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 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Предложенный способ извлечения ванадия является двухстадийным. Включает обработку руды подачей серной кислоты для выщелачивания, сорбции ванадия смолой из продуктивных растворов и десорбцию ванадия. На первой стадии в руду подают водный раствор, содержащий поверхностноактивное вещество или смесь поверхностноактивных веществ, затем раствор сульфаминовой кислоты с последующим выщелачиванием обработанной руды раствором серной кислоты. В качестве поверхностно-активного вещества используют сульфанол или неонол, или смесь сульфанола с неонолом.(72) Мамытбеков Галымжан Куламкадырович Лексин Михаил Юрьевич Баязитова Ирина Владимировна(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Институт высоких технологий Мамытбеков Галымжан Куламкадырович(57) Изобретение относится к технологии переработки ванадийсодержащего сырья. 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 2 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 путем двухстадийной обработкой руды. Перед подачей выщелачивающего раствора в руду подают активирующий водный раствор,содержащий поверхностно-активное вещество или смесь поверхностно-активных веществ. Затем осуществляют последующую подачу раствора серной кислоты, и последовательно,раствора сульфаниламидной кислоты. Указанные существенные признаки способа позволяют осуществить перевод ванадия в легкорастворимую форму в виде гидратированных оксидов - ванадилов общей формулы 2 и О 2. Изобретение применимо и для переработки черносланцевых руд, в том числе месторождения Бала - Сауыскандык. Известно, что переработка черно сланцевых 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 значенияхменее 1,5 из продуктивных растворов на стадии сорбции выкристаллизовываются кристаллы алюмосиликатов, которые забивают межклеточное пространство сорбентов в сорбционной колонне Применение в предлагаемом способе сложного набора растворов для обработки руды и двухстадийность их применения позволяет повысить эффективность извлечения ванадия. Предлагаемый способ извлечения ванадия является двухстадийным. 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 подача на первой стадии в руду водного раствора, содержащий поверхностноактивное вещество или смесь поверхностноактивных веществ, затем, последовательно, раствор сульфаминовой кислоты для активации процесса выщелачивания. На второй стадии осуществляют выщелачивание обработанной руды раствором серной кислоты. В качестве поверхностно-активного вещества используют сульфанол или неонол, или смесь сульфанола с неонолом. Содержание поверхностноактивного вещества или смеси поверхностноактивных веществ в водном растворе составляет от 0,0001 мас. . Раствор поверхностно-активного вещества или смеси поверхностно-активных веществ добавляют в количестве 40-60 мас. от веса руды, в течение 10-30 минут, предпочтительно,15 минут. После обработки поверхностно - активным веществом в руду добавляют раствор сульфаминовой кислоты с концентрацией 0,01-0,1 мас и смесь выдерживают в течение часа. На первой стадии происходит активация процесса выщелачивания за счет регулирования межфазного натяжения в реакционной системе. В результате введения в руду раствора поверхностноактивного вещества или смеси поверхностноактивных веществ происходит адсорбция ПАВ на поверхности раздела твердой и жидкой фаз в виде пленок, которые снижают поверхностную энергию твердой фазы и обеспечивают проницаемость для выщелачивающего раствора. Последовательное введение сульфаминовой кислоты инициирует процесс выщелачивания, создавая условия для глубокого проникновения выщелачивающего раствора. Вторая стадия способа представляет собой собственно процесс выщелачивания. Руду обрабатывают раствором серной кислоты при соотношении ЖТ 31 в течение суток. Концентрация выщелачивающего раствора серной кислоты для выщелачивания составляет не более 20 мас Заявленные концентрации веществ являются оптимальными, но не ограничивающими объем прав, согласно предполагаемому изобретению. Нижние пределы концентраций применяемых регентов и времени осуществления процесса выщелачивания определяются фактом