Способ переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с применением мокрого процесса
Владельцы патента RU 2628586:
ИНСТИТЬЮТ ОФ ПРОУСЕС ЭНЖИНИРИНГ, ЧАЙНИЗ ЭКЭДЕМИ ОФ САЙЕНСИЗ (CN)
Изобретение относится к способу переработки ванадиево-титано-магнетитовых концентратов. Способ включает смешивание концентрата с раствором HCl с получением выщелоченного остатка. Далее проводят нейтрализацию промытого водой остатка разбавленным щелочным раствором, фильтрование нейтрализованной суспензии с получением нейтрализованного остатка, который смешивают с раствором NaOH и промывают щелочью для обескремнивания. Затем проводят промывку водой, разбавленной серной кислотой и доведение значения рН до 5-6, после чего осуществляют фильтрование и сушку отфильтрованного остатка с получением титанового остатка. Техническим результатом является создание способа разделения и экстракции серебра, титана и железа из указанных концентратов. 2 н. и 36 з.п. ф-лы, 3 ил., 14 пр.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с применением мокрого процесса.
Предпосылки создания изобретения
Ванадиево-титановый магнетит представляет собой комплексный концентрат с примесью железа, ванадия, титана и множества ценных сопутствующих элементов, при этом он является главным источником ванадиевых и титановых продуктов в Китае, большие запасы которого имеются в регионах Китая Панси и Чэндэ. В настоящее время для переработки ванадиево-титанового магнетита используют следующий традиционный процесс: ванадиево-титановый магнетит подвергают обогащению и сепарации с целью получения железного концентрата и титанового концентрата, а затем извлекают железо, ванадий и титан, подвергая железный концентрат и титановый концентрат соответствующей обработке, что в результате приводит к длительному процессу переработки, низкому коэффициенту использования ресурсов и высокой стоимости продукции. Железный концентрат подвергают «доменно-конвертерной» переработке с образованием железно-ванадиевого остатка, однако, титан из железного концентрата в основном уходит в отходы; и титановый концентрат применяют главным образом для производства диоксида титана, титановой губки и других продуктов, однако, железо из титанового концентрата выходит в виде железосульфатных твердых отходов. Соответственно, комплексный коэффициент использования ванадиевых ресурсов составляет всего лишь 47%, а скорость восстановления титановых ресурсов составляет менее 15%, а следовательно, значительная часть ресурсов уходит в отходы; и при последующем процессе экстракции ванадия из ванадиевого остатка приходится проводить многократный обжиг при высокой температуре, связанный с высоким потреблением энергии и возникновением таких проблем, как сильное загрязнение тремя видами отходов, низкая степень превращения ванадия и низкое качество продукта. В настоящее время коэффициент использования ресурсов у ванадиево-титанового магнетита гораздо меньше, чем требуется, причем комплексный коэффициент использования ванадиевых ресурсов превышает 50%, а скорость восстановления титановых ресурсов составляет более 20%, при этом экстракцию основных сопутствующих редких металлов, таких как хром, кобальт и никель, можно реализовать путем широкомасштабной рециркуляции ванадиево-титанового магнетита в рамках «Двенадцатого пятилетнего плана комплексного использования и промышленного развития ванадиево-титановых ресурсов» Китая. В последнее время в связи с экономическим развитием Китая и постоянно увеличивающимся спросом на продукты из ванадия, титана и других металлов очень большое значение для устойчивого развития экономики Китая приобретает повышение технического уровня комплексного использования ванадия и титана в железном концентрате и в титановом концентрате.
Гидрометаллургия имеет преимущества, заключающиеся в высокой степени комплексного восстановления ценных металлов, сравнительно легкой реализации непрерывного производственного процесса и его автоматизации, и другие преимущества, причем наиболее широко используемым способом выщелачивания в гидрометаллургии является кислотное выщелачивание, поскольку HCl обладает преимуществом, заключающимся в высокой реакционной способности, и способна выщелачивать соли кислородных кислот, не выщелачиваемые некоторыми серными кислотами, и согласно исследованиям по обработке титансодержащих минералов при помощи HCl, следовательно, HCl можно применять для селективного выщелачивания примесей из титанового концентрата и титанового остатка с целью получения искусственного рутила. Однако, не было никаких патентов или отчетов по применению HCl для прямой обработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата, и раствор, полученный после выщелачивания концентрата при помощи HCl, имеет сложный состав, содержит большое количество примесных ионов и с трудом поддается разделению. Используемая в качестве эффективного процесса обогащения металлов, а также их очистки и разделения, методика экстракции растворителем обеспечивает преимущества, заключающиеся в высокой скорости восстановления, применении простого технологического оборудования, непрерывности процесса, и другие преимущества и высоко ценится в промышленности. Что касается исследования экстракции ванадия из кислого ванадийсодержащего раствора, в настоящее время экстракция ванадия из сернокислотной системы изучена гораздо лучше, и сравнительно трудно экстрагировать ванадий из системы HCl с высокой кислотностью и высоким содержанием железа.
Большая часть ванадия в ванадийсодержащем растворе HCl ванадиево-титано-магнетитового концентрата существует в виде ванадил-ионов (VO2+) и может подвергаться экстракции с применением кислотного катионного экстрагента P2O4 или P5O7. Однако, поскольку P2O4 или P5O7 обладает сравнительно высокой способностью экстрагировать Fe(III), то Fe(III) становится важной примесью в процессе экстракции ванадия, а следовательно, перед тем, как проводить экстракцию, ванадийсодержащий раствор следует подвергать предварительной обработке. И поскольку P2O4 или P5O7 способен экстрагировать Fe(III), а не Fe(II), необходимо восстановить Fe(III) в ванадийсодержащем растворе до Fe(II), чтобы Fe в водной фазе присутствовало в основном в виде Fe(II) и не подвергалось экстракции экстрагентом P2O4 или P5O7, и таким образом обеспечить очистку от Fe. В настоящее время на всех предприятиях, где ванадий экстрагируют из кислого ванадийсодержащего раствора, применяют способ восстановления порошком Fe или сульфитом натрия, который характеризуется большим расходом восстановителя, что вызывает большие отходы, и особенно, когда в качестве восстановителя используют обрубки железа, большим увеличением содержания железа в маточном растворе, что причиняет неудобства при проведении последующих операций и сильно влияет на скорость экстракции ванадия. В настоящее время нет отчетов о том, что Fe(III) восстанавливается до Fe(II) при выполнении предварительного восстановления ванадиево-титано-магнетитового концентрата, чтобы можно было восстанавливать содержащийся в ванадийсодержащем растворе Fe(III).
Обычно титановый остаток получают, подвергая титановый концентрат в качестве сырья высокотемпературной плавке в электрической печи. Полученный в результате плавки в электрической печи титановый остаток имеет относительно стабильный фазовый состав, и поскольку для окисления титанового остатка обычно используют концентрированную серную кислоту, имеющую массовое соотношение 92%, а кислый щелок трудно подвергать рециркуляции, образуется большое количество отработанной кислоты. В настоящее время нет патентов или отчетов по получению титанового остатка из ванадиево-титано-магнетитового концентрата или насыпного концентрата (смеси железного концентрата и титанового концентрата) с применением гидрометаллургического процесса.
