книги из ГПНТБ / Борисенко, Л. Ф. Перспективы расширения производства ванадия за счет повышения комплексности использования минерального сырья обзор

Помимо повышения комплексности, попутное извлечение ванадия существенно уменьшит степень загрязнения производственных отхо­ дов, поступающих в атмосферу и естественные водоемы. В свете ре­ шений Верховного Совета СССР о мерах по максимэльнону использо­ ванию природных ресурсов и охране окружающей среды от загрязне­ ния увеличение объемов производства ванадия из отходов промыш­ ленных предприятий приобретает особенно важное значение.

Нефть содержит до 0,01-0,03% ванадия. Повышенная ванадиеносность характерна для высокосернистых ее сортов с содержанием се­ ры более 1%. Такая нефть известна в СССР, Венесуэле, СМ, Мекси­ ке, Иране, Албании. Из большого числа регионов, в которых нахо­ дятся главные нефтяные месторождения СССР, только в Волго-Ураль­ ской и Тимзно-Печорской областях распространена нефть, характе­ ризующаяся повышенной ванадиеносностью. Ее возраст соответству­ ет девону-перми (табл .4). Кроме того, нефть с повышенным содер­ жанием ванадия (до 3% в золе) известна в Таджикской депрессии [19] и на Сахалине (до 4,6% в золе). Возраст сахалинской нефти - третичный. Значительная часть ванадия, содержащаяся в нефтях, находится в виде ванадий-порфириновых комплексов и соединений с другими компонентами органического вещества и серой [40]. Ха­

рактерно, что нефть с повышенной концентрацией ванадия содержит много никеля - 5,9-12% в золе (см .табл.4). В наиболее богатых ванадием нефтях Волго-Уральской области содержание золы состав­ ляет 0,0066-0,04%. На долю ванадия и никеля приходится 20-50% всей массы золы.

Накопление ванадия в нефтях определенных регионов, по-види­ мому, связано с областями сносе терригенного материала и раст­ воренных соединений в период формирования нефтяных месторождений. Для наиболее богатых ванадием нефтей Волго-Уральской провинции глэвной областью сноса был древний Урал, где многие интрузивные и эффузивные породы характеризуются повышенной ванэдиеносностью [ 4]. Немаловажное значение для его накопления имели климатические условия. Предполагается, что особенно важное влияние на концент­ рацию ванадия в нефтях оказал гумидный климат [20]. Поступление вэнадия в "протонефть" возможно вместе с органическими и расти­ тельными остатками или за счет более позднего его извлечения органикой из глинистых илов и нефтематеринских пород [42].

- 9 -

Характерно, что породы красноцветной форыации различных районов, к которым приурочены нефтеносные провинции мира, имеют разную степень ванадиеносности. Наиболее высокие кларки его концентрации были отмечены для медистых песчаников и алевролитов Приуралья. Верхнепермские красноцветы этого района содержат до 0,07$ ванадия [ 3 ] . Повышенная ванадиеносность указанных пород подтверждает общую "зараженность" этим элементом нефтеносной

- 10 -

Волго-Уральской провинции и ее тесную генетическую связь с об­ ластью сноса - Уралом, где значительное распространение имеют породы основного и ультраосновного состава. Повышенные содержа­ ния в нефтях никеля, по-видимому, также связаны с разрушением этих пород.

Запасы ванадия, заключенные в высокосернитых сортах нефтей, составляют не менее нескольких сотен тысяч тонн. Ежегодная добы­ че нефти, масштабы ее переработки и сжигания мазута на электро­

содержании вэнадия 0,015% заключено примерно 10 000 т этого ме­ талла.

Однако нефть и отходы ее перегонки или сжигания еще не ста­ ли в ряд с главными типами ванадийсодержащих руд. Основным пре­ пятствием для этого являются технические трудности, связанные с повышением степени улавливания ванздийсодержащих зол. В настоя­ щее время во всем мире получают из нефти 1- 2% общего количества производимого ванадия. Имеются данные о работе завода в Канаде, на котором из нефтяных отходов подучают всего 160 т пятиокиси

высококачественной пятиокиси ванадия и 900 т продукта, содержа­ щего 5-8% V2 0f. В СССР из нефтяных продуктов и отходов ванадий пок8 не извлекают.

Наиболее реальными представляются.два пути получения пяти­ окиси ванадия из нефтяных продуктов: I) из шламов, остающихся после промывки котлов, в которых происходит сжигание мазута; 2) из зол, уловленных при газификации нефти. На тепловых электро­ станциях, на которых будет применена газификация нефти, должны улавливаться очень тонкие золы. Состав этих зел следующий ( в

- II -

электростанциях, может оыгрвть существенную роль в увеличении производства отечественного ванадия.

Ванадийсодеожашие битуминозные слайды и песчаники также мо­ гут представить значительный интерес в отношении ванадия. Его содержание в битуминозных сланцах достигает 0,15% [11,22]. При выжигании из них оргэники ванадий остается в золе и может быть оттуда извлечен.

Б золах некоторых асфальтитов содержание ванадия может воз­ растать в 10-100 раз по сравнению с породой. Нэприыер, в битумах одного из месторождений штата Ста (США) концентрация ванадия со­ ставляет 0,024%. Остающиеся после их сжигэния золы содержат 3-4% ванадия. Богатые этим металлом асфальтиты известны также в Арген­ тине и Перу. В Советском Союзе высокие содержания ванадия (18,4%) установлены в золе асфальтитов Садкинского месторожде­ ния [ I I ] . Шунгиты Карелии, по нашим данным, содержат 0,036% ва­ надия.

Б настоящее время в СССР и за рубежом нет крупных предприя­ тий, получающих ванадий из этого вида сырья. В 1974 г . в Австра­ лии на базе битуминозных сланцев Джулиа-Крик в Квинсленде должно начать функционировать предприятие, на котором ежегодно будут получать около 5 тыс.т пятиокиси ванадия f4 8 j. Рост уровня про­ изводства ванадия на этом предприятии будет зависеть от спроса на международном рынке. В Кэнэде предполагается наладить извле­ чение ванэдия из битуминозных песчаников Атабаски (провинция Альберта).

Углисто-кремнистые, кремнистые и глинистые сданпы с углисты­ ми включениями на ряде месторождений Казахстана и Средней Азии характеризуются повышенными.содержаниями вэнвдия - до 2,5% f l,2 4 j. Однако экономически выгодной технологии прямого получения из них ванадия пока не разработано. Вместе с тем. экспериментально дока­ зано [25], что кремнистые разновидности ванадийсодержащих слан­ цев Казахстана могут быть использованы в качестве добавки, заме­ няющей кварциты при производстве фосфора. В этом случае ванадий концентрируется в отходах производства и может быть оттуда извле­ чен. Опытные испытания, давшие хорошие результаты, были проведены на Чимкентском заводе фосфорных солей. Предполагается, что таким способом ежегодно можно будет получать значительное количество ванадия. На одну тонну фосфоритов при переделе электротермическим

- 12 -

способом расходуйся около 3 т флюсов, которые, по схеме А.М.Ку­ наева, заменяются ванадийсодержащими сланцами.

Горючие (углеродистые) сланцы, как правило, характеризуются

(0,93%) в золе выделенного из них битума. Однако на битуминозные компоненты горючих сланцев приходятся лишь доли процента от об­ щего его содержания в этих породах.

Повышенное содержание ванадия в золе.сузакских сланцев, повидимому, связано с тем, что их минеральная часть состоит из гли­ нистых минералов, тогда как в других сланцах преобладают карбо­ наты.

Всвязи с тем, что золы горючих сланцев характеризуются в общем невысокими содержаниями ванадия, его извлечение целесооб­ разно только при комплексной их переработке.

Взолах каменных и бурых углей содержание ванадия обычно со­

- 13 -

как правило, больше для углей с более низкой зольностью, тогда

золах высокосернитых сортов нефти. Поэтому угольные золы целесо­ образно использовать для получения ванадия в комплексе с другими элементами, среди которых наибольший интерес могут представить германий и скандий.

Осадочные железные руды по сравнению с титэномагнетитовыми и идьменит-магнетитозыми рудами магматических месторождений ха­ рактеризуются низкими содержаниями ванадия (^ 0 ,0 0 5 -0 ,0 8 % ).

Только в отдельных пробах оолитовых железных руд его концентра­ ция достигает 0,38% (табл .7); в среднем в континентальных и морских оолитовых железных рудах она составляет 0,03-0,08% .

