Использование марганец-ванадиевого концентрата для интенсификации обжига ванадийсодержащих конвертерных шлаков

Особенности переработки ванадийсодержащих металлургических шлаков на стадии очистки производственных стоков методом озонирования. Влияние продолжительности обжига шлака на степень извлечения водорастворимых и кислоторастворимых соединений ванадия.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 30.07.2017
Размер файла 34,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование марганец-ванадиевого концентрата для интенсификации обжига ванадийсодержащих конвертерных шлаков

Н.Ф. Данилов

Аннотация

В содовой технологии переработки ванадийсодержащих конвертерных металлургических шлаков на стадии очистки производственных стоков методом озонирования образуется осадок марганец-ванадиевого концентрата, содержащий оксиды ванадия (V) и марганца (IV). Исследовано влияние этого концентрата при добавлении к шлако-содовой шихте на результаты окислительно-натрирующего обжига при оптимальных температуре и соотношении реагентов. Обнаружено увеличение выхода водо- и кислоторастворимых соединений ванадия в огарке за счёт положительного влияние марганцевых соединений, являющихся переносчиком кислорода из воздуха к соединениям ванадия в шлаке. Определено оптимальное количество добавки концентрата к шихте, зависящее от количественного содержания в нём оксидов ванадия в высшей степени окисленности, которые являются центрами для натрирования при обжиге. Добавка концентрата может быть полезна и рекомендована действующему производству ванадиевых соединений вне зависимости от вида щелочной добавки на стадии обжига.

Ключевые слова: ванадийсодержащий шлак, окислительно-натрирующий обжиг, марганец-ванадиевый концентрат, увеличение выхода ванадия, растворимые соединения ванадия и марганца.

По современным представлениям марганец и его соединения в ванадийсодержащем шлаке, наряду с железом, являются активными окислителями ванадия и переносчиком кислорода из воздуха через твёрдую фазу при обжиге. Представляет интерес добавка соединений марганца в систему. В качестве источника марганца был использован марганец-ванадиевый концентрат (МВК), получаемый при озонировании стоков ванадиевого производства.

Переработку ванадийсодержащих конвертерных шлаков с содовой добавкой осуществляют по патенту [1]. Механизм окисления составляющих шлака подробно изучен в [2-5]. Механизм и характер окисления шлака с щелочными добавками изложен в [6-7]. Особенности взаимодействия в присутствии марганца представлены в [8]. Другие методы получения MnO2 и механизм его образования изложены в [9-10]. Ранее установлено [11], что осадок МВК, получаемый при озонировании стоков производства на стадии их очистки, содержит частицы твёрдой фазы, состоящей из зародышевых частиц V2O5, полимерных соединений ванадия и марганца сложного состава и осаждённых на них частиц MnO2. Этот осадок нерастворим в воде, слабых растворах кислот и щелочей.

В данной работе в качестве сравнения использовался шлак с содержанием ванадия V2O5 и марганца в пересчете на MnO до 23 % масс. И 11 %масс, соответственно. Содержание основных участвующих в процессе обжига компонентов МВК и шлака приведено в таблице № 1.

Таблица № 1

Содержание основных компонентов МВК и шлака (масс. %)

Проба

V2O5 ±Д

P ±Д

MnO ±Д

S ± Д

FeO

МВК

14,3 ± 0,3

0,073 ± 0,01

53,4 ± 0,9

0,25 ± 0,07

0,52±0,05

Шлак

22.34±0,5

0,020±0,005

11,0±0,3

0,056±0,017

31,32±0,5

Осажденный при получении МВК может содержать до 60 % влаги, которая удаляется полностью при термической обработке выше 400 єС.

В представленной работе определены факторы, влияющие на перевод ванадия в растворимые соединения под влиянием добавки МВК: температура, соотношение Na2O:V2O5, режим перемешивания, продолжительность термической обработки шлако-содовой шихты. Анализ обожжённого материала проводился методом титрования по утверждённым методикам.

Действие марганца в МВК при обжиге положительно сказывается при образовании ванадатов натрия. Поэтому его дозировка соответствовала количеству добавляемого в шихту карбоната натрия.

