Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.3) (1108618), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Получают фссфористые (томасовские) шлаки с содержанием до 20% РаО„использукщиеся после помола в качестве удобрений. Извлечение ванадия из титаномагнетитовых руд. Т(Оа в титаномагнетитах затрудняет доменную плавку руды, так как повышает температуру плавления и вязкость шлаков. Для устранения этого в шихту предложено добавлять доломит (способ акад. М. А.
Павлова) — образуются менее вязкие и менее тугоплавкие шлаки. Титаисмагнетитовые руды, в которых ильменит и магнетит образуют сравнительно крупные вкрапления, подвергают электрсмагнитнсму обогащению. При этом ванадий, связанный с магнетитом, переходит в магнитную фракцию, а ильменит — в слабомагнитную. Для плавки в домне магнитный концентрат агломерируют. Полученный ванадиевый чугун переделывают на сталь в бсссемеровских конверторах или мартеновских печах. Ванадиевые шлаки этих переделов содержат до 18% ЧьОз. Состав и структура ванадиевых шлаков 117, 19). Ванадий в шлаках содержится в виде соединений типа шпинели РеО ЧьО, и МпО ЧьО,. В мартеновских шлаках ванадий, кроме того, входит в состав силикатов типа оливииа (Мя, Ре) Д10, и пироксена СаРе8)аОе.
Ванадиевые шлаки представляют собой ванадиевые концентраты, отнссительно легко перерабатываемые на Ч,О, или ванадат кальция. В процессе передела чугунов, в том числе и фссфористого, на сталь попутно получаются ванадиевые шлаки. Это обусловливает сравнительно низкую себестоимость ванадия в шлаках.
Ч,О „ получаемая из шлаков, может по себестоимости конкурировать с Ч,О,, получаемой из богатых ванадиевых руд и концентратов. В табл. б приведен примерный состав ванадиевых шлаков. В настоящее время бессемерогские шлаки — ссновной вид перерабатызаемых ванадиевых шлаков вследствие более высокой концентрации в иих ванадия н большей легкости переработки по срав- нению с мартеновскими шлаками. Таблица 6 Прнмерный состав ввнвдневых шлаков, ай Шлак наса Стаса т!Оа н,о, со Мво зю, Бессемеровскнй (тнтаномагнетнтован руда) Мартеновский (тнтаномагнетнтован руда) Ив фосфорнстого чугуна 0,1 — 0,3 13 — 16 18 6 20,4 12,5 2,08 9,4 4 — 6 4 — 5 8 — 10 2 — 2,5 25 — 30 19 — 22 8 — 10 10 — 15 28 — 33 20 — 22 30 — 35 1,4 — 2,3 Извлечение ванадия из передельных шлаков.
Переработка ванадиевых шлаков наиболее эффективно производится следующими способами:1) окислительным обжигом с поваренной солью или сильвииитом; 2) окисчительным о5жигом с содой; 3) хлорированием. Наиболеепригодно для передельных шпаков вскрытие путем окислительного обжига с поваренной солью. Из шлаков, содержащих более 12% СаО, обжиг с содой дает более высокое извлечение, чем обжиг с поваренной солью. Хлорированием извлекают из конверторных шлаков наряду с ванадием также и титан. Принципиальная технологическая схема переработки шлака по способу окислительиого обжига с )х)аС! приведена на рис.
4. О б ж и г. Механизм обжига шлаков с 1а)аС! изучен М. Н. Соболевым с сотрудниками П7!. Показано, что выше 800 — 850' в окислительной атмосфере реакция (32) 2ылС1 + а/аОа = )ЧааО + С1а значительно ускоряется в присутствии окислов железа,марганца н осо- бенно Ч505. 05разующаяся ЫахО реагирует с Ч50в! !Чв О+ Т! О =2!Чегго (ЗЗ) Окислительная атмосфера в зоне обжига способствует окислению гг(П1), входя.цего в состав шпинели. Выделяющийся при обжиге хлор также участвует в процессе вскрытия шпинвли: РеО ЧеОв+ 4 х/аС1в — — 2НОСгв+ РеС!е+ Ов (34) Окситрихлорид ванадия, а также хлориды железа„марганца неустойчивы при температуре обжига и переходят в присутствии кислорода в окислы.
Если в шихте яаС! столько, сколько необходимо для реакции сЧ 505, то пРимеси кРемниЯ, фосфоРа и хРома пеРеходЯт в РаствоР Водный раствор ИачОа Твердый сстаток Навоз Объединенный раствор Раствор 1ЧзОз лНзЗОз1 Рис. 4. Принципиальная технологическая схема переработки ванадиевого шлака незначительно, так как ЫаС1 в этих условиях избирательно реагирует с соединениями ванадия.
Обжиг с содой (содержание ее в зпнхте 15%, температура обжига 700 — 800 1 также ведет к образованию ванадата натрия. Твердый сстаток ! Ф В отвал ЧзОз хНзО, ванадаты кальция или железа ! На производство феррсванадия, чистых ссединений ванадия н др. шихта для обжига состоит из измельченного до размера частиц 0,2 мм шлака и поваРенной соли (в виде пРиРодного пРодУкта). Более грубое дробление требует большей продолжительности обжига, интенсивного перемешивания, уменьшения толшины слоя шихты.
Более мелкий помол способствует образованию легкоплавкого силиката натрия. Появляющаяся жидкая фаза вызывает спекание шихты, ухудшает условия окисления шлака и в конечном счете снижает извлечение ванадия. Спекаемость шихты можно уменьшить, если предварительно ее гранулировать. При этом извлечение водорастворимого ванадия повышается от 80 — 88 (без грануляции) до 95т~о Для приготовления шихты используется также сильвинит (КС! ХаС!) или КС1. Добавляют хлорида 8 — 10'/о от массы шлака.
Вскрытие шлака улучшается при добавке в шихту некоторого копичества селитры для более полного окисления ванадия. Предварительный окислительный обжиг шлака перед обжигом с хлоридами также увеличивает степень перевода ванадия в водорастворимую форму. По данным !19 ), шпинель, в которой сосредоточен весь ванадий, представляет собой твердый рзствор замещения следующих основных компонентов: РеЧзО,, ГеСг,О,, РеРе,О,. При окислении шпинели распадается твердый раствор, образуя новые минеральные виды этих элементов. Неполнота извлечения ванадия из шлака объясняется частичным сохранением неокисленных зерен шпи нели в обожженном шлаке, а также присутствием ванадия в качестве изоморфной примеси в составе не растворимых в воде и слабой серной кислоте соединенийжелеза, хрома, титана. Максимальная температура обжига не должна превышать 900'.
Выше шихта плавится, превращаясь в аморфную стекловидную массу, из которой извлекать ванадий очень трудно. Стеклование происходит тем легче, чем больше 8!О,содержит шлак. Ниже 800' выход ванадия падает, Чтобы шихта хорошо перемешивалась и был контакт с окислительной атмосферой, опекают в трубчатых вращающихся печах. Длина печи 20 — 50 м, наклон ее и число оборотов подбираетсятак, чтобы шихта находилась в зоне реакции 4 — 5 ч. Печь футеруют шамотным кирпичом. Обогревают ее за счет сжигания генераторного газа или мазута. Весьма эффективно спекание в печи с «кипящим слоем» ввиду лучшего контакта твердой и газообразной фаз.
После обжига шихта поступает в трубчатый холодильник, а затем на выщелачивание. Отходящие газы содержат непрореагировавший хлор. Их направляют на нейтрализацию. В ы щ е л а ч и в а н и е. Обожженный материал вышелачивают водой или последовательно водой и разбавленной серной кислотой (б — 8%). Кислотное выщелачивание позволяет извлечь из опека у(И), неокислившийся в процессе спекания с хлоридами.
Водные растворы содержат ванадий в виде ХаЧО, и примеси фосфора (ЫазНРО,), крем- ниЯ (14аз810з), хрома (ХазСг04). При кислотном выщелачивании в Растворе образуется ванадилсульфат ЧО$04. В случае спекания шлаков с содой переход примесей в раствор выше, чем при спекании с хлоРидами. Выагелачивают спек преимушественно в пневматических выщелачивателях — пачуках.
для непрерывного выщелачивания применяют и†батарею из нескольких пачуков, связанных друг с другом в верхней части сливными лотками или патрубками. В первый аппарат — смеситель поступают шлак и вода в соотношении 1: 2. По мере заполнения его избыток пульпы стекает в следующий аппарат. Из последнего выщелачивателя пульпа самотеком поступает на вакуум-фильтры. Здесь отделяют твердые остатки шихты — хвосты, промывают их и направляют на дальнейшую переработку.
Хвосты содержат не более 0,05% Ч, Выщелачиватели бывают деревянные, стальные с футеровкой из керамических плиток, железобетонные. Всего в раствор извлекается 90 — 92% Ч. Осаждение ванадия из растворов.Длявыделения ванадия из растворов предложен ряд методов осаждения его в виде гидратированных окисей или солей. Выбор метода зависит от сырья, способа его переработки, концентрации растворов и других причин. В любом случае полнота выделения ванадия — основной принцип переработки растворов после выщелачивания. Растворы после выщелачивания в зависимости от состава шлаков содержат 5 — 35 г/л Ч;О,. Наибольшее распространение получило выделение ванадия в виде: а) гидратированной пятиокиси ванадия Ч,Оа пН,О; б) ванадата кальция; в) ванадата железа; г) ванадата аммония.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
