Способ извлечения ванадия

(51) 22 34/22 (2006.01) 22 3/08 (2006.01) 22 3/24 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к технологии переработки ванадийсодержащего сырья. Предложенный способ извлечения ванадия включает обработку руды подачей серной кислоты для выщелачивания, сорбции ванадия смолой из продуктивных растворов и десорбцию ванадия. Способ отличается тем, что выщелачивание осуществляют водным раствором, содержащим не более 20 мас серной кислоты и 0,5-1,0 мас.,предпочтительно 0,7 мас. жидкого стекла. Способ позволяет сократить время выщелачивания и повысить степень извлечения ванадия до 88-89.(72) Мамытбеков Галымжан Куламкадырович Кожахметов Серик Касымович(73) Мамытбеков Галымжан Куламкадырович Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий Изобретение относится к металлургии редких металлов, способам извлечения ванадия из черносланцевых руд,способам переработки ванадийсодержащего сырья, в частности к переработке кварцитов Каратау методами выщелачивания. Известен способ переработки ванадийсодержащего сырья, в частности, кварцитов Каратау,включающий кучное кислотное выщелачивание до достижения окислительновосстановительного потенциала раствора, по меньшей мере, 0.8-0.9 В, с последующей совместной сорбцией ванадия и урана, после чего проводят раздельную десорбцию. В качестве выщелачивающих агентов используют серную или смесь серной и азотной кислот. (Предварительный патент РК 12431 от 14.06.2001) Основным недостатком известного способа является низкое извлечение ванадия на стадии выщелачивания (59) и нестабильность его концентрации в растворах, подаваемых на сорбцию. Известен способ переработки ванадийсодержащего сырья, который включает кислотное выщелачивание, сорбцию смолой ванадия, урана и фосфора из растворов выщелачивания до насыщения смолы ванадием,десорбцию ванадия со смолы и получение оксида ванадия. При этом проводят двухконтурное насыщение смолы ванадием первоначально до 200250 г/кг путем сорбции из растворов выщелачивания. Затем донасыщают до 450-650 г/кг обработкой растворами ванадиевой кислоты,содержащими не менее 15 г/л оксида ванадия, с одновременным выделением урана и фосфора в маточный раствор. Десорбцию ванадия со смолы,насыщенной ванадием до 450-650 г/кг, ведут методом твердофазной или жидкофазной десорбции. В качестве растворов ванадиевой кислоты используют десорбаты жидкофазной десорбции или растворы, приготовленные из метаванадата аммония (Патент РФ 2374345 оп.27.11.2009.) Известный способ позволяет отделить оксид ванадия от урана и фосфора, снизить расходы реагентов,однако характеризуется недостаточно высокой степенью извлечения ванадия. Известен способ извлечения ванадия, который включает экстракцию-(2-гидрокси-5 нонилбензил) -, -дигидроксиэтиламином в органическом разбавителе,после которой осуществляют реэкстракцию ванадия раствором аммиака. (Патент РФ 2358029 оп.10.06.2009). Способ позволяет повысить степень извлечения ванадия, но требует специальных дорогостоящих реагентов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки ванадийсодержащего сырья,включающий двухэтапное кучное выщелачивание ванадия, сорбцию ванадия из продуктивных растворов, доукрепление маточников сорбции серной кислотой и подачу их на выщелачивание. Перед выщелачиванием сырье закладывают в кучу с одновременным смешиванием с серной кислотой с расходом не менее 30 кг/т и выщелачивают на первом этапе оборотными маточниками сорбции с плотностью орошения 3,5-4,5 л/м 2/ч и количеством циклов не менее 3, доукрепление оборотных маточников сорбции серной кислотой ведут до ее содержания 8.0-8.5 и подают их на кучу на втором этапе выщелачивания (Патент РФ 2374344, С 22 В 34/22, С 22 В 3/08, С 22 В/24, оп. 27.11.2009). Способ позволяет извлекать 75-82 ванадия. Однако осуществление способа требует длительного времени, не менее 40 дней и имеет недостаточную эффективность извлечения ванадия. Задачей изобретения является разработка эффективного способа извлечения ванадия. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение степени извлечения ванадия. Технический результат достигается способом,включающим выщелачивание руды раствором серной кислоты,сорбцию ванадия смолой из продуктивных растворов и его десорбцию. Выщелачивание осуществляют вводным раствором, содержащим не менее 20 мас серной кислоты в количестве 100 мас. от веса руды, в течение суток. Способ отличается тем, что выщелачивание руды осуществляют раствором,дополнительно содержащим жидкое стекло (или кремнекислый кислый натрий). Выщелачивающий раствор готовят из расчета содержания кремнекислого натрия в количестве из расчета 5-10 мас., предпочтительно,7 мас. от веса руды. Выщелачивание осуществляют в динамическом или статическом режиме при соотношении жидкой и твердой фаз равном 31 в течение от часа до суток,соответственно. При динамическом режиме выщелачивания процесс осуществляют при не менее чем трехкратной циркуляции выщелачивающего раствора. Указанные существенные признаки способа позволяют осуществить перевод ванадия в легкорастворимую форму в виде гидратированных оксидов - ванадилов общей формулы 2 и 2. Изобретение применимо для переработки черносланцевых руд, в том числе месторождения Бала - Сауыскандык. Известно, что переработка черносланцевых руд чрезвычайно сложна из-за разнообразия структур и характера химических связей. В результате их выщелачивания в пульпе образуются частицы пород, способные сорбировать из продуктивных растворов ванадий, что снижает эффективность извлечения ванадия. При низких значениях рН менее 1,5 из продуктивных растворов на стадии сорбции выкристаллизовываются кристаллы алюмосиликатов, которые забивают межзерновое пространство сорбентов в сорбционной колонне. Применение в предлагаемом способе раствора для выщелачивания, содержащего наряду с серной кислотой кремнекислого натрия позволяет повысить эффективность извлечения ванадия за счет эмульгирующих свойств жидкого стекла. Жидкое стекло - раствор полисиликатов натрия, калия или лития в воде. Силикаты имеют 2 хорошую адгезию, т.