Сорбционное извлечение ванадия (V) из разбавленных растворов

• Автор: Нве Шван У
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1Л. Поведение ванадия в водных растворах

1.2. Сорбционное методы извлечения ванадия

1.3. Заключение

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ, МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ АНАЛИЗА И ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.1. Характеристики использованных материалов

2.2. Методики проведения анализа компонентов в растворах

2.3. Методики проведения экспериментов

ГЛАВА 3. СОРБЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ВАНАДИЯ (V) ИЗ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ РАСТВОРОВ ВОЛОКНИСТЫМИ ИОНИТАМИ ФИБАН
3.1. Исследование влияние pH на сорбцию ванадия (V) волокнистыми
ионитами ФИБАН АК-22 и А-6 из минерализованных растворов
3.2. Исследование равновесных характеристик волокнистых ионитов ФИБАН АК-22 и А-6 при сорбции ванадия (V) из минерализованных растворов
3.3._Исследование кинетических характеристик волокнистых ионитов ФИБАН АК-22 и А-6 при сорбции ванадия (V) из сернокисло-хлоридных растворов
3.4. Исследование динамических характеристик волокнистого ионита ФИБАН АК-22 при сорбции ванадия (V) из минерализованных растворов
3.5. Сорбция ванадия (V) волокнистыми ионитами ФИБАН из
ренийсодержащих минерализованных растворов
ГЛАВА 4. СОРБЦИЯ ВАНАДИЯ (V) МАКРОПОРИСТЫМИ СЛАБООСНОВНЫМИ ИОНИТАМИ ИЗ СЕРНОКИСЛО-ХЛОРИДНЫХ
РАСТВОРОВ
4.1. Исследование влияния pH на сорбцию ванадия (V) слабоосновными
ионитами СУВВЕЯиз сернокисло-хлоридных растворов

4.2. Исследование равновесных характеристик слабоосновных ионитов СУВВЕЯ при сорбции ванадия (V) из сернокисло-хлоридных растворов
4.3. Исследование кинетики сорбции ванадия (V) слабоосновными ионитами
СУВВЕЯ из сернокисло-хлоридных растворов
ГЛАВА 5. СОРБЦИЯ ВАНАДИЯ (V) НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫМИ АЗОТСОДЕРЖАЩИМИ ИОНИТАМИ РОССИОН ИЗ СЕРНОКИСЛО-ХЛОРИДНЫХ РАСТВОРОВ
5.1. Исследование равновесных характеристик наноструктурированных
азотсодержащих ионитов Россион при сорбции ванадия (V) из сернокисло-хлоридных растворов
5.2. Исследование кинетики сорбции ванадия (V) наноструктурированным
азотсодержащим ионитом Россион-62 из сернокисло-хлоридных растворов.
ГЛАВА 6. СОРБЦИОННОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ВАНАДИЯ (V) ИЗ СБРОСНЫХ РАСТВОРОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ
ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУД
6.1. Исследование равновесных характеристик сорбции ванадия (V)
наноструктурированным ионитом Россион-62 из сбросных растворов
6.2. Исследование кинетических характеристик сорбции ванадия (V) наноструктурированным ионитом Россион-62 из сбросных растворов
6.3. Исследование динамических характеристик сорбции ванадия (V)
наноструктурированным ионитом Россион-62 из сбросных растворов .
6.2. Исследование динамических характеристик десорбции
ванадия (V) из наноструктурированного ионита Россион-62, насыщенного в сбросных растворах
6.5. Описание принципиальной технологической схемы сорбционного извлечения ванадия (V) из сбросных сернокислых растворов
6.6. Технико-экономическая оценка сорбционного извлечения ванадия (V) из
сбросных растворов, образующихся при комплексной переработке
титаномагнетитовых руд
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ
Значительные достижения в науке и технике во многом определяются созданием инновационных материалов на основе редких металлов. К редким металлам, имеющим важное стратегическое значение, относится ванадий.
Металлический ванадий, его соединения и сплавы обладают уникальными физико-химическими свойствами, что обусловливает их применение во многих областях - черной и цветной металлургии, авиастроении, космической технике, морском судостроении, атомной энергетике, химической промышленности.
Ванадий - один из главных легирующих элементов. В мире объем производства ванадия растет, составив в 2013 г. 76 тыс. тонн [1]. Более 85 % ванадия используют в черной металлургии как эффективную легирующую добавку при производстве сталей для увеличения их прочности (углеродистых - 38 %, высокопрочных низколегированных - 20 %, легированных - 19 %, инструментальных и штамповочных - 10 %, титановых - 8 %) [2]. Стали используют для изготовления трубопроводов, пружин, болтов, подшипников

Примерно 8 % применяют в цветной металлургии, главным образом в виде алюминий-ванадиевых сплавов для легирования конструкционных материалов на основе титана, применяемых в авиастроении, космической технике и в морском судостроении [2].
Остальная часть потребляемого ванадия (5 %) приходится на химическую промышленность, в частности на производство аккумуляторных батарей и катализаторов производства серной кислоты, процессов крекинга нефти, получения уксусной кислоты и многих других [2].
Металлический ванадий применяют в атомной энергетике (для изготовления оболочек твэлов, труб) и в производстве электронных приборов.
Спрос на ванадий, по прогнозам, будет расти на 7 процентов в год до
2025 г. [2], благодаря использованию ванадийсодержащих сталей как в
традиционных областях, так и для реализации новых технологий по созданию

растворов, оптимальным является пероксид водорода (60 %), расход которого составляет 1,0 л/м3 [58].
Кондиционирование сорбционных элюатов пероксидом водорода позволяет перевести ванадий в пятивалентное состояние, и он самоорганизуется в гетерополикомплексные соединения с сульфат- и фосфат-ионами. Анионит АтЬегБер 920 (в сульфатной форме), обладающий высокой сорбционной емкостью (450 мг/г У205), способен поглощать до 98 % гетерополикомплексных анионов ванадия (V). По мере накопления ванадия за счет донасыщения синтетическими растворами ванадиевой кислоты в фазе смолы эти соединения разрушаются, вероятно, из-за слабой связи фосфат- и сульфат-ионов с ванадат-ионами и склонности их к конденсации и полимеризации. Ванадий десорбируется (до 99 %) смесью растворов аммиака и нитрата аммония при расходе последнего 150-200 г/дм3, pH 8,5, температуре ~30 °С и оборотном использовании элюента, выделяясь в осадок в виде метаванадата аммония, формирующегося в течение 15 ч [58].
Влияние удельной нагрузки раствора на динамическую обменную емкость по ванадию анионитов АтЬегэер 920, АМп, АтЬегШе 910, Ьем^й 600, РигоШе 3848 отражают данные рис. 7 [58].
Рис. 7. Влияние удельной нагрузки раствора на емкость ионитов (1 -АтЬегеер 920; 2-АМп; 3 - РигоШе 3848; 4-Ьеуа1:й 600; 5 - АтЬегШе 910) [58].
При сорбции обмен анионных комплексов ванадия на сульфат-ион ионита в сернокислых растворах с pH 1,8-2,0 описывается реакциями: