Разработка технологии производства метаванадата аммония из черных сланцев - Диссертация

Республиканское государственное предприятие "Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан" Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наукВ диссертации использованы ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 2.1153-1-75. ГОСТ 21119.2-75 (ИСО 787-3-79, ИСО 787-8-79). ГОСТ 4204-77 (СТ СЭВ 3856-82). Реактивы. ГОСТ 22939.2-78. Концентрат рутиловый. В настоящей диссертации применяют следующие термины с соответствующими определениями: Ванадийсодержащий раствор (V-раствор) - дренажные воды рудного штабеля, содержащие ванадий в степени окисления IV.Диссертационная работа посвящена решению важнейшей проблемы вовлечения в переработку нетрадиционных сырьевых источников ванадия для получения товарной продукции, пользующейся повышенным спросом в различных отраслях промышленности. Диссертационная работа выполнена в соответствии с государственными программами "Разработка научных основ и технологий создания новых перспективных материалов различного функционального назначения" (2006-2008 гг.), "Разработка технологий для создания новых редкоземельных производств переработки минерального и техногенного сырья Казахстана за 2007 г." (№ 0107РК00615 гос.регистрации) и "Научно-техническое обеспечение развития редкометалльной отрасли в Республике Казахстан за 2009-2010 гг." (№ 0109РК01413 гос.регистрации). Минерально-сырьевая база для производства редких тугоплавких металлов и редкоземельных элементов в Казахстане достаточно велика для того, чтобы создать на ее основе горно-добывающую и перерабатывающую промышленность, способную обеспечить внутренние и экспортные потребности новых отраслей техники. Таким образом, все более актуальной становится разработка новых инновационных технологий переработки уникальных черносланцевых руд региона Северо-Западного Каратау, которая связана как с получением соединений ванадия, так и с дальнейшей перспективой вовлечения в переработку забалансового сырья. Для удовлетворения растущих требований потребителей ванадия и для изготовления изделий на его основе важным позитивным шагом для Казахстана являются создание производственно-логистического комплекса по выпуску редких тугоплавких металлов, начиная от разработки месторождения и заканчивая выпуском конечной продукции, продолжение разработки новых материалов на их основе и расширение сферы потребления своей конкурентоспособной продукции.Как видно из рисунка 1, основным сырьевым источником ванадия в Казахстане являются сланцы Каратау, в которых содержится до 69,4 % металла. Их можно разделить на Большую и Малую дуги, которые тяготеют к горизонту углистых и кремнистых пород кембрийского возраста, протягивающемуся на многие километры (рисунок 2) [10]. Основную часть ванадиеносных дуговых бассейнов составляют ванадиевые руды месторождений Джебаглы и Северо-Западный Каратау, запасы которых практически неограниченны и насчитывают сотни миллионов тонн. Особенностями этих месторождений являются преобладание ванадиевых рудных тел с высоким кремниевым модулем, небольшая глубина залегания, позволяющая вести их добычу открытым способом, что предопределяет высокую экономичность переработки руд [11]. Типичный разрез верхов горизонта кремнеземистых сланцев, рудного горизонта и пород кровли следующий: - на мощные массивные черные кремнеземистые сланцы налегает пласт светло-серого кристаллического известняка мощностью 0,3-0,7 м;Дело в том, что в ходе сталелитейного бума резко повысился спрос на ванадий - он растет быстрее, чем спрос на сталь, главным образом в связи с тем, что этот металл играет важную роль в технологии упрочнения арматурной стали, которая широко используется в строительстве. Переработка руд с содержанием V2O5 более 1 %, кремнезема до 3 % и с незначительным количеством оксида кальция осуществляют преимущественно по гидрометаллургической схеме, при которой железо-ванадиевые концентраты в смеси со щелочными добавками подвергают окислительному обжигу (700-800 ?С) в присутствии соды [32], при котором ванадий переходит из трехвалентного состояния в пятивалентное соединение типа NAVO3. После обработки водой и кислотой ванадий переходит из раствора в осадок, содержание V2O5 в котором достигает 95-97 %. АО "Ванадий-Тула" предложена технология получения ванадия по следующей схеме: предварительно обожженный при температуре 750-850 ?С с добавлением известняка ванадиевый шлак выщелачивают растворами серной кислоты в две стадии. Значительную роль в технологии играют форма соединений и ионное состояние ванадия в растворе: независимо от исходного сырья и конечного продукта практически все методы переработки, очистки и получения соединений ванадия включают стадии, связанные с переводом ванадия в растворе из всех состояний в пятивалентную (анионную) форму и последующим его осаждением.Химический состав черносланцевой руды определяли методами анализа горных пород и минералов.

Содержание

Нормативные ссылки

Определения, обозначения и сокращения

Введение

1. Современное состояние сырьевой базы ванадия в Казахстане

1.1 Геохимическая и минералогическая история ванадия в углерод-кремнеземистых сланцах Северо-Западного Каратау

1.2 Мониторинг рынка ванадия и оценка способов извлечения его из черных сланцев месторождения Баласаускандык

2. Исходное сырье, методы исследований и анализа

2.1 Исходное сырье и материалы, методы исследований и анализа

2.2 Изучение физико-механических свойств черносланцевой руды

3. Исследование фазового состава черных сланцев месторождения Баласаускандык

3.1 Изучение фазового состава вмещающих пород сырья и ванадиевой минерализации углерод-кремнеземистой формации Северо-Западного Каратау

3.2 Изучение и систематизация ванадиевой минерализации черных сланцев по химико-технологическому вскрытию

3.3 Химизм образований и превращений ванадиеносной формации месторождения Баласаускандык

4. Разработка способа низкотемпературной сульфатизации с последующим выщелачиванием ванадия из черных сланцев месторождения Баласаускандык

4.1 Исследование процесса низкотемпературной сульфатизации с переводом ванадия в кислоторастворимые формы. Оптимизация основных параметров выщелачивания черных сланцев

4.2 Исследование кинетики выщелачивания сульфатизированного огарка

4.3 Ионное состояние ванадия в растворах выщелачивания. Подготовка продуктивного раствора для сорбционного аффинажа ванадия

5. Аффинаж ванадия из продуктивных растворов на ионообменной смоле Ambersep 920

5.1 Изучение процесса сорбции с определением оптимальных параметров

5.2 Закономерности процесса твердофазной десорбции ванадия и оптимизация физико-химических параметров

5.3 Закономерности процесса кондиционирования и очистки оборотных технологических растворов разрабатываемой технологии

6. Опытно-промышленные испытания технологии производства метаванадата аммония из черных сланцев месторождения Баласаускандык

6.1 Опытно-промышленные испытания технологии получения метаванадата из черных сланцев

6.2 Технико-экономическая оценка эффективности технологии получения метаванадата из черных сланцев

Заключение

Список использованных источников