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

Последующие Лорцки проЫЫвНоТо раствора содержат соответственно меньшее количество ванадия и, следователь­ но, должны быть использованы для промывки новой порции сбли.

На основании проведенных исследований дается схема установки для промывания сульфатных солей щелочных ме­ таллов, получаемых при комплексной переработке алунитов, с учетом максимально возможного концентрирования промыв­ ных растворов по ванадию (рис. 13).

Установка состоит из трех рядов нутч-фильтров. В рядах нутч-фильтры соединены между собой последовательно. При

С1л» ' к«ишжат

50

g

необходимости каждый из фильтров может быть отключен от системы.

Первый ряд фильтров загружается сульфатными солями щелочных металлов, выделенных из оборотных щелочных рас­ творов глиноземного противотока. Соль, находящаяся в нер­ вом фильтре, орошается насыщенным раствором смеси сульфа­ тов щелочных металлов, не содержащих примесей ванадия. Раствор, проходя через слои соли, промывает ее’растворяя со­ единения ванадия, а также другие примеси сульфатных солей. Промывной раствор из первого нутч-фильтра подается на оро­ шение соли, находящейся на втором нутч-фильтре, из второго в третий и т. д. до возможно большего концентрирования вана­ дия в растворе. Этот раствор подается на выпарку, а промытая соль поступает в отделение конверсии сульфатных солей. Промывание повторяется до получения отрицательной пробы на ванадий. На каждое промывание применяется насыщенный раствор сульфатов щелочных металлов в количестве 0,1 л па 1 кг промываемой соли, находящейся в очередном нутч-фильт­ ре. Каждая порция прибавляемого промывного раствора от­ сасывается по-мере возможности полностью, а затем прибавлятся следующая порция.

При выгрузке соли из нутч-фильтра, последний отключа­ ется от системы, а взамен него в систему включается новый нутч-фильтр со свежей солью.

Полученная после выпарки раствора пульпа загружается во второй ряд нутч-фильтров, где производится такая же про­ мывка соли свежим насыщенным раствором чистых (не со­ держащих ванадия) сульфатов щелочных металлов. Обога­ щенный ванадием промывной раствор также подается на выпарку до состояния пульпы, а полученная пульпа вновь за­ гружается в третий ряд нутч-фильтров, где производится ана= логичная промывка соли.

Раствор, обогащенный ванадием, подается ft цех для по­ лучения чистой пятиокиси ванадия.

Во всей системе промывка соли производится при 60— 80°. Часть промытой соли расходуется на приготовление при той же температуре насыщенного раствора, который идет на промывку. Емкость для приготовления насыщенного раствора сульфатов щелочных металлов снабжается мешалкой.

Каждый нутч-фильтр должен быть снабжен мешалкой для получения удобно транспортируемой пульпы из промытых (чистых) солей прибавлением соответствующего количества насыщенного раствора тех же солей-

Если содержание ванадия в составе исходной смеси солей, подаваемой на промывку в первый ряд нутч-фильтров, равно 0,20—0,25%, то в соли, загружаемой в последний ряд нутчфильтров, содержание ванадия доходит до двух процентов.

51

ПОЛУЧЕНИЕ ВАНАДИЕВОГО ШЛАМА ИЗ АЛЮМИНАТ'НЫХ РАСТВОРОВ ПРОИЗВОДСТВА

ГЛИНОЗЕМА ИЗ АЛУНИТОВ

Среди многочисленных методов Выделения ванадия из ванадийсодержащего сырья лишь некоторые приемлемы для попутного извлечения ванадия в глиноземном ^производстве. Почти на всех глиноземных заводах ванадий выделяется из оборотного алюминатного раствора путем' охлаждения

[5, 67, 98],

Процесс извлечения ванадиевого шлама из растворов пу­ тем охлаждения в основном состоит из следующего: раствор концентрацией 280 —300 г/л Na20 Kразбавляется промывными водами гидрата окиси алюминия до. 180—200 г/a Na20 Kи подается в кристаллизаторы, в которых температура раство­ ра снижается до 28—36°С охлаждением поверхности их хо­ лодной водой. Пульпа из кристаллизаторов направляется На сгуститель. Сгущенная пульпа отфильтровывается в центрифу­ ге. Слив со сгустителя и маточный раствор центрифуги на­ правляется в баки среднего раствора на выпарку. Отфильтро­ ванный шлам, содержащий ванадий, складируется и в даль­ нейшем подвергается переработке на пятиокись ванадия.

Этот метод получения ванадиевого шлама'вошел в прак­ тику глиноземных заводов, перерабатывающих бокситное сырье. Алунитовые алюминатные растворы имеют свою спе­ цифику и отличаются от бокситовых содержанием относи­ тельно больших количеств сульфатных солей щелочных метал­ лов, а также соединений серы низших валентностей. 1

Нами было проверено содержание ванадия в разных уз­ лах гидрохимической переработки алунита с целью уточнения мест его скопления и извлечения. Результаты соответствующих определений приведены ниже:

53

Потери ванадия, как указывали наши предыдущие иссле­ дования, наблюдаются в основном в двух узлах переработки. Он теряется при обескремнивании раствора и вместе с сульфат­ ными солями щелочных металлов. Однако несмотря на эти по­ тери, заметно значительное накопление его в маточном раство­ ре после выпарки и отделения солей сульфатов щелочных ме­ таллов. Ввиду этого выделение ванадиевого шлама следует производить в отведенной части указанного упаренного раствора.

Исследования в этом направлении дали нам возможность разработать нижеприведенные два метода выделения ванадие-

54

вого-шлама из алюминатного раствора при комплексной пе­ реработке алунитов.

I. Выделение ванадиевого шлама из алюминатного раствора ионами кальция

Как известно, соли ванадиевой кислоты с тяжелыми ме­ таллами (железо, свинец, барий и др.) и кальцием дают труд­ норастворимые ванадаты. Поэтому из растворов ванадий мо­ жет быть осажден этими металлами. В современной практике

В настоящей работе мы разработали данный метод при­ менительно к условиям производства глинозема из алунитов. В наших первоначальных исследованиях ванадий осаждали из искусственно приготовленного алюминатного раствора. Влияние концентрации ванадия на полноту его осаждения бы­ ло выявлено опытами, проведенными при температуре кипения х: четырехчасовым размешиванием и применением соотношения СаО:У20 5, равного 20:1:

Как видно из этих данных, при концентрациях пятйокиси ванадия в исходном растворе 1—10 г/л осаждение идет полно­ стью. В дальнейших исследованиях концентрация ванадия варьировалась в пределах 0,6—3,0 г/л, которые полностью ох­ ватывают концентрацию ванадия в алюминат'ных растворах рассматриваемого нами глиноземного производства.

Переходя к нашим исследованиям по определению опти­ мального количественного соотношения СаОгУгОз при про­ чих равных условиях осаждения, полученные результаты приводим на рис. 14 (кривая /).

Из рисунка видно, что при соотношении СаО:Уг05= 15:1 ванадий осаждается из растворов полностью, но при меньших соотношениях осаждение неполное. В производственных усло­ виях после отделения солей ванадия остаток V2O5 в оборотном щелочном растворе в количестве 0,4—0,5 г/л допустим, так

55

как такая концентрация не сказывается ша отдельных преде­ лах гидрохимической схемы, в частности, на выкручивании. При этом, согласно данным литературы [102], окись кальция подавалась порциями вчвйде?известкового молока.

Для исследования температурных условий осаждения ва­ надия известковым молоком были поставлены опыты, результэты которых изображены на рис.' 15. Рисунок показывает, что при температуре 85—90°С осаждение проходит с доста­ точной полнотой.

На* рис. 16 приведены данные опытов, проведенных с целью установления времени перемешивания. Оптимальным временем перемешивания можно считать 2,5—3 ч. В дальней­ ших исследованиях мы придерживались перемешивания в тетечение 3 ч} ибо в производственных условиях при содержании

Установив оптимальные условия осаждения ванадия из •* искусственных алюминатных растворов,-мы исследовали воз-

56

ч

\

2

Рис, 16

можность осаждения ванадия из заводских оборотных алюминатных растворов производства глинозема из алунитов,

.Прежде чем перейти к осаждению ванадия из заводских растворов, мы исследовали на искусственных смесях влияние щелочности среды на осаждение (рис, 17).

