RU2787292C1 - Способ извлечения ванадия прямым выщелачиванием натрийсодержащего ванадиевого шлака в расплавленном железе - Google Patents
Способ извлечения ванадия прямым выщелачиванием натрийсодержащего ванадиевого шлака в расплавленном железе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787292C1 RU2787292C1 RU2021136342A RU2021136342A RU2787292C1 RU 2787292 C1 RU2787292 C1 RU 2787292C1 RU 2021136342 A RU2021136342 A RU 2021136342A RU 2021136342 A RU2021136342 A RU 2021136342A RU 2787292 C1 RU2787292 C1 RU 2787292C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- purge
- vanadium
- oxygen
- oxidation
- sodium
- Prior art date
Links
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 122
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 120
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 239000011734 sodium Substances 0.000 title claims abstract description 29
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002386 leaching Methods 0.000 title claims abstract description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 85
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims description 27
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 89
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 42
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 42
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 32
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 13
- CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N Sodium metavanadate Chemical compound [Na+].[O-][V](=O)=O CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910000166 zirconium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 71
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 70
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 70
- 241001088417 Ammodytes americanus Species 0.000 claims description 30
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N Iron(III) oxide Chemical group O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 150000003388 sodium compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- BYSGBSNPRWKUQH-UJDJLXLFSA-N Glycogen Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1OC[C@@H]1[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]2O)CO)O1 BYSGBSNPRWKUQH-UJDJLXLFSA-N 0.000 description 3
- 229940096919 Glycogen Drugs 0.000 description 3
- 229920002527 Glycogen Polymers 0.000 description 3
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 3
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 3
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 210000004185 Liver Anatomy 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000004059 degradation Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 150000003682 vanadium compounds Chemical class 0.000 description 2
- GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N vanadium dioxide Chemical compound O=[V]=O GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000789 Aluminium-silicon alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N D-Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000628 Ferrovanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003205 Muscles Anatomy 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000005039 chemical industry Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000002608 insulinlike Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 229910052820 pyromorphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 229910052821 vanadinite Inorganic materials 0.000 description 1
- DIMMBYOINZRKMD-UHFFFAOYSA-N vanadium(5+) Chemical compound [V+5] DIMMBYOINZRKMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 200000000024 vascular cognitive impairment Diseases 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу извлечения ванадия прямым выщелачиванием натрийсодержащего ванадиевого шлака. Способ включает прямое выщелачивание натрийсодержащего ванадиевого шлака, при этом расплавленный чугун помещают в конвертер для проведения фазы-I продувки и окисления. Во время продувки добавляют охладитель и кальцинированную соду для окисления и отделения ванадия с получением натрийсодержащего ванадиевого шлака. По завершении фазы-I продувки полусталь сливают таким образом, чтобы упомянутый шлак оставался в конвертере для проведения фазы-II продувки и окисления, в результате чего получают водорастворимый ванадат натрия. По завершении продувки и окисления его сливают и выполняют водное выщелачивание с получением ванадийсодержащего продукта выщелачивания. Способ обеспечивает сокращение процедуры получения ванадийсодержащего продукта выщелачивания, что повышает эффективность окисления ванадия и снижает потребление энергии при осуществлении способа. 9 з.п. ф-лы, 2 пр.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области черной металлургии и химическому производству ванадия и титана; в частности, изобретение относится к способу извлечения ванадия прямым выщелачиванием натрийсодержащего ванадиевого шлака в расплавленном железе.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ванадий (V) является переходным металлом, который при комнатной температуре имеет относительно стабильные химические свойства, но становится более активным при высокой температуре. Атом ванадия, имея валентные электроны в конфигурации 3d34s2, является типичным элементом с переменной электронной валентностью. Все пять его валентных электронов могут участвовать в образовании связей, и поэтому этот элемент имеет следующие валентности: +2, +3, +4 и +5. При различных парциальных давлениях кислорода и температурах существуют различные стабильные соединения ванадия. Снижение парциального давления кислорода и повышение температуры приводят к образованию стабильного трехвалентного оксида ванадия. Кроме того, существует множество нестехиометрических оксидов ванадия, которые представляют собой гомологичные оксиды, которые могут иметь общую формулу VnO2n-1(3≤n≤9). Известно, что кроме оксидов V2O4 и V2O5 существуют промежуточные оксиды V3O5, V3O7, V4O7, V4O9, V5O9, V6O11, V6O13 и другие оксиды. Соединения V2O3, VO2 и, в особенности, V2O5 являются оксидами ванадия, имеющими важное промышленное значение, и особенно важное значение имеет V2O5.
