WO2023229494A1 - Method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash - Google Patents

Method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash Download PDF

Info

Publication number
WO2023229494A1
WO2023229494A1 PCT/RU2023/050053 RU2023050053W WO2023229494A1 WO 2023229494 A1 WO2023229494 A1 WO 2023229494A1 RU 2023050053 W RU2023050053 W RU 2023050053W WO 2023229494 A1 WO2023229494 A1 WO 2023229494A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vanadium
solution
ash
sulfite
leaching
Prior art date
Application number
PCT/RU2023/050053
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Инсаф Шарифуллович САЙФУЛЛИН
Николай Захарович ЛЯХОВ
Галина Алексеевна ЛУКОМСКАЯ
Владимир Леонидович СКОБЕЛЕВ
Камиль Закирьянович ШАКИРОВ
Наиль Ульфатович Маганов
Рудольф Дитрихович РЕМПЕЛЬ
Тагир Самигуллович АЙНУЛЛОВ
Алексей Владимирович Зурбашев
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
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
Priority claimed from RU2022114217A external-priority patent/RU2780826C1/en
Application filed by Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина filed Critical Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Publication of WO2023229494A1 publication Critical patent/WO2023229494A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C22B3/06Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
    • C22B3/08Sulfuric acid, other sulfurated acids or salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00Obtaining refractory metals
    • C22B34/20Obtaining niobium, tantalum or vanadium
    • C22B34/22Obtaining vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals

Definitions

  • the present invention relates to the field of chemical technology and non-ferrous metallurgy and can be used to extract vanadium from petroleum coke combustion ash.
  • vanadium is leached either directly from petcoke after its preliminary preparation, or from ash obtained by burning petcoke.
  • the disadvantages of this method are the high energy costs of maintaining a temperature from 95 to 105°C with a ratio of petroleum coke and a mixture of acids from 1:3 to 3:1 for 1 to 2 hours and high material costs for using large quantities of concentrated acids.
  • Another disadvantage is that the use of petroleum coke treated with concentrated acids as a fuel during subsequent combustion is a big problem.
  • the disadvantages of this method are the high energy costs of maintaining the temperature, especially for calcination - 850 °C and the high material costs of using large quantities of hydrogen peroxide (H2O2), as well as the need to introduce a complex mixture of sodium chloride, manganese dioxide and nitrate into the charge before firing .
  • the closest to the proposed method in terms of the conditions for preparing ash is the method for extracting metals from refining residues (patent RU No. 2578891, MPK S22V 26/20, S22V 7/00, S22V 3/04, publ. 03.27.2016, bulletin No. 9).
  • the method involves burning petroleum coke at temperatures up to 900 °C to use the resulting heat in the energy sector.
  • oxidative leaching of vanadium (+5) and molybdenum (+6) is carried out with a solution of sodium hydroxide with the addition of hydrogen peroxide and sulfuric acid leaching of nickel from the resulting cake.
  • the disadvantages of this method include high energy costs for maintaining temperature, high consumption of reagents and complex composition of waste solutions, the need for additional equipment and premises for its placement.
  • the method can be relatively effective only if metal-rich ash is processed and alkaline solutions rich in vanadium and molybdenum are obtained, since the precipitation of ammonium vanadate and ammonium polymolybdate with an acceptable degree of extraction is technically possible only from rich solutions.
  • Technical objectives are to create a method for extracting vanadium from ash, ensuring a high degree of extraction of vanadium into solution from both poor and vanadium-rich ash, increasing the productivity of the method by eliminating preliminary oxidative roasting and other additional operations of vanadium oxidation, reducing energy and material costs due to the extraction of vanadium using the optimal technological regime without additional reagents and equipment.
  • leaching is carried out with a solution of sulfuric acid with a concentration of 20 to 50 g/l at a temperature of 20 to 50 ° C for 2 hours; during the leaching process, sodium sulfite or calcium sulfite, or ammonium sulfite is added in an amount of 80-140 % of sulfite ion from the vanadium content in the ash, and the extraction of vanadium from the productive solution is carried out by precipitation of vanadium hydroxide (+4) in the process of neutralizing the resulting solution with soda ash or caustic soda to pH 6-8.
  • sodium salt of sulfurous acid with an active sulfite ion content of 57-63% is used as sodium sulfite.
  • calcium salt of sulfurous acid with an active sulfite ion content of 40-66% is used as calcium sulfite.
  • ammonium sulfite-bisulfite with an active sulfite ion content of 12-40% is used as ammonium sulfite.
  • Sodium sulfite is an inorganic compound, sodium salt of sulfurous acid with the chemical formula NagS03, according to GOST 5644-75, used as a vanadium reducing agent (+5), with an active sulfite ion content of 57-63%.
  • Calcium sulfite is an inorganic compound, a calcium salt of sulfurous acid with the chemical formula Ca803, a precipitate with an active sulfite ion content of 40-66%.
  • Ammonium sulfite - as ammonium sulfite (due to its instability in dry form), an industrial solution of ammonium sulfite-bisulfite is used, containing ammonium sulfite (NH4)2SO3 and ammonium bisulfite NH4HSO3 in various proportions and qualified by the content of sulfite ion as a solution with pH 4, 6-6, 8, with a content of active sulfite ion of 12-40%.
  • NH42SO3 ammonium sulfite
  • NH4HSO3 ammonium bisulfite
  • Soda ash NagCO3 according to GOST 5100-85 in dry form or in the form of a 20% solution, or caustic soda (caustic soda) according to GOST R55064-2012.
  • the proposed method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash involves leaching the petroleum coke combustion ash and subsequent extraction of vanadium from the productive solution.
  • Leaching is carried out with a solution of sulfuric acid with a concentration of 20 -50 g/l (pH 0.7-0.8) at a temperature of 20 to 50°C for 2 hours with by adding sulfite salts to the pulp during the leaching process: sodium sulfite or calcium sulfite, or ammonium sulfite, as a reducing agent of vanadium (+5) to vanadium (+4).
  • sulfuric acid with a concentration of 20 -50 g/l (pH 0.7-0.8) at a temperature of 20 to 50°C for 2 hours with by adding sulfite salts to the pulp during the leaching process: sodium sulfite or calcium sulfite, or ammonium sulfite, as a reducing agent of vanadium (+5) to vanadium (+4).
  • the selected leaching condition - the sulfuric acid concentration range of 20-50 g/l - ensures that vanadium is transferred into solution in the form of a stable and soluble vanadyl ion VO 2+, in which vanadium has an oxidation state of +4.
  • a sulfuric acid concentration of more than 50 g/l is excessive, and at a concentration of less than 20 g/l, polymeric forms of vanadium (+5) may appear in the solution, which can negatively affect the completeness of the subsequent separation of vanadium from the solution.
  • the leaching temperature regime - 20-50 °C provides the necessary rate of reduction of vanadium with sulfite ion, on the other hand, ensures sufficient solubility of the sulfite ion, preventing the distillation of sulfur dioxide.
  • the proposed temperature range makes it possible to create in the solution the maximum concentration of the reducing agent - sulfite ion, with minimal losses to side processes that intensify with increasing temperature.
  • the reducing agent - sodium sulfite, or calcium sulfite, or ammonium sulfite it is recommended to introduce it into the process in an amount of 80-140% of the sulfite ion of the vanadium content in the ash. This amount is necessary and sufficient to achieve the required extraction of vanadium into the solution. At a lower flow rate, the required completeness of vanadium recovery (+5) is not achieved and the extraction of vanadium into the solution is reduced. With a higher consumption of sulfite ion, part of the reagent is not absorbed by the ash. The resulting excess decomposes in an acidic environment with the formation of sulfur dioxide, which is distilled into the gas phase and pollutes the environment.
