RU2110478C1 - Способ извлечения ванадия - Google Patents
Способ извлечения ванадия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2110478C1 RU2110478C1 RU97108535A RU97108535A RU2110478C1 RU 2110478 C1 RU2110478 C1 RU 2110478C1 RU 97108535 A RU97108535 A RU 97108535A RU 97108535 A RU97108535 A RU 97108535A RU 2110478 C1 RU2110478 C1 RU 2110478C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vanadium
- solution
- oxidation
- sulfuric acid
- carried out
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к неорганической химии и позволяет извлекать ценный компонент - ванадий из отработанных катализаторов сернокислотного производства. Для этого кислый раствор, полученный после выщелачивания отработанных катализаторов, вначале нейтрализуют щелочным реагентом до рН выше 6,5, а затем окисляют пропусканием воздуха через раствор. Ванадий в виде поливанадатов калия и натрия выделяют добавлением кислоты до рН 4,8-6,3. Проведение способа в коррозионно-неактивных средах позволяет использовать оборудование, выполненное из обычных марок сталей. Окисление раствора воздухом можно проводить во флотомашине. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к неорганической химии, в частности, к получению соединений ванадия и может быть использовано для извлечения ванадия из отработанных ванадиевых катализаторов (ОВК) сернокислотного производства.
Катализаторы сернокислотного производства состоят из основы - оксида кремния и нанесенного на ее поверхность каталитического состава, включающего оксиды ванадия и калия. Большое количество ОВК, накапливающихся в процессе производства серной кислоты, дает возможность извлекать из них промышленным способом ценные компоненты: ванадий и калий.
Растворы. полученные после выщелачивания ванадийсодержащего сырья, одновременно содержат различные соединения ванадия (2+, 3+, 4+, 5+). Для извлечения ванадия из растворов в виде товарного продукта - пентаоксида ванадия или солей ванадия - необходимо обеспечить окисление ванадия до V 5+.
Известен способ извлечения ванадия из кислого раствора, полученного после выщелачивания ОВК, включающий окисление ванадия кислородсодержащим газом и выделение ванадия из раствора (пат. Великобритации N 2185007, C 01 G 31/02).
В этом способе для окисления ванадия использован дешевый окислитель - кислородсодержащий газ (например, воздух). Однако процесс окисления ванадия в данном способе является многостадийным, и если на первой стадии в качестве окислителя может быть использован воздух, то на второй стадии предпочтителен кислород. Процесс окисления проводят в кислой среде, где окисление ванадия затруднено, и для перевода его в форму V 5+ необходимо повышенное давление кислорода (использование автоклава). Для осаждения концентрата ванадия необходим нагрев до 70-110oC. При осаждении концентрата ванадия происходит и соосаждение примесей (Mn, Fe и др.), загрязняющих получаемый продукт. При проведении окисления в кислой среде необходимо иметь кислотостойкое оборудование из нержавеющих сталей, что вместе с использованием автоклава, кислорода и нагрева раствора для осаждения концентрата ванадия делает данный способ весьма дорогостоящим, сложным, а полученный продукт - загрязненным примесями.
Известны способы извлечения ванадия из ОВК сернокислотного производства обработкой их щелочными или кислыми растворами. При обработке ОВК щелочными растворами (пат. НРБ C 14904, B 22 И 34/22) ванадий извлекают в виде ванадатов калия или натрия, которые можно использовать для изготовления новых катализаторов. При этом в щелочной раствор извлекается только V 5+, что уменьшает полноту извлечения ванадия в раствор. При взаимодействии щелочного раствора с катализатором, кроме соединений ванадия, частично растворяется и кремнеземистый носитель, что чрезвычайно затрудняет дальнейшую переработку раствора из-за образования труднофильтруемого гелеобразного осадка гидроокиси кремния. Кроме того, значительное количество щелочи расходуется непроизводительно при нейтрализации сульфатных соединений, содержащихся в ОВК. Все это делает данный способ достаточно сложным, трудоемким и дорогим.
Поэтому для извлечения ванадия из ОВК чаще используют кислые растворы.
Наиболее близким и выбранным за прототип является способ извлечения ванадия, включающий выщелачивание ОВК сернокислотного производства с получением кислого раствора, окисление ванадия и его выделение из раствора (а.с. ЧССР N 178626, C 01 G 31/00)/
В этом способе сернокислый раствор, полученный перколяцией отработанного катализатора водой в присутствии двуокиси серы, окисляют, например, оксидом марганца или хлоратом натрия в кислой среде, при этом ванадий переходит в V 5+. Выделение ванадия из раствора осуществляют экстракцией с использованием высокомолекулярного амина и реэкстракцией щелочным раствором с последующим осаждением пентаоксида ванадия серной кислотой.