появления значимого эффекта влияния указанных параметров. Верхние пределы определяются, в первую очередь,экономической целесообразностью. Так, при осуществлении способа с применением поверхностно-активного вещества или смеси поверхностно-активных веществ в водном растворе с концентрацией 0,0001 мас. , степень извлечения ванадия составляет 85,1. Увеличение концентрации до 0,001 мас. не значительно увеличивает степень извлечения ванадия, которая составляет 86. Использование концентрации поверхностно-активного вещества или смеси поверхностно-активных веществ выше 0,001 мас. не увеличивает степень извлечения ванадия, но увеличивает время выщелачивания,т.к. с увеличением концентрации ПАВ увеличивается толщина разделяющей пленки на разделе фаз ТЖ. В свою очередь это удлиняет время проникновения сульфаминовой кислоты, и как следствие, всего процесса выщелачивания. В результате, увеличение расхода реагента - ПАВ не дает роста суммарного эффекта извлечения ванадия. Аналогично, увеличение концентрации серной кислоты, не оказывает существенного влияния на скорость реакции или выход конечного продукта. Предложенный способ выщелачивания при расходе серной кислоты 171-188,5 кг/т позволяет достичь степени извлечения ванадия 85-87., 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 способы извлечения ванадия. Руда месторождения Бала-Саускандык имеет следующий состав(содержание мас.) 2-70,5 С 10,3 2 5 -1,1 -0,02 -0,03, РЗЭ -0,065 2 35,4 2 3-4,6 Р-0,71 -1,95 прочие 5,32. Пробу руды в количестве 3 кг, крупностью 150 мм, загружали в перкулятор, смешивали с 1,2 кг раствора сульфанола, концентрация которого составляет 0,0001 мас Смесь выдерживали в течение 15 минут. Затем добавляли 0,3 г сульфаминовой кислоты и выдерживали полученную смесь в течение часа. К полученной смеси руды, сульфанола и сульфаминовой кислоты добавляли серную кислоту с концентрацией 20 мас Смесь выдерживали в течение суток, периодически подогревая до 80/5 С. После продуктивный раствор направляли на сорбционный передел. Извлечение ванадия составило 85. Пример 2. Пробу руды в количестве 3 кг, крупностью 150 мм, загружали в перкулятор, смешивали с 1,8 кг раствора сульфанола, концентрация которого составляет 0,00015 мас Смесь выдерживали в течение 10 минут. Затем добавляли 3 г сульфаминовой кислоты и выдерживали полученную смесь в течение часа. К полученной смеси руды, сульфанола и сульфаминовой кислоты добавляли серную кислоту с концентрацией 10 мас Смесь выдерживали в течение суток, периодически подогревая до 85/5 С. После продуктивный раствор направляли на сорбционный передел. Извлечение ванадия составило 87. Таким образом, совокупность заявленных существенных признаков позволяет извлекать ванадий со степень извлечения 75-82. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ извлечения ванадия двухстадийной обработкой руды, включающий подачу серной кислоты для выщелачивания руды, сорбцию ванадия смолой из продуктивных растворов и его десорбцию отличающийся тем, что на первой стадии в руду подают водный раствор, содержащий поверхностно-активное вещество или смесь поверхностно-активных веществ, затем раствор 3 сульфаминовой кислоты с последующим выщелачиванием обработанной руды раствором серной кислоты. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества используют сульфанол или неонол, или смесь сульфанола с неонолом. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация поверхностно-активного вещества или смеси поверхностно-активных веществ в водном растворе составляет от 0,0001 мас. . 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация раствора серной кислоты для выщелачивания составляет не более 20 мас 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация раствора сульфаминовой кислоты для выщелачивания составляет 0,01-0,1 мас 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что руду обрабатывают водным раствором, содержащим поверхностно-активное вещество или смесь поверхностно-активных веществ в количестве 4060 мас. от веса руды, в течение 10-30 минут,предпочтительно, 15 минут. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что руду обрабатывают раствором серной кислоты при соотношении ЖТ 31 в течение суток.