  • the duration of leaching - 2 hours is sufficient, during this time sodium sulfite, or calcium sulfite, or ammonium sulfite interacts with vanadium (+5) and other components of the ash, with This ensures complete assimilation of the sulfite ion and the elimination of the leakage of unassimilated sulfur dioxide.
  • Vanadium (+4) is extracted from the resulting productive solution by precipitating it in the form of poorly soluble vanadium hydroxide (+4) V(OH)4.
  • the maximum completeness of vanadium precipitation is achieved by neutralizing the solution with soda ash or caustic soda to pH 6-8.
  • molybdenum and nickel are present in the initial ash, these metals are also transferred into solution during the leaching of vanadium. From the productive solution, molybdenum is extracted selectively by sorption on a weakly basic anion exchanger using a known technology before the precipitation of vanadium, and nickel is precipitated in the form of a basic carbonate after the precipitation of vanadium, by increasing the pH to 9-10 with soda, also using a known method.
  • the proposed method for extracting vanadium from the ash of burning petroleum coke eliminates the operations of oxidative roasting of the ash, leaching of vanadium with a solution of soda or alkali in the presence of an oxidizing agent - hydrogen peroxide, and a complex scheme for separating vanadium from alkali solutions or soda used for leaching.
  • ash In the process of burning petroleum coke, depending on the completeness of combustion, ash can be obtained that differs in the content of vanadium and other components: poor (ash in which the content of a useful component (metal) is not high, therefore, when processing such ash using known methods, additional concentration operations are required vanadium) and relatively rich ash (ash that does not require additional concentration).
  • poor ash in which the content of a useful component (metal) is not high, therefore, when processing such ash using known methods, additional concentration operations are required vanadium
  • relatively rich ash ash that does not require additional concentration
  • vanadium (+4) hydroxide can be processed into vanadium pentoxide by known methods.
  • Example 1 A weighed 100 g sample of crushed petroleum coke combustion ash No. 1 is mixed in a reactor with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 50 g/l at a temperature of 30°C. During the leaching process, sodium sulfite is added to the pulp with an active sulfite ion content of 58.4%. The total consumption of sodium sulfite is 1.46 g (which corresponds to 140% of the sulfite ion content of vanadium in a sample of ash, the amount of vanadium V in the first sample is 0.61%).
  • Example 2 A 100 g sample weighing 100 g of crushed ash from sample No. 2 is mixed in a reactor with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 20 g/l at a temperature of 20°C. During the leaching process, sodium sulfite with a sulfite ion content of 58.4% is added to the pulp. The total consumption of sodium sulfite was 10.1 g (which corresponds to 140% of the sulfite ion of the vanadium content, which in the second sample was 4.22%). The duration of the process is 2 hours. Caustic soda is added to the filtered solution after leaching containing 8.23 g/l of vanadium with stirring until the solution reaches a pH of 7.6.
  • the resulting precipitate of vanadium hydroxides (+4) is filtered off and dried.
  • the residual vanadium content in the filtered solution was 0.03 g/l.
  • Recovery at the precipitation stage is 99.6%.
  • the yield of vanadium sediment was 11.76 g, its vanadium content was 34.3%.
  • the residual vanadium content in the cake after ash leaching was 0.056%.
  • the total recovery of vanadium into the product was 98.0%.
  • Example 3 A 100 g sample of crushed ash from sample No. 3 is mixed with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 45 g/l at a temperature of 50 °C, while sodium sulfite with a sulfite ion content of 58.4% is added to the pulp.
  • the total consumption of sodium sulfite is 29 g (which corresponds to 140% of the sulfite ion of the amount of vanadium in the ash sample, the vanadium V content in the third sample is 12.1%).
  • the duration of the process is 2 hours. Soda ash is added to the filtered solution after leaching containing 23.8 g/l of vanadium with stirring until the solution reaches pH 6. The resulting precipitate is filtered off and dried. The sediment yield was 26.7 g, the vanadium content in it was 50.19%. The residual vanadium content in the solution after precipitation is 0.064 g/l, extraction during precipitation is 99.7%. The residual vanadium content in the cake after leaching is 0.21%. Extraction into solution - 98.3%. The total recovery of vanadium into the product was 98.0%.
  • Example 4 A 100 g sample of crushed ash from sample No. 3 is mixed with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 45 g/l at a temperature of 50 °C, while sodium sulfite with a sulfite ion content of 58.4% is added to the pulp.
  • the total consumption of sodium sulfite is 18.1 g (which corresponds to 87.6% of the vanadium content in the ash sample, the vanadium V content in the third sample is 12.1%).
  • the duration of the process is 2 hours.
  • Caustic soda is added to the filtered solution after leaching containing 22.9 g/l of vanadium with stirring until the solution reaches pH 6. The resulting precipitate is filtered off and dried.
  • the sediment yield was 23.0 g, the vanadium content in it was 48.7%.
  • the residual vanadium content in the solution after precipitation is 0.072 g/l, extraction during precipitation is 99.7%.
  • the residual vanadium content in the cake after leaching is 0.64%.
  • Extraction into solution - 94.7% The total extraction of vanadium into the product was 94.4%.
  • Example 5 A 100 g sample weighing 100 g of crushed ash from sample No. 2 is mixed in a reactor with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 35 g/l at a temperature of 20°C. During the leaching process, a solution of ammonium sulfite with a sulfite ion concentration of 18% is added to the pulp. The total consumption of sulfite ion was 3.4 g (80% of the amount of vanadium in the sample), which corresponds to the amount of ammonium sulfite-bisulfite solution - 18.7 g. The duration of the process is 2 hours.
  • Example 6 A 100 g sample of crushed ash from sample No. 2 is mixed in a reactor with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 50 g/l at a temperature of 20°C. During the leaching process, a solution of ammonium sulfite with a sulfite ion concentration of 18% is added to the pulp. The total consumption of sulfite ion was 5.9 g (140% of the vanadium content in the ash sample, which is 4.22% in the second sample), which is contained in 32.8 g of sulfite-bisulfite solution. The duration of the process is 2 hours.
  • Example 7 A 100 g sample weighing 100 g of crushed ash from sample No. 2 is mixed in a reactor with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 50 g/l at a temperature of 40°C. During the leaching process, calcium sulfite with a sulfite ion content of 52% is added to the pulp. The total consumption of sulfite ion was 5.06 g (120% of the vanadium content in the ash sample, which was 4.22% in the second sample), which was contained in 9.74 g technical calcium sulfite Process duration - 2 hours.
  • the proposed method for extracting vanadium from ash provides a high degree of extraction of vanadium into solution, the degree of precipitation (extraction) of vanadium is 97-99.7%, the total extraction of vanadium from the ash of burning petroleum coke into sediment is 86-98%, the productivity of the method increases (the total time spent on implementing the method) due to the exclusion of preliminary oxidative roasting and other additional operations of vanadium oxidation.
  • the proposed method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash allows for significant savings in material resources by eliminating the high consumption of expensive reagents (caustic soda, ammonium salts and hydrogen peroxide) and additional equipment, the possibility of neutralizing the resulting solution with cheap soda, as well as the possibility of extracting vanadium from both rich and lean ash, without reducing the efficiency of vanadium extraction.
  • the problem of recycling waste solutions of a less complex composition is significantly simplified in comparison with the prototype.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of chemical technology and non-ferrous metallurgy and can be used for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash. Petroleum coke combustion ash is leached, and vanadium is then extracted from the pregnant solution. Leaching is carried out using a solution of sulphuric acid with a concentration of from 20 to 50 g/l at a temperature of from 20 to 50°С for 2 hours with sodium sulphite or calcium sulphite or ammonium sulphite being added during the leaching process in an amount whereby sulphite ions are equivalent to 80-140% of the vanadium content of the ash. Vanadium is extracted from the pregnant solution by precipitating the hydroxide of vanadium (+4) during neutralization of the obtained solution with soda ash or caustic soda to pH 6-8. The method makes it possible to achieve a high level of extraction of vanadium into solution from both vanadium-poor and vanadium-rich ash, as well as to increase the productivity of the method and to reduce energy and material costs.

