JP2003306328A - バナジウムの回収方法及び回収装置 - Google Patents
バナジウムの回収方法及び回収装置Info
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Abstract
ら硫黄分が少ない高純度のバナジウムを回収する方法を
得る。 【解決手段】 バナジウム溶解工程において燃焼灰中
のバナジウムを硫酸水中に溶出させ、得られた溶出液か
ら不溶固形物を除去してバナジウム溶解液を得、晶析
工程で前記バナジウム溶解液のpHを5.5〜6.5の範
囲内に調整してバナジウム酸化化合物を晶析させ、晶析
物を分取し、洗浄工程で分取した前記晶析物を水で洗
浄し、洗浄されたバナジウム酸化化合物を回収する際、
晶析工程において、回分式晶析槽20内のバナジウム
溶解液にpH調整剤槽21から第2自動弁22を介してpH
調整剤を注入するpH調整操作を回分式で、かつ10分以
内に行う。
Description
法及び回収装置に関するものであり、特にオリマルジョ
ン燃焼灰などの重油系燃焼灰から硫黄分等の少ない高純
度のバナジウムを回収するバナジウムの回収方法及び回
収装置に関する。
イラの集塵装置から排出される燃焼灰は、従来、加湿処
理された後に大半が廃棄物として埋立処理されている。
しかしこの燃焼灰にはバナジウムなどの貴重な資源が含
まれているので、これらを回収する方法が研究された。
燃焼灰からバナジウムを回収する方法は一般に、まず燃
焼灰を水と混合しかつ適当量の硫酸を添加して灰中のバ
ナジウムを水に溶出させる工程から出発する。例えば特
開昭60-19086号公報及び特開昭60-46930号公報は、前記
溶液のpHを7〜9に調整しバナジウムを水酸化物VO
(OH)2として沈殿させ、分離回収している。特開昭6
1-171582号公報及び特開昭62-298489号公報は、アンモ
ニア添加及び空気酸化によりメタバナジン酸アンモニウ
ムNH4VO3として沈殿させ分離回収している。また特
開昭59-10389号公報は、硫酸第一鉄添加及びpH調整(8
〜9)により水酸化物VO(OH)2を生成させ、これ
をFeと共沈させて回収している。しかしこれらの方法
では回収物中に鉄やマグネシウムなどの不純物が共存し
たり、工程に長時間を要しエネルギー消費が極めて大き
いなどの問題があった。
8-325651号公報において、前記の燃焼灰と水とを混合し
た混合液に硫酸及ぴヒドラジンを添加して混合液のpHを
2〜3に、また酸化還元電位(ORP)を200〜400m
Vに制御して燃焼灰からのバナジウムの溶出率を高め、
この混合液より固形物を分離除去した後、得られた溶液
にアンモニア水及ぴヒドラジンを添加してこの溶液のpH
を5〜7に、またORPを−100〜100mVに制御して
バナジウムイオンをV2O4またはV2O4・2H 2Oとし
て晶析させ回収する石油系燃焼灰からのバナジウム回収
方法を提案した。
バナジウムを回収する工程の一例を示す。図3において
このバナジウム回収工程は概略、バナジウム溶解工
程、晶析工程、及び洗浄工程からなる。先ずバナ
ジウム溶解工程において、撹拌機付きの溶解槽10に燃
焼灰(原料灰)と上水(または市水)とを投入し混合撹拌
する。硫酸槽11から電磁調整弁12を介して溶解槽1
0に硫酸を投入し、溶解槽10内のpHを2〜3に調整す
る。また還元剤槽13から電磁調整弁14を介して溶解
槽10にヒドラジンを投入し、溶解槽10内の酸化還元
電位(ORP)を200〜400mVに調整する。溶解槽1
0内に生成したスラリをスラリポンプ15を介して遠心
分離機16に送り不溶固形分を分離し、バナジウムを含
有する濾液を定量ポンプ17を介して連続的に次工程の
撹拌機付き晶析槽120に導入する。晶析工程では、
前記バナジウム含有濾液を晶析槽120に連続的に導入
すると同時に、アルカリ槽121から電磁調整弁122
