Влияние химического и фазового состава исходной ванадийсодержащей шихты на извлечение ванадия в известково-сернокислотном производстве пентаоксида ванадия

• Автор: Мерзляков, Кирилл Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1 Аналитический обзор

1.1. Ванадийсодержащее сырье и способы его переработки

1.2. Производство ванадиевого шлака

1.2.1. Доменный передел

1.2.2. Конвертерный передел

1.2.2.1. Конвертирование ванадиевого чугуна дуплекспроцессом

1.2.2.2. Конвертирование ванадиевого чугуна монопроцессом

1.3. Гидрометаллургическая переработка конвертерных шлаков с получением УгОз

1.3.1. Содовая технология .

1.3.2. Известковосернокислотная технология
1.3.2.1 Сырье
1.3.2.2 Обжиг шихты
1.3.2.3 Выщелачивание обожженной шихты
1.3.2.4 Плавка и грануляция пятиокиси ванадия
1.4. Особенности строения структурного и фазового состава ванадиевых шлаков дуплекспроцесса
1.5. Особенности строения структурного и фазового
состава ванадиевых шлаков монопроцесса
1.6. Проблемы и перспективы переработки различного ванадиевого сырья по известковосернокислотной технологии
Постановка задач исследования
Глава 2. Материалы и методики
2.1 Материалы
2.2. Методики исследования
2.2.1. Химический анализ
2.2.2. Рентгеноструктурный анализ
2.2.3 Рентгсноспсктральный микроанализ
2.2.4. Микроскопический анализ
2.2.5. Термодинамический анализ
2.2.6. Проведение дифференциальнотермического и дифференциальнотермогравиметрического анализов
2.2.7. Проведение обжигов для исследования окисляемости шлаков
2.2.8. Проведение обжигов для определения технологического вскрытия
шлаков
2.2.9. Проведение выщелачиваний для определения извлечения У5 из шлаков моно и дуплекс процессов, шламов и их смесей
Выводы
Глава 3. Исследование процессов при переработке дуплексшлаков
3.1. Структура и фазовый состав исходных компонентов шихты
и их изменение при обжиге
3.1.1. Структура и фазовый состав дуплексшлака
3.1.2. Особенности окислительного обжига дуплексшлака
3.1.3. Структура и фазовый состав отвального шлама при переработке дуплексшлака
3.1.4. Особенности окислительного обжига шлама
3.2. Выбор оптимальных параметров обжига
3.2.1. Выбор крупности помола исходных компонентов шихты
3.2.2 Выбор температуры обжига
3.2.2.1. Обжиг чистых дуплексшлаков
3.2.2.2. Обжиг шламов
3.2.3. Выбор состава шихты
3.2.2.1. Термодинамический анализ возможных взаимодействий
собственного и введенного кальция при окислении дуплексФ шлака
3.2.4. Выбор оптимальных параметров обжига смесей дуплексшлака и шлама
Выводы
Глава 4. Исследование процессов при переработке высокоизвестковых ванадиевых шлаков
4.1. Структура и фазовый состав моношлака
4.2. Особенности окислительного обжига моношлака
4.3. Выбор оптимальных параметров обжига моношлака
4.4. Обжиг моношлака.
4.5. Разработка технологии переработки высокоизвестковых ванадиевых шлаков
4.6 Промышленное испытание и внедрение технологии извлечения ванадия из высокоизвестковых шлаков
Выводы
Основные выводы но работе
Литература


В керамической промышленности их используют для получения золотистых глазурей и разноцветных эмалей. Оксиды ванадия окрашивают стекло в зелёный или голубой цвет. В последние годы ванадийсодержащие стёкла нашли применение в микроэлектронике. Ванадаты элементов I - III групп Периодической системы используются для получения люминофоров - для кинескопов, ртутных ламп и т. Ортованадаты РЗЭ предложены как лазерные материалы. Синтезированы ванадийсодержащие оксидные высокотемпературные сверхпроводники []. Несмотря на это, применение ванадия во многих странах мира, и особенно в России, остается ограниченным, так как объемы добычи и производства этого элемента не покрывают необходимой потребности. В России производство феррованадия осуществляется на двух крупнейших предприятиях: в ОЛО «Ванадий-Тулачермет» и на Чусовском металлургическом заводе (ЧМЗ). Основное различие в технологии переработки ванадийсодержащих шлаков на этих предприятиях - на стадии гидрометаллургического передела. На ЧМЗ извлечение ванадия осуществляется по содовой схеме (в качестве реакционной добавки используют соду). Извлечение ванадия при такой схеме составляет - %. Плавленый технический пента-окенд ванадия содержит ~ % У5. Основные недостатки схемы: неудовлетворительная очистка шлака от металлического железа при сухом измельчении, образование спёка при окислительном обжиге, неудовлетворительная фильтрация, загрязнение окружающей среды. Получаемый при такой схеме оксид ванадия содержит - % V5. Исходным сырьём для производства V2O5 долгое время являлся ванадиевый шлак от конвертирования ванадиевого чугуна дуплекс - процессом (далее дуплекс-шлак), поставляемый Нижнетагильским металлургическим комбинатом (НТМК). С этой целыо в свое время была разработана и отлажена промышленная технология гидрометаллургического передела шлака и создано соответствующее оборудование. С середины года, в связи с изменением экономических условий и переходом НТМК на производство стали монопроцессом (ванадиевый чугун перерабатывался на сталь и ванадийсодержащий шлак в одном конвертере) [8], возникла необходимость привлечения в качестве исходного сырья, наряду с дуплекс - шлаками, высокоизвестковых шлаков от конвертирования ванадиевого чугуна монопроцессом (далее моношлак) и отходов производства прошлых лет - шламов (отвальные шламы ОАО «Ванадий-Тулачермет» содержат 2 — 4 % ванадия и их следует рассматривать как крупное техногенное месторождение) [9, ], отличающихся от дуплекс - шлаков не только пониженным содержанием пентоксида ванадия, но и фазовым составом, и содержанием других компонентов. Эффективное использование новых источников сырья требует внесения принципиальных корректировок существующего технологического процесса, что невозможно без установления фазовых и структурных превращений, происходящих в шлаках под действием различных технологических факторов. В связи с этим основной цслыо диссертации явилось выявление закономерностей влияния химического и фазового состава исходного сырья на извлечение ванадия и разработка на этой основе рекомендаций по корректировке технологического процесса в условиях непрерывного известковосернокислотного производства V5. Показано, что шлаки дуплекс-процесса имеют основную хорошо раскристаллизованную фазу - титан-ванадийсодержашую шпинель. МеО), перовскита и силикаты переменного состава. С, моношлака - 0 °С, отвального шлама - 0 °С. KM) (КМсоб=(% СаО/% V2Os) > 0,3) хорошее вскрытие ванадия обеспечивается без введения реакционной добавки (Са-СОз); при меньшем значении собственного кальциевого модуля шлака величина реакционной добавки должна выбираться из расчета получения КМо*щ=0,3. ИМЕТ им. A.A. Байкова разработан новый способ сернокислотной технологии переработки высокоизвестковых ванадиевых шлаков, включающий предварительную обработку измельченного шлака серной кислотой в количестве 5-% от массы ишака при pH 8-9,5, окислительный обжиг "высокованадисвого кека" при 0- °С, с последующим выщелачиванием продукта обжига разбавленной серной кислотой при объемном отношении H2S H=l:l-3 при температуре - °С.