Description

Способ извлечения ванадия из золы сжигания нефтяного кокса Method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash
Предлагаемое изобретение относится к области химической технологии и цветной металлургии и может быть использовано для извлечения ванадия из золы сжигания нефтяного кокса. The present invention relates to the field of chemical technology and non-ferrous metallurgy and can be used to extract vanadium from petroleum coke combustion ash.
В известных способах проводят выщелачивание ванадия либо непосредственно из нефтекокса после предварительной его подготовки, либо из золы, получаемой при сжигании нефтекокса. In known methods, vanadium is leached either directly from petcoke after its preliminary preparation, or from ash obtained by burning petcoke.
Известен способ извлечения ванадия из нефтяного кокса (патент RU № 2647725, МИК С22В 34/22, С22В 3/06, С22В 7/00, опубл. 19.03.2018, бюл. № 8), включающий его измельчение до размера частиц 0,100 мм и выщелачивание, причем выщелачивание проводят в смеси концентрированных серной и азотной кислот в соотношении 1 :1 при температуре от 95 до 105°С при соотношении нефтяного кокса и смеси кислот от 1:3 до 3: 1 в течение от 1 до 2 часов. There is a known method for extracting vanadium from petroleum coke (RU patent No. 2647725, MIK S22V 34/22, S22V 3/06, S22V 7/00, publ. 03/19/2018, Bulletin No. 8), including its grinding to a particle size of 0.100 mm and leaching, where leaching is carried out in a mixture of concentrated sulfuric and nitric acids in a ratio of 1:1 at a temperature of 95 to 105°C with a ratio of petroleum coke to a mixture of acids of 1:3 to 3:1 for 1 to 2 hours.
Недостатками данного способа являются высокие энергетические затраты на поддержание температуры от 95 до 105°С при соотношении нефтяного кокса и смеси кислот от 1:3 до 3:1 в течение от 1 до 2 часов и высокие материальные затраты на использование в больших количествах концентрированных кислот. Также недостатком является то, что применение нефтяного кокса, обработанного концентрированными кислотами, в качестве топлива при последующем сжигании является большой проблемой. The disadvantages of this method are the high energy costs of maintaining a temperature from 95 to 105°C with a ratio of petroleum coke and a mixture of acids from 1:3 to 3:1 for 1 to 2 hours and high material costs for using large quantities of concentrated acids. Another disadvantage is that the use of petroleum coke treated with concentrated acids as a fuel during subsequent combustion is a big problem.
Также известен способ извлечения ванадия и никеля из кокса для деметаллизации нефтяного сырья (патент RU № 2685290, МПК С22В 34/22, С22В 7/00, СОЮ 31/00, СОЮ 53/10, опубл. 17.04.2019, бюл. № 11), включающий измельчение сырья в присутствии соли щелочного металла, окислительный обжиг, выщелачивание при нагревании водой и последовательное выделение соединений ванадия и никеля, при этом измельчение проводят в присутствии 0,1 -0,3 мае. % диоксида марганца до частиц, размер которых не превышает 0,05 мм, в качестве соли щелочного металла используют 8-10 масс. % хлорида натрия, 0, 5-1,0 масс. % карбоната натрия, до окислительного обжига осуществляют гранулирование в присутствии раствора аммиачной селитры, окислительный обжиг проводят в четыре стадии с соблюдением температурного режима: There is also a known method for extracting vanadium and nickel from coke for demetallization of petroleum feedstock (RU patent No. 2685290, MPK S22V 34/22, S22V 7/00, SOYU 31/00, SOYU 53/10, published 04/17/2019, Bulletin No. 11 ), including grinding of raw materials in the presence of an alkali metal salt, oxidative roasting, leaching by heating with water and sequential isolation of vanadium and nickel compounds, while grinding is carried out in the presence of 0.1 -0.3 May. % manganese dioxide to particles whose size does not exceed 0.05 mm, 8-10 wt. are used as an alkali metal salt. % sodium chloride, 0.5-1.0 wt. % carbonate sodium, before oxidative roasting, granulation is carried out in the presence of an ammonium nitrate solution, oxidative roasting is carried out in four stages in compliance with the temperature regime:
1) нагрев и сушка от 20 до 150-200°С, 1) heating and drying from 20 to 150-200°C,
2) предварительное прокаливание от 150-200 до 650°С, 2) preliminary calcination from 150-200 to 650°C,
3) прокаливание при постоянной температуре 850°С, 3) calcination at a constant temperature of 850°C,
4) охлаждение от 850 до 120°С, 4) cooling from 850 to 120°C,
Выщелачивание проводят последовательно водой при соотношении Т:Ж=1:2,0-2,5 и раствором серной кислоты при соотношении Т:Ж=1: 1-2,5 в присутствии окислителя Н2О2, объединяют растворы выщелачивания водой и кислотой и проводят выделение соединений ванадия и никеля. Leaching is carried out sequentially with water at a ratio of S:L = 1: 2.0-2.5 and a solution of sulfuric acid at a ratio of S:L = 1: 1-2.5 in the presence of an oxidizing agent H2O2, the leaching solutions with water and acid are combined and separation is carried out vanadium and nickel compounds.
Недостатками данного способа являются высокие энергетические затраты на поддержание температуры, особенно для прокаливания - 850 °C и высокие материальные затраты на использование в больших количествах перекиси водорода (Н2О2), а также необходимость введения в шихту перед обжигом сложной смеси хлорида натрия, диоксида марганца и селитры. The disadvantages of this method are the high energy costs of maintaining the temperature, especially for calcination - 850 °C and the high material costs of using large quantities of hydrogen peroxide (H2O2), as well as the need to introduce a complex mixture of sodium chloride, manganese dioxide and nitrate into the charge before firing .
Наиболее близким к предлагаемому способу по условиям подготовки золы является способ добычи металлов из остатков очистки (патент RU № 2578891, МПК С22В 26/20, С22В 7/00, С22В 3/04, опубл. 27.03.2016, бюл. № 9). Способ предусматривает сжигание нефтяного кокса при температуре до 900 °C для использования получаемого тепла в энергетике. Из получаемой золы проводится окислительное выщелачивание ванадия (+5) и молибдена (+6) раствором едкого натра с добавлением пероксида водорода и сернокислотное выщелачивание никеля из образующегося кека. Из щелочного продуктивного раствора проводится селективное осаждение ванадата аммония и полимолибдата аммония путем корректировки pH кислотой и добавления сульфата аммония. Никель осаждается в виде гидроксида в результате нейтрализации сернокислого раствора оксидом магния. The closest to the proposed method in terms of the conditions for preparing ash is the method for extracting metals from refining residues (patent RU No. 2578891, MPK S22V 26/20, S22V 7/00, S22V 3/04, publ. 03.27.2016, bulletin No. 9). The method involves burning petroleum coke at temperatures up to 900 °C to use the resulting heat in the energy sector. From the resulting ash, oxidative leaching of vanadium (+5) and molybdenum (+6) is carried out with a solution of sodium hydroxide with the addition of hydrogen peroxide and sulfuric acid leaching of nickel from the resulting cake. From an alkaline productive solution, selective precipitation of ammonium vanadate and ammonium polymolybdate is carried out by adjusting the pH with acid and adding ammonium sulfate. Nickel is precipitated as hydroxide as a result of neutralization of the sulfuric acid solution with magnesium oxide.
