Патент на изобретение №2334800
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВАНАДИЯ ИЗ ОТХОДОВ СЖИГАНИЯ СЕРНИСТЫХ МАЗУТОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для извлечения ванадия из золы, являющейся отходом, образующимся при сжигании в теплоагрегатах ТЭЦ и ГРЭС сернистых ванадийсодержащих мазутов. Техническим результатом является исключение образования вредных газовых выбросов при извлечении ванадия и использование доступного оборудования. Способ заключается в том, что исходную золу смешивают с карбонатом натрия и водой в весовом соотношении 100:(10-60):(30-50) и полученную смесь выдерживают при температуре 100-150°С, предпочтительно 115-120°С, в течение 2 часов. Из полученного саморассыпающегося спека выщелачивают ванадий водой при температуре 95-100°С и соотношении Ж:Т=(1,5-3):1. 1 табл.
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для извлечения ванадия из отходов, образующихся при сжигании в теплоагрегатах ТЭЦ и ГРЭС сернистых ванадийсодержащих мазутов. В настоящее время из-за отсутствия рациональной технологии переработки отходы накапливаются в отстойниках ТЭЦ, создавая опасность для окружающей среды. Отходы представляют собой шламистый материал с содержанием V2O5 от 0,8 до 20%, состоящий в основном из оксидов железа, кальция, кремния и несгоревших сажистых остатков органики. Известен способ переработки зольных остатков ТЭЦ в шихте с другими ванадийсодержащими материалами для получения ванадиевого агломерата и окатышей, используемых далее в черной металлургии для легирования стали (авт. св. СССР №918322, МПК С22В 34/22, публ. 1982 г.). Способ предназначен для использования ванадия в черной металлургии. В то же время для других областей применения ванадия представляет наибольший интерес получение его в виде пятиокиси ванадия. Для извлечения ванадия в виде пятиокиси ванадия из различных растворов используют осаждение из растворов малорастворимого ванадата аммония с последующим разложением его или осаждение из раствора гидратированной пятиокиси ванадия V2O5×Н2О при рН раствора 1,5-2 с последующим обезвоживанием осадка (Химия и технология редких и рассеянных элементов. Под ред. Большакова. Т.3, М., 1976, стр.320). Известен способ перевода ванадия из золы в раствор посредством обработки золы раствором перекиси водорода при комнатной или пониженной температуре (заявка Япония №49-32404, МПК С22В 55/00, публ. 1974 г.). Из раствора после нагрева и окисления осаждают ванадий в виде пятиокиси. Недостаток этого способа – использование дорогостоящего и легко разлагающего реагента. Известен способ обработки летучих зол, содержащих ванадий, концентрированным раствором едкого натра, который селективно растворяет ванадий из золы, получаемой при переработке битумных сланцев (патент Франции №2187878, МПК С10С 3/00, публ. 1974 г.). В данном способе применяется довольно дорогой реагент, кроме того, при выщелачивании ванадия из золы, образующейся после сжигания мазутов на ТЭЦ, следует ждать невысокого извлечения ванадия в раствор, поскольку при выщелачивании едким натром ванадаты кальция и железа из золы ТЭЦ разлагаются неполно. По химизму взаимодействия и технической сущности наиболее близким к предлагаемому способу является способ переработки, применяемый для извлечения ванадия из различных продуктов, заключающийся в спекании ванадиевого сырья с кальцинированной содой (карбонатом натрия) при температуре 600-800°С в окислительной атмосфере с последующим выщелачиванием ванадия из спека водой (патент США №3929460, МПК С22В 7/04, 34/22, публ. 1975 г.). Описан способ извлечения ванадия из ванадийсодержащих шлаков, близких по составу ванадийсодержащим золам. Данный способ применяется для селективного извлечения ванадия из различных продуктов. В зависимости от расхода соды в раствор может быть извлечено до 90% ванадия. Для осуществления данного способа требуется обжиговая вращающаяся трубчатая печь, футерованная огнеупорами, и система утилизации и обезвреживания образующейся газовой среды. Необходимость в специальном высокотемпературном оборудовании и дополнительных мероприятиях по пыле- и газоулавливанию затрудняют реализацию способа в условиях каждой отдельной ТЭЦ. Известен также способ извлечения ванадия из ванадийсодержащего сырья, в качестве которого используют золы ТЭС и после смешивания их с известняком дополнительно обрабатывают водой при Т:Ж 1:1,5:10, температуре 30-80°С в течение 10-30 мин (патент РФ №2080403, МПК С22В 34/22, публ. 1997 г). Задачей создания предлагаемого изобретения является разработка экологически безвредного, доступного для реализации в обычных условиях способа извлечения ванадия из золы, являющейся отходом сжигания сернистых мазутов с применением карбоната натрия (кальцинированной соды). Поставленная задача решена в предлагаемом способе, сущность которого заключается в том, что для извлечения ванадия из золы, являющейся отходом сжигания сернистых