Способ переработки медно-ванадиевых отходов процесса очистки тетрахлорида титана


 


Владельцы патента RU 2528610:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОРПОРАЦИЯ ВСМПО-АВИСМА" (RU)

Изобретение относится к способу переработки медно-ванадиевых отходов процесса очистки тетрахлорида титана. Твердые медно-ванадивые отходы выщелачивают водой с получением медно-ванадиевой пульпы, в которую подают гипохлорит кальция или осветленную пульпу газоочистных сооружений титано-магниевого производства с концентрацией активного хлора, равной 15-90 г/дм3, при соотношении гипохлорита кальция к медно-ванадиевой пульпе, равном (1,5-2,0):1. Пульпу выдерживают при перемешивании в течение 2-5 часов, заливают соляную кислоту при перемешивании до pH раствора 2,0-3,0, суспензию фильтруют и раствор двухвалентной меди подают в цементатор. Осадок в виде смеси восстановителя и медного порошка разделяют на медный порошок и восстановитель. Медный порошок промывают, фильтруют, сушат и очищают от примесей железа магнитной сепарацией. Восстановитель после декантации возвращают на стадию цементации. Техническим результатом является повышение извлечения меди и улучшение технических свойств получаемого медного порошка. 9 з.п. ф-лы, 3 пр.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к металлургии титана, в частности к производству тетрахлорида титана и к переработке отходов, образующихся при очистке тетрахлорида титана.

Одним из методов очистки тетрахлорида титана от примесей ванадия является химический метод очистки медным порошком. В результате очистки получают отходы - медно-ванадиевый плав, содержащий такие ценные компоненты, как медь и ванадий, утилизация которых позволяет получить готовую продукцию и уменьшить выбросы вредных компонентов в окружающую среду.

Известен способ переработки хлоридных пульп титанового производства, содержащих титан, медь и ванадий (авт.свид СССР №1228503, опубл. 10.02.2000, бюл. №4), включающий выщелачивание отработанного плава водой, обработку суспензии окислителем - хлором в течение 60 мин, осаждение гидроокисей металлов щелочным реагентом - гидроксидом аммония до pH среды 9,5, отделение осадка от раствора фильтрованием и выделение меди из фильтрата путем обработки его хлоридом водорода или соляной кислотой. Осадок отделяют фильтрованием, промывают, сушат. В результате получают готовый продукт в виде хлорокиси меди. Это позволяет упростить технологию и расширить ассортимент продуктов в виде хлорокиси меди.

Недостатком данного способа является то, что он направлен на получение хлорокиси двухвалентной меди, которая является полуфабрикатом и не позволяет получать цементационную медь в виде товарной продукции. Применение в качестве окислителя гидроксида аммония приводит к образованию аммониевых соединений, что приводит, в свою очередь, к дополнительным операциям по обезвреживанию и переработке стоков, увеличению затрат на производство хлорокиси меди.

Известен способ получения порошка меди из медьсодержащих хлоридных растворов (патент РФ №2052324, опубл.20.01.1996), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип. Медно-ванадиевую пульпу, образующуюся в процессе химической очистки тетрахлорида титана, растворяют в воде при соотношении 1:3. В раствор вводят хлорид натрия и/или хлорид калия до их суммарной концентрации 50-300 кг/м3 и соляную кислоту в количестве 10-50 кг/м3. Операцию осаждения меди проводят в колонном цементаторе с подачей исходного раствора в нижнюю часть. В качестве металла-восстановителя используют железный скрап в виде стружки из низкоуглеродистой нелегированной стали из расчета 0,9-1,1 кг на 1 кг меди, содержащейся в растворе. Полученный порошок промывают 20% соляной кислотой и затем сушат в вакуумном сушильном аппарате при температуре 40-80°C в течение 40-60 минут. Степень извлечения меди составляет 99,98% при остаточной концентрации меди в растворе 0,01 кг/м3.

Недостатком указанного способа переработки медно-ванадиевого отхода процесса очистки тетрахлорида титана является то, что присутствие хлоридов натрия и/или калия в растворе снижает степень перехода одновалентной меди в двухвалентную. Это приводит к тому, что остаточная концентрация меди в отработанных растворах остается высокой (см. таблицу описания патента №2052324, показатель последнего столбца - 0,01-0,02 кг/м3 или в пересчете на 10-20 мг/дм3). Это влечет загрязнение сточных вод соединениями меди, которые являются экологически вредными для окружающей среды. Кроме того, частицы цементационной меди получают дендритной формы - в виде кристаллов древовидной, ветвистой формы, что приводит к получению неоднородных и очень мелких рыхлых гранул (более 95% порошкообразной меди получают размером 0,016 мм), что затрудняет использование, а также упаковку и транспортировку (очень много пыли).