К недостаткам этого способа следует отнести высокие энергетические затраты на поддержание температуры, высокий расход реагентов и сложный состав сбросных растворов, потребность в дополнительных оборудовании и помещений для его размещения. К тому же способ может быть сравнительно эффективным только при условии переработки богатой по металлам золы и получения богатых по ванадию и молибдену щелочных растворов, поскольку осаждение ванадата аммония и полимолибдата аммония с приемлемой степенью извлечения технически возможным является только из богатых растворов. The disadvantages of this method include high energy costs for maintaining temperature, high consumption of reagents and complex composition of waste solutions, the need for additional equipment and premises for its placement. In addition, the method can be relatively effective only if metal-rich ash is processed and alkaline solutions rich in vanadium and molybdenum are obtained, since the precipitation of ammonium vanadate and ammonium polymolybdate with an acceptable degree of extraction is technically possible only from rich solutions.
Техническими задачами являются создание способа извлечения ванадия из золы, обеспечивающего высокую степень извлечения ванадия в раствор как из бедной, так и из богатой по ванадию золы, повышение производительности способа за счет исключения предварительного окислительного обжига и других дополнительных операций окисления ванадия, снижение энергетических и материальных затрат за счет извлечения ванадия с применением оптимального технологического режима без дополнительных реагентов и оборудования. Technical objectives are to create a method for extracting vanadium from ash, ensuring a high degree of extraction of vanadium into solution from both poor and vanadium-rich ash, increasing the productivity of the method by eliminating preliminary oxidative roasting and other additional operations of vanadium oxidation, reducing energy and material costs due to the extraction of vanadium using the optimal technological regime without additional reagents and equipment.
Технические задачи решаются способом извлечения ванадия из золы сжигания нефтяного кокса, включающим выщелачивание золы сжигания нефтяного кокса и последующее извлечение ванадия из продуктивного раствора. Technical problems are solved by a method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash, including leaching of petroleum coke combustion ash and subsequent extraction of vanadium from the productive solution.
Новым является то, что выщелачивание проводят раствором серной кислоты с концентрацией от 20 до 50 г/л при температуре от 20 до 50°С в течение 2 часов, в процессе выщелачивания добавляют сульфит натрия или сульфит кальция, или сульфит аммония в количестве 80-140 % по сульфит- иону от содержания ванадия в золе, а извлечение ванадия из продуктивного раствора проводят осаждением гидроксида ванадия (+4) в процессе нейтрализации полученного раствора кальцинированной или каустической содой до pH 6-8. What is new is that leaching is carried out with a solution of sulfuric acid with a concentration of 20 to 50 g/l at a temperature of 20 to 50 ° C for 2 hours; during the leaching process, sodium sulfite or calcium sulfite, or ammonium sulfite is added in an amount of 80-140 % of sulfite ion from the vanadium content in the ash, and the extraction of vanadium from the productive solution is carried out by precipitation of vanadium hydroxide (+4) in the process of neutralizing the resulting solution with soda ash or caustic soda to pH 6-8.
Также новым является то, что в качестве сульфита натрия используют натриевую соль сернистой кислоты с содержанием активного сульфит-иона 57-63 %. Также новым является то, что в качестве сульфита кальция используют кальциевую соль сернистой кислоты с содержанием активного сульфит-иона 40-66 %. Also new is that sodium salt of sulfurous acid with an active sulfite ion content of 57-63% is used as sodium sulfite. Also new is that calcium salt of sulfurous acid with an active sulfite ion content of 40-66% is used as calcium sulfite.
Также новым является то, что в качестве сульфита аммония используют раствор сульфит-бисульфита аммония с содержанием активного сульфит-иона 12-40 %. Also new is that a solution of ammonium sulfite-bisulfite with an active sulfite ion content of 12-40% is used as ammonium sulfite.
Для осуществления способа используют: To implement the method use:
Сульфит натрия - неорганическое соединение, натриевую соль сернистой кислоты с химической формулой Ыаг80з, по ГОСТ 5644-75, используемый в качестве восстановителя ванадия (+5), с содержанием активного сульфит-иона 57-63 %. Sodium sulfite is an inorganic compound, sodium salt of sulfurous acid with the chemical formula NagS03, according to GOST 5644-75, used as a vanadium reducing agent (+5), with an active sulfite ion content of 57-63%.
Сульфит кальция - неорганическое соединение, кальциевая соль сернистой кислоты с химической формулой Са80з, осадок с содержанием активного сульфит-иона 40-66 %. Calcium sulfite is an inorganic compound, a calcium salt of sulfurous acid with the chemical formula Ca803, a precipitate with an active sulfite ion content of 40-66%.
Сульфит аммония - в качестве сульфита аммония (ввиду его неустойчивости в сухом виде) применяют промышленный раствор сульфит- бисульфита аммония, содержащий сульфит аммония (NH4)2SO3 и бисульфит аммония NH4HSO3 в различных соотношениях и квалифицируемый по содержанию сульфит-иона как раствор с pH 4, 6-6, 8, с содержанием активного сульфит-иона 12-40 %. Ammonium sulfite - as ammonium sulfite (due to its instability in dry form), an industrial solution of ammonium sulfite-bisulfite is used, containing ammonium sulfite (NH4)2SO3 and ammonium bisulfite NH4HSO3 in various proportions and qualified by the content of sulfite ion as a solution with pH 4, 6-6, 8, with a content of active sulfite ion of 12-40%.
Серную кислоту техническую H2SO4 по ГОСТ 2184-2013 для приготовления раствора при проведении выщелачивания ванадия. Commercial sulfuric acid H2SO4 in accordance with GOST 2184-2013 for preparing a solution for vanadium leaching.
Соду кальцинированную ЫагСОз по ГОСТ 5100-85 в сухом виде или в виде 20 %-го раствора, либо едкий натр (соду каустическую) по ГОСТ Р55064- 2012. Soda ash NagCO3 according to GOST 5100-85 in dry form or in the form of a 20% solution, or caustic soda (caustic soda) according to GOST R55064-2012.
Предлагаемый способ извлечения ванадия из золы сжигания нефтяного кокса включает выщелачивание золы сжигания нефтяного кокса и последующее извлечение ванадия из продуктивного раствора. The proposed method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash involves leaching the petroleum coke combustion ash and subsequent extraction of vanadium from the productive solution.
Выщелачивание проводят раствором серной кислоты с концентрацией 20 -50 г/л (pH 0, 7-0, 8) при температуре от 20 до 50°С в течение 2 часов с добавлением в пульпу в процессе выщелачивания сульфитных солей: сульфита натрия или сульфита кальция, или сульфита аммония, в качестве восстановителя ванадия (+5) до ванадия (+4). Leaching is carried out with a solution of sulfuric acid with a concentration of 20 -50 g/l (pH 0.7-0.8) at a temperature of 20 to 50°C for 2 hours with by adding sulfite salts to the pulp during the leaching process: sodium sulfite or calcium sulfite, or ammonium sulfite, as a reducing agent of vanadium (+5) to vanadium (+4).
Выбранное условие выщелачивания - интервал концентраций серной кислоты 20-50 г/л - обеспечивает перевод ванадия в раствор в виде устойчивого и растворимого ванадил- иона VO 2+, в котором ванадий имеет степень окисления +4. Концентрация серной кислоты более 50 г/л является избыточной, а при концентрации менее 20 г/л возможно появление в растворе полимерных форм ванадия (+5), что может отрицательно повлиять на полноту последующего выделения ванадия из раствора. The selected leaching condition - the sulfuric acid concentration range of 20-50 g/l - ensures that vanadium is transferred into solution in the form of a stable and soluble vanadyl ion VO 2+, in which vanadium has an oxidation state of +4. A sulfuric acid concentration of more than 50 g/l is excessive, and at a concentration of less than 20 g/l, polymeric forms of vanadium (+5) may appear in the solution, which can negatively affect the completeness of the subsequent separation of vanadium from the solution.
