AT404258B - Verfahren zur selektiven trennung der metalle von vanadium/nickelsalzlösungen - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung von vanadium-/nickelhaltigen Feststoffen (insbesondere Aschen von   Rauchgasreinigungsanlagen) - oder Rückstände   aus deren   Aufarbeitung - mittels Solven-   textraktion und ist in zwei grundlegende Verfahrensschritte zu gliedern. Der erste Schritt - die Vorbehandlung der Feststoffe-betrifft das optimale Lösen der Wertstoffe aus der Asche und der zweite deren selektive Extraktion und Konzentrierung. 



  Die dafür geeigneten Ausgangsmaterialien insbesondere Aschen fallen vorwiegend in Erdölverbrennungsanlagen an und enthalten als wiedergewinnbare Komponenten Vanadium- und Nickelsalze bzw. Oxide. 



  Werden Aschen aus Verbrennungsanlagen mit Rauchgasentschwefelung (REA-Aschen) eingesetzt liegt neben den erwähnten Schwermetallen oft noch Ammonsulfat vor. 



   Der Vorteil des erfinungsgemässen Verfahrens liegt in der   Herauslösung   von Aschenbestandteilen derart, dass nach anschliessender Alkalibehandlung die Asche deponierfähig wird und der Auftrennung der Lösung in   V   bzw.   VS +, Ni2+   und falls vorhanden   (NHSO   derart, dass eine bestimmte Reinheit der Einzellösungen erzielt werden kann. Die Endprodukte sind für weitere Verwendungen wirtschaftlich einsetzbar. Die Deponierung des Ausgangsmaterials ist aufgrund der guten Eluierbarkeit der enthaltenen Inhaltsstoffe nicht möglich und erscheint auch durch die erfindungsgemässe Nutzung der Inhaltsstoffe weder ökologisch noch ökonomisch sinnvoll. 



  Der erste Verfahrensschritt ist die Vorbehandlung der   Feststoffe - nämlich   das Auslaugen der löslichen Anteile aus der Asche. Als Laugungsmittel können Wasser oder Säuren eingesetzt werden. In Bild 1 ist ein Schema einer 2-stufigen Lösestation dargestellt. Für eine optimale Laugung wäre eine 3-stufige Gegenstromwäsche vorzusehen, um eine weitgehende Verdrängungswäsche zu gewährleisten. Die danach anfallende Asche ist nach einer herkömmlichen Alkalibehandlung deponierfähig. 



   Der zweite Verfahrensabschnitt betrifft die Solventextraktion (Flüssig-flüssig-Extraktion). Hierbei werden in einem 1 Schritt Vanadiumionen mittels eines flüssigen organischen lonentauschers und aus der zurück bleibenden wässrigen Lösung in einem 2. Schritt bei einem gegenüber dem 1. Schritt erhöhten pH-Wert Nickelionen ebenfalls mit einem flüssigen lonentauscher extrahiert. Die solcherart von den Metallionen befreite Lösung enthält im Falle von REA-Aschen praktisch nur mehr Ammonsulfat. Bei anderen Ausgangsstoffen ein   vanadium/nickelfreies   Abwasser. 



  Als lonentauscher können phosphororganische Verbindungen in Kerosin gelöst eingesetzt werden. In Einzelfällen ist es erforderlich auch   Lösungsmittler (z. B. Isodekanol)   zuzugeben. 



  VORBEHANDLUNG DER FESTSTOFFE (INSBESONDERE REA-ASCHEN) 
Die Wertstoffe Vanadium und Nickel sowie - im Falle von   REA-Aschen - Ammonsulfat   müssen für eine selektive Trennung durch Solventextraktion in eine wässrige Lösung übergeführt werden, was durch Auflösen bzw. Auslaugung der Feststoffe erfolgt. Um den Anteil der Wertstoffe im nichtlöslichen Anteil so gering als möglich zu halten, erfolgt die Auslaugung vorzugsweise im Gegenstromprinzip (Bild 1). 



  Nach   Abfiltrierung   der nichtlöslichen Feststoffe können diese nach einer Alkalibehandlung deponiert werden. Die wässrige Phase nach der Abfilterung wird der nachfolgenden Solventextraktion zugeführt. 



  SOLVENTEXTRAKTION : 
Die Beschreibung dieses Abschnittes erfolgt anhand von Bild 2. In Abschnitt A wird aus vorgelegter   REA-Aschelösung   (1) eine   V-Lösung hergestetit.   Die dabei anfallende Ni2+ -und eventuell eine Ammonsulfatlösung wird in Abschnitt B in eine Ni2+ und eventuell eine   Ammonsulfatlösung   getrennt. 



  Beide Abschnitte verfügen jeweils über einen eigenen lonentauscherkreislauf. 



  Abschnitt A 
Regenerierter lonentauscher kommt über Leitung 39 aus Settler 13 zur Mischpumpe   6,   und wird hier mit Ammoniaklösung aus Vorratsbehälter 2 über Leitung 30 und vanadiumarmer Lösung aus Settler 9 über Leitung 37 vermischt. Die Alkalidosierung wird aufgrund der pH-Messung (59) der Mischung nach dem anschliessenden Mixer   (10) geregelt.   



