Спосіб переробки ванадійвмісних відходів

Реферат: Спосіб переробки ванадійвмісних відходів належить до гідрометалургії, а саме до способів переробки ванадійвмісних металургійних шлаків, шламів теплових електростанцій, відпрацьованих каталізаторів з одержанням чистого ванадійвмісного матеріалу. UA 68671 U (12) UA 68671 U UA 68671 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гідрометалургії, а саме до способів переробки ванадійвмісних металургійних шлаків, шламів теплових електростанцій, відпрацьованих каталізаторів з одержанням чистого ванадійвмісного матеріалу. Відомий спосіб переробки ванадійвмісних відходів (Патент RU2162113, Способ извлечения ванадия. Патентообладатель - Открытое акционерное общество "Ванадий-Тулачермет", авторы Тарабрин Г.К. и т.д., МПК С22В34/22, С01Q31/02), що включає окислювальний випал відходів із реагентними добавками, вилуджування огарку, гідролітичне осадження концентрату пентоксиду диванадію, формування шару осаду пасти пентаксиду диванадію з остаточною вологістю 4070 %, прокачування через нього розчину сульфату феруму, фільтрацію осаду з послідовною відмивкою водою на фільтрі, його сушку та розплавлення. Недоліками даного способу є значні енерговитрати: складність процесу переробки, необхідність використання окисника NaClO, значні втрати основного компонента, та наявність остаточних домішок, які містить сировина. Спільними ознаками з рішенням, що заявляється, є: вилуджування матеріалу, гідролітичне осадження пентоксиду диванадію, відмивка водою, фільтрація, сушка. Відомий спосіб переробки ванадійвмісних відходів (Патент RU 2176676, Способ переработки ванадийсодержащих промпродуктов производства, Патентообладатель ООО Научно-производственная экологическая фирма "ЭКО-технология" Авторы: Кудрявский Ю.П. и т.д. МПК С22В34/22, С22В3/12, С22В3/44, С01Q31/02), що включає обробку відходів лужним 3 розчином NaOH з концентрацією 40-120 г/дм , в який попередньо вводять гіпохлорит натрію до 3 досягнення концентрації 5-25 г/дм NaClO, а обробку ведуть при мольному співвідношенні NaOH:NaClO=1:(0,05-0,2) при Ж:Т=(8-12):1 протягом 0,5-2 год. при температурі 60-90 °C, фільтрування пульпи, виділення осаду оксигідратів металів-домішок з розчину метаванадату натрію, обробку отриманого розчину амонійвмісною неорганічною сполукою, осадження та кристалізацію метаванадату амонію, фільтрування суспензії, виділення маточного розчину від осаду метаванадату амонію, промивку осаду, його сушку та прожарювання з одержанням товарної продукції п'ятиокису ванадію. Недоліком даного способу є: складність та енергоємність технології, потреба у спеціальних додатках для видалення домішок, наприклад амонійвмісних компонентів та NaClO, що призводить до втрати корисного компоненту. У результаті способу можливе виділення у газову фазу Сl2 та СlО2 з утворенням вибухонебезпечних сумішей. Спільними ознаками з рішенням, що заявляється, є: обробка лужним реагентом NaOH, 5+ окиснення ванадію до ванадію зі ступенем окиснення (V ) додаванням гомогенного окисника, фільтрування пульпи, виділення осаду оксигідратів металів-домішок з розчину метаванадату натрію, осадження, кристалізація, сушка та прожарювання ванадійвмісного продукту переробки. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб переробки ванадійвмісних відходів, який, шляхом їх мокрого помелу з одночасними десульфурацією та виділенням сполук 5+ фосфору і окисненням ванадію до V ; вилуджування ванадійвмісного матеріалу та розподілу його на корисні складові дозволяє отримати чистий ванадійвмісний матеріал, спростити технологію процесу переробки відходів та забезпечити їх повну утилізацію. Суттєвими ознаками способу є: - мокрий помел відходів з одночасними десульфурацією, виділенням сполук фосфору водою та окисненням шляхом додавання гомогенного окисника для забезпечення окиснення 5+ ванадію до V ; - вилуджування ванадію розчином лугу натрію; - фільтрування пульпи; - додавання до ванадійвмісного розчину рідкого скла; - виділення алюмосилікату натрію; - кристалізація метаванадату натрію; - додавання води; - обробка водного розчину метаванадату натрію вапняним молоком; - фільтрування ванадату кальцію; - його сушка та прожарювання. Відмінними від прототипу ознаками є: - мокрий помел відходів з одночасними десульфурацією, виділенням сполук фосфору водою та окисненням ванадію; - додавання до ванадійвмісного розчину рідкого скла; - виділення алюмосилікату натрію; - кристалізація метаванадату натрію; - додавання води; 1 UA 68671 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 - обробка водного розчину метаванадату натрію вапняним молоком; - фільтрування ванадату кальцію; - сушка та прожарювання ванадату кальцію. Спосіб здійснюють таким чином: Виконують: протягом 1-2 год. мокрий помел ванадійвмісних відходів до класу 0,1 мм із одночасними десульфурацією, виділенням сполук фосфору водою та +5 окисненням з додаванням гомогенного окисника, наприклад, пероксиду натрію, до V ; вилуджують ванадій при температурі 102-105 °C протягом 