Р2О5) осаждение дает приемлемые результаты при щелочно­ сти 50—100 г/л N a20. При осаждении ванадия из заводских растворов, разбавленных до 130—140 г/л Na20, были получе­ ны данные, на основе которых построена кривая 2 на рис. 14. Кривая показывает, что соотношение CaO:V2Os должно быть 18:1. Здесь некоторое повышение соотношения CaO;V2Os объясняется тем, что в оборотном заводском растворе количе­ ство сульфатов щелочных металлов оказалось большим, чем в искусственно приготовленных растворах.

Полученный нами шлам содержал 2—3% V2Os. Следует отменить, что шламы, содержащие 2—30^о ванадия, успешно могут быть переработаны на пятиокись ванадия.

57

Исходя из условий комплексной переработки алунитов на Кировабадском алюминиевом заводе, следует принять во внимание нижеуказанные методы переработки ванадиевого шлама: Масобола. Вереша, Бурта—Куташ—Тетелении способ Будапештского института цветных металлов [67].

В основе этих методов лежит выщелачивание ванадия из шлама различными кислотами, нагреванием, перемешиванием при разных значениях pH среды и т. п. При этом основное вни­ мание обращается на отделение ванадия от фосфорной кисло* ты и извлечение его из раствора. В качестве осадителя ис­ пользуется известь (метод Барта—Куташ—Тетелени, Вереша) или сульфат алюминия (метод Масобола).

В нашем случае шлам в основном состоит из ванадата, фосфата и сульфата кальция. Для растворения шлама приме­ нялось выщелачивание 2,5%-ным раствором серной кислоты при температуре 90°С и в присутствии окислителя с переме­ шиванием. С целью установления оптимальной величины pH среды, при которой наилучшим образом может быть отделен ванадий от фосфора, к раствору прибавлялись различный ко­ личества 10%-ного раствора едкого натра. Результаты опытов, проведенных в этом направлении, дали нам возможность по­ строить кривые, приведенные на рис. 18, из которых видно, что при pH 7—8 ванадий может быть переведен в раствор, а фосфор полностью остается в осадке.

В алюминатном растворе, из которого получен • данный шлам, присутствуют разные восстановители (серы низших ва­ лентностей, органика и т. д.). Наличие этих восстановителей позволяет довести ванадий до низших валентностей. Поэтому при выщелачивании шлама требуется добавлять соответствую­ щее количество окислителя, в качестве которого мы использо­ вали пергидроль. Расход пергидроля на 1 г шлама может быть рассчитан по построенной нами кривой, приведенной на рис. 19. Эта кривая показывает, что 100%-ное извлечение вана­ дия наблюдается при расходе 2—2,5 мл пергидроля на 1 а шла-

58

i

ма. Наилучшее извлечение ванадия из шлама в зависимости от соотношения количеств этого шлама и 2,5%-ной серной кисло­ ты (Т:Ж) с последующей нейтрализацией раствором едкого натра, выражено кривой, приведенной на рис. 20. Кривая по­ казывает, что для полного извлечения ванадия соотношение Т:Ж должно быть не менее, 1;30

Т:Ж

Р ис. 20

При изучении влияния температуры и времени перемеши­ вания на извлекаемость мы установили, что оптимальной тем­ пературой следует считать 85—90°С при 3-часовом переме­

шивании.

На основании указанных исследований рекомендуется нижеприведенная технологическая схема осаждения ванадия из оборотных алюминатных растворов известковым молоком с последующим отделением ванадия от фосфорной кислоты

(рис. 21).

Описание схемы. Крепкий алюминатный раствор после отделения сульфатных солей разбавляется промывной водой гидрата окиси алюминия до 130—140 г/л Na20 и подается в емкость длй осаждения ванадия и фосфора известковым моло­ ком. К раствору несколькими порциями прибавляется изве-

59