Kasimov

ТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ЗТМК

Касимов А. М., Украинский научно-исследовательский институт экологических проблем (г. Харьков, Украина)

Определена возможность извлечения ванадия (V) из нетрадиционного сырья - отходов Запорожского титано-магниевого комбината (ЗТМК). Проведены исследования по их гидрохимическому вскрытию с использованием щелочно-земельной добавки и переводом V в раствор. Компоненты шихты смешивают и гранулируют, ведут ее окислительный обжиг, затем измельчают и выщелачивают водой и H₂SO₄. Гидролитическое осаждение технического оксида ванадия (ТОВ) ведут в высокотемпературных газо-жидкостных струях.
Преимуществом использования измельченного сырья является рост степени его вскрытия на 5 - 10%. Грануляция улучшает контакт реагирующих фаз, увеличивает производительность обжиговой печи сокращает потери V с уносом пыли. При обжиге шихты происходит активное выделение газообразных НС1, летучих фракций галогенидов, оксогалогенидов металлов (Al, Fe, Ti и др.) и пыли, образующейся при выделении газов и движении шихты в печи. Образуются также AlCl₃, VCl₃, VOCl₂, VOCl₃, TiCl₄, FeCL₃ и Cl₂.
Двухстадийное выщелачивание шихты и высокотемпературный гидролиз растворов повышают степень перехода в раствор V⁵⁺ и выделения ТОВ, его чистоту, сокращают энергозатраты на реализацию процессов. Кинетические закономерности выщелачивания шихты определены при постоянных значениях рН и Т:Ж.
По данным расчетов и экспериментов найдено уравнение непрерывного процесса выщелачивания шихты растворами H₂SO₄ или общее кинетическое уравнение перехода V в раствор:

a = 1 - [1 + 2^.10^6.е^-3870/Т
.10^-0,44.рН ^.t]^-0,71_,(1)

где a - степень перехода V в раствор;
t - время процесса;
Т - температура.

Для периодического процесса остаточная концентрация V в твердой фазе составляет:

f(Т; рН; t) = С_ост (Т; рН; t),

где

С_ост = 1 - f(Т; рН; t) = [1 + 2^.10^6
.е^-3870/Т
.10^-0,44
.рН ^.t]^-0,71_. (2)

Кислотное выщелачивание протекает с образованием растворимых декаванадатов Са, Na, Fe, Mn и др. в 2 стадии. На первой стадии образуются декаванадаты:

(3)

где Ме - ионы металлов-примесей Na, Ca, Mn, Fe и др. Вторая стадия является продолжением первой - разложение образовавшихся декаванадатов и выделение малорастворимых поливанадатов:

(4)

где n = 0; 1; 2; А и В - экспериментальные коэффициенты, изменяющиеся в пределах 1-4.
Изменение концентрации V в сернокислотном растворе зависит от скоростей протекания реакций (3) и (4) и иллюстрируется рис. 1.

Рис. 1 Изменение концентрации V₂O₅ в сернокислотном растворе.

Характер кривой связан с преимущественным протеканием реакции (3) на участке ab при отсутствии реакции (2); участки bc и cd соответственно отвечают равновесному состоянию и преимущественно реакции (4).

Рис. 2. Изменение содержания V₂O₅ в реагирующих фазах при выщелачивании. 1 - содержание V₂O₅ в растворе по уравнению (1); 2 - содержание V₂O₅ (эксперимент); 3 - содержание V₂O₅ в твердой фазе; 4 - то же (поливанадаты).

Шлаки ЗТМК представляют собой сложную смесь. Особого внимания требуют определение их фазового состава и классов опасности. По предварительным данным ЗТМК они содержат до 9% V₂О₅(в пересчете).
При производительности установки 5000 т/год по сырью объем получаемого чистого V₂O₅ составит 435 т/год. При получении ТОВ, аналогичного по качеству выпускаемому АО "Ванадий-Тулачермет", производительность установки составит 384,2 т/год ТОВ, а стоимость выпускаемого феррованадия - 3600 долл. США/т чистого V₂О₅. Таким образом объем продаж ТОВ из сырья ЗТМК составит 1383091 долл. США/год. Ориентировочная стоимость основного технологического оборудования установки - 0,7 - 1млн. долл. США, эксплуатационные расходы - до 0,5 млн. долл.США/год, дополнительное сырье и материалы - до 0,3 млн. долл. США/год. Оборудование серийное. Точные технико-экономические показатели определяются в ТЭО инвестиций по исходным данным заказчика. Аналогичные работы выполнены для извлечения V и др. элементов из разных видов техногенного сырья - отработанных ванадиевых катализаторов, зольных остатков сжигания высокосернистых мазутов и др.

TECHNOLOGY FOR UTILIZATION OF ZAPOROZHYE TITANIC-MAGNESION INDUSTRIAL COMPLEX' WASTES CONTAINING VANADIUM

Каsimov А.M., Ukrainian Scientific Research Institute of Ecological Problems, Kharkov, Ukraine

The way of the vanadium' extraction from the untraditional raw material, videlicet Zaporozhye Titanic-Magnesion Industrial Complex' wastes, is considered. The researches on their hydrochemical opening with the help of the alkali-earth additive and the conversion of vanadium in solution have been carried out.
The components have been mixed, granulated, exposed to oxidizing roasting, ground and leached by water and H₂SO₄. Hydrolytic sedimentation of technical vanadium oxideV₂O₅has been conducted in high-temperature gas-liquid jets.
The similar works have been executed for extraction of vanadium and other elements from various man-caused raw materials.

Главная страница
Сведения об авторах