В опытах использовалось количество МВК в соотношениях 0,25; 0,50; 1,00 относительно взятого количества соды. Температура обжига 850 єС, соотношение Na2O:V2O5=0,5-1 (мольное), количество МВК - 1,62; 3,25; 6,50 масс. %. ванадий шлак озонирование водорастворимый

На первом этапе исследований проведен анализ продолжительности проведения окислительно-натрирующего обжига с добавкой [МВК / сода] = [0,50 / 1] для определения оптимальной продолжительности извлечения ванадия (см. рис. 1).

Рис. 1. - Влияние продолжительности обжига шлака при 850 єС с МВК 0,5-1 на степень извлечения водорастворимых и кислоторастворимых соединений ванадия, в пересчете на V2O5

Полученные результаты показывают, что наиболее оптимальным временем окислительно-натрирующего обжига является интервал времени от 90 до 120 минут как для извлечения водорастворимых соединений ванадия, так и для кислоторастворимых.

Далее были получены результаты обжига шихты в присутствии МВК с разным его содержанием, представленные в таблице № 2 в виде зависимости количеств образовавшихся растворимых соединений ванадия в пересчете на V2O5 от продолжительности обжига.

Из результатов анализа влияния добавки МВК в шлак при окислительно-натрирующем обжиге можно заключить, что ведение МВК при соотношении 0,25-0,5 положительно влияет на выход водорастворимых соединений ванадия, но на кислоторастворимые соединения добавка оказывает меньшее влияние. Повышение соотношения МВК/сода до 1,00 не приводит к увеличению выхода. Также стоит учитывать, что максимальный эффект выхода водо- и кислоторастворимых соединений наблюдается через 2 часа после загрузки шихты в печь при этом облегчается перемешивание и снижается спекание шихты.

Таблица № 2

Влияние добавки [МВК / сода] = [0,25; 0,50; 1,00 / 1,00] на степень извлечения водорастворимых и кислоторастворимых соединений ванадия

пп.

Без добавки

0,25 МВК

0,50 МВК

1,00 МВК

б В/Р

V2O5, %

б К/Р

V2O5, %

б В/Р

V2O5, %

б К/Р

V2O5, %

б В/Р

V2O5, %

б К/Р

V2O5, %

б В/Р

V2O5, %

б К/Р

V2O5, %

90 мин

28,15

76,34

30,18

80,39

29,16

79,99

28,51

70,83

26,62

75,34

30,47

83,37

28,51

76,63

28,51

74,31

26,63

76,36

30,20

78,14

29,66

75,28

27,66

72,52

120 мин

30,19

75,15

27,78

77,53

28,50

78,90

29,52

77,30

29,95

73,95

28,84

77,57

28,50

79,02

29,16

73,72

29,86

77,17

28,46

80,75

27,82

80,06

29,69

78,65

310 мин

24,08

74,97

23,08

78,72

22,70

79,56

21,34

76,67

23,07

69,92

22,03

75,62

22,71

77,24

21,53

74,08

23,60

72,95

19,67

75,94

22,35

78,98

21,72

75,36

Полученный результат можно объяснить следующим образом. В процессе обжига смеси шлак+MnO2 происходит разложение MnO2 и повышение избыточного давления кислорода в образце. Образуются метаванадат и пированадат марганца, а также происходит образование ванадатов и оксидов, имеющих различную растворимость в кислых растворах. При 850 °С образуется твёрдый раствор. Марганец переходит в фазу Mn2O3, находящуюся в равновесии с твёрдым раствором на основе пированадата марганца, а присутствие железа приводит к образованию фазы со структурой гематита, которая представляет собой сложный твёрдый раствор Fe2x-2y-2zMn2xCr2yAl2zO3, где x+y+z ? 1.

Таким образом установлено, что добавка в шихту МВК оказывает положительное влияние на перевод ванадия в растворимые соединения, доза ее должна составлять от 0,25 до 0,5 % масс от количества соды или 1,62-3,25 % масс. шлака.

Литература

1. Пат. 2230128 Рос. Федерация, МПК C22B34/22. Способ переработки ванадийсодержащих конвертерных шлаков / Данилов Н.Ф., Вдовин В.В., Карпов А.А., Каменских А.А., Кудряшов В.П. - № 2003109343/02; заявл. 03.04.2003; опубл. 10.06.2004, Бюл. №16.- 5 с.

