Проект отделения переработки пульпы кубовых остатков с получением пентаоксида ванадия

4

Способ извлечения ванадия из конвертерных ванадиевых шлаков

2153018

Казахстан - Россия

Козлов В. А.; Шаяхметова Р. А.; Суэтин Г. Л.; Гришечкин А. И.; Аликин В. И.

Научно-производственное объединение «Ванадий -катализатор»

ОАО «Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение»

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к способам извлечения ванадия из конвертерных ванадиевых шлаков монопроцесса. В качестве исходного продукта используют необожженные ковертерные ванадиевые шлаки монопроцесса, которые выщелачивают раствором серной кислоты при градиенте рН, равном 0,1 ед. рН/мин до достижения рН раствора 3,0-4,0 с последующей фильтрацией и кислотным доизвлечением ванадия из кека. Предлагаемый способ позволяет упростить процесс извлечения ванадия из конвертерных шлаков за счет того, что в качестве исходного продукта используют конвертерные ванадиевые шлаки монопроцесса, которые не нужно подвергать окислительному обжигу, а заданные условия проведения процесса выщелачивания обеспечивают высокую степень извлечения ванадия из шлака.

5

Способ извлечения ванадия из шлаков

2090640

Россия

Тарабрин Г.К.; Бирюкова В.А.; Рабинович Е.М.; Волков В.С.; Мерзляков Н.Е.; Кузьмичев С.Е.; Тарабрина В.П.; Тартаковский И.М.

ОАО «Ванадий-Тулачермет»

Изобретение относится к способу извлечения ванадия из шлаков, включающему подготовку шлака и известняка, из дозировку, окислительный обжиг шихты, слабокислотное выщелачивание огарка, фильтрацию пульпы, промывку кека и его просушку, кислотное доизвлечение ванадия из кека, водную промывку и просушку отвального шлама, гидролитическое осаждение пентаоксида диванадия из растворов. Сущность: в качестве исходного сырья используют шлаки ЮАР, при дозировке отношения суммы оксидов кальция и марганца к пентаоксиду диванадия в шихте берут равным 0,8-1,41; окислительный обжиг ведут с постепенным увеличением температуры от 20-100oC до 830-870oC со скоростью 5-20 град/мин, слабокислотное выщелачивание осуществляют в четыре этапа: первый этап проводят при температуре 45-55oC и pH 3,7-4,1, причем подачу серной кислоты начинают при температуре 35-45oC, второй этап при температуре 56-65oC и pH 3,5-3,9, третий этап при температуре 65-75oC и pH 3,3-3,7, четвертый этап при температуре 65-71oC и pH 2,9-3,3; промывку кека проводят в две стадии: на первой кек промывают горячей водой с температурой 50-80oC и Т:Ж = 1: 0,5-1,1; на второй - раствором серной кислоты с pH 2,4-2,6 и температурой 20-70oC и Т: Ж = 1:0,5-1:1, причем перед каждой стадией промывки кека его подвергают отжигу или просушке до остаточной влажности 5-20%; гидролитическое осаждение пентаоксида

диванадия из растворов проводят в две стадии: на первой pH 1,7-1,9 и температуре 85-97oC, а на второй - при pH 2,0-2,2 и температуре 93-95oC.

6

Способ извлечения ванадия из ванадийкремнийсодержащих растворов

2100463

Казахстан

Козлов В. А; Батракова Л. Х.; Осташко Т. И.; Рабинович Е. М.; Нестеров Ю. В.;

Черкассов В.К.; Фильцев Ю.Н.; Головин В. Ф.

Институт металлургии и обогащения АН Республики Казахстан; Научно-производственное объединение "Ванадий-катализатор"

Изобретение относится к способу извлечения ванадия из ванадий- кремнийсодержащих растворов сорбцией на ионообменных сорбентах. Сущность изобретения: сорбцию ведут в присутствии марганца при поддержании молярного соотношения марганца к кремнию в исходном растворе 1,0-3,0:1,0.

7

Способ извлечения ванадия из ванадийсодержащих материалов и устройство для его осуществления

2080400

Россия

Борисенко В.П.; Волков В.С.; Рабинович Е.М.; Мерзляков Н.Е.; Кузьмичев С.Е.; Ситнов А.Г.;

Фролов А.Т.; Тартаковский И.М.;

Борисенко Б.В.