Краткое изложение сущности изобретения
Целью настоящего изобретения является создание нового способа переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата, а именно нового способа разделения и экстракции серебра, титана и железа из ванадиево-титано-магнетитового концентрата. По новому способу ванадиево-титано-магнетитовый концентрат подвергают предварительному восстановлению для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II), и тем самым с целью активирования концентрата, увеличения скорости выщелачивания ванадия и железа в процессе выщелачивания при помощи HCl, и вместе с тем с целью значительного уменьшения содержания Fe(III) в ванадийсодержащем растворе, уменьшения дополнительного количества восстановителя в ванадийсодержащем растворе, избегания ввода новых примесей в процессе восстановления и без приведения к потере ванадия; при этом выщелоченный остаток представляет собой, в сущности, продукт, обогащенный титаном и кремнием, в котором содержание других примесей очень мало, и после дополнительной щелочной промывки и обескремнивания из него получают титановый остаток, используемый в качестве эффективного сырья для дальнейшего получения диоксида титана. Весь процесс в целом прост в исполнении, включает небольшое количество операций, обеспечивает эффективное восстановление, высокую скорость экстракции ванадия и высокую скорость восстановления титана, низкую стоимость продуктов.
Для решения указанных технических проблем согласно настоящему изобретению предлагаются: предварительное восстановление ванадиево-титано-магнетитового концентрата для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II), последующее выщелачивание восстановленного продукта при помощи HCl, фильтрование с получением ванадийсодержащего раствора и выщелоченного остатка, добавление небольшого количества восстановителя, зависящего от содержания Fe(III) в ванадийсодержащем растворе и требуемого соотношения по завершающей реакции для обеспечения полного восстановления всего Fe(III) в ванадийсодержащем растворе до Fe(II), доведение значения рН в ванадийсодержащем растворе с помощью щелочного вещества и, наконец, экстракцию ванадия из ванадийсодержащего раствора с помощью экстрагента с получением чистого ванадиевого раствора; получение метаванадата аммония или пентоксида ванадия из чистого ванадиевого раствора обычным способом; получение титанового остатка из выщелоченного остатка при помощи стадий промывки его водой, нейтрализации щелочью, промывки щелочью и обескремнивания, промывки кислотой и сушки; и обжиг очищенного продукта для получения оксида железа.
Способ переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка включает стадии:
(1) смешивание ванадиево-титано-магнетитового концентрата с раствором HCl и выщелачивание в течение 1-10 ч при 100-150°С с получением промежуточной суспензии;
(2) фильтрование промежуточной суспензии, полученной на стадии 1), с получением выщелоченного остатка и двухстадийную промывку выщелоченного остатка водой, причем продолжительность промывки варьируют от 5 мин до 60 мин, а температуру промывочной воды на каждой стадии промывки водой варьируют от 25°С до 80°С;
(3) нейтрализацию промытого водой остатка, полученного на стадии 2), разбавленным щелочным раствором в течение 5-60 мин при 25-80°С, доведение значения рН суспензии до 5-6 и фильтрование нейтрализованной суспензии с получением нейтрализованного остатка;
(4) смешивание нейтрализованного остатка, полученного на стадии 3), с раствором NaOH и промывку щелочью и реакцию обескремнивания при 50-110°С в течение 5-60 мин;
(5) фильтрование продукта, полученного после промывки щелочью и реакции обескремнивания на стадии 4) с получением промытого щелочью остатка и промывку водой промытого щелочью остатка; и
(6) промывку промытого водой остатка, полученного на стадии 5), разбавленной серной кислотой, и доведение значения рН до 5-6, фильтрование после промывки кислотой и сушку отфильтрованного осадка с получением титанового остатка.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению массовое отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора HCl к ванадиево-титано-магнетитовому концентрату на стадии 1) составляет от 1:1 до 10:1.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению процентная концентрация по массе раствора HCl на стадии 1) составляет от 10 до 36%.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению отношение жидкой фазы к твердой фазе промывочной воды к выщелоченному остатку на каждой стадии процесса промывки водой на стадии 2) составляет от 2:1 до 10:1.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению промытую водой суспензию на стадии 2) фильтруют с получением первой промывочной воды и второй промывочной воды, соответственно, причем первую промывочную воду применяют при выщелачивании на стадии 1), а вторую промывочную воду применяют при промывке кислотой на стадии 4).
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленного щелочного раствора к промытому водой остатку на стадии 3) составляет от 2:1 до 10:1.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению концентрация разбавленного щелочного раствора на стадии 3) составляет от 5 до 20%.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению разбавленный щелочной раствор на стадии 3) представляет собой раствор NaOH.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку на стадии 4) составляет от 2:1 до 10:1.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению процентная концентрация по массе раствора NaOH на стадии 4) составляет от 9% до 25%.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению отношение жидкой фазы к твердой фазе промывочной воды к промытому щелочью остатку на стадии 5) составляет от 2:1 до 10:1.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку на стадии 6) составляет от 2:1 до 10:1.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению концентрация разбавленной серной кислоты на стадии 6) составляет от 5 до 20%.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка согласно настоящему изобретению промывочную жидкость, полученную после промывки водой и фильтрования на стадии 6), применяют при нейтрализации промытого водой остатка на стадии 3).
Способ переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению включает следующие стадии:
1) предварительное восстановление ванадиево-титано-магнетитового концентрата при температуре реакции 600-1000°С для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II) с получением восстановленного продукта;
2) смешивание восстановленного продукта, полученного на стадии 1), с HCl и выщелачивание в течение 1-10 ч при 100-150°С с получением промежуточной суспензии;
3) фильтрование промежуточной суспензии, полученной на стадии 2), с получением ванадийсодержащего раствора и выщелоченного остатка;
4) нагревание ванадийсодержащего раствора, полученного на стадии 3), до 30-90°С, перемешивание, добавление восстановителя для восстановления Fe(III) в ванадийсодержащем растворе до Fe(II) с получением восстановленного раствора;
5) доведение значения рН восстановленного раствора, полученного на стадии 4), с применением щелочного вещества до значения от -0,5 до 2 и фильтрование;
6) смешивание отфильтрованного раствора, полученного на стадии 5), с экстрагентом и проведение экстракции с получением ванадийсодержащей органической фазы и очищенного продукта;
7) обратную экстракцию из ванадийсодержащей органической фазы, полученной на стадии 6), с применением кислого раствора с получением ванадийсодержащего раствора; и
8) получение из ванадийсодержащего раствора ванадата аммония или пентоксида ванадия.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению восстановитель, применяемый при предварительном восстановлении на стадии 1), представляет собой газ или водород.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению массовое отношение восстановленного продукта к HCl в стадии 2) составляет от 1:1 до 1:10.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению процентная концентрация по массе HCl на стадии 2) составляет 10-36%.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению восстановитель на стадии 4) представляет собой порошок Fe или сульфит натрия.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению щелочное вещество на стадии 5) представляет собой одно из NaOH, водного раствора аммиака, СаСО3 или Са(ОН)2.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению соотношение органической фазы и водной фазы при экстракции на стадии 6) составляет от 1:1 до 1:6.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению экстрагент на стадии 6) представляет собой смешанный растворитель P2O4 и трибутилфосфат в керосине или смешанный растворитель P5O7 и трибутилфосфат в керосине.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению соотношение ванадийсодержащей органической фазы и водной фазы при обратной экстракции на стадии 7) составляет от 1:1 до 6:1.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению кислый раствор на стадии 7) представляет собой разбавленную серную кислоту с концентрацией 1-4,5 моль/л или разбавленную HCl с концентрацией 1-8 моль/л.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно на стадии 8) используют метод осаждения.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению выщелоченный остаток, полученный фильтрованием на стадии 3), подвергают мокрой обработке, которая включает следующие стадии:
3-1) двухстадийную промывку водой выщелоченного остатка, причем время промывки водой варьирует от 5 до 60 мин, а температуру промывочной воды на каждой стадии промывки водой варьируют от 25 до 80°С;
3-2) нейтрализацию промытого водой остатка, полученного на стадии 3-1), разбавленным щелочным раствором в течение 5-60 мин при 25-80°С, доведение значения рН суспензии до 5-6 и фильтрование нейтрализованной суспензии с получением нейтрализованного остатка;
3-3) смешивание нейтрализованного остатка, полученного на стадии 3-2), с раствором NaOH и промывку щелочью и обескремнивание при 50-110°С в течение 5-60 мин;
3-4) фильтрование продукта, полученного после промывки щелочью и обескремнивания на стадии 3-3), с получением промытого щелочью остатка и промывку водой; и
3-5) промывку промытого водой остатка, полученного после промывки водой на стадии 3-4), разбавленной серной кислотой, и доведение значения рН до 5-6, фильтрования после промывки кислотой и сушку отфильтрованного остатка с получением титанового остатка.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению отношение жидкой фазы к твердой фазе промывочной воды к выщелоченному остатку на каждой стадии процесса промывки водой на стадии 3-1) составляет от 2:1 до 10:1.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению промытую водой суспензию на стадии 3-1) отфильтровывают с получением первый промывочной воды и второй промывочной воды, соответственно, причем первую промывочную воду применяют при выщелачивании на стадии 2), а вторую промывную воду применяют при промывке кислотой на стадии 3-5).
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленного щелочного раствора к промытому водой остатку на стадии 3-2) составляет от 2:1 до 10:1.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению концентрация разбавленного щелочного раствора на стадии 3-2) составляет от 5% до 20%.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению разбавленный щелочной раствор на стадии 3-2) представляет собой раствор NaOH.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку на стадии 3-3) составляет от 2:1 до 10:1.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению процентная концентрация по массе раствора NaOH на стадии 3-3) составляет от 9 до 25%.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению отношение жидкой фазы к твердой фазе промывочной воды к промытому щелочью остатку на стадии 3-4) составляет от 2:1 до 10:1.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку на стадии 3-5) составляет от 2:1 до 10:1.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению концентрация разбавленной серной кислоты на стадии 3-5) составляет от 5 до 20%.
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению промывочную жидкость, полученную после выполнения промывки водой и фильтрования на стадии 3-5), применяют при нейтрализации промытого водой остатка на стадии 3-2).
По способу переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия согласно настоящему изобретению очищенный продукт на стадии 6) подвергают обжигу с получением оксида железа.
Настоящее изобретение предлагает проводить выщелачивание подвергнутого предварительному восстановлению ванадиево-титано-магнетитового концентрата при помощи HCl, а затем экстракцию ванадия при помощи способа экстракции, причем во время предварительного восстановления Fe(III) в концентрате восстанавливают до Fe(II), вместе с тем концентрат активируют, увеличивают скорость выщелачивания ванадия и железа и значительно уменьшают содержание Fe(III) в ванадийсодержащем растворе HCl, а следовательно, значительно уменьшают дополнительное количество восстановителя в ванадийсодержащем растворе на следующей стадии и понижают затраты на обработку; способ переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия при высокой кислотности обеспечивает высокую скорость восстановления, прост и удобен в работе; а выщелоченный остаток представляет собой, в сущности, продукт, обогащенный титаном и кремнием, содержание в нем других примесей очень мало, а титановый остаток получают после дальнейшей промывки щелочью и обескремнивания, так что процесс прост и удобен в работе и скорость восстановления титана высока. Согласно настоящему изобретению для получения титанового остатка непосредственно применяют ванадиево-титано-магнетитовый концентрат вместо титанового концентрата, используемого согласно гидрометаллургическому способу в мягких условиях, таким образом, что разрешают проблему, заключающуюся в том, что после ввода остатка из доменной печи титан из ванадиево-титано-магнетитового концентрата нельзя применять при традиционной обработке в доменной печи, значительно снижают стоимость сырья, полностью используют титан из ванадиево-титано-магнетитового концентрата, доводят коэффициент использования титановых ресурсов до 100% и могут использовать в дальнейшем полученный титановый остаток для получения высококачественного сырья для диоксида титана.
Настоящее изобретение имеет следующие преимущества.
(1) Предусмотренный настоящим изобретением способ переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с разделением и экстракцией ванадия имеет сравнительно низкую стоимость сырья и решает проблемы в традиционном процессе экстракции ванадия из ванадиевого остатка, такие как высокое потребление энергии на многократный обжиг при высоких температурах, сильное загрязнение тремя видами отходов, низкая степень превращения ванадия и низкое качество продукта.
(2) В настоящем изобретении предварительное восстановление ванадиево-титано-магнетитового концентрата позволяет восстанавливать Fe(III) в концентрате до Fe(II), чтобы активировать концентрат, увеличить скорость выщелачивания ванадия и железа, значительно снизить содержание Fe(III) в ванадийсодержащем растворе и значительно уменьшить дополнительное количество восстановителя в ванадийсодержащем растворе.
(3) Предусмотренный настоящим изобретением способ переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка обладает преимуществами, заключающимися в небольшом количестве операций, мягких условиях работы, низких затратах на оборудование, и другими преимуществами.
(4) Согласно настоящему изобретению титан из железного концентрата полностью используют, коэффициент использования титановых ресурсов высок, скорость восстановления титана из концентрата близок к 100%, и полученный титановый остаток можно использовать в качестве сырья для производства диоксида титана.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 показана блок-схема процесса согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения.
На фиг. 2 показана блок-схема процесса согласно варианту осуществления 6 настоящего изобретения.
На фиг. 3 показана блок-схема процесса согласно варианту осуществления 12 настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Вариант осуществления 1
В используемом в качестве сырья ванадиево-титано-магнетитовом концентрате массовое содержание основных ингредиентов является следующим: 52,25% TFe, 14,32% TiO2 и 1,15% V2O5, при этом 80% ванадиево-титано-магнетитового концентрата измельчают до 200 меш.
(1) Предварительное восстановление измельченного ванадиево-титано-магнетитового концентрата в кипящем слое в течение 50 мин при 700°С для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II);
(2) загрузка восстановленного продукта, полученного на стадии (1), в 36 вес. %-ную HCl, выполнение перемешивания при тепловом консервировании в течение 2 ч при 100°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 1:1, и фильтрование с получением ванадийсодержащего выщелачивающего раствора и выщелоченного остатка;
(3) добавление порошка Fe к ванадийсодержащему выщелачивающему раствору, полученному на стадии (2), и проведение восстановления в течение 4 ч при 30°С для восстановления Fe(III) в выщелачивающем растворе до Fe(II);
(4) доведение рН в восстановленном растворе, полученном на стадии (3), до 0,5 с помощью CaCO3 и фильтрование;
(5) проведение двукратной экстракции раствора, полученного на стадии (4), и смешанного растворителя с керосином, содержащего 20% P2O4 и 5% ТВР, при объемном отношении 1:1;
(6) выполнение четырехкратной обратной экстракции из загруженной ванадийсодержащей органической фазы, полученной на стадии (5), с использованием серной кислоты с концентрацией 1 моль/л при условии, что отношение загруженной органической фазы к водной фазе составляет 1:1, с получением очищенного ванадийсодержащего раствора, причем степень экстракции железа составляет 1,25%, а степень экстракции ванадия составляет 98,26%;
(7) выполнение вторичной промывки водой выщелоченного остатка, полученного на стадии (2), в течение 15 мин при 80°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 4:1;
(8) нейтрализация промытого водой остатка, полученного после фильтрования, щелочным раствором NaOH, имеющим концентрацию 10%, в течение 30 мин при 40°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе щелочного раствора к промытому водой остатку составляет 5:1, доведение значения рН суспензии до 5-6, а затем фильтрование с получением нейтрализованного остатка;
(9) подвергание нейтрализованного остатка и 15%-ного раствора NaOH реакции обескремнивания в течение 30 мин при 80°С, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку составляет 3:1, а затем фильтрование и выполнение промывки водой и потом фильтрования с получением промытого водой остатка, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе воды к промытому щелочью остатку составляет 2:1; и
(10) промывка 20%-ной разбавленной серной кислотой полученного промывкой водой остатка и доведение значения рН до 5-6, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку составляет 2:1; и, наконец, сушка остатка, полученного путем фильтрования, с получением титанового остатка.
