Способ переработки ванадиевого шлака

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам извлечения ванадия из ванадийсодержащего сырья. Целью является упрощение технологической схемы, снижение расхода материалов и повышение чувствительности. Для этого ванадийсодержащее сырье, например шлак, подвергают восстановительной разделительной плавке в присутствии кальцийсодержащей добавки, грануляции, измельчению и окислительному обжигу при 920 1000°С. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам извлечения ванадия из ванадийсодержащих материалов, и может быть использовано при производстве ванадия. Целью изобретения является упрощение технологической схемы, снижение расхода материалов и повышение извлечения ванадия. П р и м е р 1. Полученный после окислительной продувки чугуна конвертерный ванадиевый шлак, содержащий 38% FeO, 15,7% V₂O₅ и 16% Fe, смешивали с известью и восстановителем коксом при следующем соотношении компонентов, кг: шлак 1000; кокс 35; известь 70. Смесь проплавляли, отделяли металлическую часть расплава от шлака и гранулировали шлак водой. В результате получили 650 кг гранулированного шлака (размер гранул до 20 мм) и 370 кг металла. Шлак содержал, мас. V₂O₅ 23,1; FeO 20; CaO 10,7; MnO 11,2. Металлическая часть расплава содержала 1% ванадия. Потери ванадия с металлической частью расплава составили 4,2% Гранулированный шлак загружали в шаровую мельницу и измельчали до фракции 0,1 мм, после чего обжигали при 940^оС в течение 0,2 ч. Затем выщелачивали соединения ванадия. Извлечение ванадия в раствор составило 96,7% Содержание V₂O₅ в отвальном шламе 0,77% П р и м е р 2. Конвертерный ванадиевый шлак смешивали с известью и восстановителем алюминием при следующем соотношении компонентов, кг: шлак 1000; алюминий 58 и известь 80. Шихту проплавляли в электродуговой печи. После завершения процесса осуществляли металлическую часть расплава от шлака и гранулировали шлак водой. В результате получили 760 кг шлака и 320 кг металла. Шлак содержал, мас. V₂O₅ 20,1; FeO 24; СaO 10,5; MnO 10,2; Si O₂ 14,2. Металлическая часть расплава содержала 1,1% ванадия. Потери ванадия с металлом 4% Гранулированный шлак (размер гранул до 20 мм) после измельчения до -0,1 мм обжигали при 960^оС в течение 0,2 ч. Затем выщелачивали соединения ванадия. Извлечение ванадия в раствор 96,9% Концентрация V₂O₅ в отвальном шламе равна 0,71% П р и м е р 3. Конверторный ванадиевый шлак смешивали с известью, восстановителем ферросилицием ФС 90 при следующем соотношении компонентов, кг: конверторный шлак 1000; ферросилиций ФС 90 53; известь 80. Шихту проплавляли в электродуговой печи. После завершения процесса осуществляли выпуск расплава из печи, отделяли металлическую часть расплава от шлака, а шлак гранулировали. В результате плавки получили 770 кг гранулированного шлака и 315 кг металла. Шлак содержал, мас. V₂O₅ 19,5; FeO 25; CaO 10,4; MnO 10,8; SiO₂ 13,2, а металлическая часть расплава содержала 0,9% ванадия. Потери ванадия с металлом составили 3,2% Гранулированный шлак измельчали в шаровой мельнице до фракции 0,1 мм, и затем обжигали при 980^оС в течение 0,2 ч. затем обожженный шлак вновь измельчали и выщелачивали соединения ванадия, извлечение ванадия в раствор 97,9% Как показали опыты (см. табл. 1), в предлагаемом способе в сравнении с прототипом достигнуто снижение расхода кокса в 1,1-2,5 раза, кальций-содержащей добавки в 1,4-5,6 раза (см. табл. 1). Значительная скорость охлаждения шлакового расплава в процессе грануляции способствует измельчению шпинели, т.е. способствует получению шпинели с дефектной структурой, а также равномерному распределению ее в структуре шлака, что благоприятно сказывается на последующей стадии окислительном обжиге. В процессе грануляции шлакового расплава получают шлак, состоящий в основном из двух фаз: ванадийсодержащая шпинель с дефектной структурой, стеклообразная силикатная составляющая. Равномерное распределение указанных фаз в шлаке по предлагаемому способу способствует быстрому (в течение 0,2-0,5 ч) и полному окислению и взаимодействию компонентов с образованием растворимых форм ванадия. При продолжительности окислительного обжига менее 0,2 ч массоперенос ванадатообразующих элементов и окисление стекла не успевают завершиться, извлечение в этом случае находится на уровне 93,2% При продолжительности обжига 0,2-0,5 ч извлечение достигает 97,0% а увеличение продолжительности до более 0,5 ч не приводит к дальнейшему повышению извлечения ванадия, т.е. структура и состав получаемого шлака позволяют существенно интенсифицировать процесс обжига. Оптимальная область температуры окислительного обжига оставляет 920-1000^оС (см. табл. 2). В указанном интервале температур окисление Fe (II) в силикатной составляющей шлака протекает с большой скоростью и по всему объему, что обеспечивает полное окисление составляющих шлака и быстрое образование пированадата кальция, обладающего высокой растворимостью. В данном режиме обжига ванадия из шлаков достигается высокое извлечение по предлагаемому способу с сохранением технологического свойства сыпучести. Как видно из табл. 2, при 850 и 900^оС извлечение ванадия в растворы составляет 72,4 и 82,2% так как в данных условиях окисление силикатной стеклообразной фазы проходит не по всему объему шлака, вследствие этого в шлаке после обжига присутствуют шпинелиды. Увеличение температуры до выше 1000^оС приводит к разрушению пированадата кальция и образованию других соединений, например ванадатов железа, что и приводит к понижению извлечения ванадия и сильному спеканию шихты. Получаемый по данному способу обогащенный ванадиевый шлак, обладая высокопористой структурой с равномерным распределением ванадийсодержащей и силикатной фаз, позволяет упростить технологическую схему подготовки шлака для извлечения пятиокиси ванадия (исключить многократное дробление и магнитную сепарацию), а также повысить извлечение ведущего элемента.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВАНАДИЕВОГО ШЛАКА, включающий введение в шлак кальцийсодержащей добавки и восстановителя, разделительную плавку и охлаждение шлака, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологической схемы, снижения расхода материалов и повышения извлечения ванадия, охлаждение ведут путем грануляции, а после охлаждения продукт подвергают измельчению и окислительному обжигу при 920 1000^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---