В этом способе сернокислый раствор, полученный перколяцией отработанного катализатора водой в присутствии двуокиси серы, окисляют, например, оксидом марганца или хлоратом натрия в кислой среде, при этом ванадий переходит в V 5+. Выделение ванадия из раствора осуществляют экстракцией с использованием высокомолекулярного амина и реэкстракцией щелочным раствором с последующим осаждением пентаоксида ванадия серной кислотой.
В данном способе использованы дорогостоящие окислители и реагенты для экстракции. Процесс экстракции требует дорогостоящего оборудования, а работа с органическими продуктами - специальных мер пожаробезопасности и промсанитарии, что усложняет осуществление способа. К тому же как окисление, так и экстракцию проводят в кислой среде, что связано с использованием кислотостойкого оборудования из нержавеющих сталей. Все это обусловливает довольно высокую стоимость и сложность как самого способа, так и применяемого в нем оборудования.
При выщелачивании катализатора в раствор наряду с ванадием переходят и примеси: Fe, Mn, Al и др., которые накапливаются в оборотном кислом растворе, что отрицательно сказывается на чистоте ванадиевого продукта. При этом ценный компонент - калий, входящий в состав катализатора, не извлекается.
Задачей изобретения является создание простого и экономичного способа извлечения ванадия из кислого раствора, полученного после выщелачивания ОВК сернокислотного производства, за счет использования дешевых реагентов и недорогого оборудования.
Для решения этой задачи в способе извлечения ванадия, включающем выщелачивание ОВК сернокислотного производства с получением кислого раствора, окисление ванадия и его выделение из раствора, предлагается перед окислением раствор нейтрализовать щелочным реагентом до pH выше 6,5, окисление осуществлять пропусканием воздуха через раствор, а ванадий выделять добавлением кислоты до pH 4,8-6,3.
Окисление раствора воздухом можно проводить во флотомашине.
Упрощение и удешевление способа достигается за счет проведения окисления раствора, полученного после выщелачивания ОВК, и осаждения ванадия в коррозионно-неактивных средах (pH выше 4,8), позволяющих применять оборудование, выполненное из обычных марок сталей, с использованием для окисления ванадия доступного и дешевого реагента - воздуха, а для выделения ванадия - также дешевого реагента - кислоты. Кроме того, к этому же приводит использование стандартного недорогого оборудования - флотомашины для проведения операции окисления раствора воздухом. Получаемый в результате проведения способа продукт содержит, кроме ванадия, и калий и может быть использован для производства новых катализаторов сернокислотного производства. Способ не требует проведения специальных операций по отделению примесей, так как они не входят в состав выделяемых соединений ванадия.
При нейтрализации кислого раствора, полученного после выщелачивания ОВК, до рН выше 6,5 основная масса ванадия при окислении воздухом переходит в водорастворимую форму V 5+, образуя при этом различные поливанадаты. При pH ниже 6,5, как установлено, резко уменьшается эффективность окисления ванадия до 5+ (окисляется менее 70% содержащегося в растворе ванадия). Переработка такого раствора экономически нецелесообразна. С увеличением pH выше 6,5 резко возрастают эффективность и скорость окисления ванадия, и тем больше, чем выше величина pH, которая ограничивается экономическими показателями.
Применение флотомашины обеспечивает высокие скорость и эффективность окисления раствора воздухом за счет объемной аэрации и интенсивного перемешивания при невысокой стоимости применяемого оборудования.
Окисление раствора, полученного после выщелачивания ОВК, воздухом в нейтральной или щелочной средах сопровождается образованием нерастворимых примесей (Mn, Fe, Al и др.), выпадающих в осадок в виде тонкодисперсного шлама. При выделении ванадия известными приемами эти примеси входят в состав осадка получаемого труднофильтруемого пентаоксида ванадия, отделение его от раствора и очистка от примесей требуют дополнительных приемов и затрат.
Предлагается выделять ванадий в виде поливанадатов калия и натрия добавлением к окисленному раствору кислоты (например, серной, соляной, уксусной и т.п.) до pH 4,8-6,3.
При pH выше 6,3 ванадий находится в растворе в основном в виде ванадат-аниона, не дающего осадка. Как установлено, в окисленном воздухом растворе при добавлении кислоты до pH 4,8-6,3 в присутствии ионов калия и натрия, находящихся в растворе, образуются труднорастворимые соли поливанадатов типа K3V9O25 и K3NaHV9O25, которые выпадают в осадок в виде кристаллов оранжевого цвета и легко отделяются декантацией от тонкодисперсного шлама примесей (Mn, Fe, Al и т.п.). Выделенные из раствора поливанадаты содержат одновременно два ценных продукта - ванадий и калий, практически не содержат примесей (Mn, Fe, Al и т.п.). Они могут быть использованы в производстве ванадиевых катализаторов сернокислотного производства и для получения пятиокиси ванадия.
При изменении pH ниже 4,8 ионы K и Na постепенно вытесняются из поливанадатов кислотой. При этом выделяется осадок красного цвета, представляющий собой полимеризованные формы пентаоксида ванадия, который в коллоидном состоянии находится в растворе, обволакивая кристаллы поливанадатов и смешиваясь со шламом примесей. Выделение чистых соединений ванадия из этой смеси невозможно.
Таким образом, установлены операции, их последовательность и режимы, позволяющие сделать способ извлечения ванадия простым и недорогим за счет использования дешевых реагентов и стандартного недорогого некислотостойкого оборудования.
Предложенный способ извлечения ванадия отработан в лабораторных условиях и прошел промышленные испытания.
Пример 1. Сернокислый раствор, полученный после выщелачивания отработанного ванадиевого катализатора (ОВК) сернокислотного производства, имел химический состав (г/дм3): V5+ - 7,5; V4+ - 8,8; Fe (общ) - 3,1; Mn - 0,6; K+ - 8,7; pH - 1,95.
Этот раствор нейтрализовали кристаллической содой Na2CO3 до различных значений pH (табл. 1). Нейтрализованный раствор помещали в лабораторную флотомашину с числом оборотом импеллера 900 об/мин и проводили его окисление воздухом с соотношением газ:жидкость (Г:Ж) = 3:1 в минуту до установления постоянной концентрации V5+ в растворе, контролируемой ежечасно методом отбора проб. Установлено, что в данном случае уменьшение соотношения Г:Ж ниже, чем 3: 1, увеличивает время, необходимое для полного окисления ванадия (9 ч при Г:Ж=1:0,5), а с увеличением Г:Ж выше, чем 3:1, время окисления остается постоянным (3 ч). Температура раствора составляла 28oC.
Результаты, приведенные в табл. 1, показали, что при pH раствора выше 6,5 до ванадий 5+ окисляется более 70% всего содержащегося в растворе ванадия. С увеличением pH степень окисления ванадия возрастает.
Окисленный при pH, равном 9,2, раствор закачивали в аппарат, выполненный из оргстекла, с лопастной мешалкой (45 об/мин), и приливали серную кислоту для снижения величины pH (табл. 2). Извлечение ванадия в осадок определяли по содержанию ванадия в растворе методом отбора проб.
При pH выше 6,3 не наблюдали выделения осадка. В интервале pH от 6,3 до 4,8 выпадали в осадок оранжевые кристаллы поливанадатов калия и натрия. Процесс осаждения кристаллов практически заканчивался за 2 ч, при этом концентрация ванадия в растворе снижалась до постоянной величины (0,3 г/л). Осадок отфильтровывали через фильтр-ткань и промывали на фильтре равным объемом питьевой воды. Химический состав осадка, %: V2O5 - 72; V2O4 - 0,2; Mn - 0,06; Fe - 0,16; Si - 0,05; K - 10,5; Na - 3,6; S - 0,05; F - 0,02; остальное - вода.
При pH ниже 4,8 происходило выделение труднофильтруемого осадка красного цвета, имеющего в своем составе как поливанадаты, так и коллоидный пентаоксид ванадия, находящийся во взвешенном состоянии. Это не позволяло селективно отделить соединения ванадия от примесей.
Пример 2. При промышленных испытаниях полученный после выщелачивания ОВК кислый раствор состава, указанного в примере 1, направляли в нейтрализатор, представляющий собой емкость с мешалкой, выполненные из обычных сталей, куда одновременно закачивали концентрированный содовый раствор, pH раствора после нейтрализации составлял 7,5-8. Контроль pH осуществляли с помощью промышленного pH-метра.
Нейтрализованный раствор закачивали в промышленную флотомашину типа ФМ ("Механобр") объемом камеры 3,0 м3, выполненную из обычной стали. Скорость вращения импеллера флотомашины - 750 об/мин. При этом отношение Г:Ж составляло 3:1 в минуту. В этих условиях через 3 ч степень окисления ванадия составила 92%.
Раствор после окисления перекачивали в другую флотомашину, оборудованную низкооборотными (150 об/мин) мешалками. Медленным добавлением серной кислоты при перемешивании раствора устанавливали pH 6,0. В течение 2 ч происходило практически полное выделение из раствора поливанадатов в виде кристаллов оранжевого цвета. При этом остаточное содержание ванадия в растворе не превышало 0,3 г/л.
