Способ выщелачивания металлов, преимущественно ванадия, из шлака



 


Владельцы патента RU 2453619:

Учреждение Российской академии наук Институт горного дела УрО РАН (ИГД УрО РАН) (RU)

Изобретение относится к гидрометаллургической переработке сырья и может быть использовано при переработке ванадиевого шлака. Способ включает дезинтеграцию, температурную обработку, выщелачивание и осаждение соединений ванадия. Шлак измельчают до крупности от - 0,2 до - 0,3 мм, ванадий и другие металлы переводят из шлака в раствор сульфатов металлов с использованием тепла экзотермической химической реакции «ванадиевый шлак - сернокислотный водный раствор», которая проводится при температуре от 75 до 85°С, достигаемой изменением концентрации кислоты от 20 до 30% пропорционально увеличению крупности частиц выщелачиваемого шлака. Ванадий и другие металлы осаждают в виде гидроксидов путем обработки сульфатного раствора оксидом магния при соотношении MgO:H2SO4 от 1:2,6 до 1:2,7 и рН 10,0-10,4 для осуществления реакций типа:

с оборотом магниевых реагентов при взаимодействии MgSO4 с NaOH:

возможностью замены MgO в (1) Mg(OH)2 по (3):

применением реакции: Na2SO4+Ca(OH)2 («известковое молоко») →>2Na(OH)+CaSO4·2H2O (гипс)↓, для осуществления оборота реагентов натрия и утилизации получаемого гипса в виде гипсобетона, алебастра. Технический результат - снижение расхода энергии. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к гидрометаллургической переработке шлаков и может быть использовано при выщелачивании, например, ванадиевого шлака, получаемого на Нижне-Тагильском металлургическом комбинате (НТМК) при переработке ванадийсодержащих магнетитовых концентратов Качканарского месторождения железных руд (Средний Урал).

Известен способ выщелачивания ванадия из шлака НТМК с получением технического пентаоксида ванадия (V2O5) на ОАО "Ванадий-Тулачермет" по гидрохимической схеме, которая включает:

- дробление шлака, магнитную сепарацию для выделения металлических включений, измельчение шлака до крупности - 0,15 мм;

- окислительный обжиг измельченного шлака при температуре Т=700-1000°С в смеси с щелочными (Nа2СО3; Na2SO4; NaCl) или щелочноземельными (СаО; СаСО3) добавками;

- водное и кислотное выщелачивание ванадия;

- осаждение соединений ванадия при Т=90°С и рН=1,8-2,0;

- сгущение пульпы, сушка и прокалка;

- плавка V2O5 [1].

Способ, применяемый на ОАО "Ванадий-Тулачермет", характеризуется значительными затратами энергии на его осуществление (окислительный обжиг всей массы перерабатываемого шлака при Т=700-1000°С, осаждение соединений ванадия при Т=90°С и т.д.).

Изобретение решает задачу снижения расхода энергии за счет исключения приобретения энергоносителей на процесс выщелачивания ванадия и других металлов из шлака.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в снижении расхода энергии.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе сернокислотного выщелачивания металлов, преимущественно ванадия, из шлака, включающем его дезинтеграцию, температурную обработку, вышелачивание и осаждение соединений ванадия, шлак измельчают до крупности от - 0,2 до - 0,3 мм, ванадий и другие металлы переводят из шлака в раствор сульфатов металлов с использованием тепла экзотермической химической реакции «ванадиевый шлак - сернокислотный водный раствор», которая проводится при температуре от 75 до 85°С, достигаемой изменением концентрации кислоты от 20 до 30% пропорционально увеличению крупности частиц выщелачиваемого шлака, причем ванадий и другие металлы осаждают в виде гидроксидов путем обработки сульфатного раствора оксидом магния при соотношении MgO:H2SO4 от 1:2,6 до 1:2,7 и повышении рН раствора до 10,0÷10,4 для осуществления реакций типа:

с оборотом магниевых реагентов взаимодействием MgSО4 с раствором NaOH:

возможностью замены MgO в (1) Mg(OH)2 по (3):

применением реакции:

Na2SO4+Са(ОН)2 («известковое молоко»)→2Na(OH)+CaSO4·2Н2O(гипс)↓

для осуществления оборота реагентов натрия и утилизации получаемого гипса и в виде гипсобетона, алебастра.

Обработка ванадиевого шлака водным раствором серной кислоты с концентрацией >30% при соотношении «шлак - кислота», близком к стехиометрическому (1:1,5 весовых), приводит к сильному разогреванию смеси и даже спеканию шлака в твердый агрегат за счет выделяющегося тепла химической реакции «шлак - кислота», что нарушает процесс выщелачивания шлака. Повышение концентрации кислоты до 30%, которое приводит к возрастанию Т, используется для переработки крупнозернистых фракций (-0,3 мм) ванадиевого шлака, так как при увеличении T на 10% скорость большинства химических реакций в обычных условиях повышается в 2-4 раза [2]. Отклонение концентрации серной кислоты от заявленной в сторону уменьшения (<20%) снизит Т, замедлит процесс выщелачивания и извлечение металлов в раствор. Использование тонкого измельчения (<0,2 мм) шлака для интенсификации процесса его выщелачивания приводит к увеличению энергозатрат на дезинтеграцию.

Осаждение металлов, преимущественно ванадия из сульфатного раствора. производится оксидом или гидроксидом магния. Расчет основан на расходе кислоты и MgO с пересчетом на него Mg(OH)2, получаемого по (2).

При отношении MgO:Н2SO4<1:2,6 повышается расход MgO для образования MgSO4, при отношении MgO:H2SO4>1:2,7 не обеспечивается достаточно полное осаждение ванадия и других металлов по (1).