Поскольку ванадий имеет высокую прочность и твердость, а также обладает способностью повышать динамическую прочность, его широко применяют в отраслях, связанных с обработкой стали, в химическом производстве и в авиации. Приблизительно 84% ванадия, применяемого в области техники, связанной с обработкой стали, растворяют в стали в качестве легирующего элемента, образующего VC и VN, поскольку это способствует образованию более мелких зерен, ингибирует рост фаз бейнита и перлита и повышает прочность мартенсита, увеличивая, таким образом, твердость, прочность, вязкость и износостойкость стали. Образующимися веществами в основном являются феррованадий и зерна VN. Применение ванадия в сплавах из цветных металлов в основном относится к получению конструкционного материала, который представляет собой сплав V-AI, такой как авиационный конструкционный материал, способный выдерживать высокие температуры, включающий сплавы Ti-6AI-4V, Ti-8AI-1V-Mo, Ti-6AI-6V-2Sn и другие сплавы. Продукты на основе ванадия, используемые в химическом производстве, в основном включают V2O5, NH4VO3, V2O3, VOCl3 и VCI4, которые применяют в качестве катализаторов, окрашивающих веществ и электродных материалов для батарей большой емкости. Следует отметить, что из-за своей мультивалентности ванадий может применяться в качестве анодного материала в литиевых батареях или может находить применение в аккумуляторах энергии, таких как конденсаторы большой емкости. Учитывая такие преимущества, как быстрая зарядка, высокая удельная энергия и низкая стоимость, они могут находить широкое применение. Кроме того, приблизительно 2% продуктов на основе ванадия также применяются в медицинских, защитных и пленочных материалах, а также в других областях. Проведенные исследования показывают, что соединения ванадия обладают инсулиноподобным действием, которое может способствовать образованию гликогена в печени и гликогена в мышечной ткани, ингибировать разложение гликогена печени с образованием глюкозы, а также способствовать образованию и ингибировать разложение жира. В целом, ванадий и содержащие его продукты в основном широко применяются в качестве добавок для улучшения эксплуатационных характеристик материалов или для ускорения химических реакций.
Ванадий является значимым редким ресурсом, который в природе находится в рассеянном состоянии. Не существует отдельной ванадиевой руды, которую можно было бы добывать. Обычно ванадий встречается в виде патронита VS2 или V2S5, ванадинита (или бурого пироморфита) Pb5(VO4)3C, ванадиевого мрамора KV2(AlSi2O10)(OH)2, карнотита K2(UO2)(VO4)2⋅3H2O и ванадийсодержащего титаномагнетита. Мировые запасы ванадия составляют 63 миллиона тонн, из которых могут быть добыты 10,2 миллиона тонн. Среди различных сырьевых материалов, из которых добывают ванадий, 88% в мире приходится на ванадийсодержащий титаномагнетит. Другие сырьевые материалы включают каменный уголь, отработанные катализаторы, золу от переработки нефти и углистый сланец. Из-за сильных различий в категориях сырьевых материалов, свойств руды и содержания ванадия, существует множество различных методик и способов извлечения ванадия, которые включают доменную плавку, мокрое выщелачивание и комбинацию обжига и мокрого извлечения.
В настоящее время в мире для получения ванадиевого шлака основном применяют доменный способ. Для доменной плавки в качестве основного сырья обычно применяют ванадийсодержащий титаномагнетит. Для получения ванадийсодержащего расплавленного железа обычно применяют доменную печь или другие способы получения железа, и затем в конвертер продувают кислород для окисления содержащегося в металле ванадия и обогащения шлака ванадием. В случае применения для продувки двух конвертеров получают ванадиевый шлак, содержащий от 8 до 20% V2O5, и полусталь, содержащую приблизительно 3,6% С; в случае применения для продувки одного конвертера получают ванадиевый шлак, содержащий от 2 до 5% V2O5 и расплавленную сталь. Полученный ванадиевый шлак или ванадийсодержащий сталеплавильный шлак подвергают обжигу-выщелачиванию или прямому выщелачиванию для последующего извлечения.
