RU2574916C1 - Method of producing vanadium pentoxide - Google Patents

Method of producing vanadium pentoxide Download PDF

Info

Publication number
RU2574916C1
RU2574916C1 RU2014138708/02A RU2014138708A RU2574916C1 RU 2574916 C1 RU2574916 C1 RU 2574916C1 RU 2014138708/02 A RU2014138708/02 A RU 2014138708/02A RU 2014138708 A RU2014138708 A RU 2014138708A RU 2574916 C1 RU2574916 C1 RU 2574916C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vanadium
vanadium oxytrichloride
oxytrichloride
hydrochloric acid
precipitate
Prior art date
Application number
RU2014138708/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Владимирович Тетерин
Дмитрий Анатольевич Рымкевич
Любовь Анатольевна Черезова
Илья Николаевич Бездоля
Original Assignee
Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма"
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" filed Critical Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма"
Application granted granted Critical
Publication of RU2574916C1 publication Critical patent/RU2574916C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method includes fractionation purification of vanadium oxytrichloride to titanium impurity content of 0.002-0.005 wt %. Purified vanadium oxytrichloride is then fed into a sealed reactor filled with argon to residual pressure of 9.6-29.4 kPa. Hydrochloric acid solution is added with the ratio of hydrochloric acid to vanadium oxytrichloride of 1:(15-25). Further, the precipitate is settled and separated. The clarified part undergoes fractionation purification again to obtain especially pure vanadium oxytrichloride, which is treated with an alkaline solution to obtain sodium metavanadate, from which the precipitate is separated, a solid ammonium-containing inorganic compound is added to obtain ammonium metavanadate pulp. The pulp is stirred and ammonium metavanadate precipitate is separated from the mother solution. The precipitate is washed, dried and calcined to obtain especially pure vanadium pentoxide.
EFFECT: reduced impurities in the end product - especially pure vanadium pentoxide.
9 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к получению губчатого титана магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана, в частности к химической очистке тетрахлорида титана от примесей ванадия и к переработке отходов химической очистки с получением готового товарного продукта - пентаоксида ванадия.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to the production of sponge titanium by magnetothermal reduction of titanium tetrachloride, in particular to the chemical purification of titanium tetrachloride from vanadium impurities and the processing of chemical wastes to produce a finished commercial product - vanadium pentoxide.

Губчатый титан получают восстановлением тетрахлорида титана магнием при высоких температурах. Для этого химические реагенты (тетрахлорид титана и магния), участвующие в процессе восстановления, подвергают высокой степени очистки. При химической очистке тетрахлорида титана от примесей медным порошком образуется полупродукт - технический окситрихлорид ванадия, который перерабатывают на пентаоксид ванадия различными методами (ст. Освоение технологии производства пятиокиси ванадия из технического окситрихлорида ванадия. - Яковенко Б.И., Кунгина Н.И., Перминова А.С., Ельцов Б.И., Бокман Г.Ю. - Ж. Цветная металлургия, 1976, №11, стр. 29-30).Sponge titanium is obtained by reducing titanium tetrachloride with magnesium at high temperatures. For this, the chemical reagents (titanium and magnesium tetrachloride) involved in the reduction process are subjected to a high degree of purification. During the chemical purification of titanium tetrachloride from impurities with a copper powder, an intermediate is formed - technical vanadium oxytrichloride, which is processed into vanadium pentoxide by various methods (Art. Mastering the production technology of vanadium pentoxide from technical vanadium oxytrichloride. - Yakovenko BI, Kungina NI, Perminova A.S., Yeltsov B.I., Bokman G.Yu. - J. Non-ferrous metallurgy, 1976, No. 11, pp. 29-30).

Недостатком данного способа является то, что пентаоксид ванадия, получаемый из окситрихлорида ванадия при химической очистке тетрахлорида титана, содержит значительное количество примесей в виде соединений титана, кремния, железа, хрома и других соединений, которые переходят из окситрихлорида ванадия и ухудшают его качественные характеристики. Это снижает использование пентаоксида ванадия в таких отраслях промышленности, как фармацевтика, аналитическая химия, электроника и космическая техника.The disadvantage of this method is that vanadium pentoxide obtained from vanadium oxytrichloride by chemical purification of titanium tetrachloride contains a significant amount of impurities in the form of compounds of titanium, silicon, iron, chromium and other compounds that pass from vanadium oxytrichloride and impair its quality characteristics. This reduces the use of vanadium pentoxide in industries such as pharmaceuticals, analytical chemistry, electronics and space technology.

Известен способ получения пентаоксида ванадия (пат. РФ №2172789, опубл. 27.08.2001, бюл. 24), включающий разложение окситрихлорида ванадия щелочным раствором, содержащим гидроксид натрия с добавками хлорида натрия и аммонийсодержащего неорганического соединения, с получением метаванадата аммония, который затем отделяют от маточного раствора, осадок промывают, сушат и прокаливают с получением пентаоксида ванадия. В маточные растворы, содержащие ванадий, хлориды и нитраты натрия и аммония, вводят щелочной реагент - гидроксид натрия до концентрации 100 г/л и повторно используют для разложения окситрихлорида ванадия. Это позволяет повысить производительность процесса за счет сокращения расхода промывных вод, необходимых для промывки, уменьшения времени промывки и сокращения потерь ванадия с промводами.A known method of producing vanadium pentoxide (US Pat. RF No. 2172789, publ. 08/27/2001, bull. 24), including the decomposition of vanadium oxytrichloride with an alkaline solution containing sodium hydroxide with the addition of sodium chloride and an ammonium-containing inorganic compound to obtain ammonium metavanadate, which is then separated from the mother liquor, the precipitate is washed, dried and calcined to obtain vanadium pentoxide. In the mother liquors containing vanadium, chlorides and sodium and ammonium nitrates, an alkaline reagent - sodium hydroxide is introduced to a concentration of 100 g / l and reused for the decomposition of vanadium oxytrichloride. This allows you to increase the productivity of the process by reducing the flow rate of the wash water needed for washing, reducing the washing time and reducing the loss of vanadium with washes.