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет повысить степень извлечения из медно-ванадиевого отхода двухвалентной меди и тем самым уменьшить содержание соединений меди в отработанных растворах, улучшить гранулометрический состав медного порошка стабильной формы и более крупного по размерам состава (0,315 мм), тем самым улучшить технические свойства порошкообразной меди.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение загрязнений окружающей среды. Кроме того, предложенный способ позволяет получать медный порошок улучшенного качества и в результате отправлять потребителю порошкообразную медь постоянного гранулогического состава.

Поставленная задача решается тем, что в способе переработки медно-ванадиевых отходов процесса очистки тетрахлорида титана, включающем выщелачивание отходов водой с получением медно-ванадиевой пульпы, обработку полученной пульпы соляной кислотой, подачу в раствор восстановителя с получением осадка металлической меди, промывку и сушку осадка с получением готового продукта, перед подачей соляной кислоты в пульпу при постоянном перемешивании подают гипохлорит кальция с концентрацией активного хлора, равной 15-90 г/дм3, выдерживают при перемешивании в течение 2-5 часов, затем добавляют при перемешивании соляную кислоту до pH раствора, равным 2,0-3,0, полученную суспензию фильтруют, раствор двухвалентной меди подают в цементатор на поверхность восстановителя, смесь подогревают до температуры 40-60°C и при перемешивании проводят процесс восстановления, отделяют фильтрованием осадок в виде смеси восстановителя и медного порошка, осадок разделяют методом декантации на медный порошок и восстановитель, медный порошок обрабатывают стабилизатором, промывают, фильтруют, сушат и очищают от примесей железа магнитной сепарацией.

Кроме того, в качестве гипохлорита кальция используют осветленную пульпу газоочистных сооружений титанового производства. Кроме того, соотношение гипохлорита кальция к медно-ванадиевой пульпе составляет (1,5-2,0):1.

Кроме того, восстановитель подают на процесс восстановления в количестве, выше стехиометрического в 1,0-2,0 раза.

Кроме того, обработку стабилизатором проводят при массовом соотношении медный порошок:стабилизатор, равном 1:(100-1000).

Кроме того, в качестве стабилизатора используют мылонафт.

Кроме того, в качестве стабилизатора используют мыло.

Кроме того, в качестве стабилизатора используют глицерин.

Кроме того, в качестве восстановителя используют стальную стружку.

Кроме того, восстановитель после отделения медного порошка возвращают на стадию цементации.

Применение гипохлорита кальция с концентрацией активного хлора, равной 15-90 г/дм3, подачу его в пульпу при постоянном перемешивании и выдержку при перемешивании в течение 2-5 часов позволяет наиболее полно перевести соединения меди из одновалентной формы в двухвалентную форму, что позволяет в дальнейшем более полно осадить металлическую медь из растворенных соединений меди и тем самым уменьшить ее содержание в отходящих растворах с 10-20 до 0,10-0,20 мг/дм3.

Загрузка в цементатор восстановителя в количестве, выше стехиометрического в 1,3-2,0 раза и подача на поверхность восстановителя раствора двухвалентной меди, проведение процесса восстановления при подогреве до температуры 40-60° позволяет наиболее полно провести процесс восстановления, и тем самым снизить содержание соединений меди в отходящих растворах с 10-20 до 0,10-0,20 мг/дм3.

Проведение процесса промывки осадка с декантацией и обработка стабилизатором медного порошка позволяет увеличить размер гранул и тем самым улучшить качество товарной продукции.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе переработки медно-ванадиевых отходов процесса очистки тетрахлорида титана, изложенных в пунктах формулы изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Заявленные признаки являются новыми и не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень».

Промышленную применимость предлагаемого изобретения подтверждают примеры его конкретного выполнения.

Пример 1.

