RU2515154C1 - Method of producing vanadium pentoxide from vanadium-containing slag - Google Patents
Method of producing vanadium pentoxide from vanadium-containing slag Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515154C1 RU2515154C1 RU2012145321/02A RU2012145321A RU2515154C1 RU 2515154 C1 RU2515154 C1 RU 2515154C1 RU 2012145321/02 A RU2012145321/02 A RU 2012145321/02A RU 2012145321 A RU2012145321 A RU 2012145321A RU 2515154 C1 RU2515154 C1 RU 2515154C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vanadium
- vanadium pentoxide
- sorbent
- solution
- slag
- Prior art date
Links
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 33
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 21
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N sodium metavanadate Chemical compound [Na+].[O-][V](=O)=O CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 7
- JBIROUFYLSSYDX-UHFFFAOYSA-M benzododecinium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 JBIROUFYLSSYDX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 6
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 3
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229960000789 guanidine hydrochloride Drugs 0.000 claims description 3
- PJJJBBJSCAKJQF-UHFFFAOYSA-N guanidinium chloride Chemical compound [Cl-].NC(N)=[NH2+] PJJJBBJSCAKJQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- -1 polyhexamethylene guanidine hydrochloride Polymers 0.000 abstract description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 235000003363 Cornus mas Nutrition 0.000 abstract 1
- 240000006766 Cornus mas Species 0.000 abstract 1
- 229960001927 cetylpyridinium chloride Drugs 0.000 abstract 1
- YMKDRGPMQRFJGP-UHFFFAOYSA-M cetylpyridinium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+]1=CC=CC=C1 YMKDRGPMQRFJGP-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 14
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- HYERJXDYFLQTGF-UHFFFAOYSA-N rhenium Chemical compound [Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re][Re] HYERJXDYFLQTGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O azanium;oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [NH4+].[O-][V](=O)=O UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- QRJOYPHTNNOAOJ-UHFFFAOYSA-N copper gold Chemical compound [Cu].[Au] QRJOYPHTNNOAOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003681 vanadium Chemical class 0.000 description 1
- 229910001456 vanadium ion Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Технология относится к области химического производства и может быть использована для извлечения чистого пентаоксида ванадия из шлака, полученного при его производстве, который может служить исходным сырьем для получения металлического ванадия или использован в химической промышленности в качестве катализатора, для легирования стали, для создания сложно оксидных композиций в наукоемких технологиях и других производствах.The technology relates to the field of chemical production and can be used to extract pure vanadium pentoxide from slag obtained in its production, which can serve as a feedstock for producing vanadium metal or used in the chemical industry as a catalyst, for alloying steel, to create complex oxide compositions in high technology and other industries.
Известен способ селективного извлечения ионов рения (VII) из водных растворов, содержащих цветные металлы, включающий подготовку раствора и проведение процесса сорбции рения (VII) при перемешивании с анионитом АМ-26 или активированным костным углем из сульфатных растворов, содержащих катионы цветных металлов никеля, кобальта или меди. (Патент RU на изобретение №2405846, 2009).A known method for the selective extraction of rhenium (VII) ions from aqueous solutions containing non-ferrous metals, including the preparation of the solution and the process of sorption of rhenium (VII) with stirring with anion exchange resin AM-26 or activated bone carbon from sulfate solutions containing non-ferrous metal cations of nickel, cobalt or copper. (RU patent for the invention No. 2405846, 2009).
Известен способ переработки золото-медистых руд, который включает кучное выщелачивание золота цианистым раствором с использованием оборотного раствора, пропускание раствора через рудный штабель с последующей сорбцией золота из продуктивного раствора активным углем, десорбцией золота с насыщенного угля и электролиз элюатов. (Патент RU на изобретение №2385961, 2008).A known method of processing gold-copper ores, which includes heap leaching of gold with a cyanide solution using a circulating solution, passing the solution through an ore stack, followed by sorption of gold from the productive solution with activated carbon, desorption of gold from saturated coal and electrolysis of eluates. (RU patent for the invention No. 2385961, 2008).
Известные способы извлечения цветных металлов не могут быть использованы для получения ионов ванадия или его оксида.Known methods for the extraction of non-ferrous metals cannot be used to obtain vanadium ions or its oxide.
Известен способ получения гранулированного чистого оксида ванадия из загрязненного продукта, в качестве которого используют продукт, полученный при осаждении ванадия из растворов гидролизом, включающий обработку загрязненного ванадиевого продукта 1-3%-ным раствором сульфата аммония в течение 10-60 мин с последующим термическим разложением полученного метаванадата (ванадата) аммония при 550-600°C. (Патент RU на изобретение №2112066, 1998).A known method of producing granular pure vanadium oxide from a contaminated product, which is used as a product obtained by precipitation of vanadium from solutions by hydrolysis, including processing the contaminated vanadium product with a 1-3% solution of ammonium sulfate for 10-60 minutes, followed by thermal decomposition of the obtained ammonium metavanadate (vanadate) at 550-600 ° C. (RU patent for the invention No. 2112066, 1998).
Известный способ обеспечивает удовлетворительное качество готового продукта, однако не может быть использован для получения оксида ванадия из других ванадийсодержащий продуктов, например шлаков.The known method provides a satisfactory quality of the finished product, however, cannot be used to obtain vanadium oxide from other vanadium-containing products, such as slags.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения пентаоксида ванадия из ванадийсодержащего шлака, включающий измельчение шлака, нагрев с натрийсодержащим соединением с получением метаванадата натрия, выщелачивание его водой с последующим отделением раствора от твердой фазы, извлечение ванадия из полученного раствора (Слотвиский-Сидак Н.П., Андреев В.К. Ванадий в природе, М., «Знание», 1979, с.33-35).Closest to the proposed is a method for producing vanadium pentoxide from vanadium-containing slag, including grinding slag, heating with a sodium-containing compound to obtain sodium metavanadate, leaching it with water, followed by separation of the solution from the solid phase, extracting vanadium from the resulting solution (Slotvisky-Sidak N.P. , Andreev V.K. Vanadium in nature, M., “Knowledge”, 1979, p. 33-35).
Известный способ обеспечивает недостаточно эффективную переработку ванадийсодержащего шлака.The known method provides insufficiently efficient processing of vanadium-containing slag.
Технической задачей заявляемого способа является расширение сырьевой базы для получения пентаоксида ванадия путем использования ванадийсодержащего шлака.The technical task of the proposed method is the expansion of the raw material base for producing vanadium pentoxide by using vanadium-containing slag.
Технический результат - повышение выхода и степени чистоты пентаоксида ванадия.The technical result is an increase in the yield and purity of vanadium pentoxide.
Поставленная задача решается тем, что заявляемый способ получения пентаокида ванадия из ванадийсодержащего шлака включает измельчение шлака, сплавляют его с едким натром с получением метаванадата натрия, проводят выщелачивание водой с последующим отделением маточного раствора от твердой фазы, в полученный маточный раствор добавляют неорганическую кислоту для достижения значения pH≤4 и вводят сорбент, в качестве которого используют порошкообразный уголь, модифицированный катионоактивными азотсодержащими поверхностно-активными веществами (ПАВ), после проведения процесса сорбции отработанный сорбент отделяют от жидкой фазы, сушат и обжигают при температуре 600-640°C с получением пентаоксида ванадия.The problem is solved in that the inventive method for producing vanadium pentaoxide from vanadium-containing slag involves grinding the slag, alloying it with sodium hydroxide to obtain sodium metavanadate, leaching with water, followed by separation of the mother liquor from the solid phase, inorganic acid is added to the resulting mother liquor to achieve the value pH≤4 and a sorbent is introduced using powdered coal modified with cationic nitrogen-containing surfactants properties (surfactant), after the adsorption process, the spent sorbent is separated from the liquid phase, dried and calcined at a temperature of 600-640 ° C to obtain vanadium pentoxide.
В качестве катионоактивных азотсодержащих поверхностно-активных веществ берут, например, лаурилдиметилбензиламмоний хлорид, цитилпиридиний хлористый, полигескаметиленгуанидин гидрохлорид и другие известные ПАВ, относящиеся к группе катионоактивных азотсодержащих ПАВ.As cationic nitrogen-containing surfactants take, for example, lauryl dimethylbenzylammonium chloride, citylpyridinium chloride, polyheskamethylene guanidine hydrochloride and other known surfactants belonging to the group of cationic nitrogen-containing surfactants.
Сравнение заявляемого способа с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна», т.к. для получения чистого пентаоксида ванадия в качестве исходного сырья используют ванадийсодержащий шлак, который подвергают сплавлению с едким натрием с получением метаванадата натрия, последний переводят в растворимую форму в кислой среде и проводят сорбцию на модифицированном угольном сорбенте с последующим обжигом отработанного сорбента при заявленном интервале температур, что обеспечивает протекание реакции термического разложения с получением чистого пентаоксида ванадия.Comparison of the proposed method with the prototype allows us to conclude that the criterion of "novelty", because To obtain pure vanadium pentoxide, vanadium-containing slag is used as a feedstock, which is fused with sodium hydroxide to produce sodium metavanadate, the latter is converted into a soluble form in an acidic medium and sorbed on a modified carbon sorbent, followed by firing the spent sorbent at the stated temperature range, which provides a thermal decomposition reaction to produce pure vanadium pentoxide.
Заявляемый способ получения пентаоксида ванадия основан на свойстве ванадия находиться в растворе в форме различных анионов, поливанадатов, метаванадатов, пированадатов и т.д. При сплавлении ванадийсодержащих шлаков с едким натрием образуется метаванадат натрия. Неожиданно нами было установлено, что из кислого раствора разветвленные ванадийсодержащие анионы сорбируются на угле, модифицированном катионоактивными азотсодержащими ПАВ, при этом не обнаружено никаких конкурирующих процессов сорбции. Это позволяет обеспечить селективность извлечения ванадия из раствора и получение чистого целевого продукта.The inventive method for producing vanadium pentoxide is based on the property of vanadium in solution in the form of various anions, polyvanadates, metavanadates, pyrovanadates, etc. When vanadium-containing slags are fused with sodium hydroxide, sodium metavanadate is formed. Surprisingly, we found that branched vanadium-containing anions are sorbed from an acid solution on carbon modified with cationic nitrogen-containing surfactants, and no competing sorption processes were detected. This allows you to selectively extract vanadium from the solution and obtain a pure target product.
В качестве сорбента предпочтительно используют порошкообразный активированный уголь марки БАУ-А по ГОСТ 6217-74. В качестве модификатора сорбента используют лаурилдиметилбензиламмоний хлорид, или цитилпиридиний хлористый, или полигескаметиленгуанидин гидрохлорид, или иные известные катионоактивные азотсодержащие ПАВ.As the sorbent is preferably used powdered activated carbon brand BAU-A according to GOST 6217-74. As the sorbent modifier, lauryl dimethylbenzylammonium chloride, or citylpyridinium chloride, or polyescamethylene guanidine hydrochloride, or other known cationic nitrogen-containing surfactants are used.
Проведение обжига отработанного модифицированного угольного сорбента при температуре 600-640°C позволяет провести реакцию его термического разложения, которая протекает при температуре выше 550°C, при этом угольный сорбент выгорает, а из метаванадата натрия образуется пентаоксид ванадия. Получаемый пентаоксид ванадия находится в твердом состоянии, т.к. температура плавления пентаоксида ванадия составляет 680°C.Carrying out the firing of the spent modified carbon sorbent at a temperature of 600-640 ° C allows the reaction of its thermal decomposition, which proceeds at temperatures above 550 ° C, the carbon sorbent burns out, and vanadium pentoxide is formed from sodium metavanadate. The resulting vanadium pentoxide is in a solid state, because The melting point of vanadium pentoxide is 680 ° C.
Заявляемый способ обеспечивает получение пентаоксида ванадия с высокой степенью чистоты и высоким выходом.The inventive method provides for the production of vanadium pentoxide with a high degree of purity and high yield.
В доступных источниках информации не обнаружено сведений об известности заявляемого модифицированного угольного сорбента для переработки ванадийсодержащих шлаков, обеспечивающего селективное извлечение ванадия с последующим получением чистого пентаоксида ванадия. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию «изобретательский уровень».In available sources of information, no information was found on the popularity of the inventive modified carbon sorbent for the processing of vanadium-containing slag, which provides selective extraction of vanadium with the subsequent production of pure vanadium pentoxide. This allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "inventive step".
Заявляемый способ может быть осуществлен с использованием известных химических веществ на известном оборудовании, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «промышленная применимость».The inventive method can be carried out using known chemicals on known equipment, which allows us to conclude that it meets the criterion of "industrial applicability".
Заявляемый способ иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.The inventive method is illustrated by the following examples of specific performance.
Пример №1Example No. 1
В качестве исходного сырья использован ванадийсодержащий шлак, образующийся на Нижне-Тагильском металлургическом комбинате (НТМК), который содержит 15% ванадия, 68-72% железа, 2-4% магния, остальную часть - индифферентные примеси, такие как оксид кремния. Исходное сырье представляет собой массивные комкообразные гранулы различной формы и размера.Vanadium-containing slag formed at the Nizhny Tagil Metallurgical Combine (NTMK), which contains 15% vanadium, 68-72% iron, 2-4% magnesium, and the rest are indifferent impurities such as silicon oxide, were used as feedstock. The feedstock is massive lumpy granules of various shapes and sizes.
Измельчение исходного ванадийсодержащего шлака ведут в мельнице с металлическими шариками диаметром 5 мм. Измельчение осуществляют до получения мелкодисперсного порошка размером от 10 до 40 мкм с включением крупных металлических гранул. Размер частиц контролируют посредством гранулометрического анализа. Полученный измельченный ванадийсодержащий шлак сплавляют с едким натрием из расчета 3 части едкого натра на одну часть оксида ванадия. Сплавление ведут при температуре 400°C в муфельной печи. Образовавшийся порошкообразный метаванадат натрия и иные продукты сплавления выщелачивают путем добавления в емкость дистиллированной воды. Выщелачивание ведут преимущественно при массовом соотношении 4 части воды на 1 часть порошка в течение 15 минут при постоянном перемешивании при помощи магнитной мешалки. По окончании процесса выщелачивания отделяют маточный раствор от твердого осадка с помощью центрифуги. Осадок исключается из дальнейшего процесса.Grinding of the initial vanadium-containing slag is carried out in a mill with metal balls with a diameter of 5 mm. Grinding is carried out to obtain a fine powder with a size of 10 to 40 microns with the inclusion of large metal granules. Particle size is controlled by particle size analysis. The obtained crushed vanadium-containing slag is fused with sodium hydroxide at the rate of 3 parts of sodium hydroxide per one part of vanadium oxide. Fusion is carried out at a temperature of 400 ° C in a muffle furnace. The resulting powdered sodium metavanadate and other fusion products are leached by adding distilled water to the tank. Leaching is carried out mainly with a mass ratio of 4 parts of water to 1 part of the powder for 15 minutes with constant stirring using a magnetic stirrer. At the end of the leaching process, the mother liquor is separated from the solid precipitate using a centrifuge. Sediment is excluded from the further process.
Берут активированный уголь марки БАУ-А и приливают к нему 5%-ный раствор цитилпиридиния хлористого для проведения модификации поверхности угольного сорбента. Процесс модификации угольного сорбента осуществляют следующим способом. Активированный уголь выдерживают в растворе цитилпиридиния хлористого в течение 10 минут при постоянном перемешивании, для того чтобы активные группировки ПАВ закрепились на поверхности угольного сорбента. По окончании модификации угольного сорбента отфильтровывают твердую фазу и помещают ее в сушильный шкаф на 30 минут при температуре 95°C.Take BAU-A activated carbon and add a 5% solution of citylpyridinium chloride to it to modify the surface of the carbon sorbent. The process of modifying a coal sorbent is carried out in the following way. Activated carbon is kept in a solution of citylpyridinium chloride for 10 minutes with constant stirring so that the active surfactant groups are fixed on the surface of the carbon sorbent. Upon completion of the modification of the carbon sorbent, the solid phase is filtered off and placed in an oven for 30 minutes at a temperature of 95 ° C.
Высушенный модифицированный сорбент вводят в маточный раствор из расчета 4,2 г сорбента на 1 г пентаоксида ванадия. Для корректировки pH маточного раствора в последний погружают хлорсеребряный электрод и добавляют концентрированную азотную кислоту, пока pH маточного раствора не станет равной 3,5. После этого модифицированный угольный сорбент выдерживают в маточном растворе, по меньшей мере, в течение 7 минут при температуре рабочего помещения с последующим отделением отработанного угольного сорбент от маточного раствора фильтрацией или центрифугированием. Отфильтрованный маточный раствор содержит 0,141 весовых процента ванадия. Отработанный угольный сорбент помещают в корундовый тигель и производят его сушку и последующий обжиг. Сушку отработанного угольного сорбента ведут при температуре 95°C в течение 30 минут до полного испарения влаги. Обжиг отработанного угольного сорбента ведут при температуре до 640°C в течение 2 часов в кислородной атмосфере с последующим охлаждением с шагом 5°C в минуту. Охлажденная твердая фаза является конечным продуктом - пентаоксид ванадия. Данные приведены в таблице 1.The dried modified sorbent is introduced into the mother liquor at the rate of 4.2 g of sorbent per 1 g of vanadium pentoxide. To adjust the pH of the mother liquor, a silver chloride electrode is immersed in the latter and concentrated nitric acid is added until the pH of the mother liquor becomes 3.5. After that, the modified carbon sorbent is kept in the mother liquor for at least 7 minutes at the temperature of the working room, followed by separation of the spent carbon sorbent from the mother liquor by filtration or centrifugation. The filtered mother liquor contains 0.141 weight percent vanadium. The spent carbon sorbent is placed in a corundum crucible and it is dried and then fired. The spent carbon sorbent is dried at a temperature of 95 ° C for 30 minutes until the moisture evaporates completely. The spent coal sorbent is fired at temperatures up to 640 ° C for 2 hours in an oxygen atmosphere, followed by cooling in increments of 5 ° C per minute. The cooled solid phase is the final product - vanadium pentoxide. The data are shown in table 1.
Выход пентаоксида ванадия составляет 86,6% от теоретического. Чистота конечного продукта определена методом эмиссионного спектрального анализа с индуктивно-связанной плазмой на приборе Optima 4300DV и составляет 99,06%.The yield of vanadium pentoxide is 86.6% of theoretical. The purity of the final product was determined by the method of emission spectral analysis with inductively coupled plasma on an Optima 4300DV instrument and is 99.06%.
Пример №2Example No. 2
Осуществляют аналогично примеру №1. В качестве угольного сорбента берут активированный уголь марки БАУ-А и модифицируют его 4%-ным раствором полигексаметиленгуанидина гидрохлорида путем выдерживания угольного сорбента в растворе полигексаметиленгуанидина гидрохлорида в течение 8 минут при постоянном перемешивании, в результате чего активные группировки ПАВ закрепляются на поверхности угольного сорбента. Корректировку pH маточного раствора ведут концентрированной серной кислотой до достижения pH 3,0. Отфильтрованный маточный раствор содержит 0,23 весовых процента ванадия. Обжиг отработанного угольного сорбента ведут при температуре до 620°C в течение 2,5 часов в кислородной атмосфере с последующим охлаждением с шагом 5°C в минуту. Данные приведены в таблице 1.Carried out analogously to example No. 1. As a carbon sorbent, take BAU-A activated carbon and modify it with a 4% solution of polyhexamethylene guanidine hydrochloride by keeping the carbon sorbent in a solution of polyhexamethylene guanidine hydrochloride for 8 minutes with constant stirring, as a result of which active surfactant groups are fixed on the surface of the carbon sorbent. The pH of the mother liquor is adjusted with concentrated sulfuric acid until a pH of 3.0 is reached. The filtered mother liquor contains 0.23 weight percent vanadium. The spent carbon sorbent is fired at temperatures up to 620 ° C for 2.5 hours in an oxygen atmosphere, followed by cooling in increments of 5 ° C per minute. The data are shown in table 1.
Выход пентаоксида ванадия составляет 82,7% от теоретического. Чистота пентаоксида ванадия определена методом эмиссионного спектрального анализа с индуктивно-связанной плазмой на приборе Optima 4300DV и составляет 98,35%.The yield of vanadium pentoxide is 82.7% of theoretical. The purity of vanadium pentoxide was determined by the method of emission spectral analysis with inductively coupled plasma on an Optima 4300DV instrument and amounts to 98.35%.
Пример №3Example No. 3
Осуществляют аналогично примеру №1 и примеру №2. В отличие от примеров №1 и №2 в качестве угольного сорбента берут активированный уголь марки БАУ-А и модифицируют его 4%-ным раствором лаурилдиметилбензиламмоний хлорида путем выдерживания угольного сорбента в растворе лаурилдиметилбензиламмоний хлорида. Корректировку pH маточного раствора ведут добавлением концентрированной азотной кислоты до достижения pH равным 4,0. Отфильтрованный маточный раствор содержит 0,141 весовых процента ванадия. Отработанный модифицированный угольный сорбент обжигают при температуре до 600°C в течение 3 часов в кислородной атмосфере с последующим охлаждением конечного продукта с шагом 5°C в минуту. Данные приведены в таблице 1.Carried out analogously to example No. 1 and example No. 2. In contrast to Examples No. 1 and No. 2, activated carbon of the BAU-A brand is taken as a carbon sorbent and modified with a 4% solution of lauryl dimethylbenzylammonium chloride by keeping the carbon sorbent in a solution of lauryl dimethylbenzylammonium chloride. The pH of the mother liquor is adjusted by adding concentrated nitric acid until the pH is 4.0. The filtered mother liquor contains 0.141 weight percent vanadium. The spent modified carbon sorbent is fired at temperatures up to 600 ° C for 3 hours in an oxygen atmosphere, followed by cooling of the final product in increments of 5 ° C per minute. The data are shown in table 1.
Выход пентаоксида ванадия составляет 83,0% от теоретического. Чистота пентаоксида ванадия определена методом эмиссионного спектрального анализа с индуктивно-связанной плазмой на приборе Optima 4300DV и составляет 98,20%.The yield of vanadium pentoxide is 83.0% of theoretical. The purity of vanadium pentoxide was determined by the method of emission spectral analysis with inductively coupled plasma on an Optima 4300DV instrument and amounts to 98.20%.
Проведение процесса при температуре обжига, отличающейся от заявленного температурного интервала от 600 до 640°C, приведет к тому, что при температуре ниже 600°C конечный продукт может быть загрязнен не прореагировавшим активированным углем, а при температуре выше 640°C уголь ведет себя как восстановитель и образовавшийся оксид ванадия будет загрязнен частицами металлического ванадия, т.е. это может привести к снижению степени чистоты пентаоксида ванадия. Проведение процесса сорбции при pH маточного раствора выше 4 единиц не обеспечивает достаточную полноту сорбции метаванадата натрия на модифицированном угольном сорбенте, что, в свою очередь, влечет уменьшение выхода конечного продукта.Carrying out the process at a firing temperature that differs from the declared temperature range from 600 to 640 ° C will lead to the fact that at temperatures below 600 ° C the final product may be contaminated with unreacted activated carbon, and at temperatures above 640 ° C, the coal behaves as the reducing agent and the resulting vanadium oxide will be contaminated with vanadium metal particles, i.e. this can lead to a decrease in the purity of vanadium pentoxide. The sorption process at a pH of the mother liquor above 4 units does not provide sufficient sorption of sodium metavanadate on a modified carbon sorbent, which, in turn, leads to a decrease in the yield of the final product.
Осуществление заявляемого способа позволяет расширить сырьевую базу для получения пентаоксида ванадия, а также обеспечить высокий выход и высокую степень чистоты пентаоксида ванадия. Заявляемый способ позволяет получить пентаоксид ванадия, который может быть использован в качестве готового сырья для изготовления металлического ванадия или без его дальнейшей переработки может быть использован в качестве катализатора или добавок для легированной стали или добавок для композиционных материалов и других нужд.The implementation of the proposed method allows to expand the raw material base for the production of vanadium pentoxide, as well as to provide a high yield and a high degree of purity of vanadium pentoxide. The inventive method allows to obtain vanadium pentoxide, which can be used as a finished raw material for the manufacture of vanadium metal or without its further processing can be used as a catalyst or additives for alloy steel or additives for composite materials and other needs.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012145321/02A RU2515154C1 (en) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | Method of producing vanadium pentoxide from vanadium-containing slag |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012145321/02A RU2515154C1 (en) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | Method of producing vanadium pentoxide from vanadium-containing slag |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012145321A RU2012145321A (en) | 2014-04-27 |
| RU2515154C1 true RU2515154C1 (en) | 2014-05-10 |
Family
ID=50515366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012145321/02A RU2515154C1 (en) | 2012-10-24 | 2012-10-24 | Method of producing vanadium pentoxide from vanadium-containing slag |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2515154C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105671327A (en) * | 2016-03-16 | 2016-06-15 | 河北钢铁股份有限公司承德分公司 | Method for removing sodium in vanadium-containing tailings under alkaline condition |
| CN106676290A (en) * | 2017-03-15 | 2017-05-17 | 东北大学 | Method for roasting chromium-containing vanadium slag by adding mixed sodium hydroxide and sodium chloride |
| CN106947875A (en) * | 2017-03-15 | 2017-07-14 | 东北大学 | The mixing of a kind of use NaOH and sodium chloride with addition of and the new baking modes method that is calcined the slag containing chrome alum |
| RU2710613C1 (en) * | 2018-09-13 | 2019-12-30 | Чжунфаньлянь Технолоджи Девелопмент Ко., Лтд. | Method of reducing ammonia from a vanadium compound for producing an ammonia compound and recycling waste water |
| RU2824150C1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-08-06 | Публичное акционерное общество "Приаргунское производственное горно-химическое объединение" (ПАО "ППГХО") | Method of extracting vanadium from spent catalysts of sulfuric acid production |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113684376A (en) * | 2021-07-19 | 2021-11-23 | 宁波双能环保科技有限公司 | Method for extracting vanadium from magnesium sulfate phosphorus slag by using high-pressure kettle |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3753681A (en) * | 1970-10-01 | 1973-08-21 | Continental Ore Corp | Beneficiation of vanadium-containing materials |
| US3929461A (en) * | 1974-02-27 | 1975-12-30 | Ferrovanadium Corp N I | Fusion-oxidation process for recovering vanadium and titanium from iron ores |
| DE3536495A1 (en) * | 1985-10-05 | 1987-04-16 | Elektrometallurgie Gmbh | Process for the extraction of vanadium from vanadium-containing raw materials |
| RU2096510C1 (en) * | 1996-06-07 | 1997-11-20 | Гусейн Бахлул Садыхов | Method of recovering vanadium from titanium-containing slags |
| RU2299254C1 (en) * | 2005-11-21 | 2007-05-20 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Method of vanadium extraction out of the highly concentrated lime slag |
-
2012
- 2012-10-24 RU RU2012145321/02A patent/RU2515154C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3753681A (en) * | 1970-10-01 | 1973-08-21 | Continental Ore Corp | Beneficiation of vanadium-containing materials |
| US3929461A (en) * | 1974-02-27 | 1975-12-30 | Ferrovanadium Corp N I | Fusion-oxidation process for recovering vanadium and titanium from iron ores |
| DE3536495A1 (en) * | 1985-10-05 | 1987-04-16 | Elektrometallurgie Gmbh | Process for the extraction of vanadium from vanadium-containing raw materials |
| RU2096510C1 (en) * | 1996-06-07 | 1997-11-20 | Гусейн Бахлул Садыхов | Method of recovering vanadium from titanium-containing slags |
| RU2299254C1 (en) * | 2005-11-21 | 2007-05-20 | Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Method of vanadium extraction out of the highly concentrated lime slag |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| СЛОТВИНСКИЙ-СИДАК Н.П. АНДРЕЕВ В.К. Ванадий в природе, «Знание», М., 1979, с.33-35. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105671327A (en) * | 2016-03-16 | 2016-06-15 | 河北钢铁股份有限公司承德分公司 | Method for removing sodium in vanadium-containing tailings under alkaline condition |
| CN106676290A (en) * | 2017-03-15 | 2017-05-17 | 东北大学 | Method for roasting chromium-containing vanadium slag by adding mixed sodium hydroxide and sodium chloride |
| CN106947875A (en) * | 2017-03-15 | 2017-07-14 | 东北大学 | The mixing of a kind of use NaOH and sodium chloride with addition of and the new baking modes method that is calcined the slag containing chrome alum |
| RU2710613C1 (en) * | 2018-09-13 | 2019-12-30 | Чжунфаньлянь Технолоджи Девелопмент Ко., Лтд. | Method of reducing ammonia from a vanadium compound for producing an ammonia compound and recycling waste water |
| RU2824150C1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-08-06 | Публичное акционерное общество "Приаргунское производственное горно-химическое объединение" (ПАО "ППГХО") | Method of extracting vanadium from spent catalysts of sulfuric acid production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012145321A (en) | 2014-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101682217B1 (en) | A Method Of Manufacturing A Lithium Carbonate With High Purity By Recycling A Lithium From A Anode Material Of Used Lithium Ion Secondary Battery | |
| RU2456241C2 (en) | Method of producing vanadium oxide through extraction | |
| KR101502592B1 (en) | slag treatment method for extracting silic and magnesia | |
| RU2515154C1 (en) | Method of producing vanadium pentoxide from vanadium-containing slag | |
| CN103950984B (en) | The tungstenic grinding material that gives up is utilized to produce the method for sodium tungstate solution and sodium wolframate | |
| Zhang et al. | Separation and recovery of cesium sulfate from the leach solution obtained in the sulfuric acid baking process of lepidolite concentrate | |
| WO2015115427A1 (en) | Manufacturing method for nickel powder | |
| WO2010057411A1 (en) | Production method of vanadium oxide using ion-exchange to realize wastewater circulation | |
| CN102531002A (en) | Method for purifying lithium carbonate | |
| AU2016218269B2 (en) | Scandium-containing master alloys and methods for making the same | |
| EP3345701A1 (en) | Process for producing nickel powder | |
| JP6624464B2 (en) | Nickel powder manufacturing method | |
| CN102660676A (en) | Method for separating rhenium and molybdenum in molybdenum-rhenium ore concentrate | |
| CN103088205B (en) | Beryllium oxide production process | |
| CN103343224A (en) | Method for quickly extracting gold from gold-containing material | |
| CN102312090A (en) | Process for extracting scandium from ore containing scandium through pressure leaching | |
| KR20150114383A (en) | System and method for rare earths extraction | |
| WO2019193510A1 (en) | Process for obtaining vanadium oxide from a gasifier slag | |
| CN104818395B (en) | A kind of method for processing wolframite or Scheelite-Wolframite Mixed Mine | |
| JP6159306B2 (en) | Nickel oxide powder | |
| RU2571244C1 (en) | Method for obtaining pure tungstic acid | |
| JP5862919B2 (en) | Nickel oxide fine powder and method for producing the same | |
| KR102390682B1 (en) | Selective recovery method of vanadium and cesium from waste sulfuric acid vanadium catalyst, and high-quality vanadium aqueous solution and cesium alum produced thereby | |
| JP5733101B2 (en) | Method for producing nickel oxide powder | |
| CN102010007A (en) | Method for producing industrial-grade ammonium dimolybdate by combination method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151025 |