Спосіб вилучення ванадію з хлоридних відходів

Способ извлечения ванадия из хлоридных отходов, включающий выщелачивание отходов реагентом, переводящим ванадий в раствор, фильтрацию и осаждение ванадия из раствора, отличающийся тем, что перед выщелачиванием отходы смешивают с водой и содой в соотношении 1:>0,14:>0,19 и обжигают, а в качестве реагента для выщелачивания используют воду. Изобретение относится к цветной металлургии, а именно, к извлечению ванадия из хлоридных отходов, получаемых при производстве губчатого титана и может быть использовано в химической промышленности и металлургии. В производстве губчатого титана сопутствующий ванадий выводится в виде хлоридных отходов (V-содержащих пульп) на стадии химикоректификационной очистки технического тетрахлорида титана. Выделяются два основных направления переработки V-содержащих пульп для извлечения ванадия - хлорирование пульп с получением технического N/ОСІз; - выпаривание пульп с получением твердого ванадийсодержащего кека. Известен способ извлечения ванадия из хлоридных отходов по а. с. СССР № 424439 (МКИ5 С22В34/12), внедренному на УКТМК, согласно которому извлечение ванадия проводят в 4 стадии. Ванадийсодержащую пульпу титанового производства хлорируют в расплаве хлористых солей отгонкой соединений ванадия и получением технического оксотрихлорида ванадия Далее VOCb растворяют в соляной кислоте, экстрагируют ванадий из раствора эксолом и разделяют кислотную и органическую фазы Кислый рафинат направляют в стоки, а из органической фазы реэкстрагируют ванадий слабой соляной кислотой в раствор, который перерабатывают по аммиачному способу в пентоксид ванадия. Однако, известный способ многостадиен, предполагает значительное количество кислых отходов и применение дорогостоящих химических реагентов как для реализации способа, так и для последующей нейтрализации кислых отходов. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является промышленный четырехстадийный способ извлечения ванадия на ЗТМК по кислотно-щелочной схеме (технологическая инструкция № 2-6-84 по производству пятиокиси ванадия на ЗТМК), согласно которому на I стадии хлоридные отходы (алюмованадиевые кеки) смешивают с водой и выщелачивают соляной кислотой с переводом ванадия в раствор. На II стадии отделяют фильтрацией нерастворимый осадок, а ванадий в растворе окисляют •до пятивалентного состояния и осаждают черновой пентоксид ванадия. Окислителем служит гипохлорит натрия, который готовят параллельно хлорированием раствора кальцинированной соды. На III стадии черновой пентоксид ванадия отфильтровывают от солянокислого фильтрата и растворяют в растворе едкого натра. На IV стадии ванадиевый раствор отделяют от нерастворимого осадка и перерабатывают по аммиачному способу в пентоксид ванадия. Недостатками известного способа является то, что во-первых, он сложен в выполнении в связи с многостадииностью (многостадийность схемы см о о* о о о см оГ 20700 приводит также к дополнительным потерям на каждой стадии и дополнительному расходу материальных и энергетических ресурсов), во-вторых необходимость применения в процессе выщелачивания в качестве реагента - соляной кислоты приводит к образованию большого количества кислых стоков (на І т V2O5 ~ 63 м 3 солянокислых стоков), подлежащих дальнейшему обезвреживанию Предполагаемое изобретение решает задачу ликвидации кислых стоков и упрощения технологической схемы Поставленная задача достигается тем, что в способе извлечения ванадия из хлоридных отходов, включающем выщелачивание отходов в раствор, фильтрацию и осаждение ванадия из раствора, исходные хлоридные отходы перед выщелачиванием смешивают с водой и содой в соотношении 1 >0,14 >0 19 и обжигают, а выщелачивание проводят водой При смешении хлоридных отходов с водой и содой во-первых происходит гидролиз хлоридов составляющих отходы и переход их в неактивные формы оксидов гидрооксохлоридов и гидрооксидов Во-вторых создает условия для наиболее полного селективного перевода ванадия в водорастворимый метаванадат натрия (NaV5+O3) при окислительном обжиге При этом другие сопутствующие металлы (Ni AI) водорастворимых соединений не образуют, а стадии окисления и образования водорастворимых соединений ванадия совмещаются Таким образом, добавление в отходы воды и соды с последующим обжигом шихты позволяет проводить выщелачивание водой, что исключает образование кислых стоков, содержащих ванадий и требующих обезвреживания а также снижает потери ванадия за счет упрощения технологической схемы, т е сокращения количества стадий процесса до двух (это приводит к экономии материальных ресурсов т к не требует использования кислоты и щелочи) Соотношение воды и соды по отношению к отходам берется в количестве, требующемся для гидролиза хлоридов, преимущественно селективного взаимодействия ванадия и соды с образованием метаванадата натрия, и обеспечения нейтральной реакции водной вытяжки из огарка, после обжига Необходимое и достаточное количество воды и соды на 1 весовую единицу отходов составляет 0 14 и 0 19 единиц соответственно При меньших соотношениях поставленная задача не решается, т к меняется показатель кислотности стоков, нейтральные стоки становятся кислыми, кроме этого нарушается стехиометрия и данного количества реагентов не достаточно для полного извлечения