  Nach der Mischpumpe 6 strömt das Gemisch in einen Mixer (10). Danach erfolgt die Trennung der organischen lonentauscherphase und der wässrigen Phase im Settler 11. Die wässrige Phase abgezogen über 41 in Behälter 14 enthält nur noch Ni2+ und Ammonsulfat. Der nunmehr schwach beladenen lonentauscher wird in Mischpumpe 5 über Leitung 40 mit frischer   Lösung-Leitung 29-und Ammoniak) ö-   sung aus Behälter 2 - Leitung 33 eingebracht und über Mixer 8 und Leitung 34 in Settler 9 zur Phasentrennung überführt. Beladener Ionentauscher wird über Leitung 38 zur Stripstufe D geführt und die 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 wässrige Phase über Leitung 37 einer weiteren Extraktion unterzogen. Die Menge der über Leitung 33 dosierten   Ammoniaklösung   wird mittels pH-Messung (58) geregelt. 



  Der in Abschnitt C dargestellte Gegenstromionentausch bewirkt eine nahezu vollständige Abtrennung der Vanadiumionen aus der Aschelösung. Die Strippung der Vanadiumionen vom Ionentauscher erfolgt mittels Schwefelsäure (4) und Hydrazin (3). Diese 3 Komponenten werden über die Leitungen 38,32 und 31 in Mischpumpe 7 zusammengeführt. Nachdem das Gemisch Mixer 12 passiert hat erfolgt die Abtrennung der wässrigen Vanadiumlösung in Settler 13. Diese wird in Behälter 15 gesammelt. Um möglichst hoch konzentrierte Vanadiumlösungen zu erhalten besteht die Möglichkeit den Strip mehrstufig nach dem Gegenstromprinzip zu betreiben und mit einem Teil der Striplösung im Kreislauf zu fahren - Leitung 42 in 32 - und nur einen Teilstrom abzuziehen (56). 



  Der in dieser Stufe vollständig regenerierte lonentauscher wird in der Folge wieder in der Extraktion eingesetzt (39). 



  Abschnitt B 
Die in Behälter 14 gesammelte Lösung bestehend aus   Nj2+   und im Falle der Verarbeitung von REAAschen Ammonsulfat, wird über Leitung 43 in Mischpumpe 18 mit   Ammoniak - Leitung 44 - und   vorbeladenem   Ionentauscher - Leitung 50 - zusammengeführt   und über Mixer 21 in Settler 24 überführt. Die über Leitung 44 dosierte Menge an Ammoniaklösung wird durch pH-Messung (60) geregelt. 



  Der Ni2+ beladene lonentauscher wird über Leitung 51 der Strippung (F) zugeführt, der wässrige Anteil über Leitung 52 von Mischpumpe 19 abgesaugt, mit   Amoniaklösung - Leitung   53 geregelt über pH-Messung (61) - und regeneriertem Ionentauscher - Leitung 49 - in Mixer 22 und Settler 25 gepumpt. Die wässrige Phase im Settler 25, die weitestgehend metallfrei ist, kommt über Leitung 54 in Behälter 27, der lonentauscher über Leitung 50 in Mischpumpe 18. Bei Verarbeitung von REA-Aschen fällt hier die Ammonsulfatlösung an. Für die Strippung (F) wird beiadener Ionentauscher - Leitung 51 - und Schwefelsäure (17) über Leitung 45 von Mischpumpe 20 angesaugt. Nach Mixer 23 erfolgt die Trennung der beiden Phasen in Settler 26.

   Regenerierte Phase wird über Leitung 49 in die Extraktion rückgeführt, die   Ni-Striptösung   kann über Leitung   55,   die in Leitung 45 mündet zur Konzentrierung im Kreis geführt werden. Der Ablass der   Ni2+ -   Lösung erfolgt über Leitung 57 in Behälter 28. 



  Auch hier besteht die Möglichkeit den Strip mehrstufig zu führen. 



   Die Erfindung ist nicht auf oben dargestellte Ausführung beschränkt. Die Aschelaugung ist nicht auf 2 Stufen beschränkt und muss nicht ausschliesslich in   Rührbehältern   vorgenommen werden. Die Mixer - Settler - Einheiten können auch durch Kolonnen ersetzt werden. Auch ist die Anzahl der Extraktions- und Stripstufen nicht festgelegt. 



  Die pH - Einstellung muss nicht zwingend mit Ammoniak erfolgen. Es können auch andere Laugen verwendet werden. 



  Die Reduktion von Vs   zou vs   ist nicht auf den Mixer der Stripstufe D und auf Hydrazin beschränkt. 



  Weiters ist es nicht zwingend erforderlich in den beiden Abschnitten A und B die gleichen Ionentauscher zu verwenden. 



  

Claims (5)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur selektiven Trennung der Metalle von Vanadium/Nickelsalzlösungen, gewonnen aus der Auslaugung vanadium/nickelhaltiger Rückstände, mittels Solventextraktion dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt Vanadiumionen selektiv extrahiert werden und in einem zweiten Schritt bei gegenüber der Vanadiumextraktion verändertem pH-Wert Nickelionen extrahiert werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1.) dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaugung der Wertstoffe Vanadium, Nickel und Ammonsulfat in einer oder mehreren Stufen im Gegenstromprinzip durchgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1. ) und 2. ) dadurch gekennzeichnet, dass bei Aufarbeitung von REA-Aschen nach der Metallionenextraktion die Einstellung der jeweiligen pH-Werte beispielsweise durch Ammonia- klösung erfolgt (Bild 2, 27).
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1. ) bis 3. ) dadurch gekennzeichnet, dass die mit Vanadium- bzw. Nickelio- nen beladenen lonentauscher mit Säuren gestrippt werden. <Desc/Clms Page number 3>
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1.) bis 4. ) dadurch gekennzeichnet, dass die lonentauscher durch die Gegenstromextraktion regeneriert werden.