Спосіб вилучення ванадію з відпрацьованих каталізаторів синтезу сірчаної кислоти

Реферат: Винахід належить до гідрометалургії. Спосіб вилучення ванадію з відпрацьованих каталізаторів синтезу сірчаної кислоти, що включає вилуговування ванадію водою в присутності відновника сірчистого газу, нейтралізацію розчинів вилуговування, екстракцію ванадію (IV) розчином ди-2етилгексилфосфорної кислоти (Д2ЕГФК) у гасі та реекстракцію, згідно винаходу в розчин вилуговування вводять оцтову кислоту у кількості 3,6-4,4 г на 1 г ванадію (IV), корегування рН розчину проводять вапном пушонкою, яке додають у кількості необхідній для нейтралізації надлишкової кислотності та у 1,05-1,15 надлишку по відношенню до ванадію, одержаний осад . сингеніту (CaK2(SO4)2 H2O) відфільтровують, з фільтрату ванадій екстрагують 30-50 % розчином Д2ЕГФК у гасі, при співвідношенні водної та органічної фази (3-4,5): 1 впродовж 5-7 хвилин. Винахід забезпечує підвищення ефективності способу за рахунок одержання мінерального добрива – сингеніту. UA 109750 C2 (12) UA 109750 C2 UA 109750 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до гідрометалургії і може бути використаний для вилучення ванадію з відпрацьованих каталізаторів сірчанокислотного виробництва. Відомий спосіб вилучення ванадію з відпрацьованих каталізаторів сірчанокислотного виробництва, що включає обробку каталізатору лужним розчином (концентрація 30-100 г/л) при 30-100 °C з відокремленням ванадійвмісного розчину від нерозчинної основи каталізатору фільтрацією. В фільтрат перед екстракцією вносять 0,35-3 % Н3РО4 (в перерахунку на Р2О5 від маси відпрацьованого каталізатору) з подальшою нейтралізацією розчину і відділенням його від осаду. Екстракцію ванадію проводять сіллю четвертинної амонієвої основи. Рафінад упарюють до виділення сульфатів калію і натрію, а ванадій реекстрагують з виділенням V 2O5. Ступінь 6 вилучення ванадію складає 60-95 % [Пат. 1385353 РФ, МПК B01J23/00. Способ переработки отработанного ванадиевого катализатора сернокислого производства/ Равдоникас Н.В., Насыров Г.З., Сусликова Е.Г., Борисов В.М., Ажикина Ю.В., Флейтлих И.Ю., Денисов В.В. (РФ); заявитель и патентообладатель: Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности - №4057693/04; заявл. 17.03.1986; опубл. 27.05.1995, Бюл. 36]. До недоліків відомого рішення можна віднести складність технологічного процесу, що обумовлена необхідністю проведення лужного вилуговування при підвищених температурах, а також подальшим упарюванням сольових розчинів. Найбільш близьким до запропонованого винаходу є спосіб вилучення ванадію з відпрацьованих каталізаторів сірчанокислотного виробництва, згідно якого, нерозмелений ванадієвий каталізатор вилуговують водою при температурі не вище 30 °C в присутності відновника - сірчистого газу. З отриманого розчину вилучають ванадій (IV) екстракцією органомінеральною сумішшю, що містить 0,55-0,60 моль ди-2-етилгексилфосфорної кислоти (Д2ЕГФК) та 0,54-0,61 моль гідроокису калію в аліфатичному розріджувачі. Реекстракцію проводять відомим способом, наприклад, розчином 1М сірчаної кислоти. Осаджують ванадій розчином 6 лугу [Пат. 2081834 РФ, МПК C01G031/00, C01G031/02. Способ извлечения ванадия из отработанных катализаторов окисления диоксида серы / Касиков М.В., Касикова Н.И., Хомченко О.А., Зинде Ю.Н., Кудряков М.В., Калинников В.Т. (РФ); заявитель и патентообладатель: Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН - №95107636/25; заявл. 12.05.1995; опубл. 20.08.1996, Бюл. №17]. До недоліків найближчого аналогу слід віднести необхідність попереднього отримання органо-мінеральної суміші, а також використання для цього гідрооксиду калію, що значно здорожчує процес переробки каталізатору. В основу винаходу поставлена задача спрощення процесу екстракції ванадію(IV) ди-2етилгексилфосфорною кислотою, при збереженні високих технологічних показників операції, та підвищення ефективності процесу переробки відпрацьованих каталізаторів синтезу сірчаної кислоти за рахунок супутнього одержання мінерального добрива - сингеніту, що утворюється в процесі нейтралізації розчинів вилуговування. Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі вилучення ванадію з відпрацьованих каталізаторів синтезу сірчаної кислоти, що включає вилуговування ванадію водою в присутності відновника - сірчистого газу, нейтралізацію розчинів вилуговування, екстракцію ванадію (IV) розчином Д2ЕГФК у розріджувачі та реекстракцію, згідно винаходу в розчин вилуговування вводять оцтову кислоту у кількості 3,6-4,4 г на 1 г ванадію (IV), корегування рН розчину проводять вапном пушонкою, яке додають у кількості необхідній для нейтралізації надлишкової кислотності та у 1,05-1,15 надлишку по відношенню до ванадію, . одержаний осад сингеніту (CaK2(SO4)2 H2O) відфільтровують, з фільтрату ванадій екстрагують 30-50 % розчином Д2ЕГФК у гасі, при співвідношенні водної та органічної фази (3-4,5): 1 впродовж 5-7 хвилин. Сутність способу полягає в тому, що слабкі органічні кислоти здатні утворювати з ванадієм (IV) комплексні