Медно-ванадиевые отходы (ТУ 1718-436-05785388-2007) получают в процессе очистки технического тетрахлорида титана медным порошком. В результате получают твердый осадок медно-ванадиевого плава, содержащий медь, хлориды меди, соединения титана и ванадия в виде оксидов и оксихлоридов, железо в составе хлоридов (см. кн.: Производство четыреххлористого титана. - Байбеков М.К., Попов В.Д., Чепрасов М.М. - М., Металлургия, 1980, с.53-63) по реакциям:

Cuтв+TiCl4=CuClтв+TiCl

TiCl+VOCl=TiCl+VOCl2тв

В реактор, снабженный механической мешалкой, заливают 5,7 м3 воды и при перемешивании загружают 3,4 т предварительно измельченного медно-ванадиевого отхода состава, вес.%: Cu - 40, Ti - 4,7, V - 1,25, Fe - 0,16, Сl - 40,5, остальное - примеси. В полученную пульпу постепенно при перемешивании в течение 5 часов дозируют 5.0 т раствора гипохлорита кальция - отхода от очистки известковым молоком отходящих газов титано-магниевого производства с концентрацией активного хлора 84 дм3 (ТУ 2147-466-05785388-2001) при соотношении раствора гипохлорита кальция к медно-ванадиевой пульпе, равным 1,5:1. Гипохлорит кальция получают при очистке отходящих газов титано-магниевого производства известковым молоком в скрубберах (см. кн.: Производство магния. - Иванов А.И., Ляндрес М.Б., Прокофьев О.В. - М., Металлургия, 1979, с.356-362). Процесс окисления однохлористой меди в двухлористую медь происходит по реакции:

4CuCl+Ca(ClO)2+4HCl=4CuCl2+CaCl2+2H2O

После окончания подачи расчетного количества гипохлорита кальция пульпу выдерживают при перемешивании в течение 3 часов. Затем для растворения образовавшихся гидроксидов меди и железа в пульпу добавляют при перемешивании в количестве 0,9 т соляную кислоту плотностью 1,1 г/см3 (ТУ 2122-480-05785388-2009) до pH раствора 2,3. Полученную суспензию фильтруют на нутч-фильтре. Степень перехода меди из медно-ванадиевого кека в раствор двухвалентной меди составляет 98%. Осадок состава, масс.%: Cu - 12,0, Fe - 1,2, Ti - 10,1, V - 3,5, Cl - 23,8, остальное направляют на дальнейшее использование в качестве добавки в титано-медистый чугун, а фильтрат, представляющий собой раствор двухлористой меди с концентрацией 45 г/дм3, направляют на процесс цементации. Процесс цементации проводят в цементаторе в виде эмалированного чана, снабженного сепарированным днищем с отверстиями и паровой рубашкой. Стальную стружку (ГОСТ 2787-75) в количестве 1,8 т, превышающим стехиометрию в 1,34 раза, загружают в цементатор, затем на поверхность стальной стружки заливают раствор двухвалентной меди, процесс восстановления проводят при температуре процесса 48°C длительностью 16 часов при перемешивании сжатым воздухом:

Cu2++Fe=Cu+Fe2+

В результате обработки восстановителем - стальной стружкой - ионы хлора переходят в хлорид железа, а медный порошок в смеси со стальной стружкой осаждается на дно цементатора. По окончании процесса восстановления полученную смесь фильтруют на нутч-фильтре, фильтрат направляют в кислотную канализацию, а осадок в виде смеси стальной стружки и медного порошка репульпируют, вновь фильтруют. Затем методом декантации осадок разделяют на медный порошок и стальную стружку. Стальную стружку направляют обратно на процесс восстановления. Полученный медный порошок взвешивают и в количестве 1 т направляют на обработку стабилизатором, например мылонафтом (ТУ 0258-001-10105154-97) в количестве 0,015 т и при массовом соотношении медный порошок:мылонафт, равным 1:150. Затем осадок промывают водой при перемешивании и фильтруют на нутч-фильтре. Сушку медного порошка проводят в вакуумном сушильном шкафу, затем в муфельной печи при температуре 85°C в течение 4 часов. После сушки для удаления стальных включений медный порошок подвергают магнитной сепарации. В результате получают цементационную медь в соответствии с ТУ 1793-496-05785388-2009 «Медь цементационная» следующего состава, масс.%: 90 Cu, 1,5 Fe, 0,20 хлориды, остальное - примеси. Полученный готовый продукт направляют обратно на процесс очистки технического тетрахлорида титана от ванадия либо потребителю.

Пример 2.

Все то же, что по примеру 1, только в качестве стабилизатора используют мыло. Полученный медный порошок взвешивают и в количестве 1 т направляют на обработку стабилизатором, например мылом (ГОСТ 30266-95), в количестве 0,01 т и при массовом соотношении медный порошок:мыло, равным 1:100. Затем осадок промывают водой при перемешивании и фильтруют на нутч-фильтре. Сушку медного порошка проводят в вакуумном сушильном шкафу, затем в муфельной печи при температуре 85°C в течение 4 часов. После сушки для удаления стальных включений медный порошок подвергают магнитной сепарации. В результате получают цементационную медь в соответствии с ТУ 1793-496-05785388-2009 «Медь цементационная» следующего состава, масс.%: 90 Cu, 1,5 Fe, 0,20 хлориды, остальное - примеси. Полученный готовый продукт направляют обратно на процесс очистки технического тетрахлорида титана от ванадия либо потребителю.