Температурный режим выщелачивания - 20-50 °C с одной стороны обеспечивает необходимую скорость восстановления ванадия сульфит-ионом, с другой стороны обеспечивает достаточную растворимость сульфит-иона, препятствуя отгонке диоксида серы. Предлагаемый интервал температур позволяет создать в растворе максимальную концентрацию восстановителя - сульфит-иона, с минимальными потерями его на побочные процессы, которые интенсифицируются при повышении температуры. The leaching temperature regime - 20-50 °C, on the one hand, provides the necessary rate of reduction of vanadium with sulfite ion, on the other hand, ensures sufficient solubility of the sulfite ion, preventing the distillation of sulfur dioxide. The proposed temperature range makes it possible to create in the solution the maximum concentration of the reducing agent - sulfite ion, with minimal losses to side processes that intensify with increasing temperature.
Для эффективного усвоения восстановителя - сульфита натрия, или сульфита кальция, или сульфита аммония рекомендуется вводить его в процесс в количестве 80-140 % по сульфит-иону от содержания ванадия в золе. Данное количество является необходимым и достаточным для достижения необходимого извлечения ванадия в раствор. При меньшем расходе не достигается необходимая полнота восстановления ванадия (+5) и снижается извлечение ванадия в раствор. При большем расходе сульфит-иона часть реагента не усваивается золой. Образующийся избыток разлагается в кислой среде с образованием диоксида серы, отгоняющегося в газовую фазу и загрязняющего окружающую среду. For effective absorption of the reducing agent - sodium sulfite, or calcium sulfite, or ammonium sulfite, it is recommended to introduce it into the process in an amount of 80-140% of the sulfite ion of the vanadium content in the ash. This amount is necessary and sufficient to achieve the required extraction of vanadium into the solution. At a lower flow rate, the required completeness of vanadium recovery (+5) is not achieved and the extraction of vanadium into the solution is reduced. With a higher consumption of sulfite ion, part of the reagent is not absorbed by the ash. The resulting excess decomposes in an acidic environment with the formation of sulfur dioxide, which is distilled into the gas phase and pollutes the environment.
Продолжительность выщелачивания - 2 часа является достаточной, в течение этого времени сульфит натрия, или сульфит кальция, или сульфит аммония взаимодействует с ванадием (+5) и другими компонентами золы, при этом обеспечивается полное усвоение сульфит-иона и исключение проскока неусвоенного диоксида серы. The duration of leaching - 2 hours is sufficient, during this time sodium sulfite, or calcium sulfite, or ammonium sulfite interacts with vanadium (+5) and other components of the ash, with This ensures complete assimilation of the sulfite ion and the elimination of the leakage of unassimilated sulfur dioxide.
Из полученного продуктивного раствора проводят извлечение ванадия (+4) путем осаждения его в виде малорастворимого гидроксида ванадия (+4) V(OH)4. Максимальная полнота осаждения ванадия достигается путем нейтрализации раствора кальцинированной или каустической содой до pH 6- 8. Vanadium (+4) is extracted from the resulting productive solution by precipitating it in the form of poorly soluble vanadium hydroxide (+4) V(OH)4. The maximum completeness of vanadium precipitation is achieved by neutralizing the solution with soda ash or caustic soda to pH 6-8.
При наличии в исходной золе молибдена и никеля эти металлы также переводятся в раствор в процессе выщелачивания ванадия. Из продуктивного раствора молибден извлекается селективно сорбцией на слабоосновном анионите по известной технологии перед осаждением ванадия, а никель осаждается в виде основного карбоната после осаждения ванадия, путем повышения pH до 9-10 содой, также по известному способу. If molybdenum and nickel are present in the initial ash, these metals are also transferred into solution during the leaching of vanadium. From the productive solution, molybdenum is extracted selectively by sorption on a weakly basic anion exchanger using a known technology before the precipitation of vanadium, and nickel is precipitated in the form of a basic carbonate after the precipitation of vanadium, by increasing the pH to 9-10 with soda, also using a known method.
В сравнении с существующими способами извлечения ванадия из золы сжигания мазута или кокса, предлагаемый способ извлечения ванадия из золы сжигания нефтяного кокса позволяет исключить операции окислительного обжига золы, выщелачивания ванадия раствором соды или щелочи в присутствии окислителя - перекиси водорода и сложную схему выделения ванадия из растворов щелочи или соды, применяемых для выщелачивания. In comparison with existing methods for extracting vanadium from the ash of burning fuel oil or coke, the proposed method for extracting vanadium from the ash of burning petroleum coke eliminates the operations of oxidative roasting of the ash, leaching of vanadium with a solution of soda or alkali in the presence of an oxidizing agent - hydrogen peroxide, and a complex scheme for separating vanadium from alkali solutions or soda used for leaching.
В процессе сжигания нефтяного кокса в зависимости от полноты сжигания могут быть получены золы, отличающиеся по содержанию ванадия и других компонентов: бедные (зола, в которой содержание полезного компонента (металла) не велико, следовательно, при переработке такой золы известными методами необходимы дополнительные операции концентрирования ванадия) и сравнительно богатые золы (зола, которая не требует дополнительного концентрирования). Типичные составы приведены в таблице. Наиболее представительным является состав пробы № 2, относящийся к бедным. При выщелачивании золы в присутствии сульфита натрия или сульфита кальция, или сульфита аммония достигается высокая степень извлечения ванадия в раствор как из бедной, так и из богатой по ванадию золы. При последующем осаждении ванадия в выбранных условиях высокая степень осаждения ванадия достигается как из бедных растворов, так и из богатых растворов (в отличие от прототипа, по которому из бедных растворов ванадат аммония без концентрирования осадить сложно). Получаемые обогащенные осадки гидроксида ванадия (+4) могут быть переработаны в пентоксид ванадия известными способами. In the process of burning petroleum coke, depending on the completeness of combustion, ash can be obtained that differs in the content of vanadium and other components: poor (ash in which the content of a useful component (metal) is not high, therefore, when processing such ash using known methods, additional concentration operations are required vanadium) and relatively rich ash (ash that does not require additional concentration). Typical compositions are shown in the table. The most representative composition is sample No. 2, which refers to the poor. When ash is leached in the presence of sodium sulfite or calcium sulfite, or ammonium sulfite, a high degree of vanadium extraction into solution is achieved from both vanadium-poor and vanadium-rich ash. During the subsequent precipitation of vanadium under the selected conditions, a high degree of vanadium precipitation is achieved both from poor solutions and from rich solutions (in contrast to the prototype, according to which it is difficult to precipitate ammonium vanadate from poor solutions without concentration). The resulting enriched precipitates of vanadium (+4) hydroxide can be processed into vanadium pentoxide by known methods.
Реализацию способа рассмотрим на примерах конкретного выполнения на пробах с разным содержанием ванадия и других компонентов, состав которых приведен в таблице. We will consider the implementation of the method using examples of specific implementation on samples with different contents of vanadium and other components, the composition of which is given in the table.
Таблица. Содержание основных компонентов в пробах золы
Figure imgf000009_0001
Table. Content of main components in ash samples
Figure imgf000009_0001
Примеры практического применения. Examples of practical application.
Пример 1. Навеску измельченной пробы золы сжигания нефтяного кокса № 1 массой 100 г перемешивают в реакторе с 500 мл раствора серной кислоты концентрацией 50 г/л при температуре 30°С. В процессе выщелачивания добавляют в пульпу сульфит натрия с содержанием активного сульфит-иона 58,4 %. Общий расход сульфита натрия - 1,46 г (что соответствует 140 % по сульфит-иону от содержания ванадия в навеске золы, количество ванадия V в первой пробе составляет 0,61 %). Example 1. A weighed 100 g sample of crushed petroleum coke combustion ash No. 1 is mixed in a reactor with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 50 g/l at a temperature of 30°C. During the leaching process, sodium sulfite is added to the pulp with an active sulfite ion content of 58.4%. The total consumption of sodium sulfite is 1.46 g (which corresponds to 140% of the sulfite ion content of vanadium in a sample of ash, the amount of vanadium V in the first sample is 0.61%).