Полученную суспензию переливали в стальной конический отстойник, покрытый изнутри эпоксидной смолой. Осаждение проводили в течение 1 ч, после чего кристаллы оседали в нижней части отстойника. Раствор и шламовые примеси сливали сифоном. Кристаллический осадок поливанадатов промывали водой при перемешивании, выгружали на фильтр-ткань и направляли на вакуум-фильтр. Состав полученного продукта, в %: V2O5 - 69; V2O4 - 0,2; Mn - 0,05; Fe - 0,1; Si - 0,06; K - 10,3; Na - 3,7; S - 0,06; P - 0,02; остальное - вода. Сквозное извлечение ванадия - 94%.
Проведенные испытания показали, что реализация предложенного способа извлечения ванадия из кислого раствора, полученного после выщелачивания ОВК сернокислотного производства, позволяет выделить ванадий в виде чистого продукта - поливанадатов калия и натрия без использования дорогих реагентов и кислотостойкого оборудования из нержавеющих сталей.
Claims (2)
1. Способ извлечения ванадия, включающий выщелачивание отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства с получением кислого раствора, окисление ванадия и его выделение из раствора, отличающийся тем, что перед окислением раствор нейтрализуют щелочным реагентом до рН выше 6,5, окисление осуществляют пропусканием воздуха через раствор, а ванадий выделяют добавлением кислоты до рН 4,8 - 6,3.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление воздухом проводят во флотомашине.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97108535A RU2110478C1 (ru) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Способ извлечения ванадия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97108535A RU2110478C1 (ru) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Способ извлечения ванадия |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2110478C1 true RU2110478C1 (ru) | 1998-05-10 |
RU97108535A RU97108535A (ru) | 1998-09-20 |
Family
ID=20193305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97108535A RU2110478C1 (ru) | 1997-05-27 | 1997-05-27 | Способ извлечения ванадия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2110478C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454369C1 (ru) * | 2008-11-18 | 2012-06-27 | Панган Груп Стил Ванадиум & Титаниум Ко., Лтд. | Способ получения оксида ванадия |
RU2492254C1 (ru) * | 2012-06-29 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ извлечения ванадия из кислых растворов |
-
1997
- 1997-05-27 RU RU97108535A patent/RU2110478C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454369C1 (ru) * | 2008-11-18 | 2012-06-27 | Панган Груп Стил Ванадиум & Титаниум Ко., Лтд. | Способ получения оксида ванадия |
RU2492254C1 (ru) * | 2012-06-29 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ извлечения ванадия из кислых растворов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9399804B2 (en) | Method for recovering scandium | |
CN114438347B (zh) | 高氯含钒溶液中提取制备高纯氧化钒的方法 | |
CA1079489A (en) | Continuous production of iron oxide hydroxide | |
CN105800849A (zh) | 一种磺酸类染料及染料中间体的废水处理工艺及装置 | |
CN111206150B (zh) | 一种基于浮游萃取的溶解态高相似稀贵金属富集分离方法 | |
RU2110478C1 (ru) | Способ извлечения ванадия | |
FI3795542T3 (fi) | Kromiyhdisteiden poisto cr(vi)-pitoisista vesifaaseista | |
CA2213781C (en) | Method for the removal of metals from solution by means of activated silica | |
JPH04119919A (ja) | 二酸化チタンの製造方法 | |
CN101636229A (zh) | 从含砷溶液回收金属和分离砷的方法和设备 | |
US5431895A (en) | Process for the removal of lead and cadmium from phosphoric acid | |
EP3697730A1 (en) | Polyferric sulphate solution | |
AU2009101298B4 (en) | Process for recovering gold otherwise lost to the antimony bearing PLS from alkaline leaching of aurostibnite ores | |
RU2181303C2 (ru) | Способ отделения катализатора методом мембранного электродиализа | |
US4394355A (en) | Recovery of catalytically-useful cobalt and like metal moieties from their solid oxalates with EDTA salts | |
US4083915A (en) | Cobalt stripping process | |
EP0440406A2 (en) | Process for producing titanium dioxide | |
EP1067095B1 (en) | A method for the manufacture of ferric sulfate solution and a water treatment agent using the same | |
RU2157420C1 (ru) | Способ переработки ванадийсодержащих конвертерных шлаков | |
EP0186318A1 (en) | Recovery of sulfur from sulfur froth | |
RU2131849C1 (ru) | Способ получения коагулирующе-флокулирующего реагента и способ обработки воды | |
FI70048C (fi) | Foerfarande foer utfaellning av vaerdefull metall ur en med mealljoner belastad organiskt vaetskemedium | |
CN1119424C (zh) | 一种双氧水氧化法提铈工艺 | |
RU2019521C1 (ru) | Способ очистки воды | |
JPS589767B2 (ja) | カリウム回収方法 |