DE3536495A1 - Verfahren zur extraktion von vanadium aus vanadiumhaltigen rohstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Extraktion von Vanadium aus vanadiumhaltigen Rohstoffen unter Beigabe von Zuschlagstoffen, insbesondere Alkalimetallverbindungen und hiervon insbesondere der Carbonate, Chloride, Sulfate sowie Nitrate und/oder Gemische dieser Verbindungen, wobei die Rohstoffe aufgemahlen und geröstet sowie das Röstgut ausgelaugt wird und wobei die abgezogene Lauge naßchemisch zu Vanadiumverbindungen weiterverarbeitet wird. - Zur Extraktion von Vanadium werden vanadiumhaltige Rohstoffe, z. B. Blasschlacken der Stahlgewinnung aus Titano-Magnetiten oder Ölverbrennungsrückstände alkalisch z. B. mit Na₂Co₃, NaCl oder Na₂SO₄ geröstet und anschließend mit Wasser gelaugt. Die Schlacken oder die sonstigen Rohstoffe werden aufgemahlen, metallisches Eisen wird über Magnetscheider abgetrennt.

Im Rahmen der (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Maßnahmen werden die Zuschlagstoffe den Rohstoffen vor der Röstung beigegeben und mit diesen geröstet. Das so gebildete Röstgut wird ausgelaugt. Im einzelnen verfährt man dabei wie folgt: Zum Aufschluß des Vanadiums, das in den Rohstoffen in verschiedenen Wertigkeitsstufen und in verschiedenen Bindungszuständen vorliegt, z. B. als Spinell FeO·V₂O₃, wird der gemahlene Rohstoff mit den Zuschlagstoffen versetzt und bei ca. 800°C, zumeist in Etagenöfen, geröstet. Dabei wird Vanadium freigesetzt und durch Luftsauerstoff zur fünfwertigen Form oxidiert:

Durch Reaktion mit den alkalischen Zuschlägen bildet sich wasserlösliches Natriumvanadat:

Dieses wird anschließend durch Laugung aus dem Röstgut herausgelöst. Die vanadiumhaltige Lauge wird naßchemisch zu Vanadiumverbindungen weiterverarbeitet. - Von Nachteil bei diesen bekannten Maßnahmen ist, daß Rohstoffe mit hohem Vanadiumgehalt (z. B. von 6% Vanadium und mehr) nicht unmittelbar alkalisch geröstet werden können. Aufgrund des notwendigen hohen Versatzes mit den vorgenannten Zuschlagstoffen würde die Röstmischung beim Rösten zusammenschmelzen. Durch Zuschlag von inerten Materialien, wie prozeßeigenen Auslaugungsrückständen, wird der Rohstoff abgemagert, um auf diese Weise das Schmelzen zu vermeiden. Die technischen und wirtschaftlichen Auswirkungen dieser Verdünnung auf den Prozeß sind in erheblichem Maße nachteilig, nämlich Kapazitätsverringerung beim Rösten, Mehrbedarf an Energie für die Trocknung und Aufheizung des Ballastes, Verringerung der Kapazität beim Laugen und Mehrbedarf an Hilfsstoffen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß auch Rohstoffe mit hohem Vanadiumgehalt ohne Zusatz von Ballast verarbeitet werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Rohstoffe ohne Beigabe von Zuschlagstoffen einer Erströstung und danach einer Erstauslaugung unterworfen werden, daß die Rückstände der Erstauslaugung mit den Zuschlagstoffen versetzt sowie danach einer Zweitröstung unterworfen werden und daß im Anschluß daran die Röstprodukte erneut ausgelaugt werden. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird die Erströstung bei einer Temperatur von etwa 900°C, die Zweitröstung bei einer Temperatur von 800°C durchgeführt. Eine Röstung bei etwa 800°C wird auch im Rahmen der bekannten Maßnahmen verwirklicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Verarbeitung auch von hochvanadiumhaltigen Rohstoffen ohne jede Abmagerung. Die Röstung wird zweistufig durchgeführt. In der ersten Stufe wird der aufgemahlene Rohstoff oxidierend mit Luft ohne Zuschlagstoffe, vorzugsweise bei etwa 900°C, geröstet. Die Behandlung kann in üblichen Aggregaten, z. B. in Etagenöfen, Wirbelschichtreaktoren oder Drehrohröfen, durchgeführt werden. Anschließend wird mit Wasser oder mit Sodalösung gelaugt und ein Teil des aufgeschlossenen, oxidierten Vanadiums aus dem gerösteten Material herausgelaugt. Die Bedingungen in dieser ersten Stufe lassen sich so wählen, daß etwa 50% des in den Rohstoffen enthaltenen Vanadiums ausgelaugt werden. Überraschenderweise stellt man fest, daß das Vanadium nach der Erströstung ohne Zusätze zu 50% und mehr auslaugbar ist, insbesondere wenn mit verdünnter Sodalösung gelaugt wird, die etwa 5% Na₂CO₃ enthält, obgleich nach der Röstreaktion gemäß Gleichung (1) der Reaktionspartner Natrium zur Bildung von NaVO₃ entsprechend den Gleichungen (2) und (3) nicht vorhanden ist. In der zweiten Stufe werden die zwischengelaugten Rückstände mit Zuschlägen, vorzugsweise bei etwa 800°C, geröstet. Aufgrund des niedrigen Vanadiumgehaltes sind dazu in der zweiten Stufe auch entsprechend weniger Zuschlagstoffe notwendig, so daß die Gefahr des Schmelzens ausgeschlossen ist. Anschließend erfolgt, wie beschrieben, die zweite Laugung zur Entfernung des restlichen Vanadiums.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß durch Wegfall des inerten Verdünnungsmaterials Energie für das Aufheizen des Ballastes eingespart wird und die Röstung mit erheblich weniger Zuschlagstoffen durchgeführt werden kann und daß durch die geringe Menge an alkalischen Zuschlagstoffen bei der Verarbeitung der vanadiumhaltigen Lauge zu Vanadiumverbindungen Schwefelsäure für die Neutralisation eingespart wird. Die Kapazität bestehender Röstanlagen und Laugungseinrichtungen kann durch die Tatsache erheblich gesteigert werden, daß Ballaststoffe nicht mitgeführt werden.