сполуки, які в процесі корегування рН розчинів вилуговування запобігають осадженню гідрооксиду ванадію, а також утворюють буферну суміш, що здатна підтримувати оптимальні значення рН екстракції ванадію (IV) - рН рівноважне складає 3,0-3,2. Корегування рН проводиться найбільш дешевою основою - вапном пушонкою, яка з сульфатами калію, що присутні в розчині вилуговування, утворює малорозчинну сполуку - сингеніт. Після видалення сингеніту фільтрацією, в розчин не вносяться сторонні іони, при цьому утворюється продукт, що є цінним для сільського господарства. В процесі екстракції ванадію (IV) відбувається регенерація оцтової кислоти та одержаний рафінад повертається на стадію вилуговування нової партії каталізатору. Використання вапна для корегування рН розчинів вилуговування у кількостях більших або менших, ніж кількість, що необхідна для нейтралізації надлишкової кислотності з 1,05-1,15 1 UA 109750 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 надлишком по відношенню до ванадію, а також зміна кількості оцтової кислоти (4,4 г НАс на 1 г V(IV)) призводить до відхилення значень рН екстракції від рівноважних і, як наслідок, до зниження ступеня вилучення ванадію в органічну фазу. При концентрації Д2ЕГФК 50 %) у гасі призводить до порушення гомогенності екстрагенту. Приводимо приклади конкретного використання запропонованого винаходу. Приклад 1 100 г нерозмеленого ванадієвого каталізатору марки СВД, що містить 3,5 % ванадію вилуговують водою при співвідношенні твердої та рідкої фаз Т:Р=1:4 в реакторі з мішалкою з додаванням 12,5 мл оцтової кислоти при 25 °C. Одночасно в реактор подають сірчистий газ до повного розчинення ванадію, що міститься в каталізаторі. Після фільтрування нерозчинну основу каталізатору промивають 100 мл води, промивні води об'єднують з фільтратом та одержують 500 мл розчину з концентрацією ванадію 6,97 г/л та рН=1,3. До ванадійвмісного розчину вносять 6,96 г вапна, одержаний осад сингеніту фільтрують та промивають 40 мл води, маса вологого осаду складає 29,25г, рН фільтрату 3,4. З фільтрату вилучають ванадій екстракцією 30 % Д2ЕГФК у гасі, при співвідношенні водної і органічної фаз В:0=3:1 протягом 5 хвилин. Концентрація ванадію в рафінаді складає 0,032 г/л; рН рафінаду 3,1. Ступінь вилучення ванадію в органічну фазу 99,54 %. З органічної фази ванадій реекстрагують відомим способом розчином 1М сірчаної кислоти з наступним осадженням гідрооксиду ванадію лугом. Ступінь вилучення ванадію в готовий продукт складає 96,1 %. Приклад 2 100 г нерозмеленого ванадієвого каталізатору марки СВД, що містить 3,2 % ванадію вилуговують водою при співвідношенні твердої та рідкої фаз Т:Р=1:3 в реакторі з мішалкою з додаванням 12,2 мл оцтової кислоти при 15 °C. Одночасно в реактор подають сірчистий газ, до повного розчинення ванадію, що міститься в каталізаторі. Після фільтрування нерозчинну основу каталізатору промивають 50 мл води, промивні води об'єднують з фільтратом та одержують 350 мл розчину з концентрацією ванадію 9,12 г/л та рН=1,1. До ванадійвмісного розчину вносять 5,8 г вапна, одержаний осад сингеніту фільтрують та промивають 40 мл води, маса вологого осаду складає 25,51г, рН фільтрату 3,23. З фільтрату вилучають ванадій екстракцією 40 % Д2ЕГФК у гасі, при співвідношенні водної і органічної фаз В:О=4,5:1 протягом 5 хвилин. Концентрація ванадію в рафінаді складає 0,043 г/л; рН рафінаду 3,1. Ступінь вилучення ванадію в органічну фазу 99,53 %. З органічної фази ванадій реекстрагують відомим способом розчином 1М сірчаної кислоти з наступним осадженням гідрооксиду ванадію лугом. Ступінь вилучення ванадію в готовий продукт складає 95,87 %. Таким чином, заявлений спосіб дозволяє спростити процес екстракції чотирьохвалентного ванадію ди-2-етилгексилфосфорною кислотою завдяки використанню оцтової кислоти у якості речовини-комплексоутворювача, та підвищити ефективність процесу переробки відпрацьованих каталізаторів сірчанокислого виробництва за рахунок регулювання рівноважного значення рН ванадійвмісних розчинів вапном з одержанням цінного сільськогосподарського добрива сингеніту. Винахід належить до гідрометалургії і може бути використаний при переробці відпрацьованих каталізаторів сірчанокислотного виробництва. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб вилучення ванадію з відпрацьованих каталізаторів синтезу сірчаної кислоти, що включає вилуговування ванадію водою в присутності відновника, екстракцію ванадію ди-2етилгексилфосфорною кислотою у розріджувачі та реекстракцію ванадію, який відрізняється тим, що в розчин вилуговування вводять оцтову кислоту у кількості 3,6-4,4 г на 1 г ванадію (IV), корегування рН проводять вапном пушонкою, що додають у кількості необхідній для нейтралізації надлишкової кислотності та у 1,05-1,15 надлишку по відношенню до ванадію, з фільтрату ванадій екстрагують 30-50 % розчином Д2ЕГФК у гасі, при співвідношенні водної та органічної фази (3-4,5): 1 впродовж 5-7 хвилин при температурі 20-25 °C. 55 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2