книги из ГПНТБ / Шахтахтинский, Г. Б. Попутное извлечение пятиокиси ванадия при комплексной переработке алунитов

Рис, в

Мы видим, что концентрация щелочи в растворе после его обескремнивания увеличивается, а это и есть нарушение режима при обескремнивании раствора, которое в свою оче­ редь влечет за собой другие нарушения. При нормальных ус­ ловиях обескремнивания концентрация раствора за счет непре­ рывной подачи горячей воды в обескремниватель должна оставаться неизменной,

40

Для коагуляции кремнезема в обескремнивателе к смеси добавляют определенное количество затравки — белого шла­ ма. В некоторых случаях из-за нехватки белого шлама в каче­ стве затравки добавляют красный шлам. В результате пони­ жается концентрация ванадия в растворе, что, по-видимому, объясняется адсорбцией ванадия красным шламом.

Такое предположение исходит из того факта, что после выщелачивания восстановленного алунита 15%-ным раство­ ром щелочи и отделения от шлама последний направляется на промывку. При определении ванадия в промывных водах ока­ залось, что концентрация его довольно ощутима:.

после выщелачивания восстановленной алунитовой руды мы можем объяснить адсорбцией ванадия на поверхности крас­ ного шлама, который в основном состоит из мелкозернистой двуокиси кремния. Поглощение ванадия красным шламом можно объяснить также и тем, что за счет хемосорбции щелочи на огромной поверхности кремнезема задерживается раство­ ренный в нем ванадат.

Так как промывные воды вновь попадают в оборот, ка­ залось бы, не должно быть потерь ванадия. Но, как показы­ вает анализ красного шлама, за счет недостаточной промыв­ ки наблюдаются незначительные потери его.

После обескремнивания и фильтрации алюминатный ра­ створ подается на декомпозеры, где производится выкручи­ вание гидрата окиси алюминия.

Мы периодически определяли количество ванадия в. ра­ створах из различных декомпозеров. В сделанных анализах (рис. 8) резкого изменения концентрации ванадия не наблю­ дается. Это говорит о том, что ванадий при выкручивании и концентрации до 0,6 г/л не выпадает и, следовательно, потерь его не наблюдается.

После декомпозеров раствор, отделившийся от осадка гидрата окиси алюминия, идет на выпарку, где температура доводится до 125—130°С и при этом концентрация раствора за снет выпаривания сильно (почти вдвое) увеличивается. После такого концентрирования смесь охлаждается, в резуль­

41

-/

Г Л А В А IV ,>

МЕТОД ОЧИСТКИ СУЛЬФАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ ОТ ВАНАДИЯ ПРИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ АЛУНИТОВ

С целью выяснения связи между сульфатными солями щелочных металлов н соединениями ванадия были проведены опыты, результаты которых приведены в табл. 8.

В этих опытах были приготовлены алюминатные раство­ ры с различным содержанием ванадия, которые при температу­ ре кипения насыщались сульфатными солями щелочных ме­ таллов. При охлаждении растворов выпадал осадок, состоя­ щий в основном из сульфатных солей щелочных металлов. По отстаивании осадка отбиралось определенное количество ра­ створа и определялась концентрация ванадия в нем.

Эти же растворы нагревались до температуры кипения и при размешивании осадок полностью растворялся. Затем до­ бавлялось различное количество фосфата натрия, по охлаж­ дении и отставании образовавшихся осадков' определялась концентрация ванадия в растворе.

Как видно из табл. 8, во всех опытах, независимо от ко­ личества ванадия, без добавления фосфата натрия изменения

44

концентрации ванадия почти не наблюдалось (ср. графы 2 и 4). После же добавления фосфата натрия во всех случаях концентрация ванадия уменьшилась почти вдвое.

Таким образом, только после добавления фосфата нат­ рия ванадий осаждался. Следовательно, выпадение ванадия в осадок находится в зависимости от наличия фосфат-ионов, а не солей щелочных металлов, т. е. осадок ванадия связан с фосфорной кислотой, что известно из литературных данных [5], а не с сульфатами щелочных металлов.

В связи с этим мы пришли к заключению, что сульфат­ ные соли щелочных металлов могут быть очищены от ванадия путем промывания. Однако из-за большой растворимости сульфатных солей промывание приводит к растворению этих солей, а не к отмыванию ванадия. Поэтому мы сочли нужным применять в качестве промывочной жидкости не воду, а насы­ щенный раствор сульфатов тех же щелочных металлов.

Исследование возможности отмывания соединений вана­ дия от сульфатов щелочных металлов проводилось по следую­ щей методике: к навеске сульфатов щелочных металлов, содержащих ванадий, приливалось определенное количество насыщенного раствора указанных солей, производилось разме­ шивание в течение определенного времени, а затем осадок отделялся центрифугированием

В растворе определялось содержание ванадия качествен­ но. Для этого проба раствора, взятого в отдельной пробирке, подкислялась концентрированной азотной кислотой, вливае­ мой по каплям до растворения образующегося вначале осадка, после чего прибавлялось несколько капель 3%-ного раствора перекиси водорода..При этом окрашивание раствора в бурокрасный цвет показывает присутствие ванадия. Полнейшее отсутствие окрашивания является отрицательной реакцией на ванадий.-

Промывание указанным способом повторялось до получе­ ния отрицательной реакции на. ванадий. Результаты этих опы­

45

Как показано в табл, 9, после 9—11 промывок* получа* лась отрицательная реакция на ванадий в промывном раство­ ре, т. е. ванадий отмывался полностью.

Общий расход промывного раствора, как и следовало ожидать, зависит от количества промывной соли, с увеличени­ ем которой удельный расход промывной жидкости умень­ шается.

Наконец, из той же таблицы видно, что выход очищенной от ванадия соли в процентах остается постоянным. Уменьше­ ние количества соли от промывки на 15—20% зависит от от* мывания ряда примесей, а именно, соединений серы низшей валентности, алюмината натрия, свободной щелочи, соды, ор­ ганических веществ и др.

Ход изменения концентрации ванадия в промывных раст­

Установив возможность очистки сульфатных содей щелоч­ ных металлов от ванадия путем его отмывания насыщенны­ ми, растворами тех же сульфатных солей, следует разработать режим промывания, дающий максимальный выход очищен­ ных солей.

Результаты исследования количества промываемой соли на общий расход промывного раствора до получения отрица*

выражены двумя близко расположенными прямыми, показы­ вающими увеличение общего расхода промывного раствора ,в зависимости от увеличения навески промываемой соли. При этом в обоих случаях удельный расход промывного раствора уменьшается с увеличением количества промываемой соли. г

46

Рис. 10

В дальнейших исследованиях, на основании общеизвестно­ го положения о том, что промывание малыми порциями и большим числом промываний приводит к большой экономии промывного раствора, мы старались установить наименьшие количества промывного раствора, применяемого для каждого промывания.

При этом свободное варьирование количества применяе­

однако чрезмерное уменьшение количества промывного раст­

Если взять даже отношение Т :Ж общ= 1:1,5, то выход чис­ той соли составит около 80%. Здесь не учитывается з'агрязнё-

47

мне соли различными примесями, которые также должны otмываться. В этих опытах промывание производилось н,а нутч-фильтре.

В следующей серии опытов проверялось'влияние столба промываемой соли и диаметра воронки на расход промывного1” раствора (табл. 11).

Эти данные показывают, что высота столба промываемой соли должна быть больше диаметра воронки. При обратном соотношении расход промывного раствора увеличивается, а при чрезмерном увеличении высоты столба промываемой со­ ли расход промывного раствора значительно снижается, а время, затрачиваемое на промывание, сильно затягивается

(опыт 5, табл. 11).

Для исследования вопроса о влиянии количества вана­ дия на расход промывного раствора были поставлены опыты промывания сульфатных солей, содержащих различные коли­ чества ванадия. Для этого были подобраны три пробы с раз­ личным содержанием ванадия и произведена промывка этих солей при равных условиях. Результаты этих промываний приводятся в табл. 12.

Эти опыты показывают увеличение расхода промывного раствора с увеличением содержания ванадия в соли. Сравне­ ние результатов опытов 1 и 5, 2 и 6 показывает увеличение расхода промывного раствора приблизительно в 1,5 раза при увеличении содержания ванадия примерно в 3 раза.

Для исследования влияния температуры на расход про­ мывного раствора были поставлены опыты, результаты кото­ рых приведены на рис. 11.

Расход промывного раствора, как видно из рис. И, умень­ шается с увеличением температуры. С другой стороны, раст-

48

(

воримость солей также увеличивается в зависимости от повы­ шения температуры, В результате чего выход очищенной соли не увеличивается. Однако при повышении температуры ско­ рость промывания значительно возрастает. При этом опти­ мальной температурой промывки следует считать 60—80°.

Это объясняется тем обстоятельством, что сульфат нат­ рия при температурах ниже 50°-кристаллизуется.с 10 молеку­ лами воды и, образуя корку, затрудняет фильтрование , про­ мывного раствора. При температурах выше 50° сульфат нат­ рия образует мелкие безводные кристаллы, что способствует лучшему прохождению промывного раствора, а следова­ тельно, ускорению процесса промывания. '

При расчете количества смеси сульфатных солен, полу' чаемых при переработке алунита, для приготовления насы­ щенного раствора1следует пользоваться графиком -(рис, 12) растворимости смеси сульфатных солей щелодных металлов, полученйых при комплексной переработке алунитов.

• Обычно первая порция промывного раствора имеет на­ ибольшую* концентрацию по ванадию, поэтому эта ' порция может быть использована для выделения пятнокнси ванадия.