ОАО «Ванадий-Тулачермет»

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу извлечения ванадия из ванадийсодержащих материалов, включающем слабокислотное выщелачивание при pH 2,5 - 3,0 и температуре 60 - 70oC. Сущность: перед слабокислотным выщелачиванием исходный материал, взятый в виде пульпы, подвергают стадийной обработке кислотой для снижения pH пульпы при поддержании ее плотности 1150 - 1400 г/л и времени 10 - 20 мин на каждой стадии, при этом устанавливают на первой стадии pH 4, - 5,0 и температуру 25 - 40oC, на второй стадии pH 3,9 - 4,5 и температуру 40 - 48oC, на третьей - pH 3,4 - 3,9 и температуру 48 - 52oC, на четвертой - pH 3,1 -3,4 и температуру 52 - 59oC. В качестве исходного материала используют окисленные обоженные с соединениями щелочноземельных металлов ванадиевые шлаки. Устройство для осуществления указанного выше способа включает реакторы с мешалкой, систему подачи кислоты и систему нагревания пульпы, при этом система подачи кислоты выполнена из трубопровода, клапана, распределительного коллектора, жестко подсоединенного к трубопроводу после клапана и кислотопроводов, жестко присоединенных к коллектору и уходящих на различную глубину реакторов, при этом суммарное проходное сечение кислотопроводов не превышает площади сечения трубопровода подачи кислоты до клапана, коллектор выполнен с сопротивлениями, установленными в промежутках между кислотопроводами для равномерной подачи кислоты по кислопроводам и по всей высоте реактора. Кислотопроводы выполнены из кислотостойкого материала.

8

Способ выделения ванадия из растворов

2128236

Россия-Казахстан

Козлов В. А.;Седых А. М.; Каменских А. А.; Шашин А. К.; Пескишев С.Г.;Вдовин В. В.;

Зеленов В. Н.; Белоножко Н. Д.

Изобретение относится к гидрометаллургии ванадия, в частности, к способам выделения ванадия из растворов. Способ включает осаждение ванадия из раствора при рН 0,4-1,0 в присутствии осадка оксида ванадия при нагревании и перемешивании воздухом, что повышает качество осаждаемого осадка.

ОАО "Чусовской металлургический завод";

Научно- производственное объединение "Ванадий-катализатор"

9

Способ извлечения ванадия

2193072

Россия

Тарабрин Г.К.; Рабинович Е.М.; Бирюкова В.А.;

Сухов Л.Л.;Чернявский Г.С.; Кузьмичев С.Е.; Рабинович М.Е.; Шаповалов А.С.; Выговская И.В.; Полищук А.В.; Савостьянов В.С.; Назаренко Н.Н.;Дьяков А.В.;Воронцов Б.А.;Оськин Е.И.

ОАО «Ванадий-Тулачермет»

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам извлечения ванадия из ванадийсодержащего сырья и может быть использовано при производстве ванадиевой продукции. Проводят обжиг шихты, содержащей ванадийсодержащий шлак и в качестве реагентной добавки - сливной шлак силикоалюминотермического производства феррованадия, и долю реагента определяют по формуле Р = М*ДV2O5 - ДCaO, где Р - доля реагентной добавки сливного шлака силикоалюминотермического способа получения феррованадия в смеси с ванадиевым шлаком; М - коэффициент пропорциональности, равный 0,7-1,2; ДV2O5 - доля V2O5 в ванадиевом шлаке (в пересчете V2О3 на V2O5); ДCаO - доля СаО в ванадиевом шлаке. При этом используют ванадийсодержащий шлак, содержащий 63,22-64,32 вес. % суммы оксида V, Fe и Mn. Способ позволяет получить растворимые формы ванадия при окислительном обжиге и улучшить теплофизические и экологические условия обжига шихты, повысить извлечение и производительность, качество конечного продукта и утилизировать сливной шлак в собственном производстве.

10

Способ извлечения ванадия

2118389

Россия

Тарабрин Г.К.; Тартаковский И.М.;

Рабинович Е.М.; Бирюкова В.А.;

Мерзляков Н.Е.; Волков В.С.; Назаренко Н.Н.; Кузьмичев С.Е.; Шарафутдинов В.В.; Чернявский Г.С.; Воронцов Б.А.; Фролов А.Т.;

Сухов Л.Л.

ОАО «Ванадий-Тулачермет»

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения ванадия из шлаков и других ванадийсодержащих материалов, и может быть использовано при производстве ванадиевой продукции. Извлечение ванадия осуществляют по известково-сернокислотной технологии. Данный способ позволяет вовлекать в производство новое сырье - отвальные шламы ванадиевого производства. Это достигается за счет строго определенного количества вводимого известняка с учетом содержания серы в отвальном шламе. Окислительный обжиг шихты осуществляют стадийно: первая стадия от 300 до 700oC, вторая - от 700 до 800oC, третья - от 800 до 950oC, а слабокислотное выщелачивание осуществляют при Т:Ж 1:1,5 - 1:4 и ведут стадийно: первую стадию при рН 2,5 - 3,0 и температуре 35 - 65oC, вторую стадию и последующие три - пять осуществляют при рН 2,1 - 2,3.

