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

Титаноыагиетитовые руды многих магматических месторождений

ироссыпей характеризуются высокими содержаниями ванадия (часто 0,3-1,0/5.в концентрате). В СССР и за рубежом (ЮАР, Финляндия, Норвегия) в настоящее время получают ванадийсодержащий титзномагнетитовый концентрат с низким содержанием титана (^ 2 -3 % ),ко­ торый является основным сырьем для извлечения ванадия. Помимо действующих в СССР Качканарского ГОК, Первоуральского и Кусинского рудников, к числу наиболее перспективных магматических ме­ сторождений относятся Пудожгорское и Койкарское в Карелии, мессторождения Кусинско-Копанской группы, Волковское, Вознесенское

иВелиховское на Урале. Некоторый интерес могут представить рос­ сыпи Курильских островов; содержание ванадия в титаномагнетите этих россыпей составляет 0,3-0,5% . Meтаморфизовэнные россыпи титзномагнетита и ильменита Агарцинского месторождения в Армении содержат 0,05-1,1% V2 0 $ , титаномагнетитовые песчаники Азербай­ джана - 0,38% V2 Oj ■

Вовлечение титаномагнетитовых руд эндогенных я экзогенных

месторождений в сферу производства сдерживает высокая степень концентрации в них титана. Так, месторождения Кусинскс-КопаисксП группы обладают большими запасами [32], но содержат в руде зна­ чительные количества титана (табл.13). Только в титаномагнетите Велиховского месторождения содержится 1,52% титана [5].

Для того, чтобы поставить эти руды на службу народному хозяйству, необходимо вместо доменного передела высокотитанистых концентра­ тов применить высокотемпературную плавку в электропечах. Опытные работы показали, что из чугуна, выплавленного из титаномагнети-

- 19 -

товых концентратов Пудожгорского месторождения, можно получать ЕЛ8К, содержащий 17,1-30,8$ пятиокиси ванадия [35]. Положительные результаты были получены при экспериментальном извлечении ванадия из титаномагнетитовых россыпей Дальнего Востока [8]} выделенный титаномагнетитовый концентрат содержит 0,61% пятиокиси ванадия и 8,5% двуокиси титана. Его плавка в электропечи дала возможность получить высокотитанистый шлак, в который переходит основная часть ванадия, содержащегося в концентрате, и чугун с низким со­ держанием ванадия. При дальнейшей пирогидрометаллургической пе­ реработке шлаке можно получить ванадий и титан.

Руды, содержащие ильменит, также могут стать дополнительным источником для попутного получения ванадия. Как показывают ре­ зультаты количественных определений, в ильмените в среднем содер­ жится 0,05-0,1% ванадия; в равной степени это касается ильменита эндогенных месторождений и россыпей (табл.11). Содержание его в рутиле составляет 0,07-0,67% (объем добычи рутила по отношению к ильмениту 1:10). Значительные масштабы ежегодной переработки

ильменита могут дать сотни тонн пятиокиси ванадия. Не исключено, что он может стать вторым после скандия f3 7 j попутным компонен­ том, который извлекается из ильменита. Экспериментально доказано, что в процессе хлорирования титаносодержащих шлаков ванадий и некоторые другие металлы (медь, ниобий, тантал, цирконий) можно извлекать из плавов печей переработки пульпы T iC i^ . По данным Х.А.Курумчина и А.П.Яценко [26], при комплексном использовании медно-ванадиевых кеков титанового производства (среднего состава: 10-12% TiOZi 7-9% » 2.-26 >2.%Си. , 45,2% £^) можно получить титановый й железный концентраты, цементную медь, пятиокись вана­ дия или железо-ванадиевый продукт, содержащий 34,4% V2 0\ и

46,8% / £ . Разработана технология переработки ванадийсодержащих кеков. В Японии небольшое количество ванадия получают из отходов, остающихся при получении Тс02 из идьменитовых концентратов.

Однако по сравнению с другими полезными ископаемыми из илъменитовых концентратов можно извлекать меньшее количество пяти­ окиси ванадия. Так, во всем полученном в 1971 г . за рубежом ильменитовом концентрате (при вероятней среднем содержании вана­ дия 0,05%) заключено около 1700-1800 т этого металла. По срав­ нению с извлекаемым сейчас общим количеством ванадия это состав­ ляет 1012%.

- 20 -

Содержание ванадия в ильмените

ФоссЬооиты. как правило, содержат мело ванадия. Только в США известны значительные залежи ванадийсодержащих фосфоритов (до 0,5 % ванадия). На базе фосфоритоносных отложений штата Айда­ хо производится пятиокись ванадия, которая извлекается из ферро­

фосфора, остающегося при получении фосфатных удобрений. В настоя­ щее время получение ванадия из этого вида сырья ограничено-(за­ вод в Сода-Спрингс производит около 800 т пятиокиси ванадия в год). Однако месторождения фосфора следует рассматривать как значительный резерв для расширения производства ванадия [ЧЭ].

- 21 -

В СССР во всех крупных месторождениях фосфоритов не установ­ лено повышенных концентраций ванадия: в фосфоритах Каратау 0,005- 0,018%, Вятско-Камских месторождений 0,0022-0,011%, районов Брянска и Курска 0,0056-0,038% [42], Шигровского рудника 0,001- 0,003% [46]. В значительно больших количествах он концентрирует­ ся в толщах пород, вмещающих фосфориты [1,42]. Некоторые из них (ванадийсодеркащие сланцы) можно использовать в качестве добавки при производстве элементарного фосфора.

Если непосредственное извлечение ванадия из фосфоритов Кара­ тау из-за низкого содержания пока не выгодно, то получение его при добавке ванадийсодержащих кремнистых сланцев, например место­ рождения Курумсан (Казахстан), может оказаться рентабельным f2 5 j. Соглвсно технологическому способу А.М.Кунаева, концентрация ва­ надия существенно возрастает в отходах фосфорного производства. Этот способ позволяет в одном процессе объединить сырье, содер-г жащее мало ванадия (фосфаты), и ванадийсодержащий флюс (сланцы) и в результате добиться рентабельного получения пятиокиси вана­ дия из отходов производства фосфора.

Бокситы и алуниты обычно содержат мало ванадия (табл .12). По данным К.Ф.Теревтьевой [ЪЭ] , в бокситах его концентрации со­

ставляют 0,013-0,043%, по данным С.И.Бенеславского [ 2 ] 0,03-0,08%. Среднее содержание ванадия в бобовинах бокситов выше, чем в це­ менте - 0,066 и 0,046% соответственно [Ъ8].

Предполагается, что часть ванэдия (30-50%) находится в тер-

тов. Более высокие его содержания характерны для бокситов, об­ разовавшихся за счет разрушения пород основного состава. Наблю­ дается прямая связь между разрушенными материнскими породами и вновь образующимися экзогенными рудвми алюминия. Так, бокситы, образовавшиеся за счет выветривания амфиболитов Украинского кристаллического щита, в среднем содержат 0,076% ванадия [28] . Бокситы Аятского, Белинского и других месторождений Верхне-То­ больской группы, образовавшиеся в карстовых полостях за счет разрушения основных эффузивных пород, содержат 0,03-0,05% . Содер­ жание ванадия в сохранившихся базальтовых порфиритах района со­ ставляет 0,053%.

- 22 -

- 23 -

В алунитах, по нашим данным, содержится 0,017-0,041% вана­ дия, а по данным Г.Х.Эфендиева и др. [43J , 0,018-0,05%. Присут­ ствие его в алунитах тесным образом связано с вулканической деятельностью. Как установлено целым рядом исследователей (С.Н.Набоко, Й.А.Меняйлов, К.К.Зеленов, Е.К.Серафимова, Х.Ф.Бо-

рисенко и д р .), многие продукты вулканизма концентрируют вана­ дий. .

Помимо указанных видов алюминиевого сырья, практический ин­ терес в отношении вэнадия могут иметь нефелиновые сиениты (0,004-0,008% У ). При их обогащении наиболее высокие его концент­ рации (О,/7%) характерны для черной фракции, в которой главной составляющей являются железо-магнезиальные силикаты. Так, в чер­ ной фракции, остающейся при переработке памбакских нефелиновых сиенитов (Армения), содержится 0,3% пятиокись ванадия; выход этой фракции составляет 5-5,5% [ м ] . Потенциальным сырьем для получения глинозема являются красные глубоководные глины, содер­ жащие 0,024% ванадия.

В настоящее время уже доказано, что из алюминатных раство­ ров глиноземного производства возможно попутное получение вана­ дия [I5J. Возможность извлечения пятиокиси ванадия в процессе производства глинозема изучалась на Днепровском, Уральском и Павлодарском алюминиевых заводах. Кроме алюминатных растворов, некоторое количество ванадия можно получать из шлака, остающего­ ся после плавки красного шлама и содержащего 2-3% пятиокиси ванадия [10]. При переработке по методу Байера в красный шлам переходит 30-70% ванадия, содержащегося в бокситах. Чем больше ванадия содержится в виде изоморфной примеси в железистых мине­ ралах (гетите и д р .), тем в большем количестве он остается в красном шламе.

Однако бокситы, алуниты и нефелиновые сиениты характеризу­ ются в общем низкими содержаниями ванадия, которые пока не по­ зволяют производить его извлечение в значительных обьемах. В на­ стоящее время во Франции при переделе бокситов получают около 90 т ванадия в год. Попутное извлечение из продуктов переработки

алюминиевого сырья, наряду с ванадием, галлия и скандия [1 6 ] может существенно повысить комплексность его использования и снизить себестоимость продукции.

Глинистые отложения, содержащие ^ 0 ,5 % ванадия, могут стать источником для его рентабельного получения. Такие глины обрвзуют-

- 24 -

ся при разрушении ванадийсодержащих пород. Единственное в мире месторождение ванадийсодержащих глин Уилсон-Спрингс, разрабаты­ ваемое только ради ванадия, находится в Арканзасе (США) и приу­ рочено к зоне аргиллизации на контакте с массивом граносиенитов. Построенный здесь завод ежегодно производит около 4500 т пяти-

0,0/7% . Наибольшие его концентрации следует ожидать в глинистых образованиях, богатых железо-магниевыми силикатными минералами, титаномагнетитом, а также органическим веществом. В глинистых образованиях кор зызетривания (современных^ древних) содержание ванадия может достигать 0,03-0,1% . Повышенные содержания харак­ терны для кор выветривания, образовавшихся на основных и неко­ торых, ультраосновных породах. Наиболее высокие его концентрации (0 , 1%) установлены в железисто-глиноземистых конкрециях кор вывет­ ривания f2 8 j (т а б л .В ). До 0,12% ванадия содержат глинистые де­ лювиальные отложения, образовавшиеся за счет разрушения рудных пироксенитов Гусевогорского массива на Урале. Глинистая фракция,

Содержание ванадия в корах выветривания, развитых на серпен­ тинитах, ниже 0,01%; его больше в зоне охр (табл.14). На участ­ ках, где распространен гидрогетит, содержание его достигает 0,03%. Собственно глинистые минералы из кор выветривания на сер­

- 25 -

Несмотря не значительные колебания содержаний ванадия в глинистых образованиях (0,001-0,5%) последние следует рассматри­ вать как потенциальный источник для его получения.

Подводя итоги рассмотрению и оценке различных типов руд, перспективных в отношении расширения попутного получения ванадия, следует еще раз подчеркнуть необходимость и актуальность скорей­ шего решения проблемы комплексности для нефти, битуминозных сланцев, осадочных железных руд и некоторых других. Извлечение ванадия из основных перспективных типов минерального сырья по­ зволит:

I) предовратить его безвозвратные потери в процессе перера­ ботки многих руд, а также при сжигании нефтяных продуктов и дру­ гих горючих ископаемых; большие объемы добычи и передела руд же­ леза, титана, алюминия, фосфора и нефти повышают их ценность в отношении попутного получения ванадия несмотря на низкие его содержания;

— 2) повысить за счет низкованадистых типов минерального сырья общее количество ванадиевой продукции, поступающей в отечествен­ ную промышленность, в государственный резерв и на экспорт; толь­

- 26 -

7. БЫХСЕЕР Н.А. Экономика минерального сырья. Ы., "Недра", 1971.

8. В.АСИЛБЧЙКСВ Н .В ., ПАВЛИДЙС Ю.А., СЛОТВЮСКИЙ-СЙДАК Н.П. О ванадиевых титаномагнетитовых прибрежных россыпях Дальнего Востока. - "Океанология", 1966, т.У1, вып.5.

9. ВТ0РУ1КИН А .В., ЖУРАВЛЕВА Н.А. Мезозойские железные руды Серовского района на Северном Урале. М., "Недра", 1967.

10.ВЬЮХИНА А .С ., ИВАНОВА Л.В. Экономическое сравнение раз­ личных схем комплексной переработки красных шламов. -• "Цветные металлы", 1967, К» 6.

11.ГУЛЯЕВА Л.А. Микроэлементы нефтей и битумов перми и кар­ бона Урало-Ооволжья. - "Труды ин-та нефти АН СССР", 1954, т . 8.

12.ГУЛЯША Л.А., ИТКИНА Е.С. Микроэлементы в нефтях и по­ родах нижнего кембрия и венде Иркутского амфитеарта. В к н .: Малые и рассеянные элементы в осадочных породах и нефтях. М., "Наука", 1970.

В . ГУЛЯЕВА Л.А ., ИТКИНА Е.С. Микроэлементы углей, горючих сланцев и их битуминозных компонентов. М., "Наука", 1974.

14.ДЕМЕНТЬЕВ В .Н ., РАДЧЕНКО Ю.М. Прослои известняка в де­ вонских бокситах Северного Урана. В кн .: Генезис бокситов. М., "Наука", 1966.

15.ДУНАЕВА К.М. Химия, технология и применение ванадиевых соединений. - "Вестн.АН СССР", 1972, №9.

16.ЗАЗУБИН А .И ., БАРЩЕВСКАЯ А .Н ., ПОТАПША Г.Н. К вопросу комплексной переработки красного шлама. -"Труды йн-та металлур­ гии и обогащения АН КазССР* 1967, т.25 .

17.ИСАЕВА А.Б. Химический состав железо-марганцевых конк­ реций Индийского океана. - "Литология и полезные ископаемые", 1967, Ш3.

18.КАРПОВА О.А., БУРОВА Т.А. Ильменит из основных пород

19. КАСЫМОВ Х.К. Микроэлементы западного и южного Узбеки­ стана. Изд.фил.АВ УзССР, Ташкент, 1967.

- 28 -