В патентном документе CN 102086487 А рассмотрен способ обработки ванадиевого шлака, обеспечивающий экономию энергии и уменьшение выбросов, который включает следующие этапы: помещение нагретого до высокой температуры (более 1200°С) жидкого ванадиевого шлака, отделенного от расплавленного железа, в резервуар для шлака, добавление в этот резервуар соединения натрия, подачу в резервуар кислорода с помощью охлаждаемой водой сверхзвуковой или дозвуковой (низкочастотной, англ. subsonic) кислородной фурмы; реакцию V2O5, образующегося в ванадиевом шлаке, с добавленным соединением натрия, в результате чего образуется водорастворимый ванадат натрия, и, в заключение, обработку полученного шлака, содержащего водорастворимый ванадат натрия, в результате чего образуется V2O5. Однако из-за ограниченного объема резервуара, жидкий ванадиевый шлак может выдуваться из резервуара при подаче кислорода через высокоскоростную (высокопроизводительную) кислородную фурму, что приводит к неэффективному использованию ванадиевого шлака. Кроме того, во время продувки кислорода добавляемое соединение натрия может диффундировать из резервуара, что снижает степень использования соединения натрия и препятствует равномерному смешиванию соединения натрия и ванадиевого шлака. Кроме того, этот способ требует загрузки ванадиевого шлака в резервуар для шлака. При осуществлении способа происходит теплообмен между горячим ванадиевым шлаком, воздухом и резервуаром для шлака, что ухудшает использование теплоты горячего ванадиевого шлака.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технические проблемы, устраняемые, благодаря применению настоящего изобретения, состоят в низкой эффективности окисления и больших потерях теплоты ванадием во время получения ванадиевого шлака.
Изобретением предложено техническое решение для устранения указанных выше проблем, которое состоит в применении способа извлечения ванадия прямым выщелачиванием натрийсодержащего ванадиевого шлака в расплавленном железе, где способ включает следующие этапы, в которых: сначала расплавленное железо помещают в конвертер для проведения Фазы-1 продувки и окисления, и во время продувки добавляют охладитель и кальцинированную соду для окисления и отделения ванадия с получением ванадиевого шлака; затем, по завершении Фазы-1 продувки, полусталь сливают таким образом, чтобы натрийсодержащий ванадиевый шлак оставался в конвертере для проведения Фазы-II продувки и окисления, в результате чего получают водорастворимый ванадат натрия; в заключение, по завершении продувки и окисления, проводят водное выщелачивание с получением ванадийсодержащего продукта выщелачивания.
Согласно изобретению, по завершении Фазы-II продувки и окисления массовое отношение Na2O/V2O5 в натрийсодержащем ванадиевом шлаке поддерживают в диапазоне от 0,60 до 0,85.
Согласно изобретению, охладитель добавляют в течение 3 минут после начала Фазы-1 продувки и окисления, и кальцинированную соду добавляют в течение 2 минут после добавления охладителя.
Согласно изобретению, количество добавляемого охладителя составляет от 15 до 35 кг/т Fe, и количество добавляемой кальцинированной соды составляет от 6 до 8 кг/т Fe.
Согласно изобретению, во время Фазы-I продувки и окисления продувку выполняют как сверху, так и снизу, и при этом кислород вдувают через кислородную фурму сверху, а азот вдувают снизу.
Согласно изобретению, во время продувки кислорода при выполнении Фазы-1 продувки и окисления кислородную фурму располагают в режиме "высоко-низковысоко", т.е. на ранней стадии продувки в течение времени, составляющего от 0,5 до 1,5 минут, фурму располагают на большей высоте, на промежуточной стадии фурму располагают на меньшей высоте, и в течение времени, составляющего от 1,0 до 1,5 минут до окончания продувки, фурму располагают на большей высоте; расход кислорода поддерживают в диапазоне от 2,0 до 3,0 м3/(мин⋅т Fe), давление кислорода поддерживают в диапазоне от 0,7 до 0,9 МПа, и продолжительность продувки составляет от 5 до 6,5 минут.
Согласно изобретению, расход азота, вдуваемого снизу, поддерживают в диапазоне от 1,0 до 0,5 м3/(мин⋅т Fe).
