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 14.10.2011Проблема 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 26.10.2014Сущность 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 19.02.2009Обзор 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 10.03.2015Способы 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 04.08.2012Классификационные 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 17.07.2013Свойства, 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 11.10.2010Мартеновские 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 16.01.2014Технологическая 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 23.03.2008Печи 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 26.10.2022Строение 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 14.10.2011Пирометаллургическая 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 13.12.2013Сущность 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 01.06.2010Способ 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 14.10.2011Разработка 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 31.12.2015Составление 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 06.05.2013Описание 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 20.12.2017Проект 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 28.01.2014Свойства 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 01.11.2010Ферромарганец 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