RU2194782C1 - Method of integrated processing of polymetallic production wastes and rendering them harmless - Google Patents

Method of integrated processing of polymetallic production wastes and rendering them harmless Download PDF

Info

Publication number
RU2194782C1
RU2194782C1 RU2001113201A RU2001113201A RU2194782C1 RU 2194782 C1 RU2194782 C1 RU 2194782C1 RU 2001113201 A RU2001113201 A RU 2001113201A RU 2001113201 A RU2001113201 A RU 2001113201A RU 2194782 C1 RU2194782 C1 RU 2194782C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vanadium
pulp
titanium
spent
magnesium
Prior art date
Application number
RU2001113201A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001113201A (en
Inventor
Ю.П. Кудрявский
Ю.Ф. Трапезников
В.П. Казанцев
В.С. Анашкин
В.Ф. Беккер
И.Н. Липунов
С.И. Потеха
О.В. Рахимова
Г.К. Бирюков
В.В. Стрелков
Original Assignee
ООО Научно-производственная экологическая фирма "ЭКО-технология"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО Научно-производственная экологическая фирма "ЭКО-технология" filed Critical ООО Научно-производственная экологическая фирма "ЭКО-технология"
Priority to RU2001113201A priority Critical patent/RU2194782C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2194782C1 publication Critical patent/RU2194782C1/en
Publication of RU2001113201A publication Critical patent/RU2001113201A/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy and chemical technology of inorganic substances. SUBSTANCE: method includes chlorination in melt of alkali metal chlorides with obtaining of spent melts and vapor-gas mixture, separation, purification and utilization of titanium tetrachloride, alkali decomposition of vanadium oxytrichloride, precipitation of ammonium metavanadate, separation of its mother liquor, washing and calcination to produce vanadium pentoxide, hydraulic washing of spent melts in reusable solutions, neutralization of pulp with magnesium suspension, separation of sediments of metal hydroxides from solution. In this case, polymetallic vanadium-containing wastes prior to chlorination are preliminarily subjected to reducing melting at 1600-2000 C together with titanium-containing concentrates. Spent chlorate melts are discharged into mortar liquors, and washing waters of ammonium metavanadate are neutralized. After neutralization successively introduced, first, are hyprochloride pulp, then solution of high-molecular flocculant. Hydroxide pulp is held for some time, and clarified part is discharged, thickened part is filtered out, hydroxide sediment is washed, filtrate and washing waters are combined and directed for production of synthetic carnallite. Hydroxide sediment is mixed, first, with insoluble residue formed in hydraulic washing of spent melts and dust trapped in ore melting of titanium-containing concentrates and polymetallic wastes, then, with ground materials containing chlorides and oxides of magnesium, and obtained paste composition is heated and formed into blocks. Titanium-containing concentrates are used in the form of ilmenite and/or rutile, and/or ilmenorutile. Method is used at metallurgical and chemical-metallurgical plants, for example, at titanium-magnesium plants for recovery of vanadium. EFFECT: increased productivity and provision of rendering harmless of sewage waters. 5 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии и химической технологии неорганических веществ и может быть использовано на предприятиях металлургического и химико-металлургического профиля, например при комплексной переработки и обезвреживания полиметаллических отходов производства на титаномагниевых предприятиях с извлечением ценных компонентов, получением товарных продуктов и обезвреживанием радиоактивных отходов производства. The invention relates to the field of metallurgy and chemical technology of inorganic substances and can be used at metallurgical and chemical-metallurgical enterprises, for example, during complex processing and disposal of polymetallic production wastes at titanium-magnesium enterprises with the extraction of valuable components, production of marketable products, and neutralization of radioactive production wastes.

Предлагаемое изобретение может быть использовано, в частности, для переработки различных отходов производства, содержащих 1-10% V5O5, 10-60% Fe2O3 и оксиды и/или гидроксиды Mn, Ti, Cr, Al, Si, Mg, Ca, а именно:
- сбросных шламов - оксигидратных осадков, образующихся при обезвреживании сливных (сточных) вод от ванадия;
- отвальных шлаков, кеков, шламов и отходов различных производств;
- зол некоторых ТЭЦ.
The present invention can be used, in particular, for processing various production wastes containing 1-10% V 5 O 5 , 10-60% Fe 2 O 3 and oxides and / or hydroxides of Mn, Ti, Cr, Al, Si, Mg , Ca, namely:
- waste sludge - oxyhydrate sediments formed during the neutralization of drain (waste) water from vanadium;
- dump slag, cake, sludge and waste from various industries;
- angry at some CHP plants.

Известен (Гидрометаллургическая переработка ванадийсодержащих отходов // Цветная металлургия, 2000, 1, с. 25-29) способ переработки отходов ОАО "Чусовской металлургический завод", содержащих 1-6% V2O5 и оксиды Fe, Ti, Si, Mn, Cr, Ca, Mg и др.Known (Hydrometallurgical processing of vanadium-containing waste // Non-ferrous metallurgy, 2000, 1, pp. 25-29) a method of processing waste from JSC "Chusovskoy Metallurgical Plant" containing 1-6% V 2 O 5 and oxides of Fe, Ti, Si, Mn, Cr, Ca, Mg, etc.

Согласно известному способу, полиметаллические ванадийсодержащие отходы подвергают двухступенчатому выщелачиванию, причем на первой ступени выщелачивание ведут раствором NaOH (10-40 г/дм3), а на второй - раствором НСl (10-40 г/дм3), полученные растворы затем объединяют, доукрепляют по кислоте и/или щелочи и вновь возвращают на операции выщелачивания. Для получения относительно концентрированных по ванадию растворов (более 15-20 г/дм3) циркуляцию ведут 5-10 раз. Нерастворимый остаток отделяют от раствора и направляют в отвал. В раствор метаванадата натрия (NaVO3) водят NH4Cl, выделяющийся при этом метаванадат аммония отфильтровывают, промывают и прокаливают с получением товарного V2O5, соответствующего требованиям ТУ на V2O5 квалификации ВНО-1 и/или ВНО-2.According to the known method, polymetallic vanadium-containing wastes are subjected to two-stage leaching, the leaching being carried out with a NaOH solution (10-40 g / dm 3 ) in the first stage and with HCl solution (10-40 g / dm 3 ) in the second, the resulting solutions are then combined, add acid and / or alkali and again return to leaching operations. To obtain relatively concentrated solutions of vanadium (more than 15-20 g / dm 3 ), the circulation is 5-10 times. The insoluble residue is separated from the solution and sent to the dump. NH 4 Cl is added to the sodium metavanadate (NaVO 3 ) solution, the ammonium metavanadate released is filtered off, washed and calcined to obtain a marketable V 2 O 5 that meets the requirements of TU for V 2 O 5 qualifications VNO-1 and / or VNO-2.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относятся:
- сложность и многостадийность процесса;
- неудовлетворительная степень извлечения ванадия в товарную продукцию;
- образование большого количества трудно утилизируемых вторичных отходов производства: нерастворимого остатка, сточных вод.
The reasons that impede the achievement of the following technical result include:
- the complexity and multi-stage process;
- unsatisfactory degree of extraction of vanadium in commercial products;
- the formation of a large amount of difficult to recycle secondary production waste: insoluble residue, wastewater.

Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный (Хлорная технология переработки ванадийсодержащих отходов получением товарных продуктов // Цветная металлургия, 2000, 8-9, с. 24-26) способ комплексной переработки полиметаллических ванадийсодержащих отходов, содержащих 1-6% V2O5, оксиды Fe, Ti, Mn, Cr, Si, Al, Ca, Mg и др., принятый за прототип.Of the known analogues, the closest in technical essence and the achieved result is the well-known (Chlorine technology for processing vanadium-containing wastes to produce marketable products // Non-ferrous metallurgy, 2000, 8-9, pp. 24-26) a method for complex processing of polymetallic vanadium-containing wastes containing 1-6 % V 2 O 5 , oxides of Fe, Ti, Mn, Cr, Si, Al, Ca, Mg, etc., adopted as a prototype.