Согласно изобретению, во время Фазы-М продувки и окисления, продувку выполняют как сверху, так и снизу, причем газ для продувки снизу заменяют на кислород, расход кислорода, вдуваемого снизу, поддерживают в диапазоне от 0,05 до 0,25 м3/(мин⋅т Fe), и для вдувания кислорода в натрийсодержащий ванадиевый шлак кислородную фурму располагают на меньшей высоте; при этом расход кислорода поддерживают в диапазоне от 1 до 2 м3/(минт⋅Fe), давление поддерживают в диапазоне от 0,3 до 0,5 МПа, и продолжительность продувки составляет от 2 до 3 минут.
Согласно изобретению, после завершения Фазы-II продувки и окисления ванадиевый шлак охлаждают, дробят, подвергают магнитному разделению, размалыванию на шаровой мельнице и водному выщелачиванию, в результате чего получают ванадийсодержащий продукт выщелачивания.
Изобретение обеспечивает следующие полезные эффекты:
Изобретение включает две фазы продувки и окисления для получения натрийсодержащего ванадиевого шлака и извлечения ванадия. При выполнении Фазы-I продувки и окисления добавляют кальцинированную соду и сливают полусталь, и затем остаточную теплоту используют для проведения Фазы-II продувки и окисления. По сравнению с традиционным способом извлечения ванадия высокотемпературным обжигом в присутствии натрия, применение настоящего изобретения позволяет сокращать процедуры получения ванадийсодержащего продукта выщелачивания с расплавленным железом, что повышает эффективность окисления ванадия и снижает потребление энергии при осуществлении способа, повышает эффективность использования ресурсов и снижает стоимость извлечения ванадия, позволяя предприятиям экономить средства и повышать доходы.
СВЕДЕНИЯ. ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к способу извлечения ванадия прямым выщелачиванием натрийсодержащего ванадиевого шлака в расплавленном железе, где способ включает следующие этапы, в которых: сначала расплавленное железо помещают в конвертер для проведения Фазы-I продувки и окисления и во время продувки добавляют охладитель и кальцинированную соду для окисления и отделения ванадия с получением ванадиевого шлака; затем по завершении Фазы-I продувки полусталь сливают таким образом, чтобы натрийсодержащий ванадиевый шлак оставался в конвертере для проведения Фазы-II продувки и окисления, в результате чего получают водорастворимый ванадат натрия; и, в заключение, по завершении продувки и окисления, выполняют водное выщелачивание с получением ванадийсодержащего продукта выщелачивания.
Изобретение включает две фазы продувки и окисления для получения натрийсодержащего ванадиевого шлака и извлечения ванадия. При выполнении Фазы I, находящийся в расплавленном железе ванадий окисляется и отделяется, образуя ванадиевый шлак; при выполнении Фазы II находящийся в ванадиевом шлаке оксид ванадия окисляется в отсутствие расплавленного железа, находящийся в ванадиевом шлаке V2O3 окисляется до V2O5, и V2O5 реагирует с Na2O, образуя водорастворимый ванадат натрия.
В частности, согласно изобретению, для образования ванадиевого шлака, во время продувки расплавленного железа добавляют кальцинированную соду, что не только способствует равномерному распределению соединения натрия в ванадиевом шлаке и последующему образованию ванадата натрия, но также повышает эффективность окисления ванадия в расплавленном железе и воздействие соединения натрия. Кроме того, вязкость ванадиевого шлака, содержащего соль натрия, снижается, и может улучшаться осаждение железа в ванадиевом шлаке. В результате во время продувки кислородом окисление ванадиевого шлака кислородом не будет ухудшаться из-за образования оксида железа. Таким образом, согласно изобретению, при выполнении Фазы-I продувки и окисления, кальцинированную соду добавляют для окисления ванадия в расплавленном железе, регулирования температуры плавления и текучести ванадиевого шлака, улучшения разделения шлака и железа и предварительной подготовки к последующему образованию ванадата натрия.
Согласно изобретению, по завершении Фазы-II продувки и окисления массовое отношение Na2O/V2O5 в натрийсодержащем ванадиевом шлаке поддерживают в диапазоне от 0,60 до 0,85. Добавляемая кальцинированная сода при высокой температуре разлагается на Na2O и CO2. В шлаке остается только Na2O, и, таким образом, его количество нужно регулировать. В результате многочисленных экспериментов было обнаружено, что если по завершении Фазы-II продувки и окисления массовое отношение Na2O/V2O5 в натрийсодержащем ванадиевом шлаке поддерживают в диапазоне от 0,60 до 0,85, то будет образовываться максимальное количество ванадата натрия, то есть величины массового отношения, находящиеся в указанном диапазоне, наиболее благоприятны для извлечения ванадия из ванадиевого шлака.