Ausführungsbeispiel 1:

1 kg eines Gemisches aus gemahlenen, V-haltigen Titano-Magnetit- Blasschlacken und V-haltigen Ölverbrennungsrückständen wurde mit Melasse pelletiert und in einem Drehrohrofen 2 Stunden bei 900°C geröstet. Die Pellets enthielten durchschnittlich 12,5% Vanadium. Die gerösteten Pellets wurden nach dem Abkühlen vermahlen und bei 90°C mit 5%iger Sodalösung 1 Stunde gelaugt. Die Analyse des Laugungsrückstandes ergab, daß 61% des Vanadiums ausgelaugt werden konnten. Der getrocknete Auslaugungsrückstand enthielt noch 6,4% Vanadium.

Er wurde mit 20% Soda und 2,5% Natriumsulfat versetzt und in einer Schale unter gelegentlichem Durchmischen 2 Stunden bei 800°C nachgeröstet. Das erkaltete Produkt wurde mit Wasser bei 60°C 30 Minuten gelaugt. Die Analyse des Laugungsrückstandes ergab, daß 87% des in der zweiten Röststufe eingesetzten Vanadiums ausgelaugt werden konnten.

Ausführungsbeispiel 2:

3 kg gemahlene, V-haltige Titano-Magnetit-Blasschlacke wurden in einem Wirbelschichtreaktor 45 Min. bei 900°C geröstet. Die Blasschlacke enthielt 13,2% Vanadium. Das Röstprodukt wurde anschließend bei 90°C mit 5%iger Sodalösung 1 Stunde gelaugt. - Die Analyse des Laugungsrückstandes ergab, daß 69% des Vanadiums ausgelaugt werden konnten. Der getrocknete Auslaugungsrückstand enthielt noch 7,2% Vanadium.

Es wurde mit 25% Soda und 2,5% Natriumsulfat versetzt und in einer Schale unter gelegentlichem Durchmischen 2 Stunden bei 800°C nachgeröstet. Das erkaltete Produkt wurde mit Wasser bei 60°C 30 Min. gelaugt. Die Analyse des Laugungsrückstandes ergab, daß 89% des in der zweiten Röststufe eingesetzten Vanadiums ausgelaugt werden konnten.

Claims (2)

1. Verfahren zur Extraktion von Vanadium aus vanadiumhaltigen Rohstoffen unter Beigabe von Zuschlagstoffen, insbesondere Alkalimetallverbindungen und hiervon insbesondere der Carbonate, Chloride, Sulfate sowie Nitrate und/oder Gemische dieser Verbindungen, wobei die Rohstoffe aufgemahlen und geröstet sowie das Röstgut ausgelaugt wird und wobei die abgezogene Lauge naßchemisch zu Vanadiumverbindungen weiterverarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohstoffe ohne Beigabe von Zuschlagstoffen einer Erströstung und danach einer Erstauslaugung unterworfen werden, daß die Rückstände der Erstauslaugung mit den Zuschlagstoffen versetzt sowie danach einer Zweitröstung unterworfen werden und daß im Anschluß daran die Röstprodukte erneut ausgelaugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erströstung bei einer Temperatur von etwa 900°C, die Zweitröstung bei einer Temperatur von etwa 800°C durchgeführt werden.