Разработка физико-химических основ и технологии утилизации техногенных ванадийсодержащих отходов в известково-сернокислотном производстве пентаоксида диванадия

• Автор: Выговская, Ирина Васильевна
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 208 с. : ил

1. Состояние вопроса

1.1. Сырьевые ресурсы ванадия.

1.2. Состояние и перспективы развития производства и потребления ванадия

в России и за рубежом

1.3. Технологии производства пентаоксида диванадия

1.3.1. Химический и фазовый составы конвертерных ванадийсодержащих шлаков.

1.3.2. Содовая технология

1.3.3. Известковосернокислотная технология

1.4. Техногенные ванадийсодержащие отходы

1.4.1. Анализ целесообразности использования отдельных видов ванадийсодержащих отходов в известковосернокислотной технологии

1.4.2. Ванадийсодержащие золы и продукты их переработки

1.4.3. Ванадийсодержащие отходы собственного известковосернокислотного производства пентаоксида диванадия
1.4.3.1. Отвальные шламы известковосернокислотного производства пснтаоксида диванадия
1.4.3.2. Вападийсодержащие осадки нейтрализации сливных вод известковосернокислотного производства пснтаоксида диванадия
1.4.4. Силикотермические сливные шлаки производства РеУ
1.5. 1 остановка задач исследования
2. Материалы и методики исследования
2.1. Ванадийсодержащие материалы
2.1.1. Золы и продукты их переработки
2.1.2. Шламы.
2.1.3. Шлаки.
2.1.4. Осадки нейтрализации сливных вод
2.1.5. Силикотермические сливные шлаки производства ГеУ
2.1.6. Другие материалы, использованные в работе.
2.2. Методики анализа состава материалов.
2.2.1. Комплексный термический анализ
2.2.2. Рентгеноспектральный микроанализ и изучение проб в отражнном свете.
2.2.3. Титриметрический метод анализа
2.2.4. Рентгенорадиометрический метод анализа
2.3. Методики проведения лабораторных исследований.
2.3.1. Подготовка исследуемых материалов к обжигу
2.3.2. Обжиг ванадийсодержащих шихт
2.3.3. Выщелачивание обожжнной шихты
2.3.4. Гидролиз растворов слабокислотного выщелачивания
2.4. Планирование эксперимента и статистическая обработка результатов исследований
2.5. Методические аспекты анали тического контроля технологического процесса.
2.5.1. Разработка комплекта СОП состава шлама
2.5.2. Разработка комплекта СОП состава обожжнной шихты.
2.5.3. Усовершенствование методов технологического контроля
Выводы по главе
3. Разработка физикохимических основ и технологии утилизации ванадийсодержащих зол и продуктов их переработки в известковосернокислотной технологии производства пентаоксида диванадия.
3.1. Химический и фазовый составы зол и их производных различного происхождения
3.2. Разработка технологии утилизации производных ванадийсодержащих зол в рамках известковосернокислотной технологии
3.2.1. Гидрометаллургическая переработка зол и их производных.
3.2.2. Совместная переработка производных зол и дуплексшлака по полному гидрометаллургическому циклу известковосернокислотной технологии.
3.2.3. Совместная переработка производных зол и шлама по полному гидрометаллургическому циклу известковосернокислотной технологии.
Выводы по главе
4. Разработка физикохимических основ и технологии утилизации техногенных ванадийсодержащих отходов собственного известковосернокислотного производства пентаоксида диванадия
4.1. Использование шламов собственного производства в известковосернокислотной технологии
4.1.1. Химический и фазовый составы ванадийсодержащих шламов
4.1.1.1. Шламы от переработки шлаков дуплекспроцесса.
4.1.1.2. Шламы от переработки шлаков монопроцесса.
4.1.1.3. Шламы от переработки смешанных видов сырья
4.1.2. Изучение вскрытия отвальных шламов различного происхождения
и извлечения из них ванадия
4.1.2.1. Влияние температуры обжига на вскрытие шламов.
4.1.2.2. Влияние кальциевой добавки на вскрытие шламов.
4.1.2.3. Влияние процесса измельчения шламов на вскрытие ванадия при обжиге.
4.1.2.4. Изучение извлечения ванадия из отвальных шламов.
4.1.3. Влияние различных факторов на массу отвального шлама, образующегося при выщелачивании огарка ванадийсодержащей шихты
4.1.4. Влияние ультразвука на обогащение шламов
4.1.5. Физикохимическое обоснование использования шламов в качестве добавки к шлаку дуплекспроцесса
4.1.5.1. Влияние химического и фазового составов смесей дуплексшлак отвальный шлам на их вскрытие при высокотемпера
турном обжиге.
4.1.5.2. Оптимизация режимов переработки и составов шихт из
смесей дуплексшлак шлам известняк
4.2. Использование осадков нейтрализации сливных вод собственного производства в известковосернокислотной технологии
4.2.1. Химический состав осадков нейтрализации сливных вод.
4.2.2. Отработка оптимальных режимов утилизации осадков нейтрализации сливных вод по полному гидрометаллургическому циклу производства пентаоксида диванадия.
4.2.3. Изучение возможности использования осадков нейтрализации вместо известняка при обжиге ванадийсодержащих шихт
4.2.4. Изучение условий образования осадков нейтрализации сливных
вод с максимальным содержанием У
Выводы по главе
5. Разработка физикохимических основ и технологии утилизации силикотермических сливных шлаков производства РеУ по известковосернокислотной технологии.
5.1. Химический и фазовый составы силикотермических сливных шлаков производства РеУ.
5.2. Использование сливных шлаков в качестве реакционной добавки к конвертерному шлаку.
5.2.1. Определение оптимальной дозировки сливных шлаков к ванадийсодержащему сырью
5.2.2. Определение оптимальной температуры окислительного обжига смесей силикотермического сливного шлака производства РсУ
и шлака дуплекспроцесса
5.2.3. Исследование возможности частичной замены известняка сливным шлаком.
Выводы по главе
6. Техникоэкономическая оценка и экологические аспекты предлагаемых
технических решений
Основные выводы мо работе
Библиографический список.
Приложения.
ВВЕДЕНИЕ


В связи с высокой химической активностью, переменной валентностью и многообразием ионных форм ванадий характеризуется подвижностью в земной коре и значительной рассеянностью в различных минералах и горных породах. Известно около собственно ванадиевых минералов, среди которых наибольшее значение имеют роскоэлит, ванадинит, карнотит, тюямунит, патронит
Собственные руды ванадия очень редки. Он найден в магнетитах, титаномагнетитовых, свинцовых, свинцовоцинковых, свинцовомедных и алюминиевых рудах табл. Чаще ванадий встречается в магнетитах и гитаномагнетитовых рудах на их долю приходится более мировых запасов ванадия 2, где изоморфно замещает железо радиусы ионов V3 и Ре соответственно 0, и 0, А. Крупные месторождения титаномагнетитов найдены в США, России, Финляндии, Китае, Индии. Ванадий содержится и в железофосфористых рудах Лотарингия, Скандинавия, Россия. В них ванадий изоморфно замещает фосфор. Огромные залежи фосфоритов найдены в США. Таблица 1. Страна Достоверные запасы, тыс. Наибольшие запасы ванадия, около , сосредоточены в породах осадочных месторождений битуминозных сланцах, сырой нефти от до 0 г Ут богатой ванадием нефти и нефтеносных песках, что в будущем позволит расширить объмы производства ванадия из этого вида сырья. Значительными запасами подобной нефти располагают Россия, США, Канада и Венесуэла. Геологические нефтяные запасы У5 бывшего СССР оцениваются в тыс. В добываемых ежегодно 0 млн. Орландского и Ромашкинского месторождений ВолI оУральский регион, Россия около т ванадия. Нефть Каражанбасского, СевероБузучанского и Талгызтюбанского месторождений Мангышлак, Казахстан уникальна в 1т содержится более 0 г ванадия. Зола ухтинских асфальтитов на состоит из ванадия 8. Особенно заметную роль в производстве ванадиевой продукции из вторичного сырья играют продукты переработки нефти из Венесуэлы, которая по оценкам экспертов, может дать тыс. Основным источником получения ванадия в нашей стране являются тигаиомашетитовые руды с 0, У2С5 . Запасы титаномагнетитового сырья открыты в Сибири и на Дальнем Востоке, на побережьях Северного Ледовитого и Тихого океанов. Большие запасы ванадия найдены на Урале. Основное месторождение титаномагнетитов, разрабатываемое в стране в настоящее время, Качканарское. Запланирована разработка крупнейшего в мире Чинейского титаномагнетитового месторождения, расположенного в Северном Забайкалье в зоне БАМа. Однако традиционные запасы ванадийсодержащего сырья небезграничны, а разработка новых месторождений требует значительных финансовых затрат. В настоящее время вс более актуальным становится поиск дополнительных источников сырья, к которым прежде всего можно отнести техногенные ванадийсодержащие отходы золы ТЭС и их производные с 1, У5, шламы и осадки нейтрализации сливных вод собственного производства У, содержащие от 2 до 6 У5, отходы производства ГеУ, шламы глиноземного и сернокислотного производств, отработанные катализаторы с 4, У и др. В бывшем СССР на энергетических установках ежегодно накапливалось до тыс. Крупнейшие потребители мазута в России приведены в габл. Всего в настоящее время в России накоплено не менее 0 тыс. У5 табл. Отходами известковосернокислотной технологии производства У5 являются отвальные шламы тыс. Таблица 1. Потребитель Мазут, тыс. Лукомская Г РЭС 1. Таблица 1. Содержание Ч5, Количество шламов и зол, тыс. У5. Основными производителями ванадия и его соединений в мире являются страны, обладающие значительными запасами этого элемента, ЮАР, Китай, Россия, США, Австралия, Новая Зеландия и некоторые другие. Общий объм производства ванадия в году составил около 7 тыс. УЮД табл. Таблица 1. Следует отметить, что в последнее время второе место в мире по производству ванадия вместо России занимает Китай, превратившийся к году в крупного экспортра ванадия ,3 тыс. У5 в г. В нашей стране существуют два основных предприятия, которые занимаются выпуском пентаоксида диванадия и феррованадия это ОАО ВанадийТула до 7 тыс. ОАО Чусовской металлургический завод ,5 тыс. В г произошло резкое снижение производства пентаоксида диванадия на ОАО ВанадийТула изза временного перехода Нижнетагильского металлургического комбината па передел ванадиевого чугуна монопроцессом до 4,5 тыс.