Согласно изобретению, охладитель добавляют в течение 3 минут после начала Фазы-I продувки и окисления, а кальцинированную соду добавляют в течение 2 минут после добавления охладителя.
Согласно изобретению, количество добавляемого охладителя составляет от 15 до 35 кг/т Fe, а количество добавляемой кальцинированной соды составляет от 6 до 8 кг/т Fe.
Согласно изобретению, охладитель применяют для поддержания в печи температуры в подходящем диапазоне и, соответственно, окисления ванадия в расплавленном железе. Предпочтительно охладитель, применяемый согласно изобретению, может представлять собой одно или более из следующих веществ: отложения оксида железа, оксид железа красный, высокосортную железную руду и другие материалы с высоким содержанием оксида железа.
Согласно изобретению, во время Фазы-I продувки и окисления продувку выполняют как сверху, так и снизу, причем кислород вдувают через кислородную фурму сверху, а азот вдувают снизу.
Согласно изобретению, при выполнении Фазы-I продувки и окисления во время продувки кислорода кислородную фурму располагают в режиме "высоконизко-высоко", т.е. на ранней стадии продувки, в течение времени, составляющего от 0,5 до 1,5 минут, фурму располагают на большей высоте, на промежуточной стадии фурму располагают на меньшей высоте, и в течение времени, составляющего от 1,0 до 1,5 минут до окончания продувки, фурму располагают на большей высоте; расход кислорода поддерживают в диапазоне от 2,0 до 3,0 м3/(мин⋅т Fe), давление кислорода поддерживают в диапазоне от 0,7 до 0,9 МПа и продолжительность продувки составляет от 5 до 6,5 минут. Режим "высоко-низковысоко" представляет собой один из существующих режимов, в котором большая высота обычно составляет от 1,8 до 2,0 м, а меньшая высота обычно составляет от 1,6 до 1,8 м.
Согласно изобретению, во время Фазы-II продувки и окисления продувку выполняют как сверху, так и снизу, причем газ для продувки снизу заменяют на кислород, и расход кислорода, вдуваемого снизу, поддерживают в диапазоне от 0,05 до 0,25 м3/(мин⋅т Fe); кислородную фурму располагают на меньшей высоте для вдувания кислорода в натрийсодержащий ванадиевый шлак, и расход кислорода поддерживают в диапазоне от 1 до 2 м3/(мин⋅т Fe), давление поддерживают в диапазоне от 0,3 до 0,5МПа, и продолжительность продувки составляет от 2 до 3 минут.
Согласно изобретению, после завершения Фазы-II продувки и окисления ванадиевый шлак охлаждают, дробят, подвергают магнитному разделению, размалыванию на шаровой мельнице и водному выщелачиванию, в результате чего получают ванадийсодержащий продукт выщелачивания.
В частности, после окончания продувки кислородом ванадиевый шлак выливают в резервуар для ванадиевого шлака, и резервуар закрывают для охлаждения, продолжительность которого составляет от 36 до 72 часов. По завершении охлаждения ванадиевый шлак дробят, подвергают магнитному разделению и размалыванию на шаровой мельнице, получая мелкодисперсный порошок крупностью 120 меш. Затем мелкодисперсный порошок смешивают с водой в массовом отношении 1:3. Во время проведения выщелачивания смесь перемешивают механической мешалкой (скорость вращения лопастной мешалки составляет от 300 до 400 об./мин.) и нагревают, поддерживая температуру 85±2°С. Спустя 1,5 часа, производят вакуумное фильтрование. Полученный фильтрат представляет собой ванадийсодержащий продукт выщелачивания.
Согласно изобретению, начальная температура расплавленного железа составляет от 1190 до 1360°С, и температура во время проведения продувки не превышает 1400°С.