2. Амирова С. А., Печковский В.В., Варской Б.Н. Исследование механизма окисления ванадийсодержащего шпинелида // Журнал физической химии.- 1963.- Т. 37, № 7.- С . 1603-1606

3. Ватолин Н. А., Молева Н. Г., Волкова Г. И., Сапожникова Т. В. Окисление ванадиевых шлаков / М.: Наука, 1978.- 153 с.

4. Амирова С. А., Печковский В. В., Прохорова В. Г., Жебелева Т. В., Лежнёва А.А. Окисление марганец-ванадиевой шпинели кислородом // Журнал физической химии.- 1964.- Т. 38, № 1.- С. 108-112

5. Амирова С. А., Печковский В. В., Прохорова В. Г., Островская Т.В., Лежнёва А.А. Окисление железо-ванадиевой шпинели кислородом // Журнал физической химии.- 1964.- Т. 38, № 4. - С. 916-920

6. C.P.J. Vanvuuren, P.P. Stander. The oxidation of FeV2O4 by oxygen in a sodium carbonate mixture”, Miner. eng., Vol. 14, No.7, 2001, pp. 803-808.

7. Wen-chen Song, et al. Extraction of vanadium from molten vanadium bearing slag by oxidation with pure oxygen in the presence of CaO /Trans. nonferrous met. soc. China, Vol. 24, 2014, pp. 2687?2694.

8. Фотиев А.А., Сурат Л.Л., Козлов В.А. Физико-химические основы переработки ванадийсодержащих концентратов с добавками пиролюзита / Екатеринбург: УрО РАН, 1994. - 131 с.

9. Старостин А.Г., Потапов И.С. Особенности получения покрытия диоксида марганца методом термолиза на танталовом аноде конденсатора // Инженерный вестник Дона, 2014, №1 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2014/2270/.

10. Старостин А.Г., Кузина Е.О., Федотова О.А. Прогнозирование продуктов разложения нитрата марганца // Инженерный вестник Дона, 2014, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2014/2581/.

11. Данилов Н. Ф., Каменских А. А., Карпов А. А., Красавин А. П. и др. Технические предложения по процессу очистки сливной воды ферросплавного производства с использованием метода озонирования // Химия, технология и применение ванадия: доклады VIII Всероссийской конференции:.- Чусовой: ЧМЗ, 2000. - С. 54-58.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Физико-механические свойства металлургических шлаков. Производство пемзы из доменного шлака. Анализ переработки сталеплавильных шлаков. Перспективы применения центробежно-ударной техники для переработки металлургических шлаков. Способы грануляции шлака.

    реферат [1,2 M], добавлен 14.10.2011

  • Проблема промышленного получения ванадия. Способ окислительного обжига с хлоридами. Принципиальная технологическая схема переработки ванадиевого шлака спеканием с хлоридами. Конденсация четыреххлористого титана. Резервуар для приема 25% аммиачной воды.

    дипломная работа [2,3 M], добавлен 26.10.2014

  • Сущность выплавки титановых шлаков руднотермическим способом. Процессы окислительного и восстановительного обжига ильменитового концентрата. Восстановление обожённого материала в аналогичной печи с использованием в качестве восстановителя кокса.

    курсовая работа [81,3 K], добавлен 19.02.2009

  • Обзор способов переработки молибденитового концентрата, все достоинства и недостатки каждого из них. Расчет рационального состава концентрата. Выбор и расчет основного оборудования и вспомогательного оборудования. Методы очистки отходящих газов из печи.

    курсовая работа [2,0 M], добавлен 10.03.2015

  • Способы переработки молибденитового концентрата, подбор экономически и технологически выгодного варианта. Расчет процесса обжига молибденитового концентрата, суточного материального баланса. Рациональный состав огарка, количество и состав отходящих газов.

    курсовая работа [733,8 K], добавлен 04.08.2012

  • Классификационные признаки золы и шлаков для последующей технологии переработки. Опыт утилизации золы в европейских странах. Проблемы индустрии строительных материалов России по нерудным материалам и использованию золы-уноса, шлаков. Ведущие компании РФ.