Согласно способу-прототипу, полиметаллические ванадийсодержащие отходы прокаливают при 500-700oС, смешивают с NaCl и/или КСl, нефтяным или пековым коксом и хлорируют при 600-700oС. Отработанные расплавы сливают в воду и/или оборотные растворы при соотношении солевые отходы: водная фаза = 1 : (8÷10). Пульпу циркулируют с получением концентрированных по сумме хлоридов металлов растворов с плотностью 1,21÷1,23 кг/дм3, после чего нейтрализуют известковым или магнезиальным молоком, фильтруют, осадок оксигидратов металлов отделяют от раствора хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов. Парогазовую смесь подвергают солевой очистке в расплаве KCl/NaCl, полученный технический окситрихлорид ванадия (VOCl3+TiCl4) либо используют как товарный продукт в качестве катализатора органического синтеза, либо направляют на получение товарного V2O5 и неорганических сорбентов на основе оксигидратов титана, либо направляют на ректификационно-химическое разделение с получением очищенных TiCl4 и VOCl3 (99,0÷99,9%). Для получения товарного V2O5 окситрихлорид ванадия вливают в раствор NaOH, затем в образующийся раствор метаванадата натрия вводят NH4Cl, выделяющийся NH4VO3 отделяют от маточного раствора, промывают, сушат и прокаливают с получением товарного пентаоксида ванадия.According to the prototype method, the polymetallic vanadium-containing wastes are calcined at 500-700 o C. , mixed with NaCl and / or KCl, petroleum or pitch coke and chlorinated at 600-700 o C. Waste melts are poured into water and / or working solutions in a salt ratio waste: water phase = 1: (8 ÷ 10). The pulp is circulated to obtain solutions with a density of 1.21 ÷ 1.23 kg / dm 3 concentrated by the sum of metal chlorides, then neutralized with milk of lime or magnesia, filtered, the precipitate of metal oxyhydrates is separated from the solution of alkali and alkaline earth metal chlorides. The gas-vapor mixture is subjected to salt cleaning in a KCl / NaCl melt, the obtained technical vanadium oxytrichloride (VOCl 3 + TiCl 4 ) is either used as a commercial product as an organic synthesis catalyst, or sent to produce commercial V 2 O 5 and inorganic sorbents based on titanium oxyhydrates, or sent to distillation-chemical separation to obtain purified TiCl 4 and VOCl 3 (99.0 ÷ 99.9%). To obtain commercial V 2 O 5, vanadium oxytrichloride is poured into a NaOH solution, then NH 4 Cl is introduced into the resulting sodium metavanadate solution, the released NH 4 VO 3 is separated from the mother liquor, washed, dried and calcined to obtain commercial vanadium pentoxide.

Хлорный способ (прототип) по сравнению с гидрохимическим методом (способ-аналог) обеспечивает более высокие технологические показатели извлечения ванадия. Сравнительные испытания показали, что наилучшие результаты наблюдаются при хлорной переработке различных полиметаллических ванадиевых промпродуктов - техногенного сырья, содержащих от 10 до 80% V2O5. Однако в случае использования хлорной технологии для извлечения ванадия из отходов производства, содержащих 1-10% V2O5, технико-экономические и технологические показатели резко падают.The chlorine method (prototype) in comparison with the hydrochemical method (analogue method) provides higher technological indicators of vanadium extraction. Comparative tests showed that the best results are observed during the chlorine processing of various polymetallic vanadium industrial products - technogenic raw materials containing from 10 to 80% V 2 O 5 . However, in the case of using chlorine technology to extract vanadium from production wastes containing 1-10% V 2 O 5 , technical, economic and technological indicators drop sharply.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится большой расход газообразного хлора на хлорирование сопутствующих металлов (Fe, Cr, Mn, Al и др.) и образование большого количества вторичных отходов производства в форме отработанного расплава, содержащего помимо KCl/NaCl хлориды металлов-примесей (Fe, Cr, Mn и др.), что, в свою очередь, связано с их высоким содержанием в исходных полиметаллических ванадийсодержащих (1-10% V2O5) отходах производства; кроме того, специфика состава исходных ванадийсодержащих отходов и отсутствие избирательности самого процесса хлорирования (при 600-800oС хлорируются практически все соединения металлов, присутствующие в ванадийсодержащих отходах) приводят к уменьшению полезной мощности хлоратора и снижению его производительности по основным ценным компонентам: VОСl3 и TiCl4. Другой причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата, является то, что в способе-прототипе не предусмотрено обезвреживание высокотоксичных ванадийсодержащих сточных вод - маточных растворов и промвод метаванадата аммония. Не предусмотрены также возможность утилизации оксигидратного полиметаллического осадка и перевода в удобную для длительного хранения безопасную для окружающей среды форму.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below include the high consumption of gaseous chlorine for the chlorination of related metals (Fe, Cr, Mn, Al, etc.) and the formation of a large amount of secondary production waste in the form of spent melt containing metal chlorides in addition to KCl / NaCl -impurities (Fe, Cr, Mn, etc.), which, in turn, is associated with their high content in the initial polymetallic vanadium-containing (1-10% V 2 O 5 ) production waste; in addition, the specific composition of the initial vanadium-containing wastes and the lack of selectivity of the chlorination process itself (at 600-800 o С almost all metal compounds present in vanadium-containing wastes are chlorinated) lead to a decrease in the useful capacity of the chlorinator and a decrease in its productivity with respect to the main valuable components: VOCl 3 and TiCl 4 . Another reason that impedes the achievement of the technical result indicated below is that the prototype method does not provide for the neutralization of highly toxic vanadium-containing wastewater - mother liquors and the promotion of ammonium metavanadate. The possibility of disposing of oxyhydrate polymetallic sludge and transferring it into an environmentally friendly form suitable for long-term storage is also not provided.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении избирательного извлечения ванадия из относительно бедного по V2O5 редкометаллического техногенного сырья, содержащего 1-10% V2O5, утилизации и дезактивации вторичных отходов производства.The claimed invention is aimed at solving the problem of providing selective extraction of vanadium from a relatively low V 2 O 5 rare metal man-made material containing 1-10% V 2 O 5 , recycling and decontamination of secondary production waste.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявленного изобретения, заключается в уменьшении образования ("выхода") вторичных отходов производства (в форме отработанного расплава и возгонов хлораторов); повышении степени полезного использования хлора, увеличении производительности процесса в целом и обеспечении обезвреживания сточных вод и перевода полиметаллических осадков, радиоактивной пыли и нерастворимого остатка в хранимую безопасную форму. The technical result that can be obtained by implementing the claimed invention is to reduce the formation ("yield") of secondary production waste (in the form of spent melt and sublimators of chlorinators); increasing the degree of beneficial use of chlorine, increasing the productivity of the process as a whole and ensuring the neutralization of wastewater and the conversion of polymetallic sludge, radioactive dust and insoluble residue into a stored safe form.

Указанный технический результат при осуществлении заявленного изобретения достигается тем, что в известном способе переработки полиметаллических отходов производства, включающем их прокаливание, хлорирование в расплаве хлоридов щелочных металлов с получением отработанных расплавов и парогазовой смеси, разделение, очистку и утилизацию тетрахлорида титана, разложение окситрихлорида ванадия, осаждение метаванадата аммония, отделение его от маточного раствора, промывку и прокалку с получением пентаоксида ванадия, слив отработанных расплавов в оборотные растворы, нейтрализацию и обезвреживание пульпы путем обработки магнезиальной суспензией на основе магнийсодержащих оксидных и хлоридных веществ, фильтрование пульпы и отделение оксигидратного осадка от хлоридного раствора, особенность заключается в том, что ванадийсодержащие отходы (ВО) перед хлорированием предварительно подвергают восстановительной плавке при 1600-2000oС в рудно-термических печах (РТП) совместно с титаносодержащими концентратами (ТК) при массовом соотношении ВО: ТК= 1: (10-20) отработанные расплавы сливают в ванадийсодержащие маточные растворы и промводы метаванадата аммония, нейтрализуют до рН 7-10, преимущественно 8-9 магнезиальной суспензией с концентрацией MgO 50-150 г/дм3, нейтрализацию ведут при непрерывном барботировании воздухом, затем в пульпу после нейтрализации последовательно вводят сначала гипохлоритную пульпу, содержащую 40-100 г/дм3 Са(СlO)2 в количестве 3-10%(об.), затем раствор высокомолекулярного флокулянта, фильтруют, влажную пасту суммы оксигидратов металлов промывают 1-3 объемами исходной магнезиальной суспензией на 1 объем оксигидратного осадка, смешивают с магнийсодержащими минеральными оксидными и хлоридными материалами при соотношении 1:(0,1-1,0) с инертными наполнителями и формуют в блоки.The specified technical result in the implementation of the claimed invention is achieved by the fact that in the known method of processing polymetallic production wastes, including calcining, chlorinating in a melt of alkali metal chlorides to produce spent melts and gas mixture, separation, purification and utilization of titanium tetrachloride, decomposition of vanadium oxytrichloride, precipitation ammonium metavanadate, separating it from the mother liquor, washing and calcining to obtain vanadium pentoxide, discharging spent p alloys into working solutions, neutralization and neutralization of pulp by treatment with a magnesia suspension based on magnesium-containing oxide and chloride substances, filtering the pulp and separating the oxyhydrate precipitate from the chloride solution, the peculiarity is that the vanadium-containing wastes (WO) are subjected to reduction smelting at 1600 before chlorination -2000 o C ore-smelting furnaces (RTP) together with titaniferous concentrates (TC) at a weight ratio of BO: TC = 1: (10-20) waste melts cl vayut vanadium in the mother liquors and promvody ammonium metavanadate, neutralized to a pH of 7-10, preferably 8-9 magnesia slurry with a concentration of MgO 50-150 g / dm 3, neutralization is carried out at continuous gassing with air, and then into the slurry after neutralization sequentially administered initially hypochlorite a pulp containing 40-100 g / dm 3 Ca (ClO) 2 in an amount of 3-10% (vol.), then a solution of a high molecular weight flocculant, filtered, the wet paste, the amount of metal oxyhydrates is washed with 1-3 volumes of the initial magnesia suspension per 1 volume o xhydrate precipitate, mixed with magnesium-containing mineral oxide and chloride materials at a ratio of 1: (0.1-1.0) with inert fillers and molded into blocks.

