СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВАНАДИЯ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ СЕРНОКИСЛОТНОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2024 года по МПК C22B34/22 C01G31/02 C22B7/00 C22B3/24 B09B3/10 B09B101/95 B01J23/22 

Изобретение относится к гидрометаллургическим процессам извлечения ванадия из отработанных ванадиевых катализаторов и ванадийсодержащих руд.

Известен способ переработки ванадийсодержащего сырья, включающий стадиальное перколяционное сернокислотное выщелачивание ванадия и его сорбцию из полученных продуктивных растворов. К недостаткам данного известного способа относится низкое извлечение ванадия, обусловленное отсутствием в растворе выщелачивания восстановителя (Патент РФ №2374344, опубл. 27.11.2009 Бюл. № 33).

Известен также способ извлечения ванадия из отработанного катализатора, путём его выщелачивания кислым сульфатсодержащим раствором в присутствии гидразинсульфата, подаваемого расходом 1-2% от веса катализатора. К его недостаткам относится высокий расход дорогостоящего восстановителя (Авторское свидетельство СССР №1381069, опубл. 15.03.1988).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ извлечения ванадия из отработанных катализаторов сернокислотного производства, включающий многоступенчатое выщелачивание катализатора гидроксидом щелочного металла при атмосферном давлении в диапазоне температур от 0 до 90°С, предпочтительно при 20°С, с последующим получением из раствора выщелачивания метаванадата аммония (Патент DD 276672 A, B01J 0023/84, опубл. 07.03.1990).

Недостатком известного способа является относительно невысокое качество получаемого продукта.

Задачей заявленного изобретения является извлечение ванадия из отработанных катализаторов сернокислотного производства способом, обеспечивающим высокое качество получаемого пентаоксида ванадия.

Поставленная задача решается тем, что извлечение ванадия из отработанных катализаторов сернокислотного производства осуществляют способом, включающим стадиальное перколяционное выщелачивание ванадия в кислой среде в присутствии восстановителя, окисление ванадия, переведенного в жидкую фазу, сорбцию ванадия анионитом при рН 1,5-2,0, аммиачно-нитратную десорбцию ванадия, перевод анионита из нитратной формы в сульфатную раствором серной кислоты, отмывку анионита от кислотности и подачу его на сорбцию, осаждение из полученных десорбатов метаванадата аммония, его фильтрацию, сушку, дезинтеграцию и прокалку с получением пентаоксида ванадия, при этом, сорбцию ванадия осуществляют из пульпы, формируемой путем взаимодействия продуктивного раствора выщелачивания ванадия и суспензии, получаемой совместным мокрым помолом марганцевого концентрата и карбоната кальция, её сгущением и подкислением до рН 4-6, аммиачно-нитратную десорбцию ванадия ведут при рН 9,0-9,5.

Таким образом, основными отличительными признаками заявленного способа являются следующие:

-сорбцию ванадия осуществляют непосредственно из формируемой пульпы, а не из продуктивного раствора выщелачивания ванадия;

-формирование пульпы, направляемой на сорбцию, ведут путем взаимодействия продуктивного раствора выщелачивания ванадия и суспензии, получаемой совместным мокрым помолом марганцевого концентрата и карбоната кальция, её сгущением и подкислением до рН 4-6;

-аммиачно-нитратную десорбцию ванадия ведут, в сравнении с рН в известном способе - 8,5, при более высокой аммиачности - в граничных значениях рН 9,0-9,5.

Техническим результатом заявленного способа является сокращение затрат на производство ванадиевого продукта и обеспечение высокого качества получаемого пентаоксида ванадия.

Опробование разработанной технологии осуществлялось, первоначально, в лабораторных условиях, затем были проведены полупромышленные испытания. Существо изобретения поясняется на приведенном чертеже - принципиальной технологической схеме процесса извлечения ванадия из отработанных катализаторов сернокислотного производства.

Принципиальная технологическая схема процесса извлечения ванадия из отработанных катализаторов сернокислотного производства включает двухстадиальное перколяционное выщелачивание ванадия из ОВК в кислой среде (рН 0,8-1,2) в присутствии восстановителя (гидразин, расходом 1,0-1,5 кг/т) с получением продуктивного раствора, совместный мокрый помол марганцевого концентрата (содержащего ~40% МnО₂ в качестве окислителя), и карбоната кальция, в качестве которого используется мел, либо известняк. Полученную суспензию сгущают, подкисляют до рН 4-6 и, затем, подают на взаимодействие с продуктивным раствором выщелачивания ванадия, формируя пульпу с рН 1,5-2,0, в которой окисляется ванадий. Далее, её направляют на пятиступенчатую сорбцию ванадия анионитом, перемещаемым противотоком движению пульпы. Насыщенный сорбент отделяют от пульпы грохочением, отмывают от илов водой и подают на десорбцию, осуществляемую нитратом аммония в аммиачной среде при соотношении объемов анионита и элюента 1:2 и остаточном содержании нитрат-ионов в десорбате на уровне 10-20 г/л. Отдесорбированный анионит переводят в сульфатную форму раствором серной кислоты (концентрацией 150-170 г/л по Н₂SO₄ при соотношении объемов раствора и анионита 2:1), отмывают водой от кислотности и направляют в хвостовой аппарат сорбции ванадия. Из полученных десорбатов осаждают метаванадат аммония, который фильтруют, сушат, подвергают дезинтеграции и подают на прокалку. Конечной продукцией процесса является пентаоксид ванадия.

При проведении опытных работ совместный мокрый помол марганцевого концентрата и карбоната кальция осуществляли в соотношении 1:1 в шаровой мельнице. Для сорбционного извлечения ванадия из пульпы, применяли анионит BESTION D299. В качестве аппаратов сорбции в полупромышленных условиях использовали пачуки с воздушным перемешиванием, отмывку насыщенного анионита от илов осуществляли в колонне КРИМЗ, десорбцию ванадия проводили в колонне ПИК.

Сушку метаванадата аммония осуществляли при температуре 100-120°С, его прокалку, с получением V₂O₅, вели при 670-680°С.

Результаты лабораторных исследований и полупромышленных испытаний по извлечению ванадия из ОВК представлены в таблице.

Условия проведения экспериментальных работ Исходное содержание ванадия в ОВК,
% 1-я стадия перколяционного выщелачивания 2-я стадия перколяционного выщелачивания Выход выщелоченной твёрдой фазы от исходной массы ОВК, % Содержание ванадия в выщелоченной матрице ОВК,
% Соотношение
МnО2 к СаСО3,
кг/кг рН
пульпы
на сорбции,
ед. рН Десорбция ванадия Извлечение ванадия в готовую продукцию,
% Содержание V₂О₅ в готовой продукции,
% Время, час рН, ед. рН ОВП,
В Время, час рН, ед. рН ОВП, В NO₃,
г/л рН, ед. рН Лабораторные
исследования 4,3 36 0,9-1,0 0,70 18 0,8-0,9 0,71 0,6 0,56 1:1 1,5-2,0 120 9,3 92,2 99,4 Полупромышленные испытания 4,2 24 1,1-1,3 0,68 12 0,8-1,0 0,70 0,7 0,90 1:1 1,6-1,8 118 9,0-9,5 85,0 99,2 120 8,5 85,0 97,1

Из них следует, что патентуемый способ позволил достичь значений содержания V₂O₅ в конечной продукции 99,2-99,4%.

Таким образом, проведенными экспериментальными работами показано, что предлагаемый способ извлечения ванадия из отработанных катализаторов сернокислотного производства обеспечивает существенное повышение качества получаемого пентаоксида ванадия.

Изобретение относится к гидрометаллургическим процессам извлечения ванадия из отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства (ОВК) и ванадийсодержащих руд. Способ включает стадиальное перколяционное выщелачивание ванадия в кислой среде в присутствии восстановителя с получением продуктивного раствора выщелачивания ванадия. Формируют пульпу с pH 1,5-2,0 путем взаимодействия продуктивного раствора выщелачивания ванадия и суспензии, получаемой совместным мокрым помолом марганцевого концентрата и карбоната кальция, её сгущением и подкислением до рН 4-6. Проводят сорбцию ванадия анионитом из полученной пульпы, в которой окисляется ванадий. Аммиачно-нитратную десорбцию ванадия проводят при рН 9,0-9,5, переводят анионит из нитратной формы в сульфатную раствором серной кислоты. Проводят отмывку анионита от кислотности и подачу его на сорбцию, осаждение из полученных десорбатов метаванадата аммония, его фильтрацию, сушку, дезинтеграцию и прокалку с получением пентаоксида ванадия. Способ позволяет повысить качество получаемого пентаоксида ванадия, с обеспечением содержания V₂O₅ в конечном продукте более 99%. 1 ил., 1 табл.

Способ извлечения ванадия из отработанных катализаторов сернокислотного производства, включающий стадиальное перколяционное выщелачивание ванадия в кислой среде в присутствии восстановителя с получением продуктивного раствора выщелачивания ванадия, формирование пульпы с pH 1,5-2,0 путем взаимодействия продуктивного раствора выщелачивания ванадия и суспензии, получаемой совместным мокрым помолом марганцевого концентрата и карбоната кальция, её сгущением и подкислением до рН 4-6, сорбцию ванадия анионитом из полученной пульпы, в которой окисляется ванадий, аммиачно-нитратную десорбцию ванадия при рН 9,0-9,5, перевод анионита из нитратной формы в сульфатную раствором серной кислоты, отмывку анионита от кислотности и подачу его на сорбцию, осаждение из полученных десорбатов метаванадата аммония, его фильтрацию, сушку, дезинтеграцию и прокалку с получением пентаоксида ванадия.