Так, если в навеске 100 г содержится 0,61 г ванадия, то количество сульфит-иона: 0,61x140/100= 0,854 г. При содержании сульфит-иона в сульфите натрия 58,4 % количество сульфита натрия: 0,854 хЮО/ 58,4= 1,46 г. Продолжительность процесса - 2 часа. В отфильтрованный после выщелачивания раствор с содержанием ванадия 1,1 г/л добавляют кальцинированную соду до достижения в растворе pH 8. Образовавшийся при этом осадок гидроксидов ванадия (+4) отфильтровывают и сушат. Остаточное содержание ванадия в отфильтрованном растворе составило 0,03 г/л. Извлечение на стадии осаждения - 97,3 %. Выход ванадиевого осадка - 2,2 г, содержание в нем ванадия - 27,3 %. Остаточное содержание ванадия в кеке выщелачивания после промывки сернокислым раствором составило 0,07 %, что соответствует извлечению ванадия в раствор при выщелачивании 88,5 %. Общее извлечение ванадия - 86,1 %. So, if a 100 g sample contains 0.61 g of vanadium, then the amount of sulfite ion: 0.61x140/100 = 0.854 g. If the content of sulfite ion in sodium sulfite is 58.4%, the amount of sodium sulfite is: 0.854 xO/58, 4= 1.46 g. The duration of the process is 2 hours. Soda ash is added to the solution filtered after leaching with a vanadium content of 1.1 g/l until the solution reaches pH 8. The resulting precipitate of vanadium hydroxides (+4) is filtered and dried. The residual vanadium content in the filtered solution was 0.03 g/l. Recovery at the precipitation stage is 97.3%. The yield of vanadium sediment is 2.2 g, the vanadium content in it is 27.3%. The residual vanadium content in the leaching cake after washing with a sulfuric acid solution was 0.07%, which corresponds to the extraction of vanadium into the solution with leaching of 88.5%. The total recovery of vanadium is 86.1%.
Пример 2. Навеску измельченной золы пробы № 2 массой 100 г перемешивают в реакторе с 500 мл раствора серной кислоты с концентрацией 20 г/л при температуре 20°С. В процессе выщелачивания добавляют в пульпу сульфит натрия с содержанием сульфит-иона 58,4 %. Общий расход сульфита натрия составил 10,1 г (что соответствует 140 % по сульфит- иону от содержания ванадия, которое в навеске второй пробы составляет 4,22 %). Продолжительность процесса - 2 часа. В отфильтрованный после выщелачивания раствор с содержанием ванадия 8,23 г/л добавляют при перемешивании каустическую соду до достижения в растворе pH 7,6. Образовавшийся при этом осадок гидроксидов ванадия (+4) отфильтровывают и сушат. Остаточное содержание ванадия в отфильтрованном растворе составило 0,03 г/л. Извлечение на стадии осаждения - 99,6 %. Выход ванадиевого осадка составил 11,76 г, содержание в нем ванадия - 34,3 %. Остаточное содержание ванадия в кеке после выщелачивания золы составило 0,056 %. Общее извлечение ванадия в продукт составило 98,0 %. Example 2. A 100 g sample weighing 100 g of crushed ash from sample No. 2 is mixed in a reactor with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 20 g/l at a temperature of 20°C. During the leaching process, sodium sulfite with a sulfite ion content of 58.4% is added to the pulp. The total consumption of sodium sulfite was 10.1 g (which corresponds to 140% of the sulfite ion of the vanadium content, which in the second sample was 4.22%). The duration of the process is 2 hours. Caustic soda is added to the filtered solution after leaching containing 8.23 g/l of vanadium with stirring until the solution reaches a pH of 7.6. The resulting precipitate of vanadium hydroxides (+4) is filtered off and dried. The residual vanadium content in the filtered solution was 0.03 g/l. Recovery at the precipitation stage is 99.6%. The yield of vanadium sediment was 11.76 g, its vanadium content was 34.3%. The residual vanadium content in the cake after ash leaching was 0.056%. The total recovery of vanadium into the product was 98.0%.
Пример 3. Навеску измельченной золы пробы №3 массой 100 г перемешивают с 500 мл раствора серной кислоты концентрацией 45 г/л при температуре 50 °C, при этом в пульпу добавляют сульфит натрия с содержанием сульфит- иона 58,4 %. Общий расход сульфита натрия - 29 г (что соответствует 140 % по сульфит-иону от количества ванадия в навеске золы, содержание ванадия V в третьей пробе составляет 12,1 %).Example 3. A 100 g sample of crushed ash from sample No. 3 is mixed with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 45 g/l at a temperature of 50 °C, while sodium sulfite with a sulfite ion content of 58.4% is added to the pulp. The total consumption of sodium sulfite is 29 g (which corresponds to 140% of the sulfite ion of the amount of vanadium in the ash sample, the vanadium V content in the third sample is 12.1%).
Продолжительность процесса - 2 часа. В отфильтрованный после выщелачивания раствор с содержанием ванадия 23,8 г/л добавляют при перемешивании кальцинированную соду до достижения в растворе pH 6. Образовавшийся осадок отфильтровывают и сушат. Выход осадка составил 26,7 г, содержание в нем ванадия - 50,19 %. Остаточное содержание ванадия в растворе после осаждения - 0,064 г/л, извлечение при осаждении - 99,7 %. Остаточное содержание ванадия в кеке после выщелачивания - 0,21 %. Извлечение в раствор - 98,3 %. Общее извлечение ванадия в продукт составило 98,0 %. The duration of the process is 2 hours. Soda ash is added to the filtered solution after leaching containing 23.8 g/l of vanadium with stirring until the solution reaches pH 6. The resulting precipitate is filtered off and dried. The sediment yield was 26.7 g, the vanadium content in it was 50.19%. The residual vanadium content in the solution after precipitation is 0.064 g/l, extraction during precipitation is 99.7%. The residual vanadium content in the cake after leaching is 0.21%. Extraction into solution - 98.3%. The total recovery of vanadium into the product was 98.0%.
Пример 4. Навеску измельченной золы пробы №3 массой 100 г перемешивают с 500 мл раствора серной кислоты концентрацией 45 г/л при температуре 50 °C, при этом в пульпу добавляют сульфит натрия с содержанием сульфит-иона 58,4 %. Общий расход сульфита натрия - 18,1 г (что соответствует 87,6 % от содержания ванадия в навеске золы, содержание ванадия V в навеске третьей пробы составляет 12,1 %). Продолжительность процесса - 2 часа. В отфильтрованный после выщелачивания раствор с содержанием ванадия 22,9 г/л добавляют при перемешивании каустическую соду до достижения в растворе pH 6. Образовавшийся осадок отфильтровывают и сушат. Выход осадка составил 23,0 г, содержание в нем ванадия - 48,7 %. Остаточное содержание ванадия в растворе после осаждения - 0,072 г/л, извлечение при осаждении - 99,7 %. Остаточное содержание ванадия в кеке после выщелачивания - 0,64 %. Извлечение в раствор - 94,7 % Общее извлечение ванадия в продукт составило 94,4 %. Example 4. A 100 g sample of crushed ash from sample No. 3 is mixed with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 45 g/l at a temperature of 50 °C, while sodium sulfite with a sulfite ion content of 58.4% is added to the pulp. The total consumption of sodium sulfite is 18.1 g (which corresponds to 87.6% of the vanadium content in the ash sample, the vanadium V content in the third sample is 12.1%). The duration of the process is 2 hours. Caustic soda is added to the filtered solution after leaching containing 22.9 g/l of vanadium with stirring until the solution reaches pH 6. The resulting precipitate is filtered off and dried. The sediment yield was 23.0 g, the vanadium content in it was 48.7%. The residual vanadium content in the solution after precipitation is 0.072 g/l, extraction during precipitation is 99.7%. The residual vanadium content in the cake after leaching is 0.64%. Extraction into solution - 94.7% The total extraction of vanadium into the product was 94.4%.
Пример 5. Навеску измельченной золы пробы № 2 массой 100 г перемешивают в реакторе с 500 мл раствора серной кислоты с концентрацией 35 г/л при температуре 20°С. В процессе выщелачивания добавляют в пульпу раствор сульфита аммония с концентрацией сульфит-иона 18 %. Общий расход сульфит-иона составил 3,4 г (80 % от количества ванадия в пробе), что соответствует количеству раствора сульфит- бисульфита аммония - 18,7 г. Продолжительность процесса - 2 часа. В отфильтрованный после выщелачивания раствор с содержанием ванадия 8,04 г/л добавляют при перемешивании каустическую соду до достижения в растворе pH 7,6. Образовавшийся при этом осадок гидроксидов ванадия (+4) отфильтровывают и сушат. Остаточное содержание ванадия в отфильтрованном растворе составило 0,03 г/л. Извлечение при осаждении- 99,6 %. Выход ванадиевого осадка составил 11,9 г, содержание в нем ванадия - 33,9 %. Остаточное содержание ванадия в кеке после выщелачивания золы составило 0,2 %. Общее извлечение ванадия в продукт составило 94,9 %. Example 5. A 100 g sample weighing 100 g of crushed ash from sample No. 2 is mixed in a reactor with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 35 g/l at a temperature of 20°C. During the leaching process, a solution of ammonium sulfite with a sulfite ion concentration of 18% is added to the pulp. The total consumption of sulfite ion was 3.4 g (80% of the amount of vanadium in the sample), which corresponds to the amount of ammonium sulfite-bisulfite solution - 18.7 g. The duration of the process is 2 hours. Caustic soda is added to the solution filtered after leaching with a vanadium content of 8.04 g/l with stirring until the solution reaches a pH of 7.6. The resulting precipitate of vanadium hydroxides (+4) is filtered off and dried. The residual vanadium content in the filtered solution was 0.03 g/l. Recovery during sedimentation is 99.6%. The yield of vanadium sediment was 11.9 g, its vanadium content was 33.9%. The residual vanadium content in the cake after ash leaching was 0.2%. The total recovery of vanadium into the product was 94.9%.
Пример 6. Навеску измельченной золы пробы № 2 массой 100 г перемешивают в реакторе с 500 мл раствора серной кислоты с концентрацией 50 г/л при температуре 20°С. В процессе выщелачивания добавляют в пульпу раствор сульфита аммония с концентрацией сульфит-иона 18 %. Общий расход сульфит-иона составил 5,9 г (140 % от содержания ванадия в навеске золы, которое в навеске второй пробы составляет 4,22 %), которое содержится в 32,8 г раствора сульфит-бисульфита. Продолжительность процесса - 2 часа. В отфильтрованный после выщелачивания раствор с содержанием ванадия 8,23 г/л добавляют при перемешивании каустическую соду до достижения в растворе pH 7,6. Образовавшийся при этом осадок гидроксидов ванадия (+4) отфильтровывают и сушат. Остаточное содержание ванадия в отфильтрованном растворе составило 0,03 г/л. Извлечение при осаждении - 99,6 %. Выход ванадиевого осадка составил 12,3 г, содержание в нем ванадия - 33,1 %. Остаточное содержание ванадия в кеке после выщелачивания золы составило 0,12 %. Общее извлечение ванадия в продукт составило 97,2 %. Example 6. A 100 g sample of crushed ash from sample No. 2 is mixed in a reactor with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 50 g/l at a temperature of 20°C. During the leaching process, a solution of ammonium sulfite with a sulfite ion concentration of 18% is added to the pulp. The total consumption of sulfite ion was 5.9 g (140% of the vanadium content in the ash sample, which is 4.22% in the second sample), which is contained in 32.8 g of sulfite-bisulfite solution. The duration of the process is 2 hours. Caustic soda is added to the filtered solution after leaching containing 8.23 g/l of vanadium with stirring until the solution reaches a pH of 7.6. The resulting precipitate of vanadium hydroxides (+4) is filtered off and dried. The residual vanadium content in the filtered solution was 0.03 g/l. Recovery during precipitation - 99.6%. The yield of vanadium sediment was 12.3 g, its vanadium content was 33.1%. The residual vanadium content in the cake after ash leaching was 0.12%. The total recovery of vanadium into the product was 97.2%.
Пример 7. Навеску измельченной золы пробы № 2 массой 100 г перемешивают в реакторе с 500 мл раствора серной кислоты с концентрацией 50 г/л при температуре 40°С. В процессе выщелачивания добавляют в пульпу сульфит кальция с содержанием сульфит-иона 52 %. Общий расход сульфит - иона составил 5, 06 г (120 % от содержания ванадия в навеске золы, которое в навеске второй пробы составляет 4,22 %)., которое содержалось в 9,74 г технического сульфита кальция Продолжительность процесса - 2 часа. В отфильтрованный после выщелачивания раствор с содержанием ванадия 8,15 г/л добавляют при перемешивании каустическую соду до достижения в растворе pH 6,6. Образовавшийся при этом осадок гидроксидов ванадия (+4) отфильтровывают и сушат. Остаточное содержание ванадия в отфильтрованном растворе составило 0,03 г/л. Извлечение при осаждении - 99,6 %. Выход ванадиевого осадка составил 12,6 г, содержание в нем ванадия - 32,0 %. Остаточное содержание ванадия в кеке после выщелачивания золы составило 0,145 %. Общее извлечение ванадия из золы в осадок составило 96,2 %. Example 7. A 100 g sample weighing 100 g of crushed ash from sample No. 2 is mixed in a reactor with 500 ml of sulfuric acid solution with a concentration of 50 g/l at a temperature of 40°C. During the leaching process, calcium sulfite with a sulfite ion content of 52% is added to the pulp. The total consumption of sulfite ion was 5.06 g (120% of the vanadium content in the ash sample, which was 4.22% in the second sample), which was contained in 9.74 g technical calcium sulfite Process duration - 2 hours. Caustic soda is added to the solution filtered after leaching with a vanadium content of 8.15 g/l with stirring until the solution reaches a pH of 6.6. The resulting precipitate of vanadium hydroxides (+4) is filtered off and dried. The residual vanadium content in the filtered solution was 0.03 g/l. Recovery during precipitation - 99.6%. The yield of vanadium sediment was 12.6 g, its vanadium content was 32.0%. The residual vanadium content in the cake after ash leaching was 0.145%. The total recovery of vanadium from ash to sediment was 96.2%.
Приведенные примеры показывают, что при выщелачивании золы в присутствии сульфита натрия или сульфита кальция, или сульфита аммония достигается высокая степень извлечения ванадия в раствор как из бедной, так и из богатой по ванадию золы. При последующем осаждении ванадия в выбранных условиях высокая степень осаждения ванадия достигается как из бедных растворов, так и из богатых растворов. Получаемые обогащенные осадки гидроксида ванадия (+4) могут быть переработаны в пентоксид ванадия известными способами. The above examples show that when leaching ash in the presence of sodium sulfite or calcium sulfite, or ammonium sulfite, a high degree of extraction of vanadium into solution is achieved from both vanadium-poor and vanadium-rich ash. During the subsequent precipitation of vanadium under the selected conditions, a high degree of vanadium precipitation is achieved both from poor solutions and from rich solutions. The resulting enriched precipitates of vanadium (+4) hydroxide can be processed into vanadium pentoxide by known methods.
