Реакционная добавка для окислительного обжига ванадиевого шлака Советский патент 1983 года по МПК C21C5/54 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к химическо переработке ванадиевого шлака в тех ническую пятиокись ванадия. Лимитирующей стадией сложного про цесса химической переработки являетс окислительный обжиг шлака в обжиговы печах в смеси с реакционными добавк ми с целью перевода ванадия в водоили кислоторастворимые соединения. В качестве реакционных добавок приме няются техническая кальцинированная сода, сильвинит, известь (известняк сульфаты натрия 1 J.Применение в качестве реакционной добавки сильвинита обуславливает выделение больших количеств хлора, который загрязняет воздушный бассейн и корродирует аппаратуру. Использование в качестве реакцией ных добавок технической соды или извести не обеспечивает максимального перевода ванадия в водо- или кислото растворимые соединения вследствие образования спеков шихты во время обжига и неполного окисления ваиадий содержащей фазы, образования различного рода взвесей в растворах на основе жидких стекол, гипсации фильт ров при фильтрациях пульп, трудности дозирования реакционных добавок при колебаниях химического состава ванадиевого шлака. Вследствие последнего возможно образование труднорастворимых соединений ванадия - ванадиевых бронз и др. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является кальцинированная сода С2}. Недостатком ее использования при обжиге является невозможность обжига при повышенных температурах вследствие образования спеков шихты, что замедляет процесс обжига и снижает полноту окисления ванадийсодержащей .фазы, стимулирует возможность образования ванадиевых бронз. Недостатком применения соды (карбоната натрия) является также высокая активность по отношению к другим компонентам шихты с образованием силикатов, титанатов, алюминатов и других солей щелочных металлов. Это осложняет и удорожает в последующем очист ку пятиокиси ванадия от примесей и значительно увеличивает расход реакционных добавок, а также способ262ствует образованию взвесей в растворах, что затрудняет их фильтрацию. Цель изобретения - устранение образования спеков шихты при повышении температуры обжига, повышение степени перевода ванадия в растворимые соединения и извлечения ванадия из шлака. Поставленная цель достигается тем что реакционная добавка для окислительного обжига ванадиевого шлака, содержащая кальцинированную соду, дополнительно содержит нефелиновый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.: Кальцинированная сода50-80 Нефелиновый концентрат20-50 Нефелиновый концентрат, полученный из природного соединения нефелина (Na20-K 0Ae20325102), имеет следующий состав, мас,Двуокись кремния Окись алюминия Окись железа Окись натрия 18-20 и калия Окись кальция Остальное Применение предложенной реакционной добавки позволяет повысить температуру окислительного обжига шлака до 850-900 0 без образования спеков шихты, вместо 700-750 с при обжиге шлака с одной содой. Возможность повышения температуры обжига достигается за счет того, что наряду с легкоплавкими оксидами щелочных металлов (Na20 ) нефелиновым концентратом вносится определенное количество оксидов кремния (Si02) и алюминия (Ар205) в соответствии с указанным его химическим составом. Общее количество реакционной добавки рассчитывается исходя из стехиометрически требуемого количества оксидов щелочных металлов, реакционной добавкой для образования растворимых соединений ванадия. Выбранные соотношения компонентов смеси являются оптимальными, так как при введении в состав смеси менее 20 нефелинового концентрата и более ВО соды соответственно вводится меньшее количество оксидов кремния и алюминия и большее оксидов щелочных металлов. При этом не устраняется образование.спеков шихты в процессе ее обжига.

При введении в смесь более 50 нефелинового концентрата и менее 50 соды вносится избыток оксидов кремния и алюминия и снижается активность оксидов щелочных металлов. Кро ме того, значительно увеличивается общий вес добавок, что снижает-производительность обжига.

Избыток оксидов кремния-И алюминия приводит к образованию взвесей в растворах, затрудняющих фильтрацию пульп.

Недостаточное количество оксидов щелочных металлов не обеспечивает повышения перевода ванадия в растворимые соединения и извлечение его из шлака.

Пример. Навеска шлака 30 гсостава, содержащего, мас.: SlOg 16,8; МпО 8,4; МдО 2,5; СаО 1,5; fepfi 33,6; 205 ТЮг 8,3; СгО.О; Р205 , обжигалась в муфельной печи при свободном доступе воздуха..

Результаты обжига и выщелачивания шихты при 700 С приведены в табл. 1. а при 850 С - в табл. 2.

Как видно из табл. 1, при низкотемпературном режиме обжига (при ) добавки нефелинового концентрата снижают извлечение ванадия на 6-10%. Содержание ° отвальных кеках повышается на 1,7-2,. Извлечение ванадия в водорастворимые соединения также ниже обычного.

С повышением температуры окислительного обжига до 850°С результаты резко изменяются. При оптимальном

соотношении компонентов смеси (80-. 50 соды и 20-50 концентрата) суммарное извлечение ванадия в растворы выше на 3,5-5,0% по сравнению с результатами обжига с одной содой (табл. 2, опыты 3-). Значительно снижается содержание V-O в кеках. При соотношении компонентов смеси 50% соды и 50% нефелинового концентрата существенно повышается количество водорастворимых соединений ванадия (табл. 2, опыт 4) и снижается содержание ,. в отвальных кеках.

При соотношении компонентов смеси в пределах 25% соды и 75% нефелинового концентрата результаты по извлечению ванадия резко ухудшаются (табл. 1 и 2, опыт 5). В производственных условиях это может вызвать увеличение продолжительности окислительного обжига и снижение производительности обжиговых печей. Следовательно, такое соотношение компонентов не оптимально.

Об эффективности предлагаемой реакционной добавки при оптимальном соотношении компонентов можно судить по изменению параметров в результате ее применения (табл. 3).

Экономический эффект от применения предлагаемой реакционной добавки за счет повышения степени извлечения ванадия из шлака при среднегодовом производстве пятиокиси ванадия 1000 т составляет более 110 тыс. руб.

Таблица 1

1. РЕАКЦИОННАЯ ДОБАВКА ДЛЯ. ОКИСЛИТЕЛЬНОГО 9БЖИГА ВАНАДИЕВОГО ШЛАКА, содержацая кальцинированную соду, отличающаяся тем, что, с целью устранения образования .спеков шихты при повышении температуры обжига, повышения степени леревода ванадия в растворимые соединения и извлечения ванадия из шлака, она дополнительно содержит нефелиновый : концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Кальцинированная сода50-80 Нефелиновый концентрат20-50 9 2. Реакционная добавка по п. 1 отличающаяся тем, что нефелиновый концентрат имеет следующий состав, мас.%: 40-45 Двуокись кремния 25-30 Окись алюминия 2-3 Окись железа Окись натрия сл 18-20 и калия Остальное «k Окись кальция 4i ю Од

2,1

4,4

Извлечение ванадия из шлака, %

Содержание ванадия в Ьтвальных кеках,

Таблица 2

Таблица 3

4,0

95,0

91,0

ЬЗ

1,0

2,3