- И -

сред­ от-до нее

Континен­ тальные

КБакчарское • 53 0,044-0,38 0,125 И.В.Никола­

пКерченский 14 Не обн.-0,0€ 0,03 В.Н.Холодов

Наиболее высокие и относительно устойчивые содержания ванадия характерны для оолитовых руд Лисаковского месторождения (долин­ ное), морских оолитовых руд Аятского и особенно Б8кчзрского [29] месторождений (табл .8) . На уровень ванадиенос ности осадочных же­ лезных руд Южного Урала, сформировавшихся в палеогене-неогене,

- 15 -

существенное влияние, по-видимоиу, оказали первичные концентра­ ции ванадия в породах области сноса. Например, при формировании Лисаковского железорудного месторождения большую роль играли коры выветривания на ультраосновных и основных породах, широко распространенных на восточном и западном бортах Тургайского про­ гиба /АЗ,/. Немаловажную роль для накопления в осадочных железных рудах сыграла повышенная адсорбционная способность гидроокислов железа.

При продувке чугунов, получаемых из осадочных руд , обра­ зуются шлаки с низким содержанием ванадия (2-5% У2 0 ^)* По срав­ нению со шлаками, остающимися после передела на сталь чугунов, полученных из руд магматических месторождений, это содержание ванадия в 5-10 раз меньше. Однако значительные масштабы добычи

годно из руд этого месторождения можно извлекать несколько ты­ сяч тонн ванадия.

Практическое значение могут иметь технологические методы, позволяющие получить ванадий при переделе низкованадистых оса­ дочных железных руд, содержащих 0,05-0,1% ванадия. Так, по мето­ ду А.М.Кунаева/*25j первичные конверторные шлаки, полученные при переделе томасовского чугуна и содержащие 1,7-3,5% пятиокиси ванадия, подвергают восстановительной плавке и получают чугун с содержанием 2-3% ванадия. Этот чугун подвергают продувке, в ре­ зультате остается шлак с содержанием 8-10% ванадия и 50-55% мар­ ганца, который служит исходным сырьем для получения пятиокиси ванадия.

Н.П.Слотвинский-Сидэк предложив другой метод переработки бедных ванадием фосфористых железных руд осадочных месторождений Получаемый в процессе плавления шлак обрабатывается фосфорной

ризующийся высоким содержанием фосфора и небольшим количеством полезных микроэлементов (ванадий, марганец, титан),можно исполь­ зовать в качестве удобрения. Методы получения ванадийсодержащих и фосфатных шлаков из осадочных железных руд Керченского место­ рождения расематривэлись также А.Ю.Поляновым [ЪЪ].

- 16 -

£едезо-марганцевые конкреции мировых океанов характеризуют­ ся относительно невысокими (в среднем 0,05-0,06% V )» но довольно устойчивыми содержаниями ванадия. Конкреции из Тихого, Атланти­ ческого и Индийского океанов содержат примерно одинаковое его количество (табл .9).

По К.Бострему (1971 г .) и Г.И.Батурину (1971 г . ) , рудные осадки областей активных хребтов характеризуются повышенными со­ держаниями марганца, железа, а также никеля, кобальта, меди и ва­ надия. Скопления этих металлов, по их данным, образовались за счет гидротерм, связанных с подводным вулканизмом. При удалении от зоны хребта Восточно-Тихоокеанского поднятия количество желе­ за , марганца, ванадия в осадках убывает (в пересчете не бескарбонатное вещество):

!ЭКЗЕМПЛЯР

обнаружены в осадках других областей активных хребтов: СрединноИндийского и пеной части Срединно-Атлантического. Приведенные данные говорят в пользу первичногидротериального происхождения значительной части ванадия, содержащегося в железо-марганцевых конкрециях.

Некоторое количество ванадия может адсорбироваться из воды |

тельные организмы, некоторые из которых, как известно, концент­ рируют этот элемент.

Так как 38П8СЫ железо-марганцевых конкрэций ориентировочно составляют около 300-350 млрд.т, а масштабы их добычи и перера­ ботки в будущем существенно увеличатся, необходимо провести тща­ тельную проверку возможности попутного получения ванадия из этого вида минерального сырья. В 1977г. предполагается добывать '

- 18 -