Предлагаемый способ извлечения ванадия из золы обеспечивает высокую степень извлечения ванадия в раствор, степень осаждения (извлечение) ванадия составляет 97-99,7 %, общее извлечение ванадия из золы сжигания нефтяного кокса в осадок составляет 86-98 %, повышается производительность способа (уменьшается общее время, затрачиваемое на осуществление способа) за счет исключения предварительного окислительного обжига и других дополнительных операций окисления ванадия. Также предлагаемый способ извлечения ванадия из золы сжигания нефтяного кокса позволяет значительно сэкономить материальные ресурсы за счет исключения большого расхода дорогостоящих реагентов (едкого натра, аммонийных солей и пероксида водорода) и дополнительного оборудования, возможности нейтрализации полученного раствора дешевой содой, а также возможности извлечения ванадия как из богатой, так и из бедной золы, причем без уменьшения эффективности извлечения ванадия. Кроме того, значительно упрощается проблема утилизации сбросных растворов менее сложного состава в сравнение с прототипом. The proposed method for extracting vanadium from ash provides a high degree of extraction of vanadium into solution, the degree of precipitation (extraction) of vanadium is 97-99.7%, the total extraction of vanadium from the ash of burning petroleum coke into sediment is 86-98%, the productivity of the method increases (the total time spent on implementing the method) due to the exclusion of preliminary oxidative roasting and other additional operations of vanadium oxidation. Also, the proposed method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash allows for significant savings in material resources by eliminating the high consumption of expensive reagents (caustic soda, ammonium salts and hydrogen peroxide) and additional equipment, the possibility of neutralizing the resulting solution with cheap soda, as well as the possibility of extracting vanadium from both rich and lean ash, without reducing the efficiency of vanadium extraction. In addition, the problem of recycling waste solutions of a less complex composition is significantly simplified in comparison with the prototype.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ извлечения ванадия из золы сжигания нефтяного кокса, включающий выщелачивание золы сжигания нефтяного кокса и последующее извлечение ванадия из продуктивного раствора, отличающийся тем, что выщелачивание проводят раствором серной кислоты с концентрацией от 20 до 50 г/л при температуре от 20 до 50°С в течение 2 часов, в процессе выщелачивания добавляют сульфит натрия или сульфит кальция, или сульфит аммония в количестве 80-140 % по сульфит-иону от содержания ванадия в золе, а извлечение ванадия из продуктивного раствора проводят осаждением гидроксида ванадия (+4) в процессе нейтрализации полученного раствора кальцинированной или каустической содой до pH 6-8. 1. A method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash, including leaching of petroleum coke combustion ash and subsequent extraction of vanadium from the productive solution, characterized in that leaching is carried out with a sulfuric acid solution with a concentration of 20 to 50 g/l at a temperature of 20 to 50° C for 2 hours, during the leaching process, sodium sulfite or calcium sulfite, or ammonium sulfite is added in an amount of 80-140% of the sulfite ion of the vanadium content in the ash, and vanadium is extracted from the productive solution by precipitation of vanadium hydroxide (+4) in the process of neutralizing the resulting solution with soda ash or caustic soda to pH 6-8.
2. Способ извлечения ванадия из золы сжигания нефтяного кокса по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сульфита натрия используют натриевую соль сернистой кислоты с содержанием активного сульфит-иона 57-63 %. 2. The method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash according to claim 1, characterized in that sodium salt of sulfurous acid with an active sulfite ion content of 57-63% is used as sodium sulfite.
3. Способ извлечения ванадия из золы сжигания нефтяного кокса по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сульфита кальция используют кальциевую соль сернистой кислоты с содержанием активного сульфит-иона 40-66 %. 3. The method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash according to claim 1, characterized in that the calcium salt of sulfurous acid with an active sulfite ion content of 40-66% is used as calcium sulfite.
4. Способ извлечения ванадия из золы сжигания нефтяного кокса по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сульфита аммония используют раствор сульфит-бисульфита аммония с содержанием активного сульфит-иона 12-40 4. A method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash according to claim 1, characterized in that a solution of ammonium sulfite-bisulfite with an active sulfite ion content of 12-40 is used as ammonium sulfite
PCT/RU2023/050053 2022-05-26 2023-03-17 Method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash WO2023229494A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2022114217 2022-05-26
RU2022114217A RU2780826C1 (en) 2022-05-26 Method for extracting vanadium from the ashes of combustion of petroleum coke

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023229494A1 true WO2023229494A1 (en) 2023-11-30

Family

ID=88919627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2023/050053 WO2023229494A1 (en) 2022-05-26 2023-03-17 Method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023229494A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2033449C1 (en) * 1992-05-28 1995-04-20 Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт Method of vanadium extraction from petroleum coke
RU2469113C2 (en) * 2010-01-21 2012-12-10 Интевеп, С.А. Regeneration method of metals from heavy hydrotreatment products
US20180297856A1 (en) * 2017-03-09 2018-10-18 Worcester Polytechnic Institute Vanadium recovery method
RU2707689C2 (en) * 2015-02-06 2019-11-28 САИПЕМ С.п.А. Apparatus and method for extracting metals and/or metal oxides from industrial wastes, particularly refinery wastes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2033449C1 (en) * 1992-05-28 1995-04-20 Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт Method of vanadium extraction from petroleum coke
RU2469113C2 (en) * 2010-01-21 2012-12-10 Интевеп, С.А. Regeneration method of metals from heavy hydrotreatment products
RU2707689C2 (en) * 2015-02-06 2019-11-28 САИПЕМ С.п.А. Apparatus and method for extracting metals and/or metal oxides from industrial wastes, particularly refinery wastes
US20180297856A1 (en) * 2017-03-09 2018-10-18 Worcester Polytechnic Institute Vanadium recovery method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NAVARRO R. ET AL.: "Vanadium recovery from oil fly ash by leaching, precipitation and solvent extraction process", WASTE MANAGEMENT, vol. 27, no. 3, 2007, pages 425 - 438, XP005827874 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2456241C2 (en) Method of producing vanadium oxide through extraction
RU2302997C2 (en) Method of production of the high-purity ammonium dimolybdate (its versions)
RU2736539C1 (en) Method of producing vanadium oxide of a battery grade
WO2010057410A1 (en) Clean production method of vanadium oxide
CN103194611A (en) Method for producing vanadium oxide
CN101200776A (en) Method for removing arsenic from smoke containing arsenic trioxide
CN103667720A (en) Method for recovering zinc, indium, iron, and lead from high-iron zinc oxide mixture smelted with zinc
US4305914A (en) Process for precipitating iron as jarosite with a low non-ferrous metal content
EP1408127B1 (en) Method for recovering germanium and other metals from fly ash generated in an integrated gasification combined cycle-type (igcc) thermal station
CN106367601B (en) A kind of method of wet-treating fuel oil flying dust extraction valuable metal
WO2020138137A1 (en) Method for purifying vanadium oxide
RU2245936C1 (en) Method for vanadium recovery
Yang et al. Cyclic metallurgical process for extracting V and Cr from vanadium slag: Part II. Separation and recovery of Cr from vanadium precipitated solution
WO2023229494A1 (en) Method for extracting vanadium from petroleum coke combustion ash
RU2780826C1 (en) Method for extracting vanadium from the ashes of combustion of petroleum coke
CN114350951B (en) Method for extracting vanadium and recycling wastewater by using low-grade vanadium-containing raw material
JP2013007107A (en) Recovering method of molybdenum and extraction solvent of molybdenum
CN114231732A (en) Method for deeply extracting vanadium from vanadium-containing slurry
RU2281914C1 (en) Method of processing molybdenum-containing raw material
US4637920A (en) Process for the separation of metal compounds by reduction
US2176609A (en) Process of extracting values from complex ores of vanadium and uranium
CN110468275A (en) Remove the method for sulfate radical and the product obtained by this method in rare-earth precipitation object
US5624650A (en) Nitric acid process for ferric sulfate production
SU982362A1 (en) Method of extracting molybdenum
RU2685290C1 (en) Method of extracting vanadium and nickel from coke for demetallisation of oil stock

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23812236

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202490644

Country of ref document: EA