を介して晶析槽120にアンモニア水を連続的に注入
し、晶析槽120内がpH5.5〜6.5を維持するよう
に制御する。これによってバナジウム含有濾液中のバナ
ジウムイオンはV2O4またはV2O4・2H2Oとして晶
析する。晶析槽120内に生成したスラリをスラリポン
プ123を介して連続的に遠心分離機125に送り、バ
ナジウムを含有する晶析物を水相から分離する。洗浄
工程において、洗浄槽30に前記晶析物を投入すると共
に清水槽31から洗浄用水を注入し、晶析物を水洗した
後遠心分離機32によって水切りし、回収バナジウムケ
ーキとしてバナジウム化合物(V2O4またはV2O4・2
H2O)を回収する。
ネズエラのオリノコ川流域に埋蔵されているオリノコタ
ールを新規燃料として利用する検討が進められており、
特に水エマルジョン(オリマルジョン)の形状で直接燃料
として燃焼する方法が注目されている。しかし、今後増
加すると考えられるオリマルジョン焚きの大容量火力発
電所で多量に発生する燃焼灰(オリマル灰)の安定した
処理方法ないし有効利用方法は、現状では確立されてい
ない。オリマル灰にはバナジウムやニッケルなどの有用
資源が多量に含まれているのでこれらの回収が望まれる
ところであるが、しかしオリマル灰は同時に硫黄含有量
が高いため、前記のバナジウム回収工程を適用しても、
これによって得られる回収バナジウムケーキ中の硫黄分
が1%前後と高く、洗浄槽30による洗浄を繰り返して
も回収バナジウムケーキの品質は向上せず商品価値が低
いものとなっていた。本発明は前記の課題を解決するた
めになされたものであって、その目的は、特にオリマル
ジョン燃焼灰などの重油系燃焼灰から硫黄分が少ない高
純度のバナジウムを回収する方法及び装置を提供するこ
とにある。
めに本発明は、重油系の燃焼灰からバナジウムを回収す
るに際して、前記燃焼灰中のバナジウムを硫酸水中に溶
出させ、得られた溶出液から不溶固形物を除去してバナ
ジウム溶解液を得るバナジウム溶解工程と、前記バナジ
ウム溶解液のpHを5.5〜6.5の範囲内に調整してバ
ナジウム酸化化合物を晶析させ、晶析物を分取する晶析
工程と、分取した前記晶析物を水で洗浄し、洗浄された
バナジウム酸化化合物を回収する洗浄工程とを含み、前
記晶析工程において、前記pHの調整操作を回分式で、か
つ10分以内に行うバナジウムの回収方法を提供する。
の重油系燃焼灰から硫黄分が少ない高純度のバナジウム
を回収する方法について種々研究を重ねた結果、洗浄工
程における硫黄分除去の難易度は晶析工程で生成するバ
ナジウム酸化化合物の結晶粒子の形状に依存すること、
また晶析工程において洗浄効果が高い結晶粒子を得るた
めには、晶析条件を変更する必要があることを見いだし
本発明に到達した。すなわち、従来は連続式の装置及び
操作により行われていた晶析を回分式の装置及び操作に
より行い、かつpH調整開始後の10分以内に、バナジウ
ム溶解液のpHを5.5〜6.5の範囲内に調整すること
によって洗浄に好適な形状の結晶粒子が得られることが
わかった。本発明の方法により好結果が得られる理由
は、回分式の晶析槽内で酸性のバナジウム溶解液にアン
モニア水などのpH調整剤を急速に加えると、微細なバナ
ジウム結晶が一時に多量に生成することにより、結晶中
に硫黄分等の不純物が取り込まれ難いことによると考え
られる。これに対し従来の連続式晶析方法では、pH調整
時間が長いことにより、晶析槽内のバナジウム結晶は大
径に成長し、この結晶成長過程で結晶中に硫黄分等の不
純物が取り込まれてしまい、回分式の場合と異なり、洗
浄に不適なものとなっていた。この観点からpHの調整操
作は回分式の晶析槽内でできるだけ急速に、例えば3分
以内に完了することが好ましい。
い、最初に前記バナジウム溶解液のpHを前記範囲内に調
整するに要するpH調整剤の80%〜90%を加えてバナ
ジウム溶解液のpHを4.0〜5.0の範囲内に調整し、
次いで残余のpH調整剤を加えて所定のpHとなるように微
調整することが好ましい。
〜90%をバナジウム溶解液に急速に加えることによっ
て、前記理由により洗浄に好適な形状の結晶が急速かつ
大量に生成し、その後に所定のpHとなるように微調整す
ることにより、更にバナジウムの回収率を向上させるこ
とができる。
の重量の300倍〜500倍の範囲内の水で、3回〜5
回に分けて洗浄することが好ましい。分割洗浄によって
比較的少ない水量で効果的な洗浄が実現でき、節水とな
る。
実施するためのバナジウムの回収装置であって、前記バ
ナジウム溶解工程から導出されたバナジウム溶解液を貯
留するバッファ槽と、前記バッファ槽から回分式に導入
されたバナジウム溶解液に回分式の晶析操作を施し得る
晶析槽と、この晶析槽にpH調整のため注入量と注入時間
とをシーケンシャルに制御しながらpH調整剤を注入し得
るpH調整剤注入手段と、を備えたバナジウムの回収装置
を提供する。
テム内で行われているので、晶析工程を回分式で行うた
めにはバナジウム溶解工程から導出されるバナジウム溶
解液を1回分に使用される量が蓄積されるまで一時的に
貯留しておく必要がある。この貯留に用いられるのが前
記のバッファ槽である。前記晶析槽は、連続式システム
内で回分式の晶析操作を行うので、生産量に見合った容
量及び数を必要とし、また急速かつ均一にpH調整が行え
るような撹拌手段を必要とする。pH調整剤をシーケンシ
ャルに制御しながら10分以内に注入し得るpH調整剤注
入手段が備えられていれば、例えばpH調整操作を2段階
に行い、最初に所要のpH調整剤の80%〜90%を極め
て短時間に注入してバナジウム溶解液のpHを4.0〜
5.0の範囲内に調整し、次いで残余のpH調整剤を加え
て所定のpHとなるように微調整することが可能になり、
特にオリマルジョン燃焼灰などの重油系燃焼灰から高純
度のバナジウムが短時間で回収できるようになる。
によって説明するがこれらの具体例は本発明を何ら制限
するものではない。なお、添付の図面は本発明の思想を
説明するためのものであって、説明に不用な要素は省略
し、また各要素の形状や寸法比などは必ずしも実際のも
のを反映していない。
ウム回収方法を実施する装置の結合図である。図1にお
いてこのバナジウム回収方法は概略、バナジウム溶解
工程、晶析工程、及び洗浄工程からなる。この内、
バナジウム溶解工程は図3を用いて説明した従来のバ
ナジウムの回収方法及び装置と実質的に同様である。
拌機10A付きの連続式溶解槽10、硫酸槽11、流量
調整弁12、還元剤槽13、流量調整弁14、pH計1
7、ORP計18、スラリポンプ15、遠心分離機16、
及び図示しない運転制御装置である。
に燃焼灰(原料灰)と上水(または市水)とを連続的に投
入し混合撹拌する。この間、硫酸槽11から流量調整弁
12を介して溶解槽10に硫酸を連続的に注入し、溶解
槽10内のpHを2〜3に調整する。溶解槽10内のpH
は、溶解槽10の排出口に設置されたpH計17によって
常時監視され、その情報により運転制御装置が流量調整
弁12を制御することにより一定に保たれる。また還元
剤槽13から流量調整弁14を介して溶解槽10にヒド
ラジンを投入し、溶解槽10内の酸化還元電位(ORP)
を200〜400mVに調整する。溶解槽10内の酸化還
元電位は溶解槽10の排出口に設置されたORP計18に
よって常時監視され、その情報により運転制御装置が流
量調整弁14を制御することにより一定に保たれる。溶
解槽10内に生成したスラリをスラリポンプ15を介し
て遠心分離機16に送り不溶固形物を分離する。濾液と
して得られたバナジウム含有液は晶析工程のバッファ
槽23に貯留する。
付きのバッファ槽23、送液ポンプ24、第1自動弁2
5、撹拌機20A及びpH計20B付きの回分式晶析槽2
0、pH調整剤槽21、第2自動弁22、第3自動弁2
7、撹拌機28A付きの払出しバッファ槽28、遠心分
離機29、及び図示しないシーケンシャル制御装置であ
る。
心分離機16から連続的に送られたバナジウム含有濾液
はバッファ槽23内に貯留され、水位計23Aによって
その貯留量が常時計測されている。水位計23Aが回分
式晶析槽20の仕込み容量を越える濾液量を検知する
と、水位計23Aと連動した送液ポンプ24及び第1自
動弁25が作動して所定量の濾液を一時に晶析槽20に
導入する。晶析槽20に導入された濾液は、撹拌機20
Aによって撹拌されると共にpH計20BによってそのpH
が継続的に計測される。一方、所定量の濾液が晶析槽2
0に導入されたとき、第2自動弁22が作動してpH調整
剤槽21内に貯留されたアンモニア水を、pH計20Bに
よって計測された晶析槽20内のpHが4.0〜5.0の
範囲内となるまで高速で注入する。このとき注入される
アンモニア水の量は、所定の最終pH値まで中和するに必
要なアンモニア水量の80%〜90%に相当する。ここ
までがpH調整操作の第1段階であり、この第1段階はア
ンモニア水注入開始後3分以内に完了するように制御さ
れる。
ま、第2自動弁22がシーケンシャル制御によって流量
を絞り、アンモニア水を徐々に回分式晶析槽20に注入
し、晶析槽20内のpHが5.5〜6.5の範囲内に調整
されたとき、第2自動弁22が閉止してアンモニア水の
注入を終了する。このpH調整の第2段階に要する時間は
1分以内である。ここで、晶析槽20内にはV2O4また
はV2O4・2H2Oからなる晶析物のスラリが形成され
ている。次に第3自動弁27がシーケンシャル制御によ
って自動的に開き、晶析槽20内のスラリを払出しバッ
ファ槽28に排出する。排出後に第3自動弁27は自動
的に閉止される。空になった晶析槽20には次回のバナ
ジウム含有濾液が導入される。
り撹拌されているので、導入されたスラリ中の晶析物が
沈降することはない。このスラリを払出しバッファ槽2
8からスラリポンプ26を介して遠心分離機29に導入
し、バナジウムを含有する晶析物をケーキとして水相か
ら分離する。得られた晶析物のケーキは洗浄工程に送
られる。
て全ての操作が自動運転される。すなわち水位計23
A、送液ポンプ24、第1自動弁25、pH計20B、第
2自動弁22、及び第3自動弁27などが図示しないシ
ーケンシャル制御装置に連結され、水位計23A及びpH
計20Bの計測値を参照しながら送液系統がシーケンシ
ャルに制御される。
付きの連続式洗浄槽30、清水槽31、第3自動弁3
3、第4自動弁34、遠心分離機32、及び図示しない
シーケンシャル制御装置である。洗浄工程では、洗浄
槽30に連続的に流入する遠心分離機29により排出さ
れた晶析物のケーキと清水槽31から第3自動弁33を
介して流入する所定流量の清水とを撹拌機30Aをもっ
て良く撹拌・洗浄しながらスラリを遠心分離機32に送
り、ケーキとしてバナジウム化合物(V2O4またはV2
O4・2H2O)の結晶を回収する。
実施形態1のバナジウム回収作業を実施し、洗浄工程
終了後の回収バナジウムケーキ中の硫黄分(%)を測定
した結果を図2に示す。図2から明らかなように、従来
法では洗浄工程における洗浄水重量を投入ケーキ重量
の400倍程度としても回収バナジウムケーキ中に残留
する硫黄分が1.0%程度と高かったものが、本実施例
1、2では0.15%以下と大幅に低減し、硫黄分の少
ない高純度のバナジウムが回収できたことがわかる。
工程においてpHの調整操作を回分式でかつ10分以内に
行うこととしたので、次段の洗浄工程において洗浄効率
が向上し、より少ない水量でより純度の高いバナジウム
化合物を回収することができる。晶析工程で得られた晶
析物を洗浄工程においてその重量の300倍〜500倍
の範囲内の水で、3回〜5回に分けて洗浄すれば、更に
少ない水量で硫黄分等の不純物が少ないバナジウム化合
物を回収することができる。
装置の結合図である。
(%)との関係を示すグラフである。
一例を示す結合図である。
弁、13…還元剤槽、14…流量調整弁、15…スラリ
ポンプ、17…pH計、18…ORP計。20…回分式晶析
槽、20A…撹拌機、20B…pH計、21…pH調整剤
槽、22…第2自動弁、23…バッファ槽、23A…水
位計、24…送液ポンプ、25…第1自動弁、26…ス
ラリポンプ、27…第3自動弁、28…払出しバッファ
槽、29…遠心分離機。30…連続式洗浄槽、30A…
撹拌機、31…清水槽、32…遠心分離機、33…第3
自動弁、34…第4自動弁。
Claims (4)
- 【請求項1】 重油系の燃焼灰からバナジウムを回収す
るに際して、 前記燃焼灰中のバナジウムを硫酸水中に溶出させ、得ら
れた溶出液から不溶固形物を除去してバナジウム溶解液
を得るバナジウム溶解工程と、 前記バナジウム溶解液のpHを5.5〜6.5の範囲内に
調整してバナジウム酸化化合物を晶析させ、晶析物を分
取する晶析工程と、 分取した前記晶析物を水で洗浄し、洗浄されたバナジウ
ム酸化化合物を回収する洗浄工程とを含み、 前記晶析工程において、前記pHの調整操作を回分式で、
かつ10分以内に行うことを特徴とするバナジウムの回
収方法。 - 【請求項2】 前記のpH調整操作は少なくとも2段階に
行い、最初に前記バナジウム溶解液のpHを前記範囲内に
調整するに要するpH調整剤の80%〜90%を加えてバ
ナジウム溶解液のpHを4.0〜5.0の範囲内に調整
し、次いで残余のpH調整剤を加えて所定のpHとなるよう
に微調整することを特徴とする請求項1に記載のバナジ
ウムの回収方法。 - 【請求項3】 前記洗浄工程において、前記晶析物をそ
の重量の300倍〜500倍の範囲内の水で、3回〜5
回に分けて洗浄することを特徴とする請求項1又は請求
項2に記載のバナジウムの回収方法。 - 【請求項4】 請求項1に記載のバナジウムの回収方法
を実施するためのバナジウムの回収装置であって、 前記バナジウム溶解工程から導出されたバナジウム溶解
液を貯留するバッファ槽と、前記バッファ槽から回分式
に導入されたバナジウム溶解液に回分式の晶析操作を施
し得る晶析槽と、この晶析槽にpH調整剤をその注入量と
注入時間とをシーケンシャルに制御しながら10分以内
に注入し得るpH調整剤注入手段と、を備えたことを特徴
とするバナジウムの回収装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005298238A (ja) * | 2004-04-08 | 2005-10-27 | Nikko Materials Co Ltd | 高純度v2o5及びその製造方法 |
JPWO2017104360A1 (ja) * | 2015-12-18 | 2017-12-21 | 株式会社ギャラキシー | バナジウム回収処理方法及びバナジウムの使用 |
JP6375458B1 (ja) * | 2018-01-23 | 2018-08-15 | 松田産業株式会社 | 金属回収システム及び金属回収装置 |
CN109628740A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-04-16 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 降低高铬钒酸钙中铬含量的方法 |
-
2002
- 2002-04-16 JP JP2002113973A patent/JP4119669B2/ja not_active Expired - Fee Related
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