Способ извлечения ванадия из зол ТЭС от сжигания мазута Российский патент 2022 года по МПК C22B34/22 C22B7/00 C01G31/02 C22B1/04 C22B3/04 

Способ извлечения ванадия из зол ТЭС от сжигания мазута относится к металлургии редких металлов и может быть использовано в технологии извлечения ванадия из зол ТЭС (теплоэлектростанций) от сжигания мазута.

Золы от сжигания мазута содержат 1,5-30% V₂O₅ и до 5-10% NiO. Неоднородность химического и фазового составов зол затрудняет их переработку по единой технологии.

Известен способ переработки зол ТЭС [Патент РФ №2080403, С22В 34/22, опубл. 27.05.1997] от сжигания мазута, включающий смешивание золы с СаСО₃, обработку водой при Т:Ж=1-1,5:10 для предотвращения спекания на стадии обжига, окислительный обжиг шихты при температуре 850-900°С, выщелачивание продуктов обжига и последующее гидролитическое осаждение технического V₂O₅. Недостатком этого способа является необходимость предварительной обработки золы перед обжигом, при которой происходит потери водорастворимых ванадатов. В данном способе дальнейшая переработка промывных вод не предусматривает извлечения ванадия.

Известен способ переработки зол ТЭС [патент СССР №1340188, С22В, 34/22, опубл. 20.11.1995], согласно которому после ее измельчения вводят железосодержащие шламы ТЭС и кальцийсодержащую добавку с последующим двухстадийным окислительным обжигом, который проводился в две стадии. Первая стадия проводилась при температуре 500°С в течение 1,3 ч для выжигания углерода, вторая - при температуре 900°С в течение 2 ч. Ванадий извлекают из огарка двухстадийным выщелачиванием при рН=2,6 и 3,5% серной кислотой. В результате ванадий переходит в раствор, а никель - в железо-никелевый концентрат. Недостатками способа является необходимость дополнительных энергозатрат, связанных с выжиганием углерода.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ [патент РФ №2334800, С22В, 34/22, 1/04, 3/04, опубл. 27.09.2008 бюлл. №27], включающий смешивание золы с карбонатом натрия и водой и последующую термообработку при температуре 100-150°С в течение 2 часов. Полученный спек выщелачивают водой при температуре 95-100°С и Т:Ж=1,5:3. Недостатками данного способа являются относительно низкое извлечение ванадия в раствор, а низкая температура термообработки не позволит перевести ванадий в водорастворимые ванадаты.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение извлечения ванадия в раствор.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения ванадия из зол ТЭС от сжигания мазута применяется окислительный обжиг шихты, состоящей из золы и карбоната натрия в количестве 24-30% от массы золы с последующим выщелачиванием продукта обжига в воде при температуре 80°С в течение 60 мин, отличающийся тем, что окислительный обжиг шихты с 24-30% добавкой карбоната натрия проводят при температуре 750-900°С.

Сущность изобретения заключается в том, что при данных температурах интенсифицируется образование водорастворимых ванадатов натрия, дальнейшее извлечение которых возможно на стадии водного выщелачивания.

В предлагаемом способе содержание карбоната натрия составляет 24-30% от массы шихты, температура окислительного обжига находится в 750-900°С, т.к. в этом интервале температур происходит максимальное извлечение ванадия в раствор. После окислительного обжига проводят водное выщелачивание при температуре 80°С в течение 60 мин.

Разработку предложенного способа переработки зол ТЭС от сжигания мазута с извлечением ванадия и никеля проводили на пробе золы со следующим химическим составом, %: 42,86 Fe₂O₃, 8,92 V₂O₅, 5,11 P₂O₅, 2,59 NiO, 2,4 CaO, 2,31 SiO₂, 1,38 SO₃, 1,8 Al₂O₃, 1,29 MgO, 0,7 С_расч, 27,6 ППП, 0,62 остальное.

Основные показатели предлагаемой технологии переработки зол ТЭС от сжигания мазута представлены в таблице 1.

Пример 1.

Навеска исходной золы с содержанием 8,92% V₂O₅ и 2,59% NiO смешивается с карбонатом натрия, взятым в количестве 24% от массы золы. Окислительный обжиг шихты проводится при температуре 400°С в течение 60 мин. После обжига проводится водное выщелачивание огарка при температуре 80°С в течение 60 мин. В результате степень извлечения V₂O₅ составила 35,2%.

Пример 2.

Шихту обжигают при температуре составляет 750°С с 24% Na₂CO₃. В этом случае степень извлечения V₂O₅ составляет 76,1%.

Пример 3.

Шихту обжигают при температуре составляет 750°С с 30% Na₂CO₃. В этом случае степень извлечения V₂O₅ составляет 79,7%.

Пример 4.

Шихту обжигают при температуре составляет 800°С с 24% Na₂CO₃. В этом случае степень извлечения V₂O₅ составляет 92,8%.

Пример 5. Шихту обжигают при температуре составляет 800°С с 30% Na₂CO₃. В этом случае степень извлечения V₂O₅ составляет 93,8%.

Пример 6. Шихту обжигают при температуре составляет 850°С с 24% Na₂CO₃. В этом случае степень извлечения V₂O₅ составляет 94,0%.

Пример 7. Шихту обжигают при температуре составляет 850°С с 30% Na₂CO₃. В этом случае степень извлечения V₂O₅ составляет 96,3%.

Пример 8. Шихту обжигают при температуре составляет 900°С с 24% Na₂CO₃. В этом случае степень извлечения V₂O₅ составляет 99,2%.

Пример 9. Шихту обжигают при температуре составляет 900°С с 30% Na₂CO₃. В этом случае степень извлечения V₂O₅ составляет 95,1%.

Изобретение относится к металлургии ванадия, в частности к способу извлечения ванадия из зол тепловых электростанций (ТЭС) от сжигания мазута. Проводят окислительный обжиг шихты, состоящей из золы ТЭС с добавкой карбоната натрия, взятого в количестве 24-30% от массы золы при температуре 750-900°С. Последующее водное выщелачивание продукта обжига проводят при температуре 80°С в течение 60 мин. Способ позволяет повысить степень извлечения ванадия в раствор. 1 табл., 9 пр.

Способ извлечения ванадия из зол ТЭС от сжигания мазута, включающий окислительный обжиг шихты, состоящей из золы ТЭС и карбоната натрия в количестве 24-30% от массы золы с последующим выщелачиванием продукта обжига в воде при температуре 80°С в течение 60 мин, отличающийся тем, что окислительный обжиг шихты проводят при температуре 750-900°С.