Вариант осуществления 2
В используемом в качестве сырья ванадиево-титано-магнетитовом концентрате массовое содержание основных ингредиентов является следующим: 42,13% TFe, 19,43% TiO2, 0,98% V2O5, при этом 80% ванадиево-титано-магнетитового концентрата измельчают до 200 меш.
(1) Предварительное восстановление измельченного ванадиево-титано-магнетитового концентрата в кипящем слое в течение 20 мин при 800°С для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II);
(2) загрузка восстановленного продукта, полученного на стадии (1), в 10 вес. %-ную HCl, выполнение перемешивания при тепловом консервировании в течение 10 ч при 150°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 10:1, и фильтрование с получением ванадийсодержащего выщелачивающего раствора и выщелоченного остатка;
(3) добавление порошка Fe к ванадийсодержащему выщелачивающему раствору, полученному на стадии (2), и проведение восстановления в течение 0,5 ч при 90°С для восстановления Fe(III) в выщелачивающем растворе до Fe(II);
(4) доведение рН в восстановленном растворе, полученном на стадии (3), до 2 с помощью Са(ОН)2 и фильтрование;
(5) проведение пятикратной экстракции раствора, полученного на стадии (4), и смешанного растворителя с керосином, содержащего 30% P5O7 и 5% ТВР, при объемном отношении 6:1;
(6) выполнение двукратной обратной экстракции из загруженной ванадийсодержащей органической фазы, полученной на стадии (5), с использованием серной кислоты с концентрацией 4,5 моль/л при условии, что отношение загруженной органической фазы к водной фазе составляет 1:1, с получением очищенного ванадийсодержащего раствора, причем степень экстракции железа составляет 3,13%, а степень экстракции ванадия составляет 97,35%;
(7) выполнение промывки водой выщелоченного остатка, полученного на стадии (2), в течение 30 мин при 60°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 3:1;
(8) нейтрализация промытого водой остатка, полученного после фильтрования, щелочным раствором NaOH, имеющим концентрацию 5%, в течение 20 мин при 60°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе щелочного раствора к промытому водой остатку составляет 10:1, доведение значения рН суспензии до 5-6, а затем фильтрование с получением нейтрализованного остатка;
(9) подвергание нейтрализованного остатка и 9%-ного раствора NaOH реакции обескремнивания в течение 5 мин при 110°С, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку составляет 6:1, а затем фильтрование и выполнение промывки водой и потом фильтрования с получением промытого водой остатка, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе воды к промытому щелочью остатку составляет 10:1; и
(10) промывка 5%-ной разбавленной серной кислотой полученного промывкой водой остатка и доведение значения рН до 5-6, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку составляет 10:1; и, наконец, сушка остатка, полученного путем фильтрования, с получением титанового остатка.
Вариант осуществления 3
В используемом в качестве сырья ванадиево-титано-магнетитовом концентрате массовое содержание основных ингредиентов является следующим: 40,16% TFe, 20,15% TiO2, 1,03% V2O5, при этом 80% ванадиево-титано-магнетитового концентрата измельчают до 200 меш.
(1) Предварительное восстановление измельченного ванадиево-титано-магнетитового концентрата в кипящем слое в течение 60 мин при 750°С для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II);
(2) загрузка восстановленного продукта, полученного на стадии (1), в 20 вес. %-ную HCl, выполнение перемешивания при тепловом консервировании в течение 6 ч при 120°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 1:5, и фильтрование с получением ванадийсодержащего выщелачивающего раствора и выщелоченного остатка;
(3) добавление сульфита натрия к ванадийсодержащему выщелачивающему раствору, полученному на стадии (2), и проведение восстановления в течение 3 ч при 50°С для восстановления Fe(III) в выщелачивающем растворе до Fe(II);
(4) доведение рН в восстановленном растворе, полученном на стадии (3), до 0,2 с помощью NaOH и фильтрование;
(5) проведение четырехкратной экстракции раствора, полученного на стадии (4), и смешанного растворителя с керосином, содержащего 25% P2O4 и 10% ТВР, при объемном отношении 5:1;
(6) выполнение трехкратной обратной экстракции из загруженной ванадийсодержащей органической фазы, полученной на стадии (5), с использованием серной кислотой с концентрацией 8 моль/л при условии, что отношение загруженной органической фазы к водной фазе составляет 1:4, с получением очищенного ванадийсодержащего раствора, причем степень экстракции железа составляет 2,38%, а степень экстракции ванадия составляет 99,05%;
(7) выполнение вторичной промывки водой выщелоченного остатка, полученного на стадии (2), в течение 60 мин при 25°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 6:1;
(8) нейтрализация промытого водой остатка, полученного после фильтрования, щелочным раствором NaOH, имеющим концентрацию 20%, в течение 10 мин при 80°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе щелочного раствора к промытому водой остатку составляет 2:1, доведение значения рН суспензии до 5-6, а затем фильтрование с получением нейтрализованного остатка;
(9) подвергание нейтрализованного остатка и 13%-ного раствора NaOH реакции обескремнивания в течение 60 мин при 80°С, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку составляет 3:1, а затем фильтрование и выполнение промывки водой и потом фильтрования с получением промытого водой остатка, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе воды к промытому щелочью остатку составляет 4:1; и
(10) промывка 8%-ной серной кислотой полученного промывкой водой остатка и доведение значения рН до 5-6, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку составляет 4:1; и, наконец, сушка остатка, полученного путем фильтрования, с получением титанового остатка.
Вариант осуществления 4
В используемом в качестве сырья ванадиево-титано-магнетитовом концентрате массовое содержание основных ингредиентов является следующим: 43,09% TFe, 18,56% TiO2, 1,18% V2O5, при этом 80% ванадиево-титано-магнетитового концентрата измельчают до 200 меш.