Пример 3.

Полученный медный порошок взвешивают и в количестве 1 т направляют на обработку стабилизатором, например глицерином (ГОСТ 6824-96, ГОСТ 7482-96), в количестве 0,001 т и при массовом соотношении медный порошок:глицерин, равным 1:1000. Затем осадок промывают водой при перемешивании и фильтруют на нутч-фильтре. Сушку медного порошка проводят в вакуумном сушильном шкафу, затем в муфельной печи при температуре 85°C в течение 4 часов. После сушки для удаления стальных включений медный порошок подвергают магнитной сепарации. В результате получают цементационную медь в соответствии с ТУ 1793-496-05785388-2009 «Медь цементационная» следующего состава, масс.%: 90 Cu, 1,5 Fe, 0,20 хлориды, остальное - примеси. Полученный готовый продукт направляют обратно на процесс очистки технического тетрахлорида титана от ванадия либо потребителю.

Таким образом, предложенный способ позволяет в 20-25 раз снизить содержание соединений меди в отработанных растворах, что улучшает экологическую обстановку, снижает экологические платежи за загрязнение окружающей среды. Кроме того, предложенный способ позволяет получить медный порошок стабильной формы и большего по размерам гранулогического состава (0,315 мм), что улучшает технические свойства порошкообразной меди и позволяет отправлять потребителю порошкообразную медь постоянного грансостава.

1. Способ переработки медно-ванадиевых отходов процесса очистки тетрахлорида титана, включающий выщелачивание отходов водой с получением медно-ванадиевой пульпы, обработку полученной пульпы соляной кислотой, подачу в раствор восстановителя с получением осадка металлической меди, промывку и сушку осадка с получением готового продукта, отличающийся тем, что перед обработкой соляной кислотой в пульпу при постоянном перемешивании подают гипохлорит кальция с концентрацией активного хлора, равной 15-90 г/дм3, выдерживают при перемешивании в течение 2-5 часов, затем добавляют при перемешивании соляную кислоту до pH раствора, равного 2,0-3,0, полученную суспензию фильтруют, полученный раствор двухвалентной меди подают в цементатор на поверхность восстановителя, смесь подогревают до температуры 40-60°C и при перемешивании проводят процесс восстановления, полученную суспензию фильтруют, осадок в виде смеси восстановителя и медного порошка разделяют методом декантации на медный порошок и восстановитель, медный порошок обрабатывают стабилизатором, промывают, фильтруют, сушат и очищают от примесей железа магнитной сепарацией.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гипохлорита кальция используют осветленную пульпу газоочистных сооружений титанового производства.

3. Способ по пп.1 или 2, отличающийся тем, что соотношение гипохлорита кальция к медно-ванадиевой пульпе составляет (1,5-2,0):1.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановитель подают на процесс восстановления в количестве, выше стехиометрического в 1,0-2,0 раза.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку стабилизатором проводят при массовом соотношении медный порошок:стабилизатор, равном 1:(100-1000).

6. Способ по любому из пп.1 или 5, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора используют мылонафт.

7. Способ по любому из пп.1 или 5, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора используют мыло.

8. Способ по любому из пп.1 или 5, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора используют глицерин.

9. Способ по пп.1 или 4, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют стальную стружку.

10. Способ по пп.1 или 4, отличающийся тем, что восстановитель после отделения медного порошка возвращают на стадию восстановления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу извлечения металлов из потока, обогащенного углеводородами и углеродистыми остатками, при помощи секции обработки. Способ включает направление указанного потока на экстракцию путем смешивания указанного потока с подходящим гидрофилизирующим агентом, способным устранять гидрофобные свойства указанного потока, направление смеси, состоящей из указанного потока и указанного гидрофилизирующего агента, на разделение с отделением жидкой фазы, содержащей большую часть гидрофилизирующего агента и углеводородов, растворенных из твердой фазы.