Предпочтительно в качестве титаносодержащих концентратов использовать ильменит и/или рутил и/или ильменорутил. It is preferable to use ilmenite and / or rutile and / or ilmenorutil as titanium-containing concentrates.

При этом в качестве магнийсодержащих оксидных и хлоридных материалов используют измельченные шламы карналлитовых хлораторов магниевого производства, содержащих, мас.%: MgO 30-50; MgCl2 30-50; остальное - хлориды К, Na и др.Moreover, as the magnesium-containing oxide and chloride materials, crushed sludges of carnallite chlorinators of magnesium production are used, containing, wt.%: MgO 30-50; MgCl 2 30-50; the rest is chlorides K, Na, etc.

При этом в качестве инертного наполнителя используют нерастворимый остаток от гидроудаления отработанного расплава. At the same time, an insoluble residue from the hydraulic removal of the spent melt is used as an inert filler.

При прочих равных условиях предлагаемый способ, характеризующийся новыми приемами выполнения действий и новым порядком выполнения действий, использованием определенных веществ, без которых невозможно осуществление самого способа, новыми режимами и параметрами осуществления процесса, обеспечивает достижение технического результата при осуществлении заявленного изобретения. Ceteris paribus, the proposed method, characterized by new methods of performing actions and a new order of actions, using certain substances, without which it is impossible to implement the method itself, new modes and parameters of the process, provides a technical result in the implementation of the claimed invention.

Проверка патентоспособности заявленного изобретения показывает, что оно соответствует изобретательскому уровню, так как не следует для специалистов явным образом. Checking the patentability of the claimed invention shows that it corresponds to the inventive step, as it should not be obvious to specialists.

Анализ уровня техники свидетельствует о том, что в книжной, журнальной, патентной литературе отсутствуют сведения о вышеприведенной совокупности существенных признаков заявленного способа для комплексной переработки и обезвреживания полиметаллических отходов производства, содержащих 1-10% V2O5. При этом анализ совокупности признаков заявленного изобретения и достигаемого при этом результата показывает, что между ними существует вполне определенная причинно-следственная связь, выражающаяся в том, что осуществление процесса извлечения ванадия из отходов в строго определенных вышеуказанных условиях и режимах обеспечивает, с одной стороны, высокую степень извлечения ванадия их отходов в товарную продукцию - VOCl3 и/или V2O5, а с другой стороны, обеспечивает обезвреживание высокотоксичных вторичных отходов производства и перевод их в форму, пригодную для длительного безопасного хранения.The analysis of the prior art indicates that in the book, magazine, patent literature there is no information about the above set of essential features of the claimed method for the integrated processing and disposal of polymetallic waste products containing 1-10% V 2 O 5 . At the same time, analysis of the totality of the features of the claimed invention and the result achieved at the same time shows that there is a well-defined causal relationship between them, expressed in the fact that the implementation of the process of extracting vanadium from wastes under the strictly defined conditions and conditions above ensures, on the one hand, a high degree of vanadium extraction of waste into marketable products - VOCl 3 and / or V 2 O 5, and on the other hand provides highly defusing secondary waste production and transfer x in a form suitable for long-term safe storage.

Необходимо при этом особенно подчеркнуть, что при нарушении установленных оптимальных режимов процесса и строго определенной последовательности действий и операций вышеуказанный технический результат не достигается. It is especially necessary to emphasize that in violation of the established optimal process conditions and a strictly defined sequence of actions and operations, the above technical result is not achieved.

Следует также отметить, что установленная причинно-следственная связь явным образом не следует для специалистов и никак не вытекает из литературных данных по металлургии и по химии и технологии ванадия и его соединений и выражается в следующем. It should also be noted that the established causal relationship does not explicitly follow for specialists and does not follow from the literature data on metallurgy and on the chemistry and technology of vanadium and its compounds and is expressed in the following.

Экспериментально установлено, что предварительная восстановительная плавка в рудно-термической печи ванадийсодержащих отходов (1-10% V2O5) совместно с титансодержащими концентратами перед хлорированием обеспечивает уменьшение образования ("выхода") вторичных отходов производства (в форме отработанного расплава и возгонов хлораторов), повышение степени полезного использования хлора и увеличение производительности процесса в целом.It has been experimentally established that preliminary reduction smelting in a ore-thermal furnace of vanadium-containing waste (1-10% V 2 O 5 ) together with titanium-containing concentrates before chlorination provides a reduction in the formation ("yield") of secondary production waste (in the form of spent melt and sublimators of chlorinators) , increasing the degree of beneficial use of chlorine and increasing the productivity of the process as a whole.

Опытным путем установлено, что наиболее целесообразно восстановительную плавку ванадийсодержащих отходов (ВО) проводить в присутствии титаносодержащих концентратов (ТК) при массовом соотношении ВО:ТК=1:(10-20). При соотношении меньшем (1:20), например при ВО:ТК=1:40, не окупаются затраты на монтаж и обслуживание установки приготовления и подачи в РТП ванадийсодержащих полиметаллических отходов. При соотношении большем 1:10, например 1:5, получаемый титановый шлак обогащен по оксиду железа, что ведет к нерациональному использованию хлора на последующей стадии хлорирования и образованию значительного количества вторичных отходов производства - отработанного расплава и возгонов титановых хлораторов. It has been experimentally established that it is most expedient to conduct the reduction melting of vanadium-containing wastes (WO) in the presence of titanium-containing concentrates (TK) with a mass ratio of BO: TK = 1: (10-20). When the ratio is less than (1:20), for example, at VO: TK = 1: 40, the costs of installation and maintenance of the unit for the preparation and supply of vanadium-containing polymetallic waste to the RTP do not pay off. With a ratio greater than 1:10, for example 1: 5, the resulting titanium slag is enriched in iron oxide, which leads to the irrational use of chlorine in the subsequent chlorination stage and the formation of a significant amount of secondary production waste - spent melt and sublimates of titanium chlorinators.

Использование в качестве титаносодержащих концентратов ильменита и/или рутила и/или ильменорутила не требует каких-либо дополнительных изменений в аппаратурно-технологическом оформлении процесса производства титана в целом: все операции по предлагаемому изобретению удачно "вписываются" в существующую технологию восстановительной рудно-термической плавки концентратов, хлорирования шлаков и ректификационно-химического разделения TiCl4 и VOCl3.The use of ilmenite and / or rutile and / or ilmenorutil as titanium-containing concentrates does not require any additional changes in the hardware and technological design of the titanium production process as a whole: all operations according to the invention successfully fit into the existing technology of ore-thermal reduction smelting concentrates , chlorination of slag and distillation-chemical separation of TiCl 4 and VOCl 3 .

Экспериментально установлено, что восстановительную плавку в РТП ванадийсодержащих отходов совместно с титановым концентратом проводить при 1600-2000oС. При температуре ниже 1600oС процесс неоправданно растянут во времени, при этом существенно ниже степень обогащения концентрата по титану и ванадию, а при температуре выше 2000oС необходимо применение дорогостоящей футеровки печи, существенно увеличивается образование радиоактивной пыли РТП.It was experimentally established that the reduction melting in the RTP of vanadium-containing waste together with titanium concentrate is carried out at 1600-2000 o С. At a temperature below 1600 o С, the process is unreasonably extended in time, while the degree of enrichment of the concentrate in titanium and vanadium is significantly lower, and at a temperature above 2000 o With the need to use an expensive lining of the furnace, significantly increases the formation of radioactive dust RTP.

Опытным путем установлено, что наиболее рационально отработанный расплав (ОР) сливать не в воду, а в ванадийсодержащие сточные воды (СВ) при соотношении ОР:СВ=1:(8-12), при этом получаемую пульпу циркулировать 4-6 раз и далее нейтрализовать. При соотношении меньшем 1:8 наблюдаются "хлопки" при сливе расплава из хлоратора, а при соотношении большем 1:12 неоправданно увеличивается объем перерабатываемых растворов. Слив отработанных расплавов в ванадийсодержащие сточные воды обеспечивает благоприятные условия для взаимного обезвреживания двух различных видов отходов и дает возможность повысить степень очистки растворов (сточных вод) от ванадия (V), железа (II) и марганца (II). It was experimentally established that the most rationally worked out melt (OR) should not be drained into water, but into vanadium-containing wastewater (CB) with the ratio OR: CB = 1: (8-12), while the resulting pulp should be circulated 4-6 times and further neutralize. When the ratio is less than 1: 8, “pops” are observed when the melt is drained from the chlorinator, and when the ratio is greater than 1:12, the volume of the processed solutions unreasonably increases. The discharge of spent melts into vanadium-containing wastewater provides favorable conditions for the mutual neutralization of two different types of waste and makes it possible to increase the degree of purification of solutions (wastewater) from vanadium (V), iron (II), and manganese (II).

Нейтрализацию пульпы целесообразно проводить магнезиальной суспензией, полученной на основе магнезиальных магнийсодержащих оксидных минеральных веществ, выбранных из ряда: брусит, магнезит, серпентинит, так как в этом случае имеется возможность утилизации образующихся фильтратов - растворов (MgCl2 + КСl и примеси NaCl и СаСl2) для получения синтетического карналлита, используемого затем для производства металлического магния.It is advisable to neutralize the pulp with a magnesian suspension obtained on the basis of magnesian magnesium-containing oxide minerals selected from the series: brucite, magnesite, serpentinite, since in this case it is possible to dispose of the formed filtrates - solutions (MgCl 2 + KCl and impurities NaCl and CaCl 2 ) to obtain synthetic carnallite, which is then used to produce magnesium metal.

Выбор оптимальной концентрации магнезиальной суспензии (MgO 50-150 г/дм3) обусловлен тем, что ниже 50 г/дм3 требуется большой объем бакового оборудования, а при концентрации MgO выше 150 г/дм3 процесс нейтрализации осложняется в связи с повышением вязкости суспензии и вследствие отложения твердой фазы суспензии в объеме оборудования. Нейтрализация пульпы магнезиальной суспензией при рН 7-10 (преимущественно 8-9), при барботировании воздуха и подачей затем 3-10% (об.) гипохлоритной пульпы (40-100 г/дм3 Са(СlO)2 обеспечивает практически полную очистку растворов от примесей II-V валентных металлов. При рН <7 происходит неполное осаждение оксигидратов, а при рН>10 наблюдается непроизводительный расход реагентов. Барботаж воздухом и обработка небольшим количеством гипохлоритной пульпы применительно к перерабатываемым отходам является наиболее простым способом доосаждения соединений Fe и Мn. При большей дозировке (более 3-10%) гипохлоритной пульпы наблюдается обратный процесс - переход марганца, ванадия, хрома из твердой фазы в раствор.The choice of the optimal concentration of magnesian suspension (MgO 50-150 g / dm 3 ) is due to the fact that a large volume of tank equipment is required below 50 g / dm 3 , and at a MgO concentration above 150 g / dm 3 the neutralization process is complicated due to an increase in the viscosity of the suspension and due to the deposition of the solid phase of the suspension in the volume of equipment. Neutralization of the pulp with a magnesian suspension at pH 7-10 (mainly 8-9), while bubbling air and then supplying 3-10% (vol.) Of hypochlorite pulp (40-100 g / dm 3 Ca (ClO) 2 provides almost complete cleaning of solutions from impurities of II-V valence metals. At pH <7, incomplete precipitation of oxyhydrates occurs, and at pH> 10 there is an unproductive consumption of reagents. Air sparging and treatment with a small amount of hypochlorite pulp as applied to recyclable waste is the easiest way to re-precipitate the compound . Fe and Mn at high doses (over 10.3%) hypochlorite pulp occurs a reverse process - the transition manganese, vanadium, chromium from the solid phase into solution.

Опытным путем установлено, что наиболее рациональным способом переработки пульпы после нейтрализации и доосаждения Fe и Мn является следующая последовательность операций: обработка высокомолекулярным флокулянтом (ВМФ), выдержка без перемешивания 0,5-2 ч (отстаивают), фильтрование, смешение полученной влажной пасты суммы оксигидратов металлов с нерастворимым остатком от гидроудаления, тонкодисперсной пылью от РТП, затем с измельченными материалами, содержащими MgCl2 и Mg при соотношении 1:(0,5-2), нагревание полученной композиции (150-300oС) и последующее формирование обеспечивает перевод высокотоксичных отходов, содержащих хром, марганец, ванадий, торий, продукты его распада, железо и др. в непылящую и нерастворимую атмосферными осадками, грунтовыми и подпочвенными водами, форму, удобную для транспортировки и длительного хранения. При других условиях и при других соотношениях отверждения отходов не происходит, то есть не достигается один из основных важных технических результатов.It has been experimentally established that the most rational way of processing pulp after neutralizing and re-precipitating Fe and Mn is the following sequence of operations: treatment with a high molecular weight flocculant (Navy), holding without stirring for 0.5-2 hours (settling), filtering, mixing the resulting wet paste with the amount of oxyhydrates metals from insoluble residue by hydroremoval, fine dust from RTP, then crushed materials containing MgCl 2 and Mg at a ratio of 1: (0.5-2), heating the resulting composition (150-300 o C) and after blowing formation provides translation of highly toxic waste containing chromium, manganese, vanadium, thorium, its breakdown products, iron et al., non-dusting and insoluble precipitation, groundwater and subsurface waters form suitable for transportation and long term storage. Under other conditions and with other ratios of solidification of the waste does not occur, that is, one of the main important technical results is not achieved.

Кроме того, влажную пасту оксигидратов металлов, получаемую в процессе нейтрализации пульпы, смешивают с магнийсодержащими минеральными оксидными веществами (материалами) и инертным наполнителем при соотношении 1:(1-0,1). Это соотношение является оптимальным для обеспечения прочностных свойств получаемых блоков и установлено оно опытным путем. In addition, the wet paste of metal oxyhydrates obtained in the process of neutralizing the pulp is mixed with magnesium-containing mineral oxide substances (materials) and an inert filler at a ratio of 1: (1-0.1). This ratio is optimal for ensuring the strength properties of the resulting blocks and it has been established experimentally.

При этом установлено также, что наиболее рационально в качестве магнийсодержащего оксидного и хлоридного материала использовать измельченные шламы карналлитовых хлораторов, так как это позволяет при прочих равных условиях утилизировать отходы производства магния, использовать их для отверждения других видов отходов. It was also established that it is most rational to use crushed slurries of carnallite chlorinators as magnesium-containing oxide and chloride material, since this allows, ceteris paribus, to utilize magnesium production waste and use it for solidification of other types of waste.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления предлагаемого изобретения с получением вышеуказанного результата, приведены в примере. Information confirming the possibility of implementing the present invention to obtain the above result is shown in the example.

Пример
Сравнительные испытания различных способов комплексной переработки и обезвреживания полиметаллических отходов производства, исследования по поиску оптимальных условий (температура, время, соотношение исходных компонентов, концентрация реагентов, последовательность операций и т.п.) проведены с полиметаллическими ванадийсодержащими отходами цеха феррованадия ОАО "Чусовской металлургический завод".
Example
Comparative tests of various methods for the complex processing and disposal of polymetallic industrial wastes, studies to find optimal conditions (temperature, time, ratio of starting components, concentration of reagents, sequence of operations, etc.) were carried out with polymetallic vanadium-containing wastes of the ferrovanadium workshop of Chusovskaya Metallurgical Plant OJSC .

Эти отходы содержали, мас. %: V2O5 - 5,0; Fе2O3- 50; ТiO2- 8,5; МnО2- 8,0; Сr2О3- 6,0; Аl2О3- 2,5; CaO - 2,0; MgO - 1,0 и др.These wastes contained, wt. %: V 2 O 5 - 5.0; Fe 2 O 3 - 50; TiO 2 - 8.5; MnO 2 - 8.0; Cr 2 O 3 - 6.0; Al 2 O 3 - 2.5; CaO - 2.0; MgO - 1.0, etc.