MgSO4 используется для получения Mg(OH)2 по (2), использования его для осаждения ванадия и других металлов из сернокислотного раствора:

MeSO4+Mg(OH)2→Ме(ОН)2↓+MgSO4,

или синтеза MgO [3].

Пример. Ванадиевый шлак НТМК выщелачивали предложенным способом, интенсификация которого осуществлялась теплом, выделяемым реакцией «ванадиевый шлак - водный раствор серной кислоты с концентрацией 25%», без приобретения энергоносителей из коммерческих источников (таблица 1).

Таблица 1
Влияние экзотермической реакции «ванадиевый шлак - раствор серной кислоты» на показатели выщелачивания ванадия из шлака
Продукты Ванадий, %
Содержание Извлечение
Силикатный осадок 0,084 2,04
Коллективный концентрат 4,724 97,96
Исходный шлак 2,951 100,00

Анализ таблицы показывает, что ванадий практически полностью переходит в раствор с высоким (97,96%) извлечением. Другие легирующие металлы (Mn, Ti, Cr), которые присутствуют в шлаке, осаждаются в коллективный продукт вместе с ванадием при повышении рН раствора до 10,0÷10,4 [4] и могут быть использованы при формировании комплексных лигатур или разделены на селективные продукты.

Источники информации

1. Конверторный передел ванадиевого чугуна / Смирнов Л.А., Дерябин Ю.А., Носов С.К. и др. - Екатеринбург: Средн.-Урал. кн. изд-во. 2000. - 528 с.

2. Некрасов Б.В. Учебник общей химии. - М.: Химия. - 1981. - 400 с.

3. Сиваш В.Г., Перепелиный В.А., Митюшов Н.А. Плавленый периклаз. - Екатеринбург: «Уральский рабочий», 2001. - С.11.

4. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. 5-е изд., перераб и доп. - М.: Химия, 1979. - 480 с.

Способ сернокислотного выщелачивания металлов, преимущественно ванадия, из шлака, включающий его дезинтеграцию, температурную обработку, выщелачивание и осаждение соединений ванадия, отличающийся тем, что шлак измельчают до крупности от -0,2 до -0,3 мм, ванадий и другие металлы переводят из шлака в раствор сульфатов металлов с использованием тепла экзотермической химической реакции «ванадиевый шлак - сернокислотный водный раствор», которая проводится при температуре от 75 до 85°С, достигаемой изменением концентрации кислоты от 20 до 30% пропорционально увеличению крупности частиц выщелачиваемого шлака, причем ванадий и другие металлы осаждают в виде гидроксидов путем обработки сульфатного раствора оксидом магния при соотношении MgO:H2SO4 от 1:2,6 до 1:2,7 и рН 10,0÷10,4 для осуществления реакций типа:

с оборотом магниевых реагентов при взаимодействии MgSO4 с NaOH:

возможностью замены MgO в (1) Mg(OH)2 по (3):

применением реакции:
Na2SO4+Ca(OH)2 («известковое молоко»)→2Na(OH)+CaSO4·2H2O (гипс)↓, для осуществления оборота реагентов натрия и утилизации получаемого гипса в виде гипсобетона, алебастра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к разработке месторождений, преимущественно благородных металлов, методом кучного выщелачивания установки кучного выщелачивания и может быть применено в конструкции выщелачивающего узла в зоне многолетней мерзлоты.

Изобретение относится к разработке обводненных техногенных объектов и обогащению надрудных вод хвостохранилищ на месте их залегания. .

Изобретение относится к горному делу, а именно к гидрометаллургической переработке сырья, и может быть использовано при переработке руд, отходов. .
Изобретение относится к технологии подземного выщелачивания. .

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при проектировании, освоении и отработке руд месторождений различных полезных ископаемых, в том числе таких, как уран, медь, золото и других металлов, методом подземного выщелачивания.

Изобретение относится к области геотехнологии. .

Изобретение относится к горному делу. .

Изобретение относится к способу переработки ванадийсодержащего сырья, а именно продукта пирометаллургического обогащения ванадийсодержащих конвертерных шлаков и шламов ферросплавного производства.

Изобретение относится к способу переработки железотитанового концентрата. .
Изобретение относится к технологии редких металлов, к процессам переработки ванадийсодержащего сырья: ванадиевых руд, вандийсодержащих шлаков металлургического производства, отработанных ванадиевых катализаторов и, в частности, к комплексной переработке кварцитов Каратау гидрометаллургическим способом.
Изобретение относится к металлургии редких металлов, процессам переработки ванадийсодержащего сырья: ванадиевых руд, шлаков металлургического производства, отработанных ванадиевых катализаторов, нефтяных остатков гидрометаллургическими способами, в частности к переработке кварцитов Каратау методами перколяционного выщелачивания.

Изобретение относится к способам осаждения ванадия из водных растворов и может быть использовано в гидрометаллургии редких тугоплавких металлов, в частности получения оксида ванадия (V+5) высокой чистоты.

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к гидрохимическим способам переработки отвального шлама, получаемого при переработке ванадийсодержащих шлаков.

Изобретение относится к способу и устройству подготовки ванадийсодержащей шлакосодовой шихты к окислительному обжигу. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу извлечения ванадия из титанованадиевых шлаков, полученных при переработке титаномагнетитовых концентратов методами прямого получения железа.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких и цветных металлов и может быть использовано для извлечения, очистки и концентрирования ванадия, например, при переработке оборотных маточных растворов производства V2O5 и кислых растворов выщелачивания зол от сжигания мазута.

Изобретение относится к области экстракции оксида ванадия
Наверх