Изобретение относится к способу извлечения рения и платиновых металлов из отработанных катализаторов на носителях из оксида алюминия. Способ включает окислительный обжиг, перколяционное выщелачивание огарка водным раствором окислителя или смеси окислителей с получением ренийсодержащего раствора и нерастворимого остатка, сорбцию рения из ренийсодержащего раствора в отдельном аппарате, сушку нерастворимого остатка, последующее шихтование с флюсами и плавку на металлический коллектор.

Изобретение относится к области переработки отходов. Установка содержит последовательно установленные загрузочный бункер, мартеновскую печь, камеру дожигания, рекуператор нагрева воздуха горения, теплоутилизатор, дымосос и дымовую трубу, средство подачи топлива.

Группа изобретений относится к утилизации твердых ртутьсодержащих отходов, в частности люминесцентных ламп. Способ утилизации твердых ртутьсодержащих отходов включает стадию окисления с последующей выдержкой, обработку смеси отходов с демеркуризационным раствором полисульфида щелочного металла с последующим выдерживанием реакционной смеси.

Изобретение относится к двухванной отражательной печи с копильником для переплава алюминиевых ломов. Печь содержит корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, две ванны, ограниченные подами, сводом и стенками, две сливные летки, газоход и постамент, на котором все размещено.
Изобретение относится к утилизации твердых бытовых отходов, содержащих благородные металлы. Электронный лом дробят на молотковой дробилке, добавляют измельченную медь, а затем плавят в присутствии флюса в течение 45-60 мин при температуре 1320-1350°C с продувкой воздухом при его расходе 3-4,5 л/ч и отделяют от шлака полученный сплав, содержащий не менее 2,6 мас.% благородных металлов.
Изобретение относится к переработке ртутьсодержащих отходов и может быть использовано для экологически безопасной утилизации люминесцентных ламп, а также ртутных термометров, барометров, выключателей и иных устройств, содержащих ртуть, находящуюся в стеклянной оболочке.
Изобретение относится к переработке ртутьсодержащих отходов и может быть использовано для утилизации люминесцентных ламп, а также иных устройств, содержащих ртуть, находящуюся в стеклянной оболочке.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов. Окисленные цинксодержащие материалы с коксиком в качестве твердого углеродистого восстановителя подают во вращающуюся трубчатую печь и подвергают вельцеванию с подачей дутья в виде паровоздушной смеси в зону температур 1050-1150°С при содержании пара в смеси 14-25%.

Настоящее изобретение относится к способу и аппарату для извлечения драгоценных металлов. Способ непрерывного получения композиции драгоценных металлов из сырьевого материала включает в себя нагревание сырьевого материала в плазменной печи с образованием верхнего слоя шлака и нижнего слоя расплавленного металла, удаление слоя шлака, удаление слоя расплавленного металла, затвердевание удаленного слоя расплавленного металла, фрагментирование затвердевшего слоя металла с образованием фрагментов и извлечение композиции драгоценных металлов из фрагментов.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для извлечения серебра из щелочных цианистых растворов цементацией.

Изобретение относится к способу извлечения никеля из его растворов цементацией. Способ включает цементацию никеля путем пропускания раствора соли никеля через порошок восстановленного железа.
Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к извлечению меди из бедных растворов. Способ включает осаждение меди контактированием раствора с медистым клинкером.
Изобретение относится к способу получения золота из мелкодисперсных частиц золотосодержащей породы. .

Изобретение относится к области гидрометаллургии молибдена и может быть использовано для извлечения, концентрирования и очистки молибдена от элементов-спутников (Fe3+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, Co2+ , Al3+, Sn4+, Sb3+, РЗЭ 3+ и др.) при переработке различных жидких и твердых молибденсодержащих отходов и промпродуктов.

Изобретение относится к способу выделения способных к поглощению водорода металлов из растворов, а также к установке для его осуществления. .
Изобретение относится к металлургии благородных металлов, а точнее - к способам извлечения ценных компонентов из цинксодержащих золотосеребряных и/или серебряно-золотых цементатов с повышенным содержанием серебра.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности к способам выделения благородных металлов из отходов, в том числе аффинажного производства.
Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности к способам извлечения серебра из концентрированных хлоридных растворов. .

Изобретение относится к гидрометаллургии благородных и редких металлов, в частности к процессам извлечения золота из растворов с низкой концентрацией в присутствии ионов других металлов, например осветленных растворов золотоизвлекательных заводов, рассолов калийного производства, геотермальных вод, вод соленых озер и морской воды.

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано при переработке концентратов, промпродуктов и твердых отходов, содержащих металлы. Способ извлечения ионов тяжелых металлов железа, золота и серебра из сульфатного кека включает выщелачивание спека 3 н.
Наверх