Ниже изобретение дополнительно описано с помощью приведенных примеров осуществления.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример 1
После введения расплавленного железа в конвертер начинают продувку кислородом, располагая кислородную фурму во время продувки кислородом в соответствии с режимом "высоко-низко-высоко", т.е. на ранней стадии продувки фурму в течение 1,5 минут располагают на большей высоте, на промежуточной стадии фурму располагают на меньшей высоте, и в течение 1 минуты до окончания продувки фурму располагают на большей высоте; интенсивность продувки кислородом поддерживают на уровне 3,0 м3/(мин⋅т Fe); охладитель (27 кг/т Fe) заканчивают добавлять за 3 минуты до начала продувки; во время продувки кислородом интенсивность продувки азотом снизу поддерживают на уровне 0,05 м3/(мин⋅т Fe); кальцинированную соду (6 кг/т Fe) добавляют на 4-ой минуте продувки; и продолжительность продувки кислородом составляет 6 минут;
после продувки расплавленного железа и слива полустали конвертер возвращают в положение для продувки, газ для продувки снизу заменяют на кислород, устанавливая расход кислорода 0,15 м3/(мин⋅т Fe) и применяя кислородную фурму для продувки кислородом сверху; интенсивность продувки кислородом устанавливают на уровне 2,0 м3/(мин⋅т Fe), давление кислорода устанавливают равным 0,3 МПа, и продолжительность продувки составляет 3 минуты;
по завершении продувки ванадиевого шлака кислородом ванадиевый шлак выливают в резервуар для ванадиевого шлака и резервуар закрывают для охлаждения, и продолжительность охлаждения составляет 55 часов; по завершении охлаждения, ванадиевый шлак измельчают, подвергают магнитному разделению и размалывают на шаровой мельнице, получая мелкодисперсный порошок крупностью 120 меш; мелкодисперсный порошок смешивают с водой в массовом отношении 1:3; во время проведения выщелачивания производят механическое перемешивание (скорость вращения лопастной мешалки составляет от 300 об./мин.) и нагревание, поддерживая температуру смеси 85±2°С; спустя 1,5 часа, производят вакуумное фильтрование; полученный фильтрат представляет собой ванадийсодержащий продукт выщелачивания. Общая эффективность окисления и эффективность извлечения ванадия из расплавленного железа в целом по завершении способа достигает 85,21%.
Пример 2
После введения расплавленного железа в конвертер начинают продувку кислородом, располагая кислородную фурму во время продувки кислородом в соответствии с режимом "высоко-низко-высоко", т.е. на ранней стадии продувки фурму в течение 1,0 минут располагают на большей высоте, на промежуточной стадии фурму располагают на меньшей высоте, и в течение 1,5 минут до окончания продувки фурму располагают на большей высоте; интенсивность продувки кислородом поддерживают на уровне 2,5 м3/(мин⋅т Fe); охладитель (32 кг/т Fe) заканчивают добавлять за 3 минуты до начала продувки; во время продувки кислородом интенсивность продувки азотом снизу поддерживают на уровне 0,15 м3/(мин⋅т Fe); кальцинированную соду (8 кг/т Fe) добавляют на 4-ой минуте продувки; и продолжительность продувки кислородом составляет 5,5 минут;
по завершении продувки расплавленного железа и слива полустали конвертер возвращают в положение для продувки, газ для продувки снизу заменяют на кислород, устанавливая расход кислорода 0,10 м3/(мин⋅т Fe) и применяя кислородную фурму для продувки кислородом сверху; интенсивность продувки кислородом устанавливают на уровне 1,5 м3/(мин⋅т Fe), давление кислорода устанавливают равным 0,5 МПа, и продолжительность продувки составляет 2 минуты;
по завершении продувки ванадиевого шлака кислородом ванадиевый шлак выливают в резервуар для ванадиевого шлака и резервуар закрывают для охлаждения, и продолжительность охлаждения составляет 70 часов; по завершении охлаждения, ванадиевый шлак измельчают, подвергают магнитному разделению и размалывают на шаровой мельнице, получая мелкодисперсный порошок крупностью 120 меш; мелкодисперсный порошок смешивают с водой в массовом отношении 1:3; во время проведения выщелачивания производят механическое перемешивание (скорость вращения лопастной мешалки составляет от 300 об./мин.) и нагревание, поддерживая температуру смеси 85±2°С; спустя 1,5 часа, производят вакуумное фильтрование; полученный фильтрат представляет собой ванадийсодержащий продукт выщелачивания. Общая эффективность окисления и эффективность извлечения ванадия из расплавленного железа в целом по завершении способа достигает 85,36%.