мазутов, осуществляют термообработку смеси исходной золы с карбонатом натрия и последующее выщелачивание ванадия из полученного спека, при этом исходную золу смешивают с карбонатом натрия и водой, взятых в весовом соотношении 100:(10-60):(30-50), термообработку полученной смеси осуществляют при температуре 100-150°С в течение 2 часов, а выщелачивание ванадия ведут водой при температуре 95-100°С и соотношении Ж:Т=(1,5-3):1. В условиях предлагаемой термообработки золы газовая фаза состоит, в основном, из водяных паров, которые могут быть легко сконденсированы. Для очистки газовой смеси не требуется дополнительных мероприятий. Использование смеси воды с содой при заданных соотношениях позволяет создать в слое золы эффект концентрированного раствора при сравнительно невысоком расходе соды. Контакт частиц золы с концентрированным раствором при температурах 100-150°С обеспечивает десорбцию ванадия с частиц сажи и интенсивное протекание массообменных процессов по схемам: Ca(VO4)2+Na2CO3 Fe(VO4)2+Na2CO3+1/4O2+1/2H2O Перевод ванадия в растворимую форму, а кальция и железа – в малорастворимые соединения. Образующийся рассыпчатый спек выщелачивается водой. Для накопления концентрации ванадия в растворе выщелачивание проводится в плотных пульпах, при соотношении Ж:Т=(1,5-3):1 с частичным или полным использованием получаемых растворов для выщелачивания свежих порций спека. Получаемые растворы с рН 1,5-2 нагреваются до кипения. При этом из раствора выделяется осадок гидратированной пятиокиси ванадия. Разложение исходной золы содовым раствором при относительно низких температурах позволяет получить достаточно чистую пятиокись ванадия с содержанием примесей менее 2%. Ввиду доступности реализации способа и экологической безопасности он может быть использован непосредственно в условиях каждой ТЭЦ или ГРЭС на небольших установках простой конструкции. Предлагаемый способ был разработан в лабораторном и укрупненно-лабораторном масштабе. Эффективность применения способа иллюстрируется приведенными примерами и результатами опытов, представленными в таблице. Пример 1 (по известному аналогу – патент США №3929460). Навеска исходной золы с содержанием V2O5 – 11,3% смешивается с кальцинированной содой (карбонатом натрия) в весовом соотношении 100:20. Смесь нагревается в муфельной печи при температуре 800°С в течение 2 час с продувкой воздухом. После охлаждения спек измельчается и выщелачивается водой при температуре 95°С в течение 1 часа при соотношении Ж:Т=3:1. В раствор с содержанием V2O5 27,7 г/л извлечено 73,6% V2O5. Выход кека составил 48,2%, остаточное содержание в кеке V2О5 – 6,2%. Пример 2 (по предлагаемому способу). Навеска исходной золы с содержанием V2O5 – 11,3% смешивается с карбонатом натрия и водой в соотношении 100:20:50. Смесь нагревается в сушильном шкафу при температуре 120°С в течение 2 часов при контакте с воздухом. Полученный горячий спек выщелачивается водой при температуре 95°С в течение 1 часа при соотношении Ж:Т=3:1. В раствор с содержанием V2O5 28,0 г/л извлечено 74,4% V2O5, выход кека 88,7%. Содержание в нем V2O5 3,26%. Приведенные примеры показывают, что по аналогу и предлагаемому способу при одинаковом расходе соды достигается примерно одинаковое извлечение ванадия в раствор. Выход кека по аналогу меньше вследствие сжигания при 800°С частиц сажи, содержащихся в золе. Вследствие этого содержание V2O5 в кеке по аналогу выше, чем по предлагаемому способу. Данные, приведенные в таблице, показывают, что в предлагаемом способе при расходе соды 10-60% от массы золы обеспечивается приемлемое извлечение ванадия в раствор. Расход соды более 60% не обеспечивает экономически приемлемый прирост извлечения ванадия. Расход воды 30-50% от массы золы является оптимальным для растворения соды, вводимой в смесь, и достаточным для поддержания смеси во влажном состоянии в период термообработки при 100-150°С. Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет перевести ванадий в раствор с извлечением, сопоставимым и несколько более высоким, чем по аналогу. При этом процесс проводится при низких температурах, исключающих образование вредных газовых выбросов, и с использованием доступного оборудования.
Формула изобретения
Способ извлечения ванадия из золы, являющейся отходом сжигания сернистых мазутов, включающий термообработку смеси исходной золы с карбонатом натрия и последующее выщелачивание ванадия водой из полученного спека, отличающийся тем, что исходную золу смешивают с карбонатом натрия и водой, взятых в весовом соотношении 100:(10-60):(30-50), и осуществляют термообработку смеси при температуре 100-150°С в течение 2 ч, а выщелачивание ванадия водой ведут при температуре 95-100°С и соотношении Ж:Т=(1,5-3):1.
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 05.12.2008
Извещение опубликовано: 20.10.2010 БИ: 29/2010
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
СаСО3
+2NаVO4
, час