Недостатком способа является то, что степень извлечения ванадия в готовый продукт низкая и составляет 86%, что приводит к большим потерям ванадия с промводами и создает дополнительные операции доизвлечения ванадия из сточных вод, так как примесь ванадия является экологически вредным компонентом для окружающей среды.The disadvantage of this method is that the degree of extraction of vanadium in the finished product is low and is 86%, which leads to large losses of vanadium with wastewater and creates additional operations for the extraction of vanadium from wastewater, since the admixture of vanadium is an environmentally harmful component for the environment.

Известен способ получения пентаоксида ванадия (пат. РФ №2497964, опубл. 10.11.2013), включающий разложение окситрихлорида ванадия щелочным раствором в виде смеси карбоната натрия с гидроксидом натрия при массовом соотношении (0,05-0,1):1 и при непрерывном перемешивании с получением пульпы, которую выдерживают, фильтруют, промывают водой, вновь фильтруют с отделением маточного раствора метаванадата натрия, который затем обрабатывают твердым аммонийсодержащим неорганическим соединением с получением пульпы метаванадата аммония. Осадок метаванадата аммония отделяют от маточного раствора, промывают, сушат и прокаливают с получением пентаоксида ванадия. Данный способ позволяет повысить степень извлечения ванадия в готовый продукт до 98,5-98,8 мас.%.A known method of producing vanadium pentoxide (US Pat. RF No. 2497964, publ. 10.11.2013), including the decomposition of vanadium oxytrichloride with an alkaline solution in the form of a mixture of sodium carbonate with sodium hydroxide in a mass ratio of (0.05-0.1): 1 and continuous stirring to obtain a pulp that is kept, filtered, washed with water, filtered again to separate the sodium metavanadate mother liquor, which is then treated with a solid ammonium-containing inorganic compound to obtain ammonium metavanadate pulp. The precipitate of ammonium metavanadate is separated from the mother liquor, washed, dried and calcined to obtain vanadium pentoxide. This method allows to increase the degree of extraction of vanadium in the finished product to 98.5-98.8 wt.%.

Недостатком данного способа является то, что пентаоксид ванадия содержит высокое содержание примесей (железо 0,03-0,07 мас.%, кремний 0,03-0,07 мас.%, марганец 0,01 мас.%, сера 0,005 мас.%, фосфор 0,01 мас.%, хлор 0,01 мас.%), которые не позволяют получить пентаоксид ванадия особой чистоты. Это значительно ухудшает качество продукта и снижает использование пентаоксида ванадия в таких отраслях промышленности, как фармацевтика, аналитическая химия, электроника и космическая техника. Кроме того, указанные примеси не позволяют вести процесс получения пентаоксида ванадия с достаточной производительностью, так как фильтры забиваются коллоидными соединениями кремния и требуется время на их очистку, промывку или замену на новые.The disadvantage of this method is that vanadium pentoxide contains a high content of impurities (iron 0.03-0.07 wt.%, Silicon 0.03-0.07 wt.%, Manganese 0.01 wt.%, Sulfur 0.005 wt. %, phosphorus 0.01 wt.%, chlorine 0.01 wt.%), which do not allow to obtain high purity vanadium pentoxide. This significantly degrades the quality of the product and reduces the use of vanadium pentoxide in industries such as pharmaceuticals, analytical chemistry, electronics and space technology. In addition, these impurities do not allow the process of obtaining vanadium pentoxide with sufficient performance, since the filters are clogged with colloidal silicon compounds and it takes time to clean them, rinse or replace with new ones.

Известен способ получения пентаоксида ванадия (пат. РФ №2175990, опубл. 20.11.2001, бюл. 32), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и включающий заливку окситрихлорида ванадия в щелочной раствор (2-3 н. раствор карбоната натрия) до рН 8,0, обработку раствором соляной кислоты до рН=1-2, нагрев до температуры 60-100°С, выдержку 1-3 часа, нейтрализацию щелочным реагентом, например гидроксидом натрия до рН=6-8, загрузку в подготовленный раствор твердого аммонийсодержащего неорганического соединения, например хлорида и/или нитрата аммония, с получением пульпы, фильтрацию, отделение осадка метаванадата аммония от маточного раствора, промывку, сушку и прокаливание при температуре 550°С. Это позволяет снизить потери ванадия с отходами производства.A known method of producing vanadium pentoxide (US Pat. RF No. 2175990, publ. 20.11.2001, bull. 32), the number of common signs adopted for the closest analogue of the prototype and includes pouring vanadium oxytrichloride in an alkaline solution (2-3 N. sodium carbonate solution ) to a pH of 8.0, treatment with a solution of hydrochloric acid to pH = 1-2, heating to a temperature of 60-100 ° C, holding for 1-3 hours, neutralization with an alkaline reagent, for example sodium hydroxide to pH = 6-8, loading into a prepared a solution of a solid ammonium-containing inorganic compound, for example chloride and / or ammonium nitrate onium, with obtaining pulp, filtering, separating the precipitate of ammonium metavanadate from the mother liquor, washing, drying and calcining at a temperature of 550 ° C. This reduces the loss of vanadium from production waste.