11

Способ извлечения ванадия из отработанных катализаторов окисления диоксида серы

2081834

Россия

Касиков А.Г.; Касикова Н.И.; Хомченко О.А.;

Зинде Ю.Н.; Кудряков М.В.; Калинников В.Т.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН

Использование: извлечение ванадия из отработанных катализаторов сернокислотного производства. Сущность способа: неразмолотый ванадиевый катализатор выщелачивают водой в перколяторе при температуре не выше 30oC в присутствии восстановителя - сернистого газа. Из полученного раствора извлекают ванадий (IV) экстракцией органоминеральной смесью, содержащей 0,55 - 0,60 моль ди-2-этилгексилфосфорной кислоты и 0,54 - 0,61 моль гидроксида калия в алифатическом растворителе. Проводят реэкстракцию раствором 1М серной кислоты. Осаждают ванадий щелочным раствором.

12

Способ получения пентаоксида ванадия

2172789

Россия

Кудрявский Ю.П.; Колесников В.А.; Трапезников Ю.Ф.; Шундиков Н.А.;

Шаламов А.В.; Леханов В.Ф.

Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат"

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при получении пентаоксида из окситрихлорида титана - побочного продукта, образующегося при производстве губчатого титана. Задачей изобретения является повышение извлечения ванадия за счет сокращения стадий промывки осадка, уменьшение расхода воды и сокращение безвозвратных потерь ванадия с промводами. Способ получения пентаоксида ванадия включает разложение окситрихлорида ванадия щелочным раствором, содержащим добавки

хлорида натрия и аммонийсодержащего неорганического соединения, с получением метаванадата аммония, который затем отделяют от маточного раствора, осадок промывают, сушат и прокаливают с получением пентаоксида ванадия. В качестве добавки к щелочному раствору используют смесь нитрата аммония и хлорида натрия при соотношении 1 : 1. Стадию разложения окситрихлорида ванадия осуществляют 0,5-1,5 ч, в маточный раствор после отделения осадка дополнительно вводят щелочной реагент и направляют на стадию разложения, а в качестве щелочного реагента используют гидроксид натрия до концентрации 40-120 г/л.

13

Способ получения пятиокиси ванадия

2178468

Россия

Кудрявский Ю.П.; Стрелков В.В.; Трапезников Ю.Ф.; Шундиков Н.А.

ООО Научно-производственная экологическая фирма "ЭКО- технология"

Изобретение относится к области металлургии и неорганической химии и может быть использовано на химико-металлургических предприятиях черной и цветной металлургии для получения товарной пятиокиси ванадия из промпродуктов и/или технического V2O5. Способ включает обработку ванадийсодержащих промпродуктов щелочным реагентом, отделение нерастворимого осадка и его промывку, объединение фильтрата и промвод, введение в объединенный раствор аммонийсодержащих неорганических соединений, выделение из раствора и кристаллизацию метаванадата аммония, фильтрование суспензии, отделение осадка от маточного раствора, промывку осадка, его сушку и прокалку с получением целевого продукта. Перед введением в раствор аммонийсодержащего неорганического соединения в нем предварительно растворяют хлориды натрия и/или калия до достижения их суммарной концентрации 50-250 г/дм3. В качестве хлоридов натрия и/или калия используют галит и/или сильвинит. Кроме того, маточный раствор после отделения осадка метаванадата аммония разделяют на две части, причем в 20-50% маточного раствора растворяют аммонийсодержащие неорганические соединения, например NH4Cl и/или NH4NО3, до получения насыщенных солевых хлоридных растворов, которые затем вводят в раствор метаванадата натрия. Способ позволяет повысить степень выделения ванадия и упрощение обезвреживания сточных вод.

14

Способ получения пентаоксида ванадия

2175990

Россия

Кудрявский Ю.П.; Колесников В.А.; Трапезников Ю.Ф.

Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат"

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при получении пентаоксида ванадия из окситрихлорида ванадия - побочного продукта производства губчатого титана. Способ получения пентаоксида ванадия включает разложение окситрихлорида ванадия в щелочном растворе, введение в раствор аммонийсодержащего неорганического соединения, выделение из раствора осадка метаванадата аммония, промывку и прокалку его с получением пентаоксида ванадия. При этом окситрихлорид ванадия вводят в 1-3 н.

раствор карбоната натрия, обрабатывают неорганической кислотой до рН 1-2, нагревают до температуры 60-100oС, выдерживают 1-3 ч, нейтрализуют щелочным реагентом до рН 6-8, затем вводят в раствор аммонийсодержащего неорганического соединения, например в раствор хлорида и/или нитрата аммония. Способ позволяет уменьшить остаточную концентрацию V в маточном растворе метаванадата аммония, что приведет к снижению загрязнения водоемов.

15

Способ получения пентаоксида ванадия из техногенного сырья

2175681

Россия