Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.3) (1108618), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Месторождения известны в Западной Австралии, США и СССР. Состав руд одного из роскоэлитовых месторождений СССР [15): 1,57% Ч зО,, 53,80% 5!О „11,40% А!зОз, 0,71% СаО, 0,68% МЯО, 1,0б% 5, 10,2% РезОз, следы МпО, 0,30% РзОз. Пзтроиит Ч,З, х5 — очень редкий минерал. Известно лишь одно крупное месторождение в Перуанских Андах. Содержит !9 — 25% ЧзО,. Ассоциирован с гипсом, куискуитом. Ваиадинит РЬ з[ЧО4[зС!. Встречается в зоне окисления свинцовоцинковыхсульфидных месторождений. Содержит 19,40% ЧзО,. Крупнейшие месторождения в Юго-Западной Африке (Тсумеб, Отави, Абенаб). Найден в СССР. К этому же типу относится ряд других минералов, в которых свинец частично замещеи цинком и медью: деклуазиты (месторождение — Брокен-Хилл в Северной Родезии). Карнотит Кз (()Оз) з [ЧОз) з ' 3НзО.
Содержит 19 80% ЧзОз. Распространен в зоне вызетривания осадочных пород, главным образом песчаников, обогащенных органическими остатками. Известные месторождения находятся в США (штаты Колорадо, Юга, Нью-Мексико). В добываемой сейчас руде 1,5 — 2,0% Ч,О „0,2 — 0,4% () зО з. К этому же типу уранил-ваяадатов относится тюямунит Са(()Оз)з[ЧОа [, ° 8Н,О, образующийся за счет замещения в карнотите калия на кальций. Содержит 19,0б% ЧзО в, 59 95% ()О з.
В рассеянном состоянии ванадий находится в образованиях магматического и осадочного происхождения. Среди них имеются следующие. Магнетиты и титаномагиетитовые руды и и е с к и. Ванадий в них изоморфно замещает железо (радиусы ионов Ча+ и Газ+ соответственно 0,65 и 0,67 А). В табл. 2 приведено содержание ванадия в пересчете на Ч,О, и Т10, в титаномагнетитах различных месторождений 1151.
Крупные месторождения титаномагнетитов найдены также в США (штаты Нью-йорк, Вайоминг и др.), Финляндии, КНР, Индии. Бокситы часто содержат ванадий. Некоторые алюминиевые заводы предусматривают попутное получение ванадиевых концентратов. Железоосфорнстые руды многих месторождений (Лотарингия, Скандинавия, Р— керченские руды) содержат до 0,1а6 ЧзОз В рудах этого типа ванадий, по всей вероятности, изоморфно замещает фосфор.
Ванадий- содержащие фосфориты (до 0,336 Ч зОз и до 34'/о Р зО,) представлены огромными залежами в США (штаты Айдахо, Монтана, Юга, Вайоминг). Предполагается, что ванадий здесь присутствует в углеводородах органического вещества, содержание которого в них достигает 10 — 15',6. Ванадийсодержащие горючие полезные иск оп а е мы е. Ванадий концентрируется в асфальтитах (минерал патронит содержит до 25% Ч,О, — Перу), битумах нефти, горючих сланцах. В колорадских асфальтитах (США) содержится до 1,17'~6 ЧаО„а в их золе — 25',6 ЧзО,, Асфальтиты некоторых советских месторождений, по данным А.
П. Виноградова и А. К. Русакова, содержат 7 — 11% ЧзО,. В битумах 0,1% ЧгО, и более (район Корде- валь, Ю. Альпы). В мазутах из нефти Вайоминга (США) 0,01 — 0,03% Ч,О,. В золе венесуэльской нефти 5 — 35',6 ЧзО„иранской 536 В СССР основной источник ванадия — железные руды. О б о г а щ е н и е. Роскоэлитовые руды, представляющие собой песчаники, плохо обогащаются.
Обогащение включает следующие операции: дробление, помол, мокрое обогащение по плотности на столах. Содержание Ч зО, в концентрате при этом повышается до 7 — 8',4. Патроннт как сульфидную руду обогащают флотацией. Патронит при этом вместе с углистым веществом отделяется от примесей. В результате последующего обжига получается концентрат, содержащий 80',4 ЧзОь, 143й 510г, 436 ГезОз, 1,586 Х10, 1,536 МоО,. Обогащение ванадинитовых концентратов включает дробление, помол, выделение концентратов гравитационным способом и их флотацию. Типичный состав концентратов из руд южноафриканского месторождения Абенаб ('6): 18,31 Ч,О „45,15 РЬ, 0,36 Сп, 13,90 Еп, 0,041 Р, 3,15 СаО. Титаномагнетиты большинства месторождений легко обогжцаются магнитной сепарацией, за исключенем случаев, когда зерна ильменита и магнетита мелки и взаимно прорастают.
При магнитной сепарации магнетит РеО (Ре, Ч),О, отходит в магнитную фракцию, а ильменит РеО ТЮ,— в немагнитную. Так, магнетитовые концентраты, получаемые при обогащении титаномагнетитсв месторождения Отанмяки Ойи (Финляндия), содержат 65 — 66~~о Ре, 0,5'Уо Ч и незначительное количество ТЮз, 510м А!зОм МяО, СаО (15, 161.
Титаномагнетиты основных отечественных месторождений— Кусинского, Первоуральского и др. (Урал) — характеризуются крупнокристаллической структурой. Их можно обогащать магнитной сепарацией, отделяя ильменитовуюфракцию от магнетитовой. Однако при обогащении в ильменитовых хвостах теряется часть присутствую- !9— щего в руде ванадия, а магнетитовый концентрат содержит около 4 — 5об ТЮа. Извлечение ванадия из руды в концентрат 70% (4!. В табл.
3 приведено содержание наиболее важных компонентов в сырой кусинской руде и продуктах ее обогащения. Таблица 3 Состав кусннской руды н продуктов ее обогащения, % Репе Чапа 5Ю» Рес Ре 1еащ.) Матернааы с,о, 6,0 — 7,5 48 — 49 13,0 — 14,0 40 — 41 62 — 64 4,0 — 5,0 56 — 58 0,035 0,68 28 — 29 35 — Зб Руда Ильмеиитовый концентрат Магнетитовый концентрат Ваиадиевый кон- центрат 3,0 0,95— 1,00 0,78 21 — 22 Обогащать ванадийсодержа1цие бурые железняки можно методом отмывки с последующим обжигом и магнитным обогащением. При обогащении отмывкой руду измельчают и промывают в специальных промывочно-протирочных аппаратах.
В результате повышается содержание железа и ванадия (от 0,06 — 0,08 до 0,093% для керченской руды). При обжиге руды (в шахтных, вращающихся и других печах) в присутствии газообразного восстановителя (генераторный, коксовый газы) слабомагнитные железорудные минералы превращаются в сильномагнитные — РеаОа или Т-ре,О,.
Так, при восстановительном обжиге лимонита идет процесс! З(ЗРеаОа ° ЗН О) + 2СО 4реаОа+ 2СО + 9Н О Современное состояние производства. Сведения по экономике. Основные производители ванадия и его соединений в капиталистическом мире — США, ЮАР и Финляндия (табл. 4). Добыча ванадия в !970 и 1973 гг. была 18,6 и 20,4 тыс.
т соответственно (в пересчете на Ч,О,) [161. Основной потребитель ванадия — США: в 1970 и 1973 гг. потребление было 5220 и 6400 т соответственно в пересчете иа металл. Резкое повышение добычи ванадиевых руд в США и других странах, начиная с 1949 г. объясняется организацией в США в больших масштабах производства урана. Три четверти добываемого ванадия приходилось на карнотитовые руды, содержащие, уран. Другие крупные производители ванадия (в том числе и импортирующие ванадийсодержащне концентраты) — Великобритания (экспорт из Северной Родезии и ЮАР), ФРГ (лотарингские железные руды), Швеция (ванадиевые шлаки, получаемые при переделе титаномагнетитовых чугунов в сталь), Норвегия (титаномагнетиты), Италия(железистые бокситы, нефтяная зола), Намибия (полиметаллические руды).
Около 83% Ч расходуется в виде феррованадия и нового ванадиевого сплава (83 — 86% Ч, 10 — 13% С, 1 — 3% Ре). Новый сплав, полу- Таблица 4 добыча ванлдневыл руд (в пересчете нл !гаоа), тыс. т мто г. !ббб г. !ббт г. !боб !ббб г. игз г. страны 18,3 15,4 18,2 15,7 И,6 20,4 Всего В том числе: США !ОАР Финляндия 8,5 2,8 1,7 8,2 3,4 2,1 10,6 3,1 2,1 9,1 4,6 2,4 9,5 4,3 2,3 8,6 8,6 2,7 чивший название «карван», по свойствам не уступает феррованадию, а стоимость его значительно ниже. Около 3% ванадия расходуется в виде !7 сО „3% — в виде ванадата аммония. Экспортная цена на ЧлОб 5,7 — 4,0 долл. за 1 кг (1970 — 1973 гг.), феррованадня 11,57 — 9,2 долл. в расчете на 1 кг ванадия, карвана 7,7 — 7,9долл. в расчете на 1 кг ванадия; 99%-ного металлического ванадия (1957 г.)— 7,59 долл.
за 1 кг 115). В СССР установлены следующие цены на продукты ванадиевого производства: 40%-ный феррованадий марки ВД-1 — 3205 руб. за 1 т, ЧяОб плавленая (75% ЧвОб) — 3080 руб. за 1 т (15), ванадий алюминотермический — 31 руб. за 1 кг, ванадий электролитический †1 руб. за 1 кг. На территории СССР не найдено крупных месторождений собственно ваиадиевых руд, и проблема промышленного получения металла была решена использованием рассеянного ванадия, встречающегося в отечественных железных рудах (17, 18). При доменной плавке ванадий- содержащих железных руд нли агломератов после магнитного обогащения получается ванадиевый чугун, в который переходит 80 — 85% Ч.
Извлечение ванадия из чугуна слагается из следу!ощих стадий: 1) получение обогащенного ванадием шлака в процессе передела чугуна в сталь; 2) переработка ванадиевого шлака с получением Ч,О „ванадата кальция или ванадата железа; 3) выплавка ферроваиадия; 4) получение металлического ванадия или его соединений высокой степени чистоты. Состав ванадиевых шлаков зависит от состава чугуна и способов его передела. Ванадий и другие примеси, находящиеся в чугуне,— кремний, марганец, хром, фосфор — в составе окислов переходят в шлак. Поэтому для получения шлаков с высоким содержанием окислов ванадия следует стремиться выплавлять чугуны с низким содержанием кремния и марганца и повышенным содержанием ванадия.
Состав ванадиевого шлака зависит от характера руды, из которой выплавлен чугун. Рассмотрим отдельно извлечение ванадия из фосфористых, железных и титаномагнетитовых руд. Химический состав этих руд приведен в табл. 5. Извлечение ванадия из фосфористого чугуна. Богатые ванадием шлаки (до 4 — 5% Ч) получают при переделе фосфористого чугуна в две стадии. Сначала продувают чугун в конверторе с кислой футеров- Таблица 5 Химическая состав ввиадиевых железных руд, е4 ч йй ( ч со со гула о 8 о > о б Качканарская (Урал) Первоуральская (Урал) Фссфсристая железная (Керчь) . 59,0 6,3 Не о яр.
То же 0,40 2,1 2,9 3,1 0,0! 0,58 0,07 42 — 43 4 — 4,5 13 — 14 0,13 Не определялн 0,55 Не 2,430,750,611,060,05 спр. 41,4 Не ~16,50 16,7 Не опр. — 22 кой. В первую очередь окисляется ванадий, который переходит в образующийся шлак. Ванадиевый шлак сливают. Дальнейший передел чугуна ведут в конверторе с основной (долсмитсвой) футеровкой. Дополнительно вводят в конвертор известь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