Недостатком данного способа является то, что пентаоксид ванадия, получаемый из окситрихлорида ванадия, содержит значительное количество примесей в виде соединений титана, кремния, железа, хрома и др., которые переходят из окситрихлорида ванадия в пентаоксид ванадия и снижают его качественные характеристики. Это не позволяет использовать пентаоксид ванадия в таких отраслях промышленности, как фармацевтика, аналитическая химия, электроника и космическая техника.The disadvantage of this method is that vanadium pentoxide, obtained from vanadium oxytrichloride, contains a significant amount of impurities in the form of compounds of titanium, silicon, iron, chromium, etc., which pass from vanadium oxytrichloride to vanadium pentoxide and reduce its quality characteristics. This precludes the use of vanadium pentoxide in industries such as pharmaceuticals, analytical chemistry, electronics and space technology.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет снизить содержание вредных примесей в готовом продукте - пентаоксиде ванадия и тем самым получить продукт марки «особо чистый» за счет получения особо чистого окситрихлорида ванадия с пониженным содержанием примесей, таких как: титан (0,0002-0,0004 мас.%), кремний (0,0003 мас.%), хром (0,0005 мас.%), железо (0,0005 мас.%). Это позволяет использовать пентаоксид ванадия в таких отраслях промышленности, как фармацевтика, аналитическая химия, электроника и космическая техника.The technical result is aimed at eliminating the disadvantages of the prototype and allows to reduce the content of harmful impurities in the finished product - vanadium pentoxide and thereby to obtain a product of the brand “very pure” by obtaining highly pure vanadium oxytrichloride with a reduced content of impurities, such as: titanium (0,0002- 0.0004 wt.%), Silicon (0.0003 wt.%), Chromium (0.0005 wt.%), Iron (0.0005 wt.%). This allows the use of vanadium pentoxide in industries such as pharmaceuticals, analytical chemistry, electronics and space technology.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение вредных примесей в пентаоксиде ванадия и расширение областей его применения в промышленности.The problem to which the invention is directed, is to reduce harmful impurities in vanadium pentoxide and expand its fields of application in industry.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения пентаоксида ванадия, включающем предварительную обработку окситрихлорида ванадия раствором соляной кислоты, разложение окситрихлорида ванадия щелочным реагентом с получением метаванадата натрия, отделение осадка, загрузку в него твердого аммонийсодержащего неорганического соединения с получением пульпы метаванадата аммония, перемешивание, отделение от маточного раствора осадка метаванадата аммония, его промывку, сушку и прокалку с получением пентаоксида ванадия, новым является то, что перед обработкой раствором соляной кислоты окситрихлорид ванадия подвергают ректификационной очистке до содержания в нем титана 0,002-0,005 мас.%, затем очищенный окситрихлорид ванадия загружают в герметичный реактор, заполненный аргоном, подают раствор соляной кислоты при непрерывном перемешивании при соотношении соляная кислота:окситрихлорид ванадия, равном 1:(15-25), полученную смесь отстаивают, отделяют твердый осадок, а осветленную часть вновь подвергают ректификационной очистке с получением особо чистого окситрихлорида ванадия, который направляют на процесс разложения с получением пентаоксида ванадия особой чистоты.The problem is solved in that in the method for producing vanadium pentoxide, including pretreatment of vanadium oxytrichloride with a solution of hydrochloric acid, decomposition of vanadium oxytrichloride with an alkaline reagent to produce sodium metavanadate, separating the precipitate, loading solid ammonium-containing inorganic compound into it to obtain ammonium metavanadate pulp, stirring, separation from the mother liquor of the precipitate of ammonium metavanadate, washing, drying and calcining to obtain vanadium pentoxide, a new phenomenon It is preceded that before treatment with a solution of hydrochloric acid, vanadium oxytrichloride is subjected to distillation purification to a titanium content of 0.002-0.005 wt%, then the purified vanadium oxytrichloride is loaded into a sealed reactor filled with argon, a solution of hydrochloric acid with continuous stirring at a ratio of hydrochloric acid: vanadium oxytrichloride equal to 1: (15-25), the resulting mixture is settled, a solid precipitate is separated, and the clarified part is again subjected to distillation purification to obtain very pure oxytrichloride nadium, which is sent to the decomposition process to obtain high purity vanadium pentoxide.

Кроме того, окситрихлорид ванадия обрабатывают раствором соляной кислоты с концентрацией 3,5-4,5 н.In addition, vanadium oxytrichloride is treated with a solution of hydrochloric acid with a concentration of 3.5-4.5 N.

Кроме того, окситрихлорид ванадия обрабатывают раствором соляной кислоты при скорости подачи при скорости подачи 1-10 дм3/час.In addition, vanadium oxytrichloride is treated with a hydrochloric acid solution at a feed rate at a feed rate of 1-10 dm 3 / h.

Кроме того, окситрихлорид ванадия перемешивают при обработке раствором соляной кислоты в течение 10-30 минут.In addition, vanadium oxytrichloride is stirred during treatment with a solution of hydrochloric acid for 10-30 minutes.

Кроме того, окситрихлорид ванадия подвергают ректификационной очистке при температуре 126,5-136°С.In addition, vanadium oxytrichloride is subjected to distillation purification at a temperature of 126.5-136 ° C.

Кроме того, окситрихлорид ванадия подвергают ректификационной очистке при массовом расходе 20-30 кг/час.In addition, vanadium oxytrichloride is subjected to distillation treatment at a mass flow rate of 20-30 kg / h.

Кроме того, твердый остаток отделяют методом декантации.In addition, the solid residue is separated by decantation.

Кроме того, аргон задают в герметичный реактор до избыточного давления 9,6-29,4 кПа.In addition, argon is set in a sealed reactor to an overpressure of 9.6-29.4 kPa.

Кроме того, особо чистый окситрихлорид ванадия разделяют на две части, одну часть в качестве готового товарного продукта направляют потребителю, а другую - на получение особо чистого пентаоксида ванадия.In addition, very pure vanadium oxytrichloride is divided into two parts, one part is sent to the consumer as a finished marketable product, and the other to produce highly pure vanadium pentoxide.

Подобранная опытным путем новая последовательность проведения операций получения пентаоксида ванадия из окситрихлорида ванадия позволяет снизить содержание вредных примесей в готовом продукте, повысить степень его чистоты и тем самым получить продукт особо чистый по качественным характеристикам, что позволяет его использовать в таких отраслях промышленности, как фармацевтика, аналитическая химия, электронная и космическая промышленность.An experimentally selected new sequence of operations for the production of vanadium pentoxide from vanadium oxytrichloride reduces the content of harmful impurities in the finished product, increases its purity and thereby obtains a product that is especially pure in quality characteristics, which allows it to be used in such industries as pharmaceuticals, analytical chemistry, electronic and space industry.

Применение раствора соляной кислоты в качестве реагента-подкислителя для увеличения частичного гидролиза примесей титана в окситрихлориде ванадия позволяет ускорить процесс осаждения титановых соединений из окситрихлорида ванадия по реакциям:The use of a hydrochloric acid solution as an acidifying agent to increase the partial hydrolysis of titanium impurities in vanadium oxytrichloride accelerates the deposition of titanium compounds from vanadium oxytrichloride by the reactions:

TiCl4+H2O→TiOCl2↓+2HClTiCl 4 + H 2 O → TiOCl 2 ↓ + 2HCl

TiCl4+2H2O→TiO2↓+4HClTiCl 4 + 2H 2 O → TiO 2 ↓ + 4HCl

TiCl4+4H2O→Ti(OH)4↓+4HClTiCl 4 + 4H 2 O → Ti (OH) 4 ↓ + 4HCl

Частичный гидролиз позволяет осадить твердые примеси из окситрихлорида ванадия и тем самым получить продукт особо чистый по качественным характеристикам.Partial hydrolysis makes it possible to precipitate solid impurities from vanadium oxytrichloride and thereby obtain a product that is especially pure in quality characteristics.

Проведение ректификационной очистки окситрихлорида ванадия позволяет снизить содержание таких вредных примесей, как соединения кремния и титана, и тем самым получить продукт особо чистый по качественным характеристикам.The distillation purification of vanadium oxytrichloride allows to reduce the content of such harmful impurities as silicon and titanium compounds, and thereby to obtain a product that is especially pure in quality characteristics.

Подбор определенного режима проведения процесса получения пентаоксида ванадия, а именно температура и время перемешивания, позволяет значительно уменьшить количество примесей за счет перехода их в твердую фазу из окситрихлорида ванадия и тем самым повысить степень извлечения ванадия в готовый продукт.The selection of a specific mode of the process for producing vanadium pentoxide, namely the temperature and mixing time, can significantly reduce the amount of impurities due to their transition into the solid phase from vanadium oxytrichloride and thereby increase the degree of vanadium extraction into the finished product.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе получения пентаоксида ванадия, изложенных в пунктах формулы изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию ″новизна″.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features that are identical (identical) to all the essential features of the invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the characteristics of the analogue, allowed us to establish a set of significant distinctive features in relation to the applicant’s perceived technical result in the claimed method for producing vanadium pentoxide set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию ″изобретательский уровень″ заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. В результате поиска выявлен способ извлечения ванадия, образующегося в процессе очистки тетрахлорида титана от примесей ванадия медным порошком (см. Авт. свид. СССР №133232, опубл. 1960, бюл. №21). По данному способу полученные в процессе очистки пульпы и осадки подвергают разгонке с получением тетрахлорида титана и промежуточного продукта, который обогащают ванадием ректификацией в одну или несколько стадий. Однако данный способ не позволяет получить особо чистый пентаоксид ванадия из-за высокого содержания примесей титана, кремния, хрома и других соединений в исходном продукте. В изобретении, предложенном заявителем, заявлена новая совокупность признаков, выразившаяся в новой последовательности действий во времени, в новых дополнительных стадиях процесса и в новых условиях осуществления действий для получения пентаоксида ванадия, и они не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.To verify the compliance of the claimed invention with the condition “inventive step”, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed method from the prototype. The search revealed a method for extracting vanadium formed during the purification of titanium tetrachloride from vanadium impurities with copper powder (see Auth. Certificate. USSR No. 133232, publ. 1960, bull. No. 21). According to this method, the pulps and precipitates obtained during the cleaning process are subjected to distillation to obtain titanium tetrachloride and an intermediate product, which is enriched in vanadium by distillation in one or several stages. However, this method does not allow to obtain a particularly pure vanadium pentoxide due to the high content of impurities of titanium, silicon, chromium and other compounds in the starting product. In the invention proposed by the applicant, a new set of features is stated, expressed in a new sequence of actions over time, in new additional stages of the process and in new conditions for the implementation of steps for producing vanadium pentoxide, and they do not follow explicitly for a specialist, since the prior art determined by the applicant, the effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention for the achievement of a technical result is not revealed.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию ″изобретательский уровень″.Therefore, the claimed invention meets the condition ″ inventive step ″.

Промышленную применимость предлагаемого изобретения подтверждает следующий пример осуществления способа. The industrial applicability of the invention is confirmed by the following example implementation of the method.

Пример 1Example 1

Технический окситрихлорид ванадия представляет собой смесь окситрихлорида ванадия с тетрахлоридом титана и тетрахлоридом кремния, а также с другими оксидно-хлоридными соединениями титана, кремния, хрома и железа. Компоненты смеси неограниченно растворяются друг в друге. Технический окситрихлорид ванадия с массовой долей VOCl3 от 20 до 40% получают в процессе химической очистки тетрахлорида титана медным порошком (кн. Металлургия титана. - Сергеев В.В., Галицкий Н.В., Киселев В.П., Козлов В.М. - М.: Металлургия, 1971. - с. 136-146). Технический окситрихлорид ванадия заливают в куб-испаритель, нагревают до температуры испарения от 126°С до 136°С, подают в колонну ректификации тарельчатого типа при массовом расходе технического окситрихлорида ванадия 25 кг/час. Процесс ректификации с продолжительностью работы колонны 6 часов основан на разности температур кипения тетрахлорида титана (136°С) и окситрихлорида ванадия (126°С). В связи с тем, что окситрихлорид ванадия имеет более низкую температуру кипения, его содержание в парообразной смеси больше, чем в жидкости. При взаимодействии фаз происходит массо- и теплообмен, обусловленный стремлением системы к равновесию (см. кн. Производство четыреххлористого титана. - Байбеков Μ.К., Ποпοв В.Д., Чепрасов И.М. - М.: Металлургия, 1987, стр. 69-92). Процесс ректификации проводят при непрерывном аналитическом контроле содержания массовой доли титана и кремния в продукте. При достижении содержания массовой доли титана в окситрихлориде ванадия 0,005 мас.%, кремния 0,003 мас.%, хрома 0,005 мас.% (при контроле проб на анализ) получают окситрихлорид ванадия, соответствующий марке «ванадия окситрихлорид очищенный» в соответствии с ТУ 1718-436-05785388-2005.Technical vanadium oxytrichloride is a mixture of vanadium oxytrichloride with titanium tetrachloride and silicon tetrachloride, as well as with other oxide-chloride compounds of titanium, silicon, chromium and iron. The components of the mixture unlimitedly dissolve in each other. Technical vanadium oxytrichloride with a mass fraction of VOCl 3 from 20 to 40% is obtained in the process of chemical purification of titanium tetrachloride with copper powder (Prince. Metallurgy of titanium. - Sergeev V.V., Galitsky N.V., Kiselev V.P., Kozlov V. M. - M .: Metallurgy, 1971. - S. 136-146). Technical vanadium oxytrichloride is poured into a cube-evaporator, heated to an evaporation temperature from 126 ° C to 136 ° C, fed to a plate-type rectification column at a mass flow rate of technical vanadium oxytrichloride 25 kg / h. The rectification process with a column operating time of 6 hours is based on the difference in boiling points of titanium tetrachloride (136 ° С) and vanadium oxytrichloride (126 ° С). Due to the fact that vanadium oxytrichloride has a lower boiling point, its content in the vapor mixture is greater than in the liquid. During the interaction of the phases, mass and heat transfer occurs, due to the system’s striving for equilibrium (see the book. Production of titanium tetrachloride. - Baybekov Μ.K., Ποpov V.D., Cheprasov I.M. - M .: Metallurgy, 1987, p. . 69-92). The rectification process is carried out with continuous analytical control of the mass fraction of titanium and silicon in the product. Upon reaching the content of the mass fraction of titanium in vanadium oxytrichloride 0.005 wt.%, Silicon 0.003 wt.%, Chromium 0.005 wt.% (When monitoring samples for analysis), vanadium oxytrichloride corresponding to the brand “purified vanadium oxytrichloride” in accordance with TU 1718-436 -05785388-2005.

Затем очищенный окситрихлорид ванадия в количестве 1 м3 заливают с помощью погружного насоса в герметичный реактор с крышкой, на которой установлена мешалка с электродвигателем. Предварительно реактор заполняют аргоном чистым марки А до избыточного давления в реакторе 10,5 кПа. Раствор 4 н. соляной кислоты (ГОСТ 14261-77 марки ОСЧ 20-4) в количестве 50 дм3 (поддерживая соотношение соляная кислота:окситрихлорид ванадия 1:20) при скорости подачи 3 дм3/час подают в герметичный реактор на поверхность окситрихлорида ванадия при непрерывном перемешивании в течение 15 минут. В результате реакции образуются соединения:Then the purified vanadium oxytrichloride in an amount of 1 m 3 is poured using a submersible pump into a sealed reactor with a lid, on which a stirrer with an electric motor is installed. The reactor is pre-filled with pure grade A argon to an excess pressure of 10.5 kPa in the reactor. Solution 4 N. hydrochloric acid (GOST 14261-77 grade OSCH 20-4) in an amount of 50 dm 3 (maintaining the ratio of hydrochloric acid: vanadium oxytrichloride 1:20) at a feed rate of 3 dm 3 / h served in a sealed reactor on the surface of vanadium oxytrichloride with continuous stirring in for 15 minutes. The reaction results in the formation of compounds:

TiCl4+H2O→TiOCl2↓+2HClTiCl 4 + H 2 O → TiOCl 2 ↓ + 2HCl

TiCl4+2H2O→TiO2↓+4HClTiCl 4 + 2H 2 O → TiO 2 ↓ + 4HCl

TiCl4+4H2O→Ti(OH)4↓+4HClTiCl 4 + 4H 2 O → Ti (OH) 4 ↓ + 4HCl

которые выпадают в осадок в реакторе. Смесь выдерживают в течение 24 часов и отделяют осветленную часть декантацией. Осветленную часть окситрихлорида ванадия загружают при массовом расходе 20 кг/час в куб-испаритель, нагревают до температуры 126°С и подвергают повторной ректификационной разгонке с получением особо чистого окситрихлорида ванадия с пониженным содержанием примесей. В реактор разложения насосом типа ТН-70 загружают 60 кг карбоната натрия (ГОСТ 5100-85), затем в реактор заливают 800 кг гидроксида натрия (СТО 48-349.4-2009) при массовом соотношении 0,1:1 карбоната натрия к гидроксиду натрия, перемешивают в течение 15 минут и начинают загружать особо чистый окситрихлорид ванадия и по рН-метру следят за рН раствора. Окситрихлорид ванадия загружают до рН=7 в количестве 800 кг при скорости подачи окситрихлорида ванадия в щелочной раствор равной 250 кг/час. Взаимодействие очищенного окситрихлорида ванадия с гидроксидом натрия происходит по реакции:which precipitate in the reactor. The mixture was incubated for 24 hours and the clarified part was separated by decantation. The clarified part of vanadium oxytrichloride is loaded at a mass flow rate of 20 kg / h into a cube-evaporator, heated to a temperature of 126 ° C and subjected to distillation distillation to obtain very pure vanadium oxytrichloride with a reduced content of impurities. A pump of the TN-70 type is charged with 60 kg of sodium carbonate (GOST 5100-85), then 800 kg of sodium hydroxide (STO 48-349.4-2009) are poured into the reactor with a mass ratio of 0.1: 1 sodium carbonate to sodium hydroxide, mix for 15 minutes and begin to load a particularly pure vanadium oxytrichloride and monitor the pH of the solution by a pH meter. Vanadium oxytrichloride is charged to a pH of 7 in an amount of 800 kg at a feed rate of vanadium oxytrichloride in an alkaline solution of 250 kg / h. The interaction of purified vanadium oxytrichloride with sodium hydroxide occurs by the reaction:

VOCl3+4NaOH=NaVO3+3NaCl+2 H2OVOCl 3 + 4NaOH = NaVO 3 + 3NaCl + 2 H 2 O

TiCl4+4NaOH=TiO(OH)2+4NaCl+H2OTiCl 4 + 4NaOH = TiO (OH) 2 + 4NaCl + H 2 O

В результате реакций получают маточный раствор метаванадата натрия (СТО 48-349.1-2008) и твердый осадок диоксида титана - в виде титано-ванадиевого кека (СТО 48-386.1-2006). Полученную пульпу подвергают фильтрации на фильтр-прессе. Отделенный осадок диоксида титана промывают горячей водой, затем гидроксидом натрия и направляют на дальнейшую переработку. А маточный раствор метаванадата натрия перед кристаллизацией нагревают до температуры 55°С, для чего в рубашку реактора подают пар, затем насосом типа ТН-70 подают в реактор на процесс кристаллизации при обработке хлористым аммонием (ГОСТ 22-73) из расчета 2,6 кг на 1 кг пентаоксида ванадия или аммиачной селитрой - нитрат аммония (ГОСТ 2-85) из расчета 4,2 кг на 1 кг пентаоксида ванадия, по реакции:As a result of the reactions, a mother liquor of sodium metavanadate (STO 48-349.1-2008) and a solid precipitate of titanium dioxide are obtained in the form of titanium-vanadium cake (STO 48-386.1-2006). The resulting pulp is subjected to filtration on a filter press. The separated titanium dioxide precipitate is washed with hot water, then with sodium hydroxide and sent for further processing. And the sodium metavanadate mother liquor is heated to a temperature of 55 ° C before crystallization, for which steam is supplied to the reactor jacket, then a pump of the TN-70 type is fed to the reactor for crystallization during processing with ammonium chloride (GOST 22-73) at a rate of 2.6 kg per 1 kg of vanadium pentoxide or ammonium nitrate - ammonium nitrate (GOST 2-85) at the rate of 4.2 kg per 1 kg of vanadium pentoxide, according to the reaction:

NaVO3+NH4Cl=NH4VO3+NaClNaVO 3 + NH 4 Cl = NH 4 VO 3 + NaCl

NaVO3+NH4NO3=NH4VO3+NaNO3 NaVO 3 + NH 4 NO 3 = NH 4 VO 3 + NaNO 3

При перемешивании в результате реакции образуется пульпа с метаванадатом аммония, которую фильтруют на барабанном вакуум-фильтре БОН-5. Температуру пульпы при загрузке окситрихлорида ванадия поддерживают 85°С. При фильтрации одновременно осуществляется промывка осадка от водорастворимых солей артезианской водой. Полученный осадок метаванадата аммония (ТУ 6-09-517-2002) направляют в прокалочную печь, в которой при температуре 400-660°С метаванадат аммония разлагается:With stirring, a pulp with ammonium metavanadate is formed as a result of the reaction, which is filtered on a BON-5 drum vacuum filter. The pulp temperature during loading of vanadium oxytrichloride is maintained at 85 ° C. During filtration, the sediment is washed at the same time from water-soluble salts with artesian water. The obtained precipitate of ammonium metavanadate (TU 6-09-517-2002) is sent to a calcining furnace in which at a temperature of 400-660 ° C ammonium metavanadate decomposes:

2NH4VO3=V2O5+2NH3+H2O2NH 4 VO 3 = V 2 O 5 + 2NH 3 + H 2 O

В результате получают готовый продукт - пентаоксид ванадия, содержание основных примесей в котором составляет: титана - 0,0002-0,0004 мас.%, кремния - 0,0003 мас.%, хрома - 0,0005 мас.%, железа - 0,0005 мас.%.The result is a finished product - vanadium pentoxide, the content of the main impurities in which is: titanium - 0.0002-0.0004 wt.%, Silicon - 0.0003 wt.%, Chromium - 0.0005 wt.%, Iron - 0 , 0005 wt.%.

Таким образом, предложенный способ получения пентаоксида ванадия при новой последовательности действий позволяет снизить содержание вредных примесей в окситрихлориде ванадия, а следовательно, и в готовом продукте - особо чистом пентаоксиде ванадия. Содержание примесей снижено, например титана в 10-12 раз, кремния в 10-11 раз, хрома в 10-12 раз, олова в 10-11 раз, свинца в 2-3 раза, алюминия в 10-11 раз, железа в 2-3 раза. Это позволяет использовать пентаоксид ванадия в таких отраслях промышленности, как фармацевтика, аналитическая химия, электроника и космическая техника. Перспективным является и применение пентаоксида ванадия в различных электротехнических устройствах, оптических приборах, при получении высокодисперсных порошков и нанокомпозитов, при синтезе катализаторов в качестве прокурсоров безводных оксидных соединений.Thus, the proposed method for producing vanadium pentoxide with a new sequence of actions can reduce the content of harmful impurities in vanadium oxytrichloride, and, consequently, in the finished product - especially pure vanadium pentoxide. The content of impurities is reduced, for example, titanium 10-12 times, silicon 10-11 times, chromium 10-12 times, tin 10-11 times, lead 2-3 times, aluminum 10-11 times, iron 2 -3 times. This allows the use of vanadium pentoxide in industries such as pharmaceuticals, analytical chemistry, electronics and space technology. Promising is the use of vanadium pentoxide in various electrical devices, optical devices, in the preparation of highly dispersed powders and nanocomposites, and in the synthesis of catalysts as procursors of anhydrous oxide compounds.

Claims (9)

1. Способ получения пентаоксида ванадия, включающий разложение окситрихлорида ванадия щелочным реагентом с получением маточного раствора метаванадата натрия и отделением осадка, загрузку в маточный раствор метаванадата натрия твердого аммонийсодержащего неорганического соединения с получением пульпы метаванадата аммония, перемешивание, отделение от маточного раствора осадка метаванадата аммония, его промывку, сушку и прокалку с получением пентаоксида ванадия, отличающийся тем, что перед щелочным разложением окситрихлорид ванадия подвергают ректификационной очистке до содержания в нем титана 0,002-0,005 мас.%, затем очищенный окситрихлорид ванадия загружают в герметичный реактор, заполненный аргоном, обрабатывают раствором соляной кислоты путем подачи его при непрерывном перемешивании при соотношении соляная кислота:окситрихлорид ванадия, равном 1 : (15-25), полученную смесь отстаивают, отделяют твердый осадок, а осветленную часть вновь подвергают ректификационной очистке с получением особо чистого окситрихлорида ванадия, который направляют на щелочное разложение с получением пентаоксида ванадия особой чистоты.1. A method of producing vanadium pentoxide, including the decomposition of vanadium oxytrichloride with an alkaline reagent to obtain a sodium metavanadate mother liquor and separating the precipitate, loading solid ammonium-containing inorganic compounds into the sodium metavanadate mother liquor to obtain ammonium metavanadate pulp, mixing, and separating ammonium metavanadate from the mother liquor, ammonium washing, drying and calcining to obtain vanadium pentoxide, characterized in that before the alkaline decomposition of vanadium oxytrichloride subjected to distillation treatment to a titanium content of 0.002-0.005 wt.%, then the purified vanadium oxytrichloride is loaded into a sealed reactor filled with argon, treated with a solution of hydrochloric acid by feeding it with continuous stirring at a ratio of hydrochloric acid: vanadium oxytrichloride equal to 1: (15 -25), the resulting mixture is defended, a solid precipitate is separated, and the clarified part is again subjected to distillation purification to obtain highly pure vanadium oxytrichloride, which is sent to alkaline decomposition with Acquiring vanadium pentoxide purity. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окситрихлорид ванадия обрабатывают соляной кислотой с концентрацией 3,5-4,5 н.2. The method according to p. 1, characterized in that the vanadium oxytrichloride is treated with hydrochloric acid with a concentration of 3.5-4.5 N. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окситрихлорид ванадия обрабатывают соляной кислотой при скорости подачи 1-10 дм3/час.3. The method according to p. 1, characterized in that the vanadium oxytrichloride is treated with hydrochloric acid at a feed rate of 1-10 DM 3 / hour. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окситрихлорид ванадия перемешивают при обработке соляной кислотой в течение 10-30 минут.4. The method according to p. 1, characterized in that the vanadium oxytrichloride is stirred during treatment with hydrochloric acid for 10-30 minutes. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окситрихлорид ванадия подвергают ректификационной очистке при температуре 126,5-136°С.5. The method according to p. 1, characterized in that the vanadium oxytrichloride is subjected to distillation purification at a temperature of 126.5-136 ° C. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окситрихлорид ванадия подвергают ректификационной очистке при массовом расходе 20-30 кг/час.6. The method according to p. 1, characterized in that the vanadium oxytrichloride is subjected to distillation treatment at a mass flow rate of 20-30 kg / hour. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что твердый остаток отделяют методом декантации.7. The method according to p. 1, characterized in that the solid residue is separated by decantation. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что аргон подают в герметичный реактор до избыточного давления 9,6-29,4 кПа.8. The method according to p. 1, characterized in that the argon is fed into a sealed reactor to an overpressure of 9.6-29.4 kPa. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что особо чистый окситрихлорид ванадия разделяют на две части, одну часть в качестве готового товарного продукта направляют потребителю, а другую - на получение особо чистого пентаоксида ванадия. 9. The method according to p. 1, characterized in that the highly pure vanadium oxytrichloride is divided into two parts, one part is sent to the consumer as a finished marketable product, and the other is used to produce highly pure vanadium pentoxide.
RU2014138708/02A 2014-09-24 Method of producing vanadium pentoxide RU2574916C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2574916C1 true RU2574916C1 (en) 2016-02-10

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3227515A (en) * 1962-08-20 1966-01-04 Phillips Petroleum Co Vanadium recovery process
GB1269639A (en) * 1968-07-12 1972-04-06 Murex Ltd Preparation of sodium ammonium polyvanadate and ammonium metavanadate
US4587109A (en) * 1980-10-03 1986-05-06 Compagnie Generale Des Matieres Nucleaires (Cogema) Process for the separate recovery of molybdenum and vanadium
RU2172789C1 (en) * 2000-02-29 2001-08-27 Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Method of preparing vanadium pentaoxide
RU2175990C1 (en) * 2000-04-05 2001-11-20 Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Vanadium pentoxide production process
RU2194782C1 (en) * 2001-05-14 2002-12-20 ООО Научно-производственная экологическая фирма "ЭКО-технология" Method of integrated processing of polymetallic production wastes and rendering them harmless

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3227515A (en) * 1962-08-20 1966-01-04 Phillips Petroleum Co Vanadium recovery process
GB1269639A (en) * 1968-07-12 1972-04-06 Murex Ltd Preparation of sodium ammonium polyvanadate and ammonium metavanadate
US4587109A (en) * 1980-10-03 1986-05-06 Compagnie Generale Des Matieres Nucleaires (Cogema) Process for the separate recovery of molybdenum and vanadium
RU2172789C1 (en) * 2000-02-29 2001-08-27 Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Method of preparing vanadium pentaoxide
RU2175990C1 (en) * 2000-04-05 2001-11-20 Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Vanadium pentoxide production process
RU2194782C1 (en) * 2001-05-14 2002-12-20 ООО Научно-производственная экологическая фирма "ЭКО-технология" Method of integrated processing of polymetallic production wastes and rendering them harmless

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2736539C1 (en) Method of producing vanadium oxide of a battery grade
CN106319214B (en) It is a kind of from acid more methods of the impurity containing precipitation direct in vanadium solution
CN104388683A (en) Method for separating and recycling vanadium and chromium from vanadium and chromium-containing material
CN109110807A (en) A kind of method of coproduction synthetic rutile and sulfuric acid method titanium pigment
CN105271143B (en) The recovery processing technique of hydroxylamine hydrochloride mother liquor
RU2458945C1 (en) Method of producing mixed aluminium dihydroxochloride coagulant and silicic acid coagulant
CN104098137B (en) The preparation of a kind of ammonium metavanadate and purification process
CN103014378B (en) Vanadium liquid purification method
JP5691732B2 (en) Method for producing molybdenum trioxide
CN103014377B (en) Vanadium liquid purification method
RU2574916C1 (en) Method of producing vanadium pentoxide
AU600541B2 (en) A process for the production of high quality titanium dioxide by the sulfate method
RU2497964C1 (en) Vanadium pentoxide obtaining method
CN102424913A (en) Method for separating vanadium and chromium from mixing solution containing vanadium (V) and chromium (VI)
CN109161701A (en) The method that vanadium manganese solution separates, recycles vanadium manganese
CN1034703A (en) The production method of titanium white
RU2340688C1 (en) Method for reprocessing of copper-chloride fusion cake, which is waste from titanium tetrachloride cleaning
US10843994B2 (en) Recovery of oxalic acid from industrial ferrous oxalate
JP5742130B2 (en) Method for producing vanadium pentoxide
RU2157420C1 (en) Method of processing of vanadium-containing converter slags
RU2623978C1 (en) Method of extracting zirconium from acid water solutions
RU2600602C1 (en) Method of processing copper-vanadium pulp for process of cleaning titanium tetrachloride
RU2225841C2 (en) Method for preparing macrocrystalline product of mixture of zirconium and hafnium nitrate and oxynitrate
JP4635314B2 (en) Method for producing sodium sulfate
RU2207392C1 (en) Method of processing of technical-grade vanadium pentoxide