Разработка технологии селективного извлечения ванадия из марганцовистых конвертерных шлаков

• Автор: Крашенинин, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Историческая справка
1.2 Физические и химические свойства ванадия
1.3 Свойства соединений ванадия
1.3.1 Соединения с кислородом
1.3.2 Ванадаты
1.4 Способы извлечения ванадия из металлургических шлаков
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ
2.1 Вещественный состав ванадийсодержащего сырья
2.1.1 Руды
2.1.2 Металлургические шлаки
2.1.3 Золы ТЭС
2.1.4 Катализаторы
2.2 Направление исследований
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. ОБЖИГ ШЛАКА
3.1 Подбор условий обжига марганцовистого конвертерного шлака
3.2. Проведение полупромышленных испытаний обжига марганцови- 56 стого ванадиевого шлака
3.2.1 Первый этап испытаний
3.2.2 Второй этап испытаний
3.2.3 Третий этап испытаний
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ГЛАВА 4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Растворимость ванадатов марганца в растворах кальцинированной соды

4.2 Кинетика растворения ванадия из пированадата марганца в растворах кальцинированной соды
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 5. ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ШЛАКА И ИЗВЛЕЧЕНИЕ ВАНАДИЯ ИЗ РАСТВОРОВ
5.1 Извлечение ванадия из шлаков опытных плавок титаномагнетитов
5.2 Переработка шлака текущего производства
5.3 Осаждение ванадия из содовых растворов
5.3.1 Оптимизация расхода реагентов и параметров для переработки донной фазы
5.4 Изучение качества полученного пентоксида ванадия
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 6.ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКОВ
6.1 Технологическая схема переработки шлаков
6.2 Исходные данные для проектирования полупромышленной установки переработки шлаков
6.3 Ориентировочные технико-экономические расчеты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
На протяжении последних лет наблюдается стремительное развитие рынка металлопродукции во всем мире. Средний ежегодный темп роста производства металлопродукции составляет около 8-9 %. В основном это происходит за счет развития производств в азиатских странах, и, прежде всего, в Китае. Одновременно с ростом потребления стального проката и другой металлургической продукции возрос спрос на специальные легированные стали и легирующие элементы, одним из которых является ванадий. (рис. 1).
Рис. 1 - Производство стали (1) и ванадия (2) в мире [1]
Около 87% ванадия от общего производства применяется в черной металлургии, как эффективная легирующая добавка при производстве сталей различного сортамента (рис. 2).
Использование ванадия резко повышает прочность, вязкость, сопротивление усталости и износоустойчивость стали. Аналогичные или близкие по свойствам стали могут быть получены при замене ванадия такими легирующими элементами, как ниобий или тантал, однако цены на них достаточно высоки.

ском составе, минералогический состав их подобен. Ванадий также находится в шпинелиде, состав и оптические свойства которого близки к таковому из мартеновских шлаков. Силикатная часть представлена в основном слабо раскристаллизованным силикатом и стеклом.
Химический состав промышленных ванадиевых шлаков меняется обычно в следующих пределах [17], %: 10-30 Si02, 1-5 CaO, 1-5 MgO, 4-12 MnO, 22-55 Беобщ., 10-30 V205, 2-15 Cr203, 2-12 Ti02, 1-3 A1203.
В России товарные промышленные шлаки поставляются потребителям по техническим условиям ТУ 14-11-178-86 «Шлак ванадиевый. Технические условия.» Требования к химическому составу по сортности шлака представлены в табл. 2.1.4 [38].
Ванадий в шлаках присутствует преимущественно в виде трёхвалентного катиона (V3+), однако при химическом анализе весь ванадий окисляют до растворимой пятивалентной формы, поэтому конечный результат часто записывают в пересчёте на V2O5 [33].
В табл. 2.1.5 представлен перечень производителей и химический состав шлаков.
Таблица 2.1.4 - Содержание соединений в ванадиевом шлаке по ТУ
14-11-178-86 [38]
Марка v2o5, не менее Si02 Р СаО МпО Металлические включения
Не более, масс. %
ШВд-1 18 20 0,07 3,0 12
ШВд-2 16 20 0,07 1,5 12
ШВд-З 16 20 0,08 3,0 12
ШВд-4 13 Н/р* 0,12 Н/р 12
* - не регламентируется