ванадия Любое соотношение более 0,14 и 0,19 позволяет достичь поставленную задачу при большем расходе реагентов и не целесообразно из экономических соображений Таким образом, при реализации способа при высоком извлечении ванадия технологическая схема упрощается до двух стадий и исключается образование кислых стоков Упрощенно схему извлечения ванадия из хлоридных отходов по предлагаемому способу можно представить реакциями 2VOCI2 + 2Н2О -> V 2 O 4 + 4HCI V 2 O 4 + Na2CO3 + 0,50г -> 2NaVO 3 + СО 2 Технологические параметры и количество воды подбираются таким образом, что в результате обжига ванадий переходит в пятивалентное водорастворимое соединение, огарок при растворении в воде дает растворы с нейтральной или слабо-щелочной реакцией, а сопутствующие металлы преимущественно образуют нерастворимые в воде оксиды Это позволяет с высоким извлечением перерабатывать хлоридные ванадийсодержащие отходы и получить товарный пентоксид ванадия При этом исключаются кислотные стоки, требующие обезвреживания Для осуществления заявляемого способа используют в качестве исходных веществ хлоридные ванадийсодержащие отходы, воду, соду и хлорид аммония Способ осуществляют следующим образом Ванадийсодержащие хлоридные отходы (алюмованадиевый кек) смешивают с водой и содой Шихту обжигают в муфельной печи при 850°С с доступом воздуха один час, охлаждают, полученный огарок заливают водой из расчета т ж = =1-(6-10) подогревают до 80-90°С и выщелачивают метаванадат натрия при перемешивании в течение одного часа Затем пульпу фильтруют на вакуумном фильтре и получают ванадийсодержащий раствор (фильтрат) и нерастворимый осадок Осадок (алюмотитановый кек) представляет собой смесь оксидов Ті и AI с незначительным содержанием оксидов V, Fe, Si И является побочным продуктом технологии, который после обезвоживания может быть возвращен в производство титана для переработки Из фильтрата осаждают ванадий по известному способу, например, по аммиачному через образование малорастворимого метаванадата аммония Для этого в фильтрат добавляют расчетное количество кристаллического хлорида аммония (1 5-2,5 кг на 1 кг V2Os) или эквивалентное количество его концентрированного раствора и при перемешивании осаждают метаванадат аммония Пульпу фильтруют, метаванадат аммония прокаливают в печи при 500-650°С и получают товарный пентоксид ванадия Фильтрат (аммонийный маточник) передают на регенерацию хлорида аммония по известной технологии Пример 1. Соотношение хлоридные отходы сода вода = =1 0,19 0,14 42 г алюмованадиевого кека (6,2% V) смешали с 8 г кальцинированной соды, добавили порционно 6 мл воды и тщательно перемешали Шихту в кварцевой лодочке обжигали 1 час при температуре 850°С в муфельной печи с доступом атмосферного воздуха Получили 34 г огарка, который выщелачивали 300 мл воды в реакторе с мешалкой в течение 1 часа при температуре 90±5°С Пульпу отфильтровали на воронке Бюхнера Получили нейтральный ванадиисодержащии фильтрат и влажный алюмотитановый кек, воздушно-сухая масса которого составила 24 г К ванадийсодержащему фильтрату добавили 10 г кристаллического хлорида аммония и после 3 часов перемешивания при комнатной температуре осадили метаванадат аммония Пульпу NH4VO3 отфильтровали на ворон 20700 ке Бюхнера Кристаллы метаванадата аммония на фильтре отмыли водой и в кварцевой лодочке прокалили 3 часа при температуре 625°С Получили 4,4 г пентоксида ванадия Выход аммонийного маточника от фильтрации и промывки ЫНдУОз составил 267 г Реакция маточника с лакмусовой бумагой нейтральная (рН = 7,0) Результат количество стадий 3 кислые стоки отсутствуют коэффициент извлечения ванадия 94,7% Результаты опыта повторены в таблице Пример 2. Соотношение хлоридные отходы сода вода» - 1 0,15 0,10 Технологические параметры и методика проведения повторяют опыт по примеру 1 Результаты приведены в таблице Пример 3. Соотношение хлоридные отходы сода вода 3 = 1 0,30 0,20 Технологические параметры и методика проведения повторяют опыт по примеру 1 Результаты приведены в таблице Заявляемый способ технически прост и может осуществляться в печах и аппаратах типичных гидрометаллургических технологий Результаты извлечения ванадия из хлоридных отходов лри различных массовых соотношениях компонентов в шихте Использовано № опыта -42 г 1 Алюмованадиевый кек Сода кальцинированная -8г -6г Вода на шихтовку Массовое соотношение в шихте 1 0,19 0,14 (заявляемое соотношение) 2 3 Алюмованадиевый кек Сода кальцинированная Вода на шихтовку Массовое соотношение в шихте 1 0,15 0,10 (т е менее заявляемого соотношения) Алюмованадиевый кек Сода кальцинированная Вода на шихтовку Массовое соотношение в шихте 1 0,30 0,20 (т е более заявляемого соотношения) Получено Алюмотитановый кек (воздушно-сухая масса) Аммонийный маточник < рН маточника по индикатору Пентоксид ванадия Коэффициент извлечения -42 г Алюмотитановый кек (воздушно-сухая -6,3 г масса) - 4 , 2 г Аммонийный маточник рН маточника по индикатору Пентоксид ванадия Коэффициент извлечения -42 г Алюмотитановый кек (воздушно-сухая -12,6 г масса) -8,5 г Аммонийный маточник рН маточника по индикатору Пентоксид ванадия Коэффициент извлечения Тираж 50 екэ Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, вул Гагаріна, 1Q1 (03122) 3-72-89 (03122) 2-57-03 -24 г -267 г -7,0 г -4,4 г -94,7% -24 г -270 г