е. хорошо смачивают различные поверхности. Предлагаемый способ извлечения ванадия включает известные стадии обработки руды подачу серной кислоты для выщелачивания руды,сорбцию ванадия смолой из продуктивных растворов и его десорбцию. Отличительными существенными признаками способа является выщелачивание руды серной кислотой в присутствии жидкого стекла или кремнекислого натрия. Выщелачивание осуществляют вводным раствором, содержащим не менее 20 мас серной кислоты в количестве 100 мас. от веса руды. Выщелачивающий раствор содержит кремнекислый натрий в количестве из расчета 0,5-1,0 мас., предпочтительно, 0,7 мас. от веса руды. Выщелачивание ведут при соотношении жидкой и твердой фазы в соотношении ЖТ 31. Процесс ведут в динамическом или статическом режиме в течение от трех часов до суток соответственно. При динамическом режиме выщелачивающий раствор прокачивают через твердую фазу не менее трех раз. Время выщелачивания в этом случае составляет 3 часа. Известно, что черносланцевые отложения содержат углеродистое органическое вещество,которое полигенно и в значительной степени графитизировано. (Буряк В.А. Рудыи металлы.2002, 6, с.25-36). Жидкое стекло эмульгирует указанные отложения, снижает поверхностную энергию твердой фазы и обеспечивают проницаемость для выщелачивающего раствора. В результате жидкое стекло способствует отделению органической, угольной части руды от минеральной,что обеспечивает увеличению степени извлечения ванадия. Заявленные концентрации веществ, а именно,0,5-1,0 мас. жидкого стекла и не более 20 мас серной кислоты являются оптимальными, но не ограничивающими объем прав,согласно предполагаемому изобретению. При использовании концентраций применяемых реагентов ниже нижних пределов и времени осуществления способа выщелачивания менее заявленных, не достигается необходимый технический результат, степень извлечения ванадия не превосходит показатель по прототипу. Верхние пределы определяются, в первую очередь, экономической целесообразностью. Так,при осуществлении выщелачивая с применением в водном растворе серной кислоты выше заявленных пределов не приводит к заметному росту степени извлечения ванадия. В среднем, степень извлечения составляет 88-89. Увеличение расхода жидкого стекла не влияет на суммарный эффект извлечения ванадия, но способствует снижению скорости выщелачивания. А увеличение концентрации серной кислоты, не оказывает существенного влияния на скорость реакции или выход конечного продукта, но ухудшает экономические и экологические показатели способа. Предложенный способ выщелачивания при расходе серной кислоты 171-188,5 кг/т позволяет достичь степени извлечения ванадия 88-89., что на 5-10 выше, чем у прототипа. Преимуществом способа является возможность его осуществления в течение суток при периодическом подогреве до умеренных температур- 50-80. Способ по прототипу осуществляется в течение срока, превышающего месяц. Сведения,подтверждающие возможность осуществления способа. Пример 1 осуществления способа извлечения ванадия. Руда месторождения Бала-Саускандык имеет следующий состав(содержание мас.) О 2-70,5 С-10,3 2 О 5-1,1 -0,02 Мо-0,03, РЗЭ-0,065 2 О 35,4 А 12 О 3-4,6 Р-0,71 -1,95 прочие 5,32. Пробу руды в количестве 3 кг, крупностью 13 мм, загружали в перколятор, смешивали с 210 г жидкого стекла и добавляли выщелачивающий водный раствор, содержащий 20 мас серной кислоты в количестве 9 кг. Смесь перешивали в течение часа. Соотношение жидкой и твердой фаз(ЖТ) равно 31. Смесь выдерживали в течение суток, периодически подогревая до 80/- 5 С. После выщелачивания продуктивный раствор направляли на сорбционный передел. Извлечение ванадия составило 88. Пример 2 осуществления способа извлечения ванадия. Пробу руды в количестве 3 кг, крупностью 13 мм, загружали в перколятор, смешивали с 150 г раствора сульфаминовой кислоты и добавляли выщелачивающий водный раствор, содержащий 20 мас серной кислоты в количестве 9 кг. Соотношение жидкой и твердой фаз (ЖТ) равно 31. Смесь, подогретую до 80/-5 С трижды прокачивали через перкулятор. После выщелачивания продуктивный раствор направляли на сорбционный передел. Извлечение ванадия составило 89. Таким образом, совокупность заявленных существенных признаков позволяет извлекать ванадий со степень извлечения 88-89. Способ осуществляют при умеренных температурах в течение не более трех часов при выщелачивании в режиме циркуляции выщелачивающего раствор и не более суток в статическом режиме. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ извлечения ванадия, включающий выщелачивание руды раствором серной кислоты,сорбцию ванадия смолой из продуктивных растворов и его десорбцию, отличающийся тем,что выщелачивание руды осуществляют раствором,дополнительно содержащим жидкое стекло. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание осуществляют вводным раствором,содержащим не менее 20 мас серной кислоты в количестве 100 мас. от веса руды, в течение суток. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивающий раствор содержит жидкое стекло в количестве из расчета 0,5-1,0 мас.,предпочтительно, 0,7 мас. от веса руды. 3 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание осуществляют в динамическом или статическом режиме при соотношении жидкой и твердой фаз равном 31 в течение от часа до суток,соответственно. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что выщелачивание руды в динамическом режиме осуществляют при не менее чем трехкратной циркуляции выщелачивающего раствора.