Claims (10)
1. Способ извлечения ванадия, включающий прямое выщелачивание натрийсодержащего ванадиевого шлака, отличающийся тем, что он включает следующие этапы: расплавленный чугун помещают в конвертер для проведения фазы-I продувки и окисления, во время продувки добавляют охладитель и кальцинированную соду для окисления и отделения ванадия с получением натрийсодержащего ванадиевого шлака, затем по завершении фазы-I продувки полусталь сливают таким образом, чтобы упомянутый шлак оставался в конвертере для проведения фазы-II продувки и окисления, в результате чего получают водорастворимый ванадат натрия, по завершении продувки и окисления его сливают и выполняют водное выщелачивание с получением ванадийсодержащего продукта выщелачивания.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по завершении фазы-II продувки и окисления массовое отношение Na2O/V2O5 в натрийсодержащем ванадиевом шлаке поддерживают в диапазоне от 0,60 до 0,85.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что охладитель представляет собой оксид железа, предпочтительно по меньшей мере одно из следующих веществ: железной окалины, оксида железа красного и высокосортной железной руды.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что количество добавляемого охладителя составляет от 15 до 35 кг/т Fe, и количество добавляемой кальцинированной соды составляет от 6 до 8 кг/т Fe.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что охладитель добавляют в течение 3 мин после начала фазы-I продувки и окисления, а кальцинированную соду добавляют в течение 1 мин после добавления охладителя.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что во время фазы-I продувки и окисления продувку выполняют как сверху, так и снизу, причем кислород вдувают через кислородную фурму сверху, а азот вдувают снизу.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что во время продувки кислорода кислородную фурму располагают в режиме "высоко-низко-высоко", причем на ранней стадии продувки фурму располагают в верхнем положении в течение времени от 0,5 до 1,5 мин, на промежуточной стадии фурму располагают в нижнем положении, и в течение от 1,0 до 1,5 мин до окончания продувки фурму располагают в верхнем положении; расход кислорода поддерживают в диапазоне от 2,0 до 3,0 м3/(мин⋅т Fe), давление кислорода поддерживают в диапазоне от 0,7 до 0,9 МПа, продолжительность продувки составляет от 5 до 6,5 мин, а расход азота, вдуваемого снизу, поддерживают в диапазоне от 1,0 до 0,5 м3/(мин⋅т Fe).
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что во время фазы-II продувки и окисления продувку выполняют как сверху, так и снизу, и газ для продувки снизу заменяют на кислород.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что расход кислорода, вдуваемого снизу, поддерживают в диапазоне от 0,05 до 0,25 м3/(мин⋅т Fe), а сверху кислород вдувают через кислородную фурму в натрийсодержащий ванадиевый шлак при расходе кислорода, поддерживаемом в диапазоне от 1 до 2 м3/(мин⋅т Fe), давлении, поддерживаемом в диапазоне от 0,3 до 0,5 МПа, при этом продолжительность продувки составляет от 2 до 3 мин.