4-6 год. лугом натрію з його 3 концентрацією 300-350 г/дм ; розподіляють пульпу фільтруванням на осад, який може містити гідрати металів та ванадійвмісний розчин; додають до розчину рідке скло та витримують суміш протягом 3-5 год. для виділення алюмосилікату натрію; кристалізують метаванадат натрію з гарячого розчину; додають воду, осаджують з водного розчину метаванадату натрію вапняним молоком метаваданат кальцію, відфільтровують його; отриманий осад висушують та прожарюють при температурі 350-400 °C до вмісту остаточної вологи 0,5 % мас. До ванадійвмісних відходів, що можуть бути перероблені запропонованим способом належать, наприклад, відходи згорання мазуту, відпрацьовані каталізатори, відвальні шлаки, відходи промисловості. Такий спосіб переробки цих відходів дозволяє проводити їх повну утилізацію, знизити навантаження на навколишнє середовище та отримати матеріали, які можуть використовуватися в металургійній та будівельній промисловості. Отримані в результаті переробки гідрати ніколу, феруму, хрому, марганцю можна використовувати в металургійній промисловості. Алюмосилікати натрію доцільно використовувати, наприклад, у будівельної промисловості. Ванадат кальцію - для виплавки феросплавів або для отримання п'ятиокису ванадію високої чистоти. Лужні розчини від процесу можна використовувати в замкнутому циклі вилуджування. Приклад конкретного виконання: Використовували ванадійвмісні відходи, продукти згорання мазуту, в кількості 1 кг, які за результатами попереднього хімічного аналізу містили, у % мас: п'ятиокис ванадію (V2O5) 8,5; оксид ніколу (NiO) 1,83; оксид феруму (Fe2O3) 8,16; диоксид кремнію (SiO2) 12,26; оксид алюмінію (Аl2О3) 2,93; оксид кальцію (СаО) 40,86; оксид магнію (MgO) 0,31; окиси натрію та калію (Na2O) та (К2О) 0,27; сірку загальну (S) 22,27; вуглець загальний (С) 6,06; фосфор (Р) 0,27; вода решта. Виконували протягом 1 год. мокрий помел з водою до класу 0,1 мм цих відходів у барабанному млині з масою куль 20 % від загального об'єму твердої фази при відношенні твердої фази до рідкої у співвідношенні 1:4 з одночасним додаванням гомогенного окисника пероксиду натрію до досягнення концентрації пероксиду натрію до концентрації 10 г/дм для 5+ забезпечення окиснення ванадію до стану V . Здійснювали вилуджування ванадію гідроксидом 3 натрію з концентрацією 300-350 г/дм при температурі 102-105 °C протягом 5 год. при співвідношенні Т:Ж=1:5. Розподіляли отриману лужну пульпу фільтруванням на осад та ванадійвмісний розчин. Додавали до розчину метасиликат натрію (рідке скло) для виділення алюмосилікату натрію з витримкою 4 год. Здійснювали кристалізацію метаванадату натрію з гарячого розчину. До отриманої маси додавали воду у співвідношенні 1:1. Виконували осадження з водного розчину метаванадату натрію розчином вапняного молока для забезпечення виділення ванадату кальцію. Відфільтровували осад ванадату кальцію та проводили сушку та прожарювання при температурі 400 °C до вмісту вологи менш за 0,5 % мас. У результаті отримали ванадат кальцію, який містив ванадій, кальцій, ферум, кремній у перерахунку на оксиди, у % мас. V2О5 - 55,8; СаО - 41,94; Fе2О3 - 0,5; SiO2 - 1,5, а також S - 0,15; Р - 0,01; вода - решта. Вихід ванадату кальцію дорівнював 60 % від маси продуктів згорання мазуту. Наведений приклад свідчить, що цей спосіб забезпечує повне використання усіх вихідних продуктів вихідної сировини, знижує екологічне навантаження на довкілля, є вибухобезпечним процесом. Таким чином, спосіб переробки ванадійвмісних відходів є екологічно чистим, відпрацьовані лужні розчини можна використовувати в замкнутому циклі, не потребує використання 2 UA 68671 U 5 амонійвмісних реагентів та окисника NaClO. Спосіб забезпечує вилучення корисних компонентів, таких як фероніколовий кек, що може бути використаний для виплавки феросплавів. Отриманий ванадат кальцію також можна використовувати для виплавки ферованадію, а також для переробки його у V2O5 високої чистоти. Інші отримані матеріали можна використовувати в будівельній промисловості Запропонований спосіб забезпечує повне використання вхідних матеріалів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Спосіб переробки ванадійвмісних відходів, що включає обробку ванадійвмісних відходів лужним 5+ реагентом NaOH, окиснення ванадію до ванадію зі ступенем окиснення (V ) шляхом додавання гомогенного окисника, фільтрування пульпи, виділення осаду оксигідратів металів-домішок з розчину метаванадату натрію, осадження, кристалізацію, сушку та прожарювання ванадійвмісного продукту переробки, який відрізняється тим, що здійснюють мокрий помел відходів з одночасними десульфурацією, виділенням сполук фосфору водою та окисненням ванадію; додають до ванадійвмісного розчину рідке скло, виділяють алюмосилікат натрію; кристалізують метаванадат натрію, додають воду, додають до розчину метаванадату натрію вапняне молоко, відфільтровують осад ванадату кальцію, який сушать та прожарюють. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3