В первой серии опытов отходы вышеуказанного состава перерабатывали согласно способу-прототипу: хлорировали в солевом хлораторе в отработанном электролите процесса электролитического получения магния из карналлита, состава, мас. %: КСl - 75, NaCI - 5, MgCl2- 6, CaCl2- 3 и др. Хлорирование вели при 750± 50oС. В процессе хлорирования TiCl4 и VOCl3 из титанового шлака переходит в парогазовую смесь, которую очищали от примесей FеСl3, АlСl3 и др. в солевом (КСl) фильтре, конденсировали, смесь хлоридов (VOCl3+TiCl4) разделяли ректификацией с получением очищенных продуктов: TiCl4 и VOCl3. Из полученного окситрихлорида ванадия получали пентаоксид ванадия согласно действующей технологии - путем щелочного разложения с последующим введением в раствор хлорида аммония NH4Cl, кристаллизацией метаванадата аммония NH4VO3, фильтрованием, промывкой, сушкой и прокалкой с получением товарного V2O5, соответствующего, как показали результаты химанализа, требованиям ТУ на V2O5 квалификации ВНО-1.In the first series of experiments, the waste of the above composition was processed according to the prototype method: it was chlorinated in a salt chlorinator in the spent electrolyte of the process of electrolytic production of magnesium from carnallite, composition, wt. %: KCl - 75, NaCI - 5, MgCl 2 - 6, CaCl 2 - 3, etc. Chlorination was carried out at 750 ± 50 o С. In the process of chlorination of TiCl 4 and VOCl 3 from titanium slag passes into the vapor-gas mixture, which was purified from impurities FeCl 3 , AlCl 3 and others in a salt (KCl) filter were condensed, a mixture of chlorides (VOCl 3 + TiCl 4 ) was separated by distillation to obtain purified products: TiCl 4 and VOCl 3 . From the obtained vanadium oxytrichloride, vanadium pentoxide was obtained according to the current technology — by alkaline decomposition followed by addition of ammonium chloride NH 4 Cl into the solution, crystallization of ammonium metavanadate NH 4 VO 3 , filtration, washing, drying and calcination to obtain a commodity V 2 O 5 corresponding to as shown by the results of chemical analysis, the requirements of technical specifications for V 2 O 5 qualifications VNO-1.

Отработанные расплавы (КСl, NaCl, MgCl2, СаСl2, FeCl2, МnСl3, СrСl3 и др. ) и возгоны (КСl, NaCl, FеСl3, АlСl3, примеси VOСl3, TiCl4, ZrCl4 и др.) сливали в воду при соотношении расплав: вода = 1:10, раствор циркулировали 5 раз до получения насыщенного по сумме хлоридов металлов растворы, после чего нейтрализовали до рН 7 магнезиальной суспензией, оксигидратный осадок отделяли от хлоридного раствора (КСl, NaCl, MgCl2, CaCl2, примесей МnСl2, FеСl2), как непригодных по содержанию металлов-примесей, сбрасывали в канализацию.Waste melts (KCl, NaCl, MgCl 2 , CaCl 2 , FeCl 2 , MnCl 3 , CrCl 3 , etc.) and sublimates (KCl, NaCl, FeCl 3 , AlCl 3 , impurities VOCl 3 , TiCl 4 , ZrCl 4 , etc. ) was poured into water at a melt: water ratio of 1:10, the solution was circulated 5 times to obtain solutions saturated with the total amount of metal chlorides, then neutralized to pH 7 with a magnesia suspension, the oxyhydrate precipitate was separated from the chloride solution (KCl, NaCl, MgCl 2 , CaCl 2 , impurities MnCl 2 , FeCl 2 ), as unsuitable for the content of metal impurities, was discharged into the sewer.

Установлено, что в вышеуказанных условиях, при проведении согласно способу-прототипу:
"выход" вторичных солевых отходов - отработанного расплава и возгонов составил 1,9 т на 1 т исходных полиметаллических ванадийсодержащих отходов;
"выход" влажного оксигидратного кека (влажность≈60%) и нерастворимого остатка составил 1,6 т на 1 т исходных прокаленных отходов;
объем сточных вод - фильтратов после отделения оксигидратного осадка 3 м3 на 1 т исходных отходов.
It is established that in the above conditions, when carried out according to the prototype method:
the "output" of secondary salt waste - spent melt and sublimates amounted to 1.9 tons per 1 ton of the initial polymetallic vanadium-containing waste;
the “yield” of wet oxyhydrate cake (humidity ≈60%) and insoluble residue was 1.6 tons per 1 ton of initial calcined waste;
the volume of wastewater - filtrates after separation of the oxyhydrate sludge 3 m 3 per 1 ton of source waste.

объем неутилизируемых ванадийсодержащих сточных вод (маточных растворов и промвод NH4VO3) - 80 м3 на 1 т V2O5 концентрация ванадия в этих стоках составила от 0,1 г/дм3 (последние порции промвод NH4VO3) до 1,5-2 г/дм3 - маточные растворы после отделения NH4VO3 (В соответствии с действующими нормами и требованиями ПДК по ванадию 0,1 мг/дм3).the volume of non-utilizable vanadium-containing wastewater (mother liquors and NH 4 VO 3 promo-vate) is 80 m 3 per 1 t V 2 O 5 the concentration of vanadium in these effluents ranged from 0.1 g / dm 3 (last portions NH 4 VO 3 promo-v) 1.5-2 g / dm 3 - mother liquors after separation of NH 4 VO 3 (In accordance with current standards and MPC requirements for vanadium 0.1 mg / dm 3 ).

Во второй серии опытов процесс переработки и обезвреживания полиметаллических отходов производства осуществляли согласно заявляемому способу. Для этого полиметаллические ванадийсодержащие отходы перед хлорированием предварительно подвергали восстановительной плавке в электродуговой печи при температуре 1800± 50oС совместно с титановым концентратом (ильмено-рутил), содержащим 64% ТiO2, 32% FeO и до 4% примесей оксидов Cr, Mn, Al, Zr и др. Для этого отходы, имеющие состав, аналогичный указанному выше, прокаливали при 500oС в течение 2 ч, смешивали (1:15) с ильмено-рутилом (≈TiO2• 2FeTiO3) и пековым коксом, эту смесь загружали в электродуговую печь и проводили восстановительную плавку по режиму, соответствующему режиму ведения плавки в печи РТП при получении титанового шлака. Полученные расплавы шлака и чугуна разливали по изложницам. При этом слив расплава организовали так, что получили шлак и попутный металл (чугун) в различных изложницах. Соотношение чугун: титановый шлак=0,6:1. Установлено, что шлак содержал 1,0±0,2% V2O5.In the second series of experiments, the processing and disposal of polymetallic waste products was carried out according to the claimed method. To do this, the polymetallic vanadium-containing wastes were preliminarily subjected to reduction melting in an electric arc furnace at a temperature of 1800 ± 50 ° С together with a titanium concentrate (ilmeno-rutile) containing 64% TiO 2 , 32% FeO and up to 4% impurities of oxides Cr, Mn, before chlorination. Al, Zr and others. For this, waste having a composition similar to the above was calcined at 500 o C for 2 hours, mixed (1:15) with ilmeno-rutile (≈TiO 2 • 2FeTiO 3 ) and pitch coke, this the mixture was loaded into an electric arc furnace and reductive melting was carried out according to the regime, respectively the current melting mode in the RTP furnace upon receipt of titanium slag. The resulting melts of slag and cast iron were poured into the molds. At the same time, the melt discharge was organized in such a way that they received slag and associated metal (cast iron) in various molds. The ratio of cast iron: titanium slag = 0.6: 1. It was found that the slag contained 1.0 ± 0.2% V 2 O 5 .

Полученный шлак, обогащенный по TiO2, размалывали и смешивали согласно существующей технологии с отработанным электролитом процесса электролитического получения магния из карналлита состава, мас.%: КСl -75, NaCl - 5, MgCl2 - 6, СаСl2- 3 и нефтекоксом. Хлорирование вели в титановом хлораторе при 750±50oС без изменения режима работы хлоратора, то есть по установленной технологии. В процессе хлорирования VOCl3 и ТiСl4 из титанового шлака переходили в парогазовую смесь, которую очищали от примесей FеСl3, АlСl3 и др. в солевом (КСl) фильтре, конденсировали, смесь хлоридов (VOCl3+TiCl4) разделяли ректификационно-химическим методом (по принятой технологической схеме) с получением очищенных продуктов: TiCl4 и VOCl3.The resulting slag enriched in TiO 2 was grinded and mixed according to the existing technology with the spent electrolyte of the process for the electrolytic production of magnesium from carnallite composition, wt.%: KCl-75, NaCl - 5, MgCl 2 - 6, CaCl 2 - 3 and petroleum coke. Chlorination was carried out in a titanium chlorinator at 750 ± 50 o С without changing the mode of operation of the chlorinator, that is, according to the established technology. During chlorination, VOCl 3 and TiCl 4 from titanium slag were transferred to a gas-vapor mixture, which was purified from FeCl 3 , AlCl 3, and other impurities in a salt (KCl) filter, condensed, and the chloride mixture (VOCl 3 + TiCl 4 ) was separated by distillation-chemical by the method (according to the adopted technological scheme) to obtain purified products: TiCl 4 and VOCl 3 .

Из полученного окситрихлорида ванадия получали пентаоксид ванадия согласно действующей технологии - путем щелочного разложения с последующим введением в раствор хлорида аммония NH4Cl, кристаллизацией метаванадата аммония NH4VO3, фильтрованием, промывкой, сушкой и прокалкой с получением товарного V2O5, соответствующего, как показали результаты химанализа, требованиям ТУ на V2O5 квалификации ВНО-1.From the obtained vanadium oxytrichloride, vanadium pentoxide was obtained according to the current technology — by alkaline decomposition followed by addition of ammonium chloride NH 4 Cl into the solution, crystallization of ammonium metavanadate NH 4 VO 3 , filtration, washing, drying and calcination to obtain a commodity V 2 O 5 corresponding to as shown by the results of chemical analysis, the requirements of technical specifications for V 2 O 5 qualifications VNO-1.

Отработанные расплавы из хлоратора периодически (2-3 раза в смену) сливали в ванадийсодержащие сточные воды (0,2 - 2 г/дм3 V2O5) - маточные растворы и промводы NH4VO3. Слив вели при соотношении расплав: стоки = 1: (10±1), образующуюся пульпу (55±5o) охлаждали до 30-35oС и циркулировали 5 раз в системе ванна гидроудаления - циркуляционный бак - гидроотстойник. В этих условиях в гидроотстойнике происходило осаждение грубодисперсных частиц водонерастворимой части отработанного расплава (до 45-55% от общей массы водонерастворимой части расплава. Общая масса водонерастворимого остатка (представляющего собой непрохлорированную часть титанового шлака, углеродный восстановитель: ТiO2, FеТiO3, Fе2О3, SiO2, Аl2O3 ZrO2, ThO2 и частично оксигидраты поливалентных металлов) составила 250±25 кг на 1 т отработанного расплава, сливаемого из хлоратора. Плотность образующейся пульпы: 1,18-1,20 кг/дм3. Выход пульпы в указанных условиях составил 2,2-2,5 м3 на 1 т отработанного расплава. Водная фаза пульпы представляет собой практически насыщенный (или близкий к насыщенному) раствор хлоридов К, Na, Mg, Ca, хлоридов и оксихлоридов Fe(II, III), Cr(III), V(IV и V), Mn(II), Ti(IV), Th, Zr, Al, Sc и др. металлов. Для обезвреживания этой пульпы от токсичных металлов пульпу перекачивали из циркуляционного бака в бак-накопитель либо непосредственно в реактор для осаждения и нейтрализации, куда подавали при непрерывном перемешивании (путем барботирования воздухом) магнезиальную суспензию с содержанием MgO 100±10 г/дм3. В различных опытах для приготовления магнезиального молока (суспензии) использовали предварительно измельченные (менее 100 мкм) магнийсодержащие оксидные минеральные вещества: брусит или магнезит, или серпентинит либо их смеси. (В отдельных опытах вышеуказанные минеральные магнийсодержащие оксидные материалы - магнезит, серпентинит - перед их использованием для приготовления магнезиального молока (суспензии) подвергали термоактивации - путем прокаливания при 500-800oС). Нейтрализацию пульпы (подачу магнезиального молока) вели до рН 8,5±0,5, после чего в пульпу при перемешивании последовательно вводили сначала гипохлоритную пульпу, содержащую 80±20 г/дм3 Са(ОСl)2 и 15±5 г/дм3 СаО (отход производства, образующийся на различных стадиях титано-магниевых переделов при очистке отходящих газов от хлора известковым молоком, содержащим 100±20 г/дм3 СаО). Введение в оксигидратную пульпу небольшого количества (3÷5 не более 10 об. %) гипохлоритной пульпы обеспечивает, как показали результаты испытаний, при прочих равных условиях более высокую степень очистки растворов от железа (II) и марганца (II) за счет их окисления до железа (III) и марганца (IV). При высокой дозировке гипохлоритной пульпы наблюдается отрицательный эффект - переход в водную фазу соединений марганца (VII), хрома (VI) и ванадия (V). После обработки исходной пульпы магнезиальной суспензией и гипохлоритной пульпой в образующуюся оксигидратную пульпу вводили (при включенной мешалке) разбавленные (от 0,01 до 0,2%) растворы высокомолекулярных флокулянтов (ВМФ) в количестве от 2 до 10 об. %, в качестве которых были использованы полиакриламид (ПАА) и/или гидролизованный полиакриламид (ГПАА) и/или праестол. После обработки ВМФ пульпу выдерживали (без перемешивания) в реакторе в течение 1±0,5 ч, осветленную часть сливали, а сгущенную пульпу подавали на фильтр-пресс. Оксигидратный осадок отделяли от маточного раствора (КСl + MgCl2, примеси СаСl2, NaCl) и промывали на фильтре исходной магнезиальной суспензией (100±10 г/дм3 MgO) в количестве (2±0,5) объемов на 1 объем оксигидратного осадка, промводы объединяли с маточным раствором. Объединенный хлоридный раствор выпаривали, затем направляли на получение синтетического карналлита - согласно известной существующей технологии - путем двухстадийного обезвоживания: сначала в печах кипящего слоя, затем для окончательного обезвоживания в карналлитовых хлораторах с получением товарного продукта - обезвоженного синтетического карналлита, который, как показали результаты химического анализа, по всем нормируемым примесям (по содержанию Fe, Mn, V, Ti, Zr и др.) полностью соответствует требованиям действующих ТУ на карналлит для электролитического производства магния. В качестве отходов производства на второй стадии процесса обезвоживания образуются шламы карналлитовых хлораторов, содержащие, мас.%: MgO - 40±5 , MgCl2 - 35±5 остальное - хлориды К, Na и Са.The spent melts from the chlorinator were periodically (2-3 times per shift) poured into vanadium-containing wastewater (0.2 - 2 g / dm 3 V 2 O 5 ) - mother liquors and promoters NH 4 VO 3 . Drainage was carried out at the melt: effluent ratio = 1: (10 ± 1), the resulting pulp (55 ± 5 o ) was cooled to 30-35 o C and circulated 5 times in the hydraulic removal bath-circulation tank-hydraulic sump system. Under these conditions, coarse particles of the water-insoluble part of the spent melt were deposited in the hydraulic settler (up to 45-55% of the total mass of the water-insoluble part of the melt. The total mass of the water-insoluble residue (representing the non-chlorinated part of titanium slag, carbon reducing agent: TiO 2 , FeTiO 3 , Fe 2 , Fe 2 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 ZrO 2 , ThO2 and partially polyvalent metal oxyhydrates) amounted to 250 ± 25 kg per 1 ton of spent melt discharged from the chlorinator. Density of the resulting pulp: 1.18-1.20 kg / dm 3 . Pulp output in specified s conditions was 2.2-2.5 m 3 per 1 ton of melt the waste. The aqueous slurry phase is a substantially saturated (or nearly saturated) solution of chlorides K, Na, Mg, Ca, chlorides and oxychlorides Fe (II, III) , Cr (III), V (IV and V), Mn (II), Ti (IV), Th, Zr, Al, Sc, etc. Metals. To neutralize this pulp from toxic metals, the pulp was pumped from the circulation tank to the tank. the drive or directly into the reactor for precipitation and neutralization, which was fed with continuous stirring (by sparging with air) magnesia suspension containing MgO 100 ± 10 g / dm 3 . In various experiments, the preparation of magnesia milk (suspension) used pre-crushed (less than 100 microns) magnesium-containing oxide minerals: brucite or magnesite, or serpentinite or mixtures thereof. (In some experiments, the above-mentioned mineral magnesium-containing oxide materials — magnesite, serpentinite — were subjected to thermal activation before calcining them by preparation of magnesia milk (suspension) by calcining at 500–800 ° C). Neutralization of the pulp (supply of magnesia milk) was carried out to a pH of 8.5 ± 0.5, after which the hypochlorite pulp containing 80 ± 20 g / dm 3 Ca (OSl) 2 and 15 ± 5 g / dm was first sequentially introduced into the pulp with stirring 3 CaO (a waste product generated at various stages of titanium-magnesium redistribution during the purification of exhaust gases from chlorine with lime milk containing 100 ± 20 g / dm 3 CaO). The introduction into the oxyhydrate pulp of a small amount (3–5 no more than 10 vol.%) Of hypochlorite pulp provides, as shown by the test results, ceteris paribus, a higher degree of purification of solutions from iron (II) and manganese (II) due to their oxidation to iron (III) and manganese (IV). At a high dosage of hypochlorite pulp, a negative effect is observed - the transition to the aqueous phase of compounds of manganese (VII), chromium (VI) and vanadium (V). After processing the initial pulp with a magnesia suspension and hypochlorite pulp, diluted (from 0.01 to 0.2%) solutions of high molecular weight flocculants (Navy) in an amount of from 2 to 10 vol. Were introduced into the formed oxyhydrate pulp. %, which were used polyacrylamide (PAA) and / or hydrolyzed polyacrylamide (GPAA) and / or praestol. After processing the Navy, the pulp was kept (without stirring) in the reactor for 1 ± 0.5 h, the clarified part was drained, and the thickened pulp was fed to a filter press. The oxyhydrate precipitate was separated from the mother liquor (KCl + MgCl 2 , CaCl 2 impurities, NaCl) and washed on the filter with the initial magnesia suspension (100 ± 10 g / dm 3 MgO) in an amount of (2 ± 0.5) volumes per 1 volume of oxyhydrate precipitate Promotions were combined with the mother liquor. The combined chloride solution was evaporated, then sent to obtain synthetic carnallite - according to known existing technology - by two-stage dehydration: first in fluidized bed furnaces, then for final dehydration in carnallite chlorinators to obtain a commercial product - dehydrated synthetic carnallite, which, as shown by the results of chemical analysis , for all normalized impurities (in the content of Fe, Mn, V, Ti, Zr, etc.) fully complies with the requirements of the current technical specifications for carnallite for lektroliticheskogo magnesium production. As production waste, at the second stage of the dehydration process, carnallite chlorine sludge is formed, containing, wt.%: MgO - 40 ± 5, MgCl 2 - 35 ± 5, the rest - chlorides K, Na and Ca.