(1) Предварительное восстановление измельченного ванадиево-титано-магнетитового концентрата в кипящем слое в течение 80 мин при 600°с для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II);
(2) загрузка восстановленного продукта, полученного на стадии (1), в 10 вес. %-ную HCl, выполнение перемешивания при тепловом консервировании в течение 1 ч при 150°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 1:10, и фильтрование с получением ванадийсодержащего выщелачивающего раствора и выщелоченного остатка;
(3) добавление порошка Fe к ванадийсодержащему выщелачивающему раствору, полученному на стадии (2), и проведение восстановления в течение 2,5 ч при 60°С для восстановления Fe(III) в выщелачивающем растворе до Fe(II);
(4) доведение рН в восстановленном растворе, полученном на стадии (3), до 1 с помощью водного раствора аммиака и фильтрование;
(5) проведение трехкратной экстракции раствора, полученного на стадии (4), и смешанного растворителя с керосином, содержащего 30% P2O4 и 5% ТВР, при объемном соотношении 3:1;
(6) выполнение трехкратной обратной экстракции из загруженной ванадийсодержащей органической фазы, полученной на стадии (5), с использованием серной кислоты с концентрацией 1 моль/л при условии, что отношение загруженной органической фазы к водной фазе составляет 1:6, с получением очищенного ванадийсодержащего раствора, причем степень экстракции железа составляет 3,0%, а степень экстракции ванадия составляет 98,65%;
(7) выполнение промывки водой выщелоченного остатка, полученного на стадии (2), в течение 45 мин при 40°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 9:1;
(8) нейтрализация промытого водой остатка, полученного после фильтрования, щелочным раствором NaOH в течение 60 мин при 30°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе щелочного раствора к промытому водой остатку составляет 3:1, доведение значения рН суспензии до 5-6, а затем фильтрование с получением нейтрализованного остатка;
(9) подвергание нейтрализованного остатка и 25%-ного раствора NaOH реакции обескремнивания в течение 20 мин при 60°С, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку составляет 2:1, а фильтрование и выполнение промывки водой и потом фильтрования с получением промытого водой остатка, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе воды к промытому щелочью остатку 6:1; и
(10) промывка 12%-ной разбавленной серной кислотой полученного промывкой водой остатка и доведение значения рН до 5-6, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку составляет 6:1; и, наконец, сушка остатка, полученного путем фильтрования, с получением титанового остатка.
Вариант осуществления 5
В используемом в качестве сырья ванадиево-титано-магнетитовом концентрате массовое содержание основных ингредиентов является следующим: 49,77% TFe, 19,12% TiO2, 1,03% V2O5, при этом 80% ванадиево-титано-магнетитового концентрата измельчают до 200 меш.
(1) Предварительное восстановление измельченного ванадиево-титано-магнетитового концентрата в кипящем слое в течение 20 мин при 100°С для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II);
(2) загрузка восстановленного продукта, полученного на стадии (1), в 20 вес. %-ную HCl, выполнение перемешивания при тепловом консервировании в течение 10 ч при 100°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 5:1, и фильтрование с получением ванадийсодержащего выщелачивающего раствора и выщелоченного остатка;
(3) добавление порошка Fe к ванадийсодержащему выщелачивающему раствору, полученному на стадии (2), и проведение восстановления в течение 3 ч при 90°С для восстановления Fe(III) в выщелачивающем растворе до Fe(II);
(4) доведение рН в восстановленном растворе, полученном на стадии (3), до 2 с помощью NaOH и фильтрование;
(5) проведение пятикратной экстракции раствора, полученного на стадии (4), и смешанного растворителя с керосином, содержащего 25% P5O7 и 10% ТВР, при объемном соотношении 4:1;
(6) выполнение четырехкратной обратной экстракции из загруженной ванадийсодержащей органической фазы, полученной на стадии (5), с использованием серной кислоты с концентрацией 1 моль/л при условии, что отношение загруженной органической фазы к водной фазе составляет 1:4, с получением очищенного ванадийсодержащего раствора, причем степень экстракции железа составляет 2,73%, а степень экстракции ванадия составляет 99,25%;
(7) выполнение промывки водой выщелоченного остатка, полученного на стадии (2), в течение 5 мин при 80°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 10:1;
(8) нейтрализация промытого водой остатка, полученного после фильтрования, щелочным раствором NaOH, имеющим концентрацию 9%, в течение 5 мин при 80°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе щелочного раствора к промытому водой остатку составляет 5:1, доведение значения рН суспензии до 5-6, а затем фильтрование с получением нейтрализованного остатка;
(9) подвергание нейтрализованного остатка и 9%-ного раствора NaOH реакции обескремнивания в течение 40 мин при 50°С, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку составляет 10:1, а затем фильтрование и выполнение промывки водой и потом фильтрования с получением промытого водой остатка, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе воды к промытому щелочью остатку составляет 5:1; и
(10) промывка 10%-ной разбавленной серной кислотой полученного промывкой водой остатка и доведение значения рН до 5-6, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку составляет 5:1; и, наконец, сушка остатка, полученного путем фильтрования, с получением титанового остатка.
Вариант осуществления 6
Чистый ванадиево-титано-магнетитовый концентрат подвергают выщелачиванию 30%-ной HCl при 150°С в герметично закрытом сосуде, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе HCl к концентрату составляет 2:1, а после проведения реакции в течение 4 ч выщелоченный остаток подвергают вторичной промывке водой в течение 15 мин при 80°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 4:1. Промытый водой остаток, полученный после фильтрования, подвергают нейтрализации щелочным раствором NaOH, имеющим концентрацию 10%, в течение 30 мин при 40°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе щелочного раствора к промытому водой остатку составляет 5:1, и доводят значение рН суспензии до 5-6. После фильтрования проводят реакцию обескремнивания нейтрализованного остатка и 15%-ного раствора NaOH в течение 30 мин при 80°С, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку составляет 3:1; суспензию, полученную после реакции обескремнивания, подвергают фильтрованию, а затем промывке водой, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе воды к промытому щелочью остатку составляет 2:1; полученный промывкой водой остаток промывают 20%-ной разбавленной серной кислотой и доводят значение рН до 5-6, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку составляет 2:1; и, наконец, полученный фильтрованием остаток подвергают сушке с получением титанового остатка.
Вариант осуществления 7
Ванадиево-титано-магнетитовый концентрат подвергают выщелачиванию 10%-ной HCl при 150°С в герметично закрытом сосуде, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе HCl к концентрату составляет 10:1, а после проведения реакции в течение 10 ч выщелоченный остаток подвергают промывке водой в течение 30 мин при 60°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 3:1. Промытый водой остаток, полученный после фильтрования, подвергают нейтрализации щелочным раствором NaOH, имеющим концентрацию 5%, в течение 20 мин при 60°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе щелочного раствора к промытому водой остатку составляет 10:1, и доводят значения рН суспензии до 5-6. После фильтрования проводят реакцию обескремнивания нейтрализованного остатка и 9%-ного раствора NaOH в течение 5 мин при 110°С, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку составляет 6:1; суспензию, полученную после реакции обескремнивания, подвергают фильтрованию, а затем промывке водой, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе воды к промытому щелочью остатку составляет 10:1; полученный промывкой водой остаток промывают 5%-ной разбавленной серной кислотой и доводят значение рН до 5-6, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку составляет 10:1; и, наконец, полученный фильтрованием остаток подвергают сушке с получением титанового остатка.
Вариант осуществления 8
Ванадиево-титано-магнетитовый концентрат подвергают выщелачиванию 20%-ной HCl при 110°С под обычным давлением, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе HCl к концентрату составляет 5:1, а после проведения реакции в течение 6 ч выщелоченный остаток подвергают промывке водой в течение 60 мин при 25°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 6:1. Промытый водой остаток, полученный после фильтрования, подвергают нейтрализации щелочным раствором NaOH, имеющим концентрацию 20%, в течение 10 мин при 80°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе щелочного раствора к промытому водой остатку составляет 2:1, и доводят значение рН суспензии до 5-6. После фильтрования проводят реакцию обескремнивания нейтрализованного остатка и 13%-ного раствора NaOH в течение 60 мин при 80°С, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку составляет 3:1; суспензию, полученную после реакции обескремнивания, подвергают фильтрованию, а затем промывке водой, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе воды к промытому щелочью остатку составляет 4:1; полученный промывкой водой остаток промывают 8%-ной разбавленной серной кислотой и доводят значение рН до 5-6, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку составляет 4:1; и, наконец, полученный фильтрованием остаток подвергают сушке с получением титанового остатка.
Вариант осуществления 9
Ванадиево-титано-магнетитовый концентрат подвергают выщелачиванию 36%-ной концентрированной HCl при 100°С под обычным давлением, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе HCl к концентрату составляет 1:1, а после проведения реакции в течение 6 ч выщелоченный остаток подвергают промывке водой в течение 45 мин при 40°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 9:1. Промытый водой остаток, полученный после фильтрования, подвергают нейтрализации щелочным раствором NaOH, имеющим концентрацию 15%, в течение 60 мин при 30°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе щелочного раствора к промытому водой остатку составляет 3:1, и доводят значение рН суспензии до 5-6. После фильтрования проводят реакцию обескремнивания нейтрализованного остатка и 25%-ного раствора NaOH в течение 20 мин при 60°С, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку составляет 2:1; суспензию, полученную после реакции обескремнивания, подвергают фильтрованию, а затем промывке водой, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе воды к промытому щелочью остатку составляет 6:1; полученный промывкой водой остаток промывают 12%-ной разбавленной серной кислотой и доводят значение рН до 5-6, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку составляет 6:1; и, наконец, полученный фильтрованием остаток подвергают сушке с получением титанового остатка.
Вариант осуществления 10
Ванадиево-титано-магнетитовый концентрат подвергают выщелачиванию 36%-ной концентрированной HCl при 150°С под обычным давлением, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе HCl к концентрату составляет 8:1, а после проведения реакции в течение 1 ч выщелоченный остаток подвергают промывке водой в течение 5 мин при 80°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 10:1. Промытый водой остаток, полученный после фильтрования, подвергают нейтрализации щелочным раствором NaOH, имеющим концентрацию 9%, в течение 5 мин при 80°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе щелочного раствора к промытому водой остатку составляет 5:1, и доводят значение рН суспензии до 5-6. После фильтрования проводят реакцию обескремнивания нейтрализованного остатка и 9%-ного раствора NaOH в течение 40 мин при 50°С, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку составляет 10:1; суспензию, полученную после реакции обескремнивания, подвергают фильтрованию, а затем промывке водой, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе воды к промытому щелочью остатку составляет 5:1; полученный промывкой водой остаток промывают 10%-ной разбавленной серной кислотой и доводят значение рН до 5-6, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку составляет 5:1; и, наконец, полученный фильтрованием остаток подвергают сушке с получением титанового остатка.
Вариант осуществления 11
Ванадиево-титано-магнетитовый концентрат подвергают выщелачиванию 10%-ной HCl при 100°С под обычным давлением, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе HCl к концентрату составляет 1:1, а после проведения реакции в течение 10 ч выщелоченный остаток подвергают промывке водой в течение 40 мин при 60°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 2:1. Промытый водой остаток, полученный после фильтрования, подвергают нейтрализации щелочным раствором NaOH, имеющим концентрацию 20%, в течение 60 мин при 25°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе щелочного раствора к промытому водой остатку составляет 2:1, и доводят значение рН суспензии до 5-6. После фильтрования проводят реакцию обескремнивания нейтрализованного остатка и 20%-ного раствора NaOH в течение 20 мин при 90°С, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку составляет 2:1; суспензию подвергают фильтрованию, а затем промывке водой, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе воды к промытому щелочью остатку составляет 3:1; полученный промывкой водой остаток промывают 6%-ной разбавленной серной кислотой и доводят значение рН до 5-6, причем отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку составляет 3:1; и, наконец, полученный фильтрованием остаток подвергают сушке с получением титанового остатка.
Вариант осуществления 12
В используемом в качестве сырья ванадиево-титано-магнетитовый концентрат массовое содержание основных ингредиентов является следующим: 52,25% TFe, 14,32% TiO2, 1,15% V2O5, при этом 80% чистого ванадиево-титано-магнетитового концентрата измельчают до 200 меш.
(1) Предварительное восстановление измельченного ванадиево-титано-магнетитового концентрата в кипящем слое в течение 50 мин при 700°с для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II);
(2) загрузка восстановленного продукта, полученного на стадии (1), в 36 вес. %-ную HCl, выполнение перемешивания при тепловом консервировании в течение 2 ч при 100°с при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 1:1, и фильтрование с получением ванадийсодержащего выщелачивающего раствора;
(3) добавление порошка Fe к ванадийсодержащему выщелачивающему раствору, полученному на стадии (2), и проведение восстановления в течение 4 ч при 30°с для восстановления Fe(III) в выщелачивающем растворе до Fe(II);
(4) доведение рН в восстановленном растворе, полученном на стадии (3), до 0,5 с помощью СаСО3 и фильтрование;
(5) проведение двукратной экстракции раствора, полученного на стадии (4), и смешанного растворителя с керосином, содержащего 20% P2O4 и 5% ТВР, при объемном отношении 1:1; и
(6) выполнение четырехкратной обратной экстракции из загруженной ванадийсодержащей органической фазы, полученной на стадии (5), с использованием серной кислоты с концентрацией 1 моль/л при условии, что отношение загруженной органической фазы к водной фазе составляет 1:1, с получением очищенного ванадийсодержащего раствора, причем степень экстракции железа составляет 1,25%, а степень экстракции ванадия составляет 98,26%.
Вариант осуществления 13
В используемом в качестве сырья ванадиево-титано-магнетитовом концентрате массовое содержание основных ингредиентов является следующим: 42,13% TFe, 19,43% TiO2, 0,98% V2O5, при этом 80% ванадиево-титано-магнетитового концентрата измельчают до 200 меш.
(1) Предварительное восстановление измельченного чистого ванадиево-титано-магнетитового концентрата в кипящем слое в течение 20 мин при 800°С для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II);
(2) загрузка восстановленного продукта, полученного на стадии (1), в 10 вес. %-ную HCl, выполнение перемешивания при тепловом консервировании в течение 10 ч при 150°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 10:1, и фильтрование с получением ванадийсодержащего выщелачивающего раствора;
(3) добавление порошка Fe к ванадийсодержащему выщелачивающему раствору, полученному на стадии (2), и проведение восстановления в течение 0,5 ч при 90°С для восстановления Fe(III) в выщелачивающем растворе до Fe(II);
(4) доведение рН в восстановленном растворе, полученном на стадии (3), до 2 с помощью Са(ОН)2 и фильтрование;
(5) проведение пятикратной экстракции раствора, полученного на стадии (4), и смешанного растворителя с керосином, содержащего 30% P5O7 и 5% ТВР, при объемном отношении 6:1; и
(6) выполнение двукратной обратной экстракции из загруженной ванадийсодержащей органической фазы, полученной на стадии (5), с использованием серной кислоты с концентрацией 4,5 моль/л при условии, что отношение загруженной органической фазы к водной фазе составляет 1:1, с получением очищенного ванадийсодержащего раствора, причем степень экстракции железа составляет 3,13%, а степень экстракции ванадия составляет 97,35%.
Вариант осуществления 14
В используемом в качестве сырья ванадиево-титано-магнетитовом концентрате массовое содержание основных ингредиентов является следующим: 40,16% TFe, 20,15% TiO2 и 1,03% V2O5, при этом 80% ванадиево-титано-магнетитовом концентрате измельчают до 200 меш.
(1) Предварительное восстановление измельченного ванадиево-титано-магнетитового концентрата в кипящем слое в течение 60 мин при 750°С для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II);
(2) загрузка восстановленного продукта, полученного на стадии (1), в 20 вес. %-ную HCl, выполнение перемешивания при тепловом консервировании в течение 6 ч при 120°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 1:5, и фильтрование с получением ванадийсодержащего выщелачивающего раствора;
(3) добавление сульфита натрия к ванадийсодержащему выщелачивающему раствору, полученному на стадии (2), и проведение восстановления в течение 3 ч при 50°С для восстановления Fe(III) в выщелачивающем растворе до Fe(II);
(4) доведение рН в восстановленном растворе, полученном на стадии (3), до 0,2 с помощью NaOH и фильтрование;
(5) проведение четырехкратной экстракции раствора, полученного на стадии (4), и смешанного растворителя с керосином, содержащего 25% P2O4 и 10% ТВР, при объемном отношении 5:1; и
(6) выполнение трехкратной обратной экстракции из загруженной ванадийсодержащей органической фазы, полученной на стадии (5), с использованием HCl с концентрацией 8 моль/л при условии, что отношение загруженной органической фазы к водной фазе составляет 1:4, с получением очищенного ванадийсодержащего раствора, причем степень экстракции железа составляет 2,38%, а степень экстракции ванадия составляет 99,05%.
Вариант осуществления 15
В используемом в качестве сырья ванадиево-титано-магнетитовом концентрате массовое содержание основных ингредиентов является следующим: 43,09% TFe, 18,65% TiO2, 1,18% V2O5, при этом 80% ванадиево-титано-магнетитового концентрата измельчают до 200 меш.
(1) Предварительное восстановление измельченного ванадиево-титано-магнетитового концентрата в кипящем слое в течение 80 мин при 600°с для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II);
(2) загрузка восстановленного продукта, полученного на стадии (1), в 10 вес. %-ную HCl, выполнение перемешивания при тепловом консервировании в течение 1 ч при 150°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 1:10, и фильтрование с получением ванадийсодержащего выщелачивающего раствора;
(3) добавление порошка Fe к ванадийсодержащему выщелачивающему раствору, полученному на стадии (2), и проведение восстановления в течение 2,5 ч при 60°С для восстановления Fe(III) в выщелачивающем растворе до Fe(II);
(4) доведение рН в восстановленном растворе, полученном на стадии (3), до 1 с помощью водного раствора аммиака и фильтрование;
(5) проведение трехкратной экстракции раствора, полученного на стадии (4), и смешанного растворителя с керосином, содержащего 30% P2O4 и 5% ТВР, при объемном соотношении 3:1; и
(6) выполнение трехкратной обратной экстракции из загруженной ванадийсодержащей органической фазы, полученной на стадии (5), с использованием HCl с концентрацией 1 моль/л при условии, что отношение загруженной органической фазы к водной фазе составляет 1:6, с получением очищенного ванадийсодержащего раствора, причем степень экстракции железа составляет 3,0%, а степень экстракции ванадия составляет 98,65%.
Вариант осуществления 16
В используемом в качестве сырья ванадиево-титано-магнетитовом концентрате массовое содержание основных ингредиентов является следующим: 49,77% TFe, 19,12% TiO2, 1,03% V2O5, при этом 80% ванадиево-титано-магнетитового концентрата измельчают до 200 меш.
(1) Предварительное восстановление измельченного ванадиево-титано-магнетитового концентрата в кипящем слое в течение 20 мин при 100°С для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II);
(2) загрузка восстановленного продукта, полученного на стадии (1), в 20 вес. %-ную HCl, выполнение перемешивания при тепловом консервировании в течение 10 ч при 100°С при условии, что отношение жидкой фазы к твердой фазе составляет 5:1, и фильтрование с получением ванадийсодержащего выщелачивающего раствора;
(3) добавление порошка Fe к ванадийсодержащему выщелачивающему раствору, полученному на стадии (2), и проведение восстановления в течение 3 ч при 90°С для восстановления Fe(III) в выщелачивающем растворе до Fe(II);
(4) доведение рН в восстановленном растворе, полученном на стадии (3), до 2 с помощью NaOH и фильтрование;
(5) проведение пятикратной экстракции раствора, полученного на стадии (4), и смешанного растворителя с керосином, содержащего 25% P5O7 и 10% ТВР, при объемном соотношении 4:1; и
(6) выполнение четырехкратной обратной экстракции из загруженной ванадийсодержащей органической фазы, полученной на стадии (5), с 35
использованием серной кислоты с концентрацией 1 моль/л при условии, что отношение загруженной органической фазы к водной фазе составляет 1:4, с получением очищенного ванадийсодержащего раствора, причем степень экстракции железа составляет 2,73%, а степень экстракции ванадия составляет 99,25%.
Конечно, настоящее изобретение может иметь множество других вариантов осуществления, и специалисты в данной области могут создать различные соответствующие модификации и изменения согласно раскрытию настоящего изобретения без отклонения от сущности и объема изобретения, однако, указанные соответствующие модификации и изменения должны укладываться в объем охраны настоящего изобретения, определяемый его формулой
1. Способ переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с получением титанового остатка, включающий стадии:
1) смешивание ванадиево-титано-магнетитового концентрата с раствором HCl и выщелачивание в течение 1-10 ч. при 100-150°С с получением промежуточной суспензии,
2) фильтрование промежуточной суспензии, полученной на стадии 1), с получением выщелоченного остатка и двухстадийную промывку водой выщелоченного остатка, причем продолжительность промывки водой варьируют от 5 мин. до 60 мин., а температуру промывочной воды на каждой стадии промывки водой варьируют от 25°С до 80°С,
3) нейтрализацию промытого водой остатка, полученного на стадии 2), разбавленным щелочным раствором в течение 5-60 мин. при 25-80°С, доведение значения рН суспензии до 5-6 и фильтрование нейтрализованной суспензии с получением нейтрализованного остатка,
4) смешивание нейтрализованного остатка, полученного на стадии 3), с раствором NaOH и промывку щелочью и реакцию обескремнивания при 50-110°С в течение 5-60 мин.,
5) фильтрование продукта, полученного после промывки щелочью и реакции обескремнивания на стадии 4), с получением промытого щелочью остатка и промывку водой промытого щелочью остатка, и
6) промывку промытого водой остатка, полученного после промывки водой на стадии 5), разбавленной серной кислотой и доведение значения рН до 5-6, фильтрование после промывки кислотой и сушку отфильтрованного остатка с получением титанового остатка.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что массовое отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора HCl к ванадиево-титано-магнетитовому концентрату на стадии 1) составляет от 1:1 до 10:1.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что процентная концентрация по массе раствора HCl на стадии 1) составляет от 10 до 36%.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение жидкой фазы к твердой фазе промывочной воды к выщелоченному остатку на каждой стадии процесса промывки водой на стадии 2) составляет от 2:1 до 10:1.
5. Способ по п. 1 или 4, отличающийся тем, что промытую водой суспензию, полученную на стадии 2), подвергают фильтрованию с получением первой промывочной воды и второй промывочной воды, соответственно, причем первую промывочную воду применяют при выщелачивании на стадии 1), а вторую промывочную воду применяют при промывке кислотой на стадии 6).
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленного щелочного раствора к промытому водой остатку на стадии 3) составляет от 2:1 до 10:1.
7. Способ по пп. 1 или 6, отличающийся тем, что концентрация разбавленного щелочного раствора на стадии 3) составляет от 5 до 20%.
8. Способ по п. 1 или 6, отличающийся тем, что разбавленный щелочной раствор на стадии 3) представляет собой раствор NaOH.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку на стадии 4) составляет от 2:1 до 10:1.
10. Способ по п. 1 или 9, отличающийся тем, что процентная концентрация по массе раствора NaOH на стадии 4) составляет от 9 до 25%.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение жидкой фазы к твердой фазе промывочной воды к промытому щелочью остатку на стадии 5) составляет от 2:1 до 10:1.
12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку составляет от 2:1 до 10:1.
13. Способ по п. 1 или 12, отличающийся тем, что концентрация разбавленной серной кислоты на стадии 6) составляет от 5 до 20%.
14. Способ по п. 1 или 12, отличающийся тем, что промывочную жидкость, полученную после промывки водой и фильтрования на стадии 6), применяют при нейтрализации промытого водой остатка на стадии 3).
15. Способ переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с экстракцией ванадия, включающий следующие стадии:
1) предварительное восстановление ванадиево-титано-магнетитового концентрата при температуре реакции 600-1000°С для восстановления Fe(III) в концентрате до Fe(II) с получением восстановленного продукта,
2) смешивание восстановленного продукта, полученного на стадии 1), с HCl и выщелачивание в течение 1-10 ч. при 100-150°С с получением промежуточной суспензии,
3) фильтрование промежуточной суспензии, полученной на стадии 2), с получением ванадийсодержащего раствора и выщелоченного остатка,
4) нагревание ванадийсодержащего раствора, полученного на стадии 3), при 30-90°С, перемешивание и добавление восстановителя для восстановления Fe(III) в ванадийсодержащем растворе до Fe(II) с получением восстановленного раствора,
5) доведение значения рН восстановленного раствора, полученного на стадии 4), до значения от 0,5 до 2 и фильтрование,
6) смешивание отфильтрованного раствора, полученного на стадии 5), с экстрагентом и проведение экстракции с получением ванадийсодержащей органической фазы и очищенного продукта,
7) обратную экстракцию из ванадийсодержащей органической фазы, полученной на стадии 6), с использованием кислого раствора с получением ванадийсодержащего раствора, и
8) получение из ванадийсодержащего раствора ванадата аммония или пентоксида ванадия.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что восстановитель, применяемый для предварительного восстановления на стадии 1), представляет собой газ или водород.
17. Способ по п. 15, отличающийся тем, что массовое отношение восстановленного продукта к HCl на стадии 2) составляет от 1:1 до 1:10.
18. Способ по п. 15 или 17, отличающийся тем, что процентная концентрация по массе HCl на стадии 2) составляет 10-36%.
19. Способ по п. 15, отличающийся тем, что восстановитель на стадии 4) представляет собой порошок Fe или сульфит натрия.
20. Способ по п. 15, отличающийся тем, что щелочное вещество на стадии 5) представляет собой одно из NaOH, водного раствора аммиака, CaCO3 или Са(ОН)2.
21. Способ по п. 15, отличающийся тем, что соотношение органической фазы и водной фазы при экстракции на стадии 6) составляет от 1:1 до 1:6.
22. Способ по п. 15 или 21, отличающийся тем, что экстрагент на стадии 6) представляет собой смешанный растворитель P2O4 и трибутилфосфат в керосине или смешанный растворитель P5O7 и трибутилфосфат в керосине.
23. Способ по п. 15, отличающийся тем, что соотношение ванадийсодержащей органической фазы и водной фазы при обратной экстракции на стадии 7) составляет от 1:1 до 6:1.
24. Способ по п. 15 или 23, отличающийся тем, что кислый раствор на стадии 7) представляет собой разбавленную серную кислоту с концентрацией 1-4,5 моль/л или разбавленную HCl с концентрацией 1-8 моль/л.
25. Способ по п. 15, отличающийся тем, что на стадии 8) используют метод осаждения.
26. Способ по п. 15, отличающийся тем, что выщелоченный остаток, полученный фильтрованием на стадии 3), подвергают мокрой обработке, которая включает следующие стадии:
3-1) двухстадийную промывку водой выщелоченного остатка, причем продолжительность промывки водой варьируют от 5 до 60 мин., а температуру промывочной воды варьируют от 25 до 80°С на каждой стадии промывки водой,
3-2) нейтрализацию промытого водой остатка, полученного на стадии 3-1), разбавленным щелочным раствором в течение 5-60 мин. при 25-80°С, доведение значения рН суспензии до 5-6 и фильтрование нейтрализованной суспензии с получением нейтрализованного остатка,
3-3) смешивание нейтрализованного остатка, полученного на стадии 3-2), с раствором NaOH и промывку щелочью и обескремнивание при 50-110°С в течение 5-60 мин.,
3-4) фильтрование продукта, полученного после промывки щелочью и обескремнивания на стадии 3-3), с получением промытого щелочью остатка и промывку водой, и
3-5) промывку промытого водой остатка, полученного после промывки водой на стадии 3-4), разбавленной серной кислотой и доведение рН до 5-6, фильтрование после промывки кислотой и сушку отфильтрованного остатка с получением титанового остатка.
27. Способ по п. 26, отличающийся тем, что отношение жидкой фазы к твердой фазе промывочной воды к выщелоченному остатку на каждой стадии процесса промывки водой на стадии 3-1) составляет от 2:1 до 10:1.
28. Способ по п. 27, отличающийся тем, что промытую водой суспензию на стадии 3-1) подвергают фильтрованию с получением первой промывочной воды и второй промывочной воды, соответственно, причем первую промывочную воду применяют при выщелачивании на стадии 2), а вторую промывочную воду применяют при промывке кислотой на стадии 3-5).
29. Способ по п. 26, отличающийся тем, что отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленного щелочного раствора к промытому водой остатку на стадии 3-2) составляет от 2:1 до 10:1.
30. Способ по п. 26 или 29, отличающийся тем, что концентрация разбавленного щелочного раствора на стадии 3-2) составляет от 5 до 20%.
31. Способ по п. 26 или 29, отличающийся тем, что разбавленный щелочной раствор на стадии 3-2) представляет собой раствор NaOH.
32. Способ по п. 26, отличающийся тем, что отношение жидкой фазы к твердой фазе раствора NaOH к нейтрализованному остатку на стадии 3-3) составляет от 2:1 до 10:1.
33. Способ по п. 26 или 32, отличающийся тем, что процентная концентрация по массе раствора NaOH на стадии 3-3) составляет от 9 до 25%.
34. Способ по п. 26, отличающийся тем, что отношение жидкой фазы к твердой фазе промывочной воды к промытому щелочью остатку на стадии 3-4) составляет от 2:1 до 10:1.
35. Способ по п. 26, отличающийся тем, что отношение жидкой фазы к твердой фазе разбавленной серной кислоты к промытому водой остатку на стадии 3-5) составляет от 2:1 до 10:1.
36. Способ по п. 26 или 35, отличающийся тем, что концентрация разбавленной серной кислоты на стадии 3-5) составляет от 5 до 20%.
37. Способ по п. 26 или 35, отличающийся тем, что промывочную жидкость, полученную после промывки водой и фильтрования на стадии 3-5), применяют при нейтрализации промытого водой остатка на стадии 3-2).
38. Способ по п. 15 или 26, отличающийся тем, что очищенный продукт на стадии 6) подвергают обжигу с получением оксида железа.