10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что после завершения фазы-II продувки и окисления натрийсодержащий ванадиевый шлак охлаждают, дробят, подвергают магнитному разделению, размалыванию на шаровой мельнице и водному выщелачиванию, в результате чего получают ванадийсодержащий продукт выщелачивания.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910398310.6 | 2019-05-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2787292C1 true RU2787292C1 (ru) | 2023-01-09 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2157414C1 (ru) * | 1999-07-07 | 2000-10-10 | ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат" | Способ передела ванадиевых чугунов в сталеплавильных агрегатах |
CN101215619A (zh) * | 2008-01-03 | 2008-07-09 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院 | 从含钒铁水中提钒脱磷的方法及利用该方法的炼钢工艺 |
RU2385353C2 (ru) * | 2008-03-19 | 2010-03-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Ванадий-катализатор" | Способ переработки ванадийсодержащих конвертерных шлаков |
RU2465338C2 (ru) * | 2010-08-24 | 2012-10-27 | Открытое акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (ОАО "ЕВРАЗ НТМК") | Способ повышения степени извлечения ванадия при конвертировании природно-легированных чугунов |
RU2566230C2 (ru) * | 2014-01-14 | 2015-10-20 | Леонид Андреевич Смирнов | Способ переработки в кислородном конвертере низкокремнистого ванадийсодержащего металлического расплава |
RU2571969C2 (ru) * | 2013-04-28 | 2015-12-27 | ПаньГан Груп Паньчжихуа Айрон энд Стил Рисерч Инститьют Ко., Лтд. | Способ одновременной дефосфоризации и извлечения ванадия из ванадийсодержащего расплавленного чугуна |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2157414C1 (ru) * | 1999-07-07 | 2000-10-10 | ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат" | Способ передела ванадиевых чугунов в сталеплавильных агрегатах |
CN101215619A (zh) * | 2008-01-03 | 2008-07-09 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院 | 从含钒铁水中提钒脱磷的方法及利用该方法的炼钢工艺 |
RU2385353C2 (ru) * | 2008-03-19 | 2010-03-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Ванадий-катализатор" | Способ переработки ванадийсодержащих конвертерных шлаков |
RU2465338C2 (ru) * | 2010-08-24 | 2012-10-27 | Открытое акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (ОАО "ЕВРАЗ НТМК") | Способ повышения степени извлечения ванадия при конвертировании природно-легированных чугунов |
RU2571969C2 (ru) * | 2013-04-28 | 2015-12-27 | ПаньГан Груп Паньчжихуа Айрон энд Стил Рисерч Инститьют Ко., Лтд. | Способ одновременной дефосфоризации и извлечения ванадия из ванадийсодержащего расплавленного чугуна |
RU2566230C2 (ru) * | 2014-01-14 | 2015-10-20 | Леонид Андреевич Смирнов | Способ переработки в кислородном конвертере низкокремнистого ванадийсодержащего металлического расплава |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105039633A (zh) | 一种转炉提钒的方法 | |
CN107090551B (zh) | 一种钒钛磁铁矿的直接提钒的方法 | |
CN110055371A (zh) | 铁水生产含钠钒渣直接浸出提钒的方法 | |
CN106065435A (zh) | 一种处理钒渣的方法与系统 | |
CN109971908A (zh) | 转炉铁水加纯碱生产含钠钒渣的方法 | |
CN110042190A (zh) | 钠系钒渣的转炉生产及其后续浸出提钒的方法 | |
CN110106307A (zh) | 采用钠盐处理含钒铁水的提钒方法 | |
CN110106305A (zh) | 钙系处理含钒铁水生产含钙钒渣及直接浸出提钒的方法 | |
CN104975180A (zh) | 一种超声波-微波联合氨法浸出高炉瓦斯灰的方法和装置 | |
CN105110300B (zh) | 一种含硫化锰的复合锰矿提取锰及硫的方法 | |
WO2020228750A1 (zh) | 转炉铁水加石灰生产含钙钒渣及其浸出的方法 | |
CN110055373A (zh) | 钙系钒渣的转炉生产及其浸出提钒方法 | |
RU2787292C1 (ru) | Способ извлечения ванадия прямым выщелачиванием натрийсодержащего ванадиевого шлака в расплавленном железе | |
CN109943706A (zh) | 一种回收低铁拜耳法赤泥中铁的方法 | |
CN105385861A (zh) | 一种钒渣氧化、钙化处理方法 | |
CN105219974A (zh) | 一种提高钒渣v2o5含量的方法 | |
CN110042191A (zh) | 转炉生产含钠钒渣及其氧化浸出的方法 | |
JPS63140044A (ja) | ステンレス鋼精錬時に発生するスラグの処理法 | |
CN110042195A (zh) | 铁水加石灰生产含钙钒渣及直接浸出提钒的方法 | |
CN110042192A (zh) | 转炉加纯碱生产含钠钒渣及其氧化浸出的方法 | |
CN110079641A (zh) | 钠系钒渣的转炉生产及其氧化浸出提钒的方法 | |
RU2778542C1 (ru) | Способ получения кальцийсодержащего ванадиевого шлака путем добавления извести в конвертер с расплавленным железом и способ выщелачивания для него | |
CN105219975A (zh) | 一种钒渣的处理方法 | |
CN109971909A (zh) | 转炉生产含钙钒渣及其氧化浸出的方法 | |
CN109971911A (zh) | 含钙钒渣的生产及其氧化浸出方法 |