Введення
Ванадій являє собою широко поширений елемент, що має важливе народногосподарське значення і визначає якість сучасної металопродукції. Великі промислові запаси ванадійсодержашіх руд (Росія, ПАР) і відносно невисока вартість ванадію дають право вважати його найбільш переважним металом при виплавці економнолегованих сталей. У Найбільшою мірою ванадій використовують в металургії як легуючої добавки при виробництві високоміцних конструкційних і швидкорізальних сталей. Важливими сферами його застосування є також авіакосмічна і хімічна промисловості, зокрема, виробництво сірчанокислотних каталізаторів.
1. Одержання оксиду ванадію
Оксид ванадію V2O5-червоні або червоно-желгие кристали, малорозчинні у воді. Щільність V2O5 3,36 г/см3, температура плавлення 670 В° С. Оксид ванадію легко розчиняється в лугах з утворенням ванадатів-солей ванадієвих кислот.
Чистий оксид ванадію є вихідним сировиною для отримання ковкого ванадію, а також застосовується в якості каталізатора при виробництві сірчаної кислоти і в багатьох процесах органічного синтезу. До 95 % Отриманого ванадію використовується у виробництві спеціальних сталей. p> Попутне витяг оксиду ванадію можливе за переробці бокситів способом Байєра і комбінованим способом Байєр-спікання, а також при переробці алунітов. Зміст V2O5 в алюмінієвих рудах становить 0,025-0,15%. Витяг V2O5 в розчин при вилуговуванні досягає 65% від вмісту в руді і в основному залежить від умов вищслачнвання. Iipі вилуговуванні з добавкою вапна витяг V2O5 різко знижується, так як утворюється малорозчинний ванадат кальцію.
У розчинах глиноземного виробництва ванадій знаходиться в вигляді ванадату натрію Na3VO4. З підвищенням концентрації лугу в розчині і зниженому температури розчинність ванадату натрію зменшується. У присутності інших солей натрію (карбонатів, сульфатів, фосфатів і фторидів) розчинність ванадату натрію в лужних розчинах також знижується. Ванадій поступово накопичується в розчинах глиноземного виробництва. Помітне осадження ванадату натрію при декомпозиції разом з гіроксідом алюмінію починається при вмісті в алюмінатного розчині V2O5 0,5 г/л.
Ванадій витягують з частини маточного розчину, який упарюють до Na2Oк 200-250 г/л. Необхідну частку маточного розчину, що підлягає висновку з процесу для виділення ванадію, знаходять з умови, щоб концентрація V2O5 в алюмінатного розчині становила 0,5-0,6 г/л. Упаренний до змісту Na2Oк 200-250 г/л матковий розчин охолоджують до 15-30 В° С. При охолодженні з розчину виділяється в осад ванадієвий концентрат, який являє собою складну суміш з'єднанні ванадію, фосфору, фтору та ін Зміст V2O5 в концентраті в перерахунку на суху речовину становить 15-18%. Розчин відділяють від концентрату і повертають у процес, а з концентрату виділяють V2O5.
На вітчизняних заводах застосовують аміачну схему отримання оксиду ванадію з концентрату. Для очищення від фосфору, фтору н інших домішок концентрат розчиняють у воді і обробляють гіпсом з одночасною централізацією розчину кислотою. Фосфор при цьому переводиться в осад у вигляді Са3 (РО4) 2, фтор - у вигляді CaF2, осідають також домішок кремнію, заліза і алюмінію. З очищеного від домішок розчину за допомогою хлористого амонію або сульфату амонію ванадій виділяють в осад, який прожарюють н отримують безводний оксид V2O5.
Значна частина домішок може бути виділена з маточного розчину попередньо, при цьому виходить більш багатий ванадієвий концентрат. Для цього упаренний матковий розчин охолоджують до 60 В° С при перемішуванні. У таких умовах частина соди, сульфатів, фтору і органічних речовин переходить осад, а ванадій залишається в pacтвope.
2. Приклади використання вилучення ванадію з відходів промислових виробництв
2.1 Ванадій з відпрацьованих каталізаторів
Каталізатори, що містять оксиди ванадію, які знаходять застосування, наприклад, для виробництва малеїнового ангідриду шляхом окислення бутану киснем, в процесі роботи втрачають свою активність. Для регенерації каталізатора проводять обробку його восстановителями. Проте активність і селективність регенерованого каталізатора досить швидко знижуються і відновну обробку доводиться повторювати через нетривалий час. Відомий спосіб, згідно з яким пентаксід ванадію, що міститься у відпрацьованому каталізаторі, обробляють тіонілхлоридом або фосгеном з отриманням летючого оксихлориду ванадію, який у свою чергу по відомим способам знову перетворюють на пентаксід ванадію. Ще з більшою ефективністю пентаксід ванадію може бути виділений з відпрацьованого каталізатора шляхом обробки зчотирьоххлористим вуглецем при температурі> 100 В° с з подальшим взаємодією газоподібної реакційної суміші з аміаком для одержання ванадату амонію.
Ці процеси не забезпечують регенерації каталізатора, вони лише дозволяють селективно витягувати міститься в ньому ванадій. У той же час вони вимагають витрачання...