    статья [966,8 K], добавлен 17.07.2013

  • Свойства, химическая формула и способы получения оксида ванадия. Общая характеристика основных технологий извлечения ванадия из отходов промышленных производств. Проблемы переработки отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства.

    курсовая работа [62,9 K], добавлен 11.10.2010

  • Мартеновские шлаки как силикатные системы с различным содержанием железных окислов. Общая характеристика методов переработки и утилизации мартеновских шлаков. Анализ требований к шлаковому щебню и шлаковому песку, применяемому в дорожном строительстве.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 16.01.2014

  • Технологическая схема получения цинка. Обжиг цинковых концентратов в печах КС. Оборудование для обжига Zn-ых концентратов. Теоретические основы процесса обжига. Расчет процесса обжига цинкового концентрата в печи кипящего слоя. Расчет оборудования.

    курсовая работа [60,0 K], добавлен 23.03.2008

  • Печи для обжига сульфидных концентратов в кипящем слое. Научные основы окислительного обжига медных концентратов. Оценка выхода обоженного медного концентрата и его химический и рациональный состав. Определение размеров печи для обжига в кипящем слое.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 26.10.2022

  • Строение и свойства топливных шлаков. Агломерированные шлаки и золы. Способы механизированного получения шлаковой пемзы. Производство удобрений из шлаков. Способы получение комплексных удобрений. Основные недостатки смесей из пористых материалов.

    реферат [167,6 K], добавлен 14.10.2011

  • Пирометаллургическая технология получения вторичной меди. Распределение основных компонентов вторичного медного сырья по продуктам шахтной плавки. Шлаки цветной металлургии. Перспективы применения центробежно-ударной техники для переработки шлаков.

    реферат [25,8 K], добавлен 13.12.2013

  • Сущность расчета рационального и химического составов сырого (необожжённого) концентрата по соотношениям атомных масс. Составление материального баланса предварительного обжига цинковых концентратов. Тепловой баланс обжига, приход и расход тепла.

    контрольная работа [29,7 K], добавлен 01.06.2010

  • Способ переработки магниевого скрапа. Способ переработки магниевых шлаков, содержащих металлический магний, хлористые соли и оксид магния. Разработка концепции технологических процессов утилизации хлоридных отходов титаномагниевого производства.

    контрольная работа [188,2 K], добавлен 14.10.2011

  • Разработка составов огнеупорной композиции для производства керамического кирпича методом полусухого прессования. Особенности структурообразования масс в процессе обжига. Анализ влияния температуры обжига на изменение физико-механических свойств образцов.

    дипломная работа [1,8 M], добавлен 31.12.2015

  • Составление материальных балансов процесса обжига. Обзор основных составляющих агломерационной шихты, особенностей её подготовки к работе. Исследование процесса спекания. Расчет оптимального состава шихты агломерирующего обжига свинцовых концентратов.

    курсовая работа [411,5 K], добавлен 06.05.2013

  • Описание шлаков, фосфорной кислоты и побочных продуктов, которые являются отходами цветной металлургии. Влияние температуры и продолжительности на степень превращения хлорида цинка. Характеристика оптимального режима при использовании хлорида железа.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.12.2017

  • Проект реконструкции технологии и рудной базы древнего металлургического производства Северной Евразии. Изучение металлургических шлаков Синташта и Аркаим. Эксперименты по строительству печи, прогреву ее, обжигу руды, плавке руд в тигле и в печи.

    реферат [2,6 M], добавлен 28.01.2014

  • Свойства и особенности переработки сталеплавильных шлаков. Расчет доменной шихты. Влияние содержания метеллоконцентрата в доменной шихте на показатели доменной плавки. Организация и экономика производства. Охрана жизнедеятельности и окружающей среды.

    дипломная работа [337,7 K], добавлен 01.11.2010

  • Ферромарганец как сплав марганца и железа, применение в металлургии. Главное предназначение электродной массы. Щебень и песок из шлаков марганцевых ферросплавов. Материал абразивный из ферросплавных шлаков. Флюсы для электрошлакового переплава сталей.

    презентация [692,7 K], добавлен 08.06.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.