Влажный (60±5%) промытый оксигидратный осадок (OO) - сумма оксигидратов Fe, Cr, Mn, Ti, Zr, Th, V, Al, Sc и др. смешивали с промытым нерастворимым остатком (НО), образующимся в гидроотстойнике при получении исходной концентрированной (после 4-5-кратной рециркуляции) пульпы и пылью, уловленной при рудно-термической плавке, затем при непрерывном перемешивании вводили измельченный (менее 100 мкм) шлам карналлитовых хлораторов (MgCl2 - 30, MgO - 35, NaCl - 28, KCl, СаСl2 и др.) в количестве 1,0 мас. ч. на 1 мас. ч.смеси ОО и НО. Полученную таким образом тщательно перемешанную пастообразную композицию нагревали и подвергали формованию при повышенной температуре (250±50oС) в блоки.Wet (60 ± 5%) washed oxyhydrate precipitate (OO) - the sum of the oxyhydrates of Fe, Cr, Mn, Ti, Zr, Th, V, Al, Sc, etc., was mixed with the washed insoluble residue formed in the water settling tank upon receipt initial concentrated (after 4-5-fold recirculation) pulp and dust trapped during ore-smelting, then, with continuous stirring, crushed (less than 100 microns) slurry of carnallite chlorinators (MgCl 2 - 30, MgO - 35, NaCl - 28, KCl, CaCl 2 and others) in an amount of 1.0 wt. hours for 1 wt. h. mixtures of TO and BUT. Thus obtained thoroughly mixed paste-like composition was heated and subjected to molding at elevated temperature (250 ± 50 o C) in blocks.

Совокупность вышеописанных операций с отходами производства: слив отработанного расплава в ванадийсодержащие сточные воды, циркуляция пульпы и ее нейтрализация, смешение суммы оксигидратов металлов с нерастворимым остатком, пылью РТП и шламами карналлитовых хлораторов с последующим формованием обеспечивает, как свидетельствуют результаты испытаний, обезвреживание вторичных отходов от высокотоксичных металлов (Сr, V, Mn, Fe, Ti, Zr, Th и продуктами его распада и др.). При этом необходимо особо подчеркнуть, что перевод оксигидратных полиметаллических осадков в твердые блоки обеспечивает предотвращение загрязнения окружающей среды высокотоксичными ванадийсодержащими сточными водами и содержащими токсичные металлы, в том числе Th, Po, Bi, Pb, вторичными отходами производства за счет пылеуноса, размыва шламов - оксигидратных кеков атмосферными осадками и т.д. При этом перевод токсичных отходов - оксигидратных осадков, нерастворимого остатка и пыли РТП в отверженное состояние - в твердые блоки облегчает их транспортировку и дает возможность осуществить компактное размещение на полигонах и организовать их длительное и безопасное для населения и окружающей природной среды хранение. The combination of the above operations with production waste: discharge of the spent melt into vanadium-containing wastewater, pulp circulation and its neutralization, mixing the amount of metal oxyhydrates with an insoluble residue, dust of the heat transfer agent and sludge from carnallite chlorinators with subsequent molding ensures, as the test results show, the disposal of secondary waste from highly toxic metals (Cr, V, Mn, Fe, Ti, Zr, Th and its decomposition products, etc.). It should be emphasized that the conversion of oxyhydrate polymetallic sediments into solid blocks ensures the prevention of environmental pollution by highly toxic vanadium-containing wastewater and containing toxic metals, including Th, Po, Bi, Pb, secondary production waste due to dust removal, erosion of sludge - oxyhydrate cakes by precipitation, etc. At the same time, the transfer of toxic wastes - oxyhydrate precipitates, insoluble residues and RTP dust into the rejected state - into solid blocks facilitates their transportation and makes it possible to compactly place them at landfills and organize their long-term and safe storage for the population and the environment.

Таким образом, по сравнению с ранее известными разработанный способ комплексной переработки полиметаллических отходов производства дает возможность повысить степень извлечения ценных компонентов из неутилизируемого техногенного сырья в товарные продукты (чугун, TiCl4, VОСl3 и/или V2O5) и при этом обеспечивается предотвращение загрязнения окружающей среды соединениями высокотоксичных металлов.Thus, in comparison with the previously known, the developed method for the complex processing of polymetallic production wastes makes it possible to increase the degree of extraction of valuable components from non-utilized technogenic raw materials into commercial products (cast iron, TiCl 4 , VOCl 3 and / or V 2 O 5 ), while preventing environmental pollution by compounds of highly toxic metals.

Claims (5)

1. Способ комплексной переработки и обезвреживания полиметаллических отходов производства, включающий их хлорирование в расплаве хлоридов щелочных металлов с получением отработанных расплавов и парогазовой смеси, разделение, очистку и утилизацию тетрахлорида титана, щелочное разложение окситрихлорида ванадия, осаждение метаванадата аммония, отделение его от маточного раствора, промывку и прокалку с получением пентаоксида ванадия, гидроразмыв отработанных расплавов в оборотных растворах, нейтрализацию пульпы магнезиальной суспензией на основе магнийсодержащих оксидных материалов, отделение осадка оксигидратов металлов от растворов, отличающийся тем, что полиметаллические ванадийсодержащие отходы (ВО) перед хлорированием предварительно подвергают восстановительной плавке при 1600-2000oС в руднотермических печах совместно с титаносодержащими концентратами (ТК) при массовом соотношении ВО: ТК= 1: (10-20), отработанные расплавы хлораторов сливают в маточные растворы и промводы метаванадата аммония, нейтрализуют до рН 7-10, преимущественно 8-9 магнезиальной суспензией, содержащей 50-150 г/дм3 MgO, после нейтрализации последовательно вводят сначала 3-10 об. % гипохлоритной пульпы, содержащей 40-100 г/м3 Са(СlO)2, затем раствор высокомолекулярного флокулянта в количестве 1-10 об. %, после чего оксигидратную пульпу выдерживают без перемешивания 0,5-2 ч, осветленную часть сливают, сгущенную часть отфильтровывают, оксигидратный осадок на фильтре промывают 1-3 объемами исходной магнезиальной суспензии на один объем осадка, фильтрат и промводы объединяют и направляют на получение синтетического карналлита, оксигидратный осадок смешивают сначала с нерастворимым остатком образующихся при гидроразмыве отработанных расплавов и пылью, улавливаемой при руднотермической плавке титансодержащих концентратов и полиметаллических отходов, затем с измельченными материалами, содержащими хлориды и оксиды магния, взятых в количестве 0,5-2 мас. ч. на 1 мас. ч. оксигидратного осадка, получаемую пастообразную композицию нагревают и формуют в блоки.1. A method for the complex processing and disposal of polymetallic waste products, including their chlorination in a melt of alkali metal chlorides to produce spent melts and a gas mixture, separation, purification and utilization of titanium tetrachloride, alkaline decomposition of vanadium oxytrichloride, precipitation of ammonium metavanadate, its separation from the mother liquor, washing and calcining to obtain vanadium pentoxide, hydraulic washing of spent melts in working solutions, neutralization of pulp of magnesian suspension s based on the magnesium oxide material, separating the precipitate from solutions of metal oxyhydrates, characterized in that the vanadium base metal waste (IN) before pre-chlorination was subjected to reduction melting at 1600-2000 o C in an ore-smelting furnace together with titaniferous concentrates (TC) at a weight ratio VO : TC = 1: (10-20), spent chlorinator melts are poured into mother liquors and promoters of ammonium metavanadate, neutralized to pH 7-10, mainly 8-9 with a magnesian suspension, soda rzhaschey 50-150 g / dm 3, MgO, after neutralization sequentially administered first 3-10 vol. % hypochlorite pulp containing 40-100 g / m 3 Ca (ClO) 2 , then a solution of high molecular weight flocculant in an amount of 1-10 vol. %, after which the oxyhydrate pulp is kept without stirring for 0.5-2 hours, the clarified part is drained, the thickened part is filtered off, the oxyhydrate precipitate on the filter is washed with 1-3 volumes of the initial magnesia suspension per volume of precipitate, the filtrate and the promoters are combined and sent to obtain a synthetic carnallite, an oxyhydrate precipitate is first mixed with the insoluble residue of the spent melts formed during hydraulic erosion and dust captured during ore-thermal smelting of titanium-containing concentrates and polymetallic Sgiach waste then crushed materials containing magnesium chlorides and oxides, taken in an amount of 0.5-2 wt. hours for 1 wt. including oxyhydrate precipitate, the resulting pasty composition is heated and molded into blocks. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве титансодержащих концентратов используют ильменит и/или рутил, и/или ильменорутил. 2. The method according to p. 1, characterized in that as titanium-containing concentrates use ilmenite and / or rutile, and / or ilmenorutil. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отработанные расплавы (ОР) хлораторов сливают в маточные растворы и промводы (СВ) при их массовом соотношении 1: (8-12), после чего пульпу циркулируют 4-5 раз, грубодисперсную часть нерастворенного остатка выделяют в гидроотстойнике, а пульпу после концентрирования нейтрализуют магнезиальной суспензией. 3. The method according to p. 1, characterized in that the spent melts (OR) of the chlorinators are poured into the mother liquors and promvod (SV) with a mass ratio of 1: (8-12), after which the pulp is circulated 4-5 times, coarse part the undissolved residue is isolated in a sump, and the pulp after concentration is neutralized with a magnesian suspension. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве магнийсодержащих оксидных материалов для приготовления магнезиальной суспензии используют минеральные магнийсодержащие оксидные вещества, выбранные из ряда: брусит, магнезит, серпентинит. 4. The method according to p. 1, characterized in that as the magnesium-containing oxide materials for the preparation of magnesia suspension using mineral magnesium-containing oxide substances selected from the series: brucite, magnesite, serpentinite. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве измельченных материалов, содержащих хлорид и оксид магния, смешиваемых с оксигидратным осадком, используют шламы карналлитовых хлораторов - отходы второй стадии обезвоживания карналлита, содержащие, мас. %: 30-50 MgCl2, 30-50 MgO, хлориды К, Na и др. остальное.5. The method according to p. 1, characterized in that as the crushed materials containing chloride and magnesium oxide mixed with oxyhydrate sludge, carnallite chlorine sludge is used - waste from the second stage of carnallite dehydration containing, wt. %: 30-50 MgCl 2 , 30-50 MgO, chlorides K, Na, etc. the rest.
RU2001113201A 2001-05-14 2001-05-14 Method of integrated processing of polymetallic production wastes and rendering them harmless RU2194782C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001113201A RU2194782C1 (en) 2001-05-14 2001-05-14 Method of integrated processing of polymetallic production wastes and rendering them harmless

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001113201A RU2194782C1 (en) 2001-05-14 2001-05-14 Method of integrated processing of polymetallic production wastes and rendering them harmless

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2194782C1 true RU2194782C1 (en) 2002-12-20
RU2001113201A RU2001113201A (en) 2003-02-27

Family

ID=20249622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001113201A RU2194782C1 (en) 2001-05-14 2001-05-14 Method of integrated processing of polymetallic production wastes and rendering them harmless

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2194782C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497964C1 (en) * 2012-07-06 2013-11-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Vanadium pentoxide obtaining method
RU2574916C1 (en) * 2014-09-24 2016-02-10 Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of producing vanadium pentoxide
RU2645535C1 (en) * 2014-04-21 2018-02-21 Инститьют Оф Процесс Инжениринг, Чайниз Академи Оф Сайенсез Method for producing a low-silica vanadium pentoxide from solution containing vanadium, chrome and silicon
RU2694862C1 (en) * 2018-11-26 2019-07-17 Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method for processing of dust wastes formed during cleaning of gases of ore-thermal furnace
CN112430735A (en) * 2019-08-26 2021-03-02 中国科学院过程工程研究所 Treatment method of acid vanadium extraction tailings
CN112575196A (en) * 2020-12-24 2021-03-30 中国石油化工股份有限公司 Method and equipment for extracting high-purity titanium liquid from olefin polymerization industrial waste acid residues
CN115092967A (en) * 2022-07-27 2022-09-23 成都纺织高等专科学校 Method for preparing polyaluminium sulfate iron titanium

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Цветная металлургия. 2000, №8 и 9, с.24-26. *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497964C1 (en) * 2012-07-06 2013-11-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Vanadium pentoxide obtaining method
RU2645535C1 (en) * 2014-04-21 2018-02-21 Инститьют Оф Процесс Инжениринг, Чайниз Академи Оф Сайенсез Method for producing a low-silica vanadium pentoxide from solution containing vanadium, chrome and silicon
RU2574916C1 (en) * 2014-09-24 2016-02-10 Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of producing vanadium pentoxide
RU2694862C1 (en) * 2018-11-26 2019-07-17 Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method for processing of dust wastes formed during cleaning of gases of ore-thermal furnace
CN112430735A (en) * 2019-08-26 2021-03-02 中国科学院过程工程研究所 Treatment method of acid vanadium extraction tailings
CN112430735B (en) * 2019-08-26 2022-04-26 中国科学院过程工程研究所 Treatment method of acid vanadium extraction tailings
CN112575196A (en) * 2020-12-24 2021-03-30 中国石油化工股份有限公司 Method and equipment for extracting high-purity titanium liquid from olefin polymerization industrial waste acid residues
CN112575196B (en) * 2020-12-24 2023-11-03 中国石油化工股份有限公司 Method and equipment for extracting high-purity titanium liquid from olefin polymerization industrial waste acid sludge
CN115092967A (en) * 2022-07-27 2022-09-23 成都纺织高等专科学校 Method for preparing polyaluminium sulfate iron titanium
CN115092967B (en) * 2022-07-27 2024-03-15 成都纺织高等专科学校 Method for preparing polymeric aluminum ferric titanium sulfate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Piga et al. Recovering metals from red mud generated during alumina production
Binnemans et al. Hydrometallurgical processes for the recovery of metals from steel industry by-products: a critical review
US5667553A (en) Methods for recycling electric arc furnace dust
CN102616842A (en) Method for preparing titanium white
CN111533156A (en) Treatment process of incineration fly ash and treatment process of incineration ash
RU2194782C1 (en) Method of integrated processing of polymetallic production wastes and rendering them harmless
US5885536A (en) Process for alkaline leaching a titaniferous material
EP0601027A1 (en) Titanium extraction
EP3108023B1 (en) Process for reducing the amounts of zinc (zn) and lead (pb) in materials containing iron (fe)
CN100998914A (en) Treatment method of low grade titanium-riched material chlorination dust collecting slag
CN1042349C (en) Upgrading titaniferous materials
WO2009136299A2 (en) Chemical process for recovery of metals contained in industrial steelworks waste
CA2400854C (en) Method for utilising steelworks dust
RU2382094C1 (en) Rolling method of silica-titanic concentrates
CN102220495A (en) Method for purifying vanadium-precipitating mother liquor
US6190626B1 (en) Detoxifying spent aluminum potliners
CN115353146A (en) Treatment method of titanium tetrachloride dust collection slag
JP5084272B2 (en) Method for treating heavy metals containing zinc and substances containing chlorine
RU2175358C1 (en) Method of vanadium middlings processing
JP7193136B2 (en) Method for producing zinc carbonate
CN102220498A (en) Method for preparing fine vanadium slag
RU2001113201A (en) METHOD FOR INTEGRATED PROCESSING AND DISPOSAL OF POLYMETALLIC PRODUCTION WASTE
RU2192489C2 (en) Method of complex processing technogenious vanadium raw material
CN1852864A (en) Process for the recovery of titanium dioxide from titanium-containing compositions
JP2006169071A (en) Resources recovery method