднее 2,1%).

Осаждение пятиокиси ванадия проводили методом термогидролиза с серной кислотой. В осадитель закачивали:

1,2-2,0 м³ воды,

250-280 литров серной кислоты 93%,

щелочной раствор 5,2-6,0 м³.

Раствор во время закачивания перемешивали сжатым воздухом. Осаждение пятиокиси ванадия проводили при рН 1,7-1,9. Кипячение раствора осуществляли острым паром в течение 30 мин. Пульпу пятиокиси ванадия перекачивали на нутч-фильтр для фильтрации и последующих промывок (5-10 промывок ) с целью удаления натрия и серы.

В процессе осаждения было получено 11 т пасты пятиокиси ванадия. Содержание V₂O₅ в сливных водах от 0,25 до 0,97 г/л (среднее 0,47 г/л), кислотность 0,9-1,3% (среднее 1,0%) H₂SO₄. Результаты осаждения пятиокиси ванадия, представленные в таблицах 7 и 7а, показали, что данным способом можно получить пасту пятиокиси ванадия с содержанием основного вещества не ниже 90%. Анализ разовых проб пятиокиси ванадия в ходе испытаний показал, что химический состав ее изменяется в следующих пределах:

V₂O₅=85,1-95,3%;CaO=0,2-1,1%;S=0,6-1,8%;Fe₂O₃=0,75-1,2%;MnO<0,17%;TiO₂=0,01-0,04%;Cr₂O₃<0,1%;SiO₂=0,12-0,9%;Na⁺=4,4-7,4%;P=0,01-0,02%.

Экспериментально установлено:

- промывка пасты пятиокиси ванадия осуществляется при Т:Ж=1:1,

- число промывок не меньше 7.

В пятиокиси ванадия, полученной из промывных вод (опыты №10, 11, 12), содержание V₂O₃ составило 95%.

Таблица 1
Влияние гематитсодержащего отвала на технологическое вскрытиеСостав шихтыТемпература обжигаСодержание компонентовСоотношениеСодержание в огарке, мас.%Технологическое вскрытиематериалколичествоV₂O₅MnOCaOFeOг°Смас.% молгмас.% молгмас.% молгмас.% молгшлак
отвалV₂O₅V₂O₅ общ%Шлак100,0 15,5015,5010,610,61,401,4031,7031,70    Отвал30,0 1,10,335,101,531,100,3334,2025,12    Шихта130,085018,1815,839,6012,131,331,7332,6056,521:0.311,2012,2191,8II              Шлак100,0 15,5015,5010,6010,601,401,4031,7031,70 31,40    Отвал60,0 2,481,496,533,911,520,9135,60    Шихта160,085010,6516,999,0714,511,452,3139,4363,101:0,69,9710,3596,4III              Шлак100,0 15,5015,5010,6010,601,401,4031,7031,70    Отвал100,9 1,961,976,206,242,102,1238,7039,00    Шихта200,98508,6917,478,3816,841,753,5235,0070,301:18,418,6497,4

Таблица 2
Влияние расхода соды на извлечение ванадия из пированадата марганца при Т:Ж=1:1,5 и температуре 90°С в течение 90 мин№№ п/пСодаОгарокРаствор ванадия, содовыйОтношение Na₂СО₃/ V₂O₅, г/гОбъем, млNa₂СО₃, гNa₂СО₃, гВес, гV₂O₅, %Объем, млV₂O₅, г/лИзвлеч. V₂O₅ %Ионная формаpHMnOSiO₂Cr₂О₃11507,55,010012,5520014,623,3V₃О₉ ^3-9,50,0070,02отс.0,6215015,010,010012,5520039,963,6V₂O₇ ^4-10,00,010,03отс.1,2315022,515,010012,5520059,995,5VO₄ ^3-10,50,010,05отс.1,8

Таблица 3
Результаты осаждения ванадия из растворов с переменным отношением Na:V при 90°C в течение 1 часа при рН 2,0, полученного нейтрализацией, электродиализом и сорбциейСпособ обработкиОтношение мол/мол Na/VрНСодержание в маточнике V₂O₅, г/лОсадок, %VO²⁺:VO₂V₂O₅Na₂OНейтрализация3:12,00,383,59,8^-Электродиализ2:12,00,390,57,2-0,2:11,80,197,80,7-Сорбция2:12,00,391,38,2-1:12,00,395,07,4-0,2:11,90,298,00,6-Восстановление0,2:12,00,198,50,31:20

Изобретение относится к переработке конверторных ванадийсодержащих шлаков. Способ включает обжиг шлака с добавлением реакционной добавки, выщелачивание огарка раствором соды с получением ванадатного раствора и выделением из него оксида ванадия. При обжиге в качестве реакционной добавки вводят отвальный шлам ванадиевого производства, содержащий гематит и оксид марганца, при мольном соотношении ванадия к марганцу, равном 1:1. Обжиг ведут при 800-850°С в течение 3-х часов, выщелачивание проводят раствором соды при мольном соотношении V₂O₅:Na₂СО₃, равном 1:1,2-1,8, с фильтрацией раствора ванадата натрия и промывкой осадка водой. Из полученного раствора разделяют ванадий и натрий электрохимической обработкой в мембранной системе, сорбцией или нейтрализацией серной кислотой с последующим осаждением солей поливанадиевых кислот. Техническим результатом является повышение извлечения и качества ванадиевой продукции, снижение сброса сливных вод. 1 ил., 8 табл.

Способ переработки конверторных ванадийсодержащих шлаков, включающий подготовку шлака, обжиг с добавлением реакционной добавки, выщелачивание огарка раствором соды при температуре, по меньшей мере, 90°С в течение 1-2 ч с получением ванадатного раствора и выделением из него оксида ванадия, отличающийся тем, что при обжиге в качестве реакционной добавки вводят отвальный шлам ванадиевого производства, содержащий гематит и оксид марганца, при мольном соотношении ванадия к марганцу, равном 1:1, температуре 800-850°С в течение 3 ч, выщелачивание проводят раствором соды при мольном соотношении V₂O₅:Na₂CO₃, равном 1:1,2-1,8, с фильтрацией раствора ванадата натрия и промывкой осадка водой, из полученного раствора разделяют ванадий и натрий электрохимической обработкой в мембранной системе, сорбцией или нейтрализацией серной кислотой с последующим осаждением солей поливанадиевых кислот.