Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.3) (1108618), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Обра- Е зующиеся пары ьгОС!„Т!С!з, 5!С!з вместе с другими газами направ- Х ляются в рукавный фильтр, где паро-газовая смесь очищается от твердых хлоридов железа, алюминия и шихты, механически унесенной из хлоратора в виде пыли. Рукавиый фильтр состоит из секций, т сообщающихся между собой в нижней части.
Рукава из стеклян- б ной ткани. Очищенную паро-газовую смесь (110 — 120') направляют 5 в холодильник для конденсации хлоридов ванадия, титана и крем- !2 Ц ния. В качестве хладоагента применяют рассол СаС!з. Нескоиденсироваиные остатки паров улав- Рис. 5. Схема хлоратора для ливают в ловушке, заполненной хлорирования в расплаве солей: раствором НзБОз. Расплавленной ! — шахта; г — кожух; з — тетка длн Срсдпн Сдууиит Отрабстаиимй хагруакн шнхть~; б — хлороороао!П б— фурах; б — раелределнтельная Решетка: ЭЛЕКтРОЛИт МаГНИЕВЫХ ЭЛЕКтРОЛИ- 7 — Цнркуляцнонннй камал; З вЂ” летка; зеРов (%)! КС! 73,2, )х!аС! 19,5,,'з "„'ройо'",„дйлн ";~'„".; 77" '„"„,'„' МяС! 4,5, СаС1, 1,4. Отработав- ° ! Р Ф 1; гз — от-! ° ный расплав периодически сливают по мере накопления вием железа и нехлорируемого остатка. Распределение компонентов по продуктам переработки ванадиевых шлаков представлено в табл.
7. Хлорирование идет за счет тепла зкзотермических реакций. Средний состав конденсата (вй): ЧОС1, 45, Т1С!, 21, 51С!л 32, А1С!з 0,8, СС1, 0,45, примеси СОС1„СзС1„НС1. Таким же способом можно перерабатывать техническую Ч,О, 1261. Недостатки метода: необходимость разделять смесь ЧОС1 — Т!С1х— — 51С!, (т. кип. 127,6, !36 и 57' соответственно); высокий расход хлора на хлорирование примесей (главным образом железа). Очистка окситриклорида ванадия.
Смесь ЧОС1,, Т)С1,, 5!С)~, полученную в результате переработки конверторных шлаков, разделяют ректификацией. Вначале проводят первую, очистную, ректификацию, чтобы получить смесь ЧОС1 и Т!С1х, достаточно очищенную от примесей. Фракцию, содержащую в основном 51С!~, направляют на дальнейшую очистку. Колонну предварительной ректификации выполняют с тарелками провального типа, устойчивыми против инкрустации твердыми хлоридами, При производительности 2,5 т!сут смеси хлоридов колонна имеет диаметр 200 — 220 мм, высоту 6,5 м и 20 реальных тарелок.
Система ЧОС1,— Т!С1, близка к идеальной. Относительная летучесть атоси(т;сп = 1,25. Поэтому смесь целесообразно разделять в две стадии, так как, чтобы провести процесс в одной колонне, требуется много теоретических ступеней равновесного контакта. После предварительной ректификации получается около 2 т смеси: 60в7я ЧОС!в, -40лй Т(С1м 0,05% легколетучих, -0,0! в труднолетучих примесей. Разделяют такую смесь двумя последовательными ректификациями в ко.чоннах диаметром 220 — 240 мм, высотой 10 м с 65 реальными тарелками. Если требуется получить продукт, содержащий более 99,9% ЧОС1„ то необходима дополнительная ректификация [59). Извлечение ванадия из карнотитовых руд 123, 24].
Технология переработки ванадиевых руд осложняется тем, что ванадий часто содержится в различных минералах даже в пределах одного месторождения. Ванадий образует большое число соединений в силу способности существовать в различных валентных состояниях, проявлять свойства как металла, так и неметалла, образовывать несколько радикалов благодаря многочисленным формам ванадиевых кислот. Из карнотитовых руд ванадий извлекают в США.
Только из руд Колорадского плато получают ванадий в количестве, превышаю,цем потребность страны в металле. Применяются различные схемы гидрометаллургической переработки карнотитовых руд для комплексного извлечения содержащихся в них ванадия и урана. Во всех случаях измельченную руду прежде всего обжигают, добавляя 5)аС! (6 — 10~ от массы руды). Температура обжига 850'. При большей температуре соединения Ч реагируют с 510ю образуя нерастворимые силикаты, и извлечение Ч резко падает. По одному из вариантов обожженную руду выщелачивают водойдля извлечения ванадия (уран при этом в раствор не переходит); пульпу фильтруют; из раствора выделяют ванадий.
Нерастворимый остаток (кек) поступает на дальнейшую переработку для извлечения урана. Другие варианты заключаются в совместном выщелачивании ванадия и урана из обожженной руды растворами минеральных кислот (НаЯО,, НС!) илн соды. Кислотное вьпцелачивание обеспечивает наибольшее извлечение ванадия, но оно применимо лишь при небольшом содержании в руде карбонатов.
Аппараты для сернокислотиого выщелачивания изготовляют из танталовой стали, кремнистого чугуна и снабжают крышками для отвода агрессивных паров кислоты. Из-за большого отношения твердого к жидкому (Т: Ж) вязкость пульпы обычно высока, поэтому материал аппаратуры, трубопроводов и насосов должен иметь повышенную износоустойчивость.Иногда вскрытие серной кислотой проводят в наклонных обогреваемых трубчатых печах. Руду и кислоту подают в верхнюю часть печи, продукты реакции удаляют через нижнюю ее часть.
Для вьпцелачнвання растворами соды требуется более мелкий помол руды, так как сода не воздействует заметно на сопутствующие минералы, которые могут экранировать частицы ванадневой руды. Выщелачивание осуществляют как в виде периодического, так и в виде непрерывного (прямоточного или противоточного) процесса в аппаратах с механическим или пневматическим перемешиванием — при обычной температуре и подогревая пульпу.
Выщелачнвание раствором соды имеет следующие преимущества перед кислотным: 1) растворы менее агрессивны, поэтому оборудование может быть изготовлено из более дешевых материалов; 2) способ особенно пригоден для переработки руд с высоким содержанием известняка; 3) растворы ХааСОа легко регенерируются путем барботажа через них СОа из дымовых газов в обычной абсорбциониой башне. Недостатки метода: !) скорость выщелачивания часто ниже, чем в кислотном процессе; 2) сульфидные минералы взаимодействуют с ХааСОа в присутствии окислителя, вызывая повышенный расход соды: 4ке3, +!6!ЧааСОа+ 160, + 14НаО = 4ге(ОН)а+8!Чаа50е+ 16МаНСОа (36) Арсениды ведут себя аналогичным образом.
Гипс и сульфат магния в форме минералов нежелательны, так как взаимодействуют с содой; СаВОа -1- !ЧааСОа = СаСОа + Хаа30а (37) Силикаты взаимодействуют с содой преимущественно при высокой температуре: 310а + Н,О -1- 2ХааСОа —— Бааз!Оа + 2(ЧаНСОа (38) Растворы, содержащие растворимые силикаты, как правило, очень плохо фильтруются. Вскрытие карнотита содой выражается уравнением реакции; КаО 2(!Оа ° МаОа + 6!ЧааСОа+ 2НаО = 2!ЧаЧОа+ 2(Ча,(!Ое(СОа)а+ -1- 2!ЧаОН + 2КОН (39) После реакции с минералом маточник становится более щелочным. Поэтому выгодно к соде добавлять гидрокарбонат натрия, который в процессе выщелачивания переходит в карбонат: ХаНСОа+ ХаОН = ХааСОа+ НаΠ— 3!в (40) При совместном выщелачивании ванадия и урана усложняется их раздельное выделение из раствора.
Описаны разные способы получе~ ния ванадиевых и урановых продуктов из содовых и кислых растворов Некоторые из иих основаны на раздельном осагкдении этих элементо из раствора, другие на совместном осаждении с последующим разделением коллективного химического концентрата. В последнее время наибольшее значение приобретают методы, основанные на сорбции ванадия ионитами и экстракции его органическими реагентами.
В качестве экстрагентов соединений ванадия предложены алифатические амины, вторичные жирные спирты, трибутилфосфат и другие органические производные фосфорной кислоты. По одной из предложенных технологических схем 15?1, раствор, содержавший 6 г!л Ъ'эО, и 1 — 5 г!л Ре, обрабатывали окислителями для перевода всего ванадия в пятивалентное состояние. Затем рН раствора доводили до 1,8 — 2,0, добавляя аммиачную воду. После этого экстрагировали 0,1М раствором вто-' ричного амина (шесть ступеней) с отношением объемов органической' и водной фаз, равным 1: 3. В рафинате оставалось -5~4 поступившего ванадия и практически все поступившие с ним примеси.
Экстракт, содержавший 15 — 20 г'л Ъ'~О,, направляли на реэкстракцию, проводившуюся на двух ступенях 0,4 М раствором 14азСО, при Ъ;р„. Ч„„ 3: 1. Реэкстракт получался в виде раствора ванадата натрйя с кой центрацией 50 — 70 г/л Ъ" зО, и поступал на осаждение ванадиевого концентрата. Реэкстракцию можно проводить также аммиачной водой. Для повышения очистки ванадия от железа рекомендованы наиболее селективные экстрагенты, не извлекающие железо: третичные амины, чегвертичные аммониевые основания, три-н-октиламии 158].
Интересен метод выделения ванадия из растворов в форме низшего окисла .восстановлением водородом 1231: 2ХаУОв+ 2Нв + 2МаНСОв УвОз + 2ыадСОэ + ЗНаО (41) Процесс ведут при 150' и давлении водорода 14 атм в присутствии никеля в качестве катализатора. Никель отделяют от окисла ванадия электромагнитной сепарацией. Извлечение ванадия из других видов сырья 12, 17, 24, 251. И з в л ечение из патроннтовых руд. Патронитовыерудыизза большого содержания ванадия после окислительного обжига непосредственно алюминотермнчески восстанавливают в электропечах и получают феррованадий. По другим схемам, концентрат обжигают и перерабатывают способами, описанными выше, т. е.
путем выщелачивания обожженного материала растворами щелочей или кислот с последующим осаждением концентрата Ч,О, из растворов. Извлечение из роскоэлитовых руд. Роскоэлитовые руды перерабатывают путем выщелачивания ванадия растворами щелочей или кислот. Из растворов осаждают концентрат ванадия. Извлечение из ванадийсодержащих фосф о р и т о в. Описаны разные способы попутного получения ванадия при переработке ванадийсодержащих фосфоритов на фосфатные удобрения. При кислотной переработке фосфоритов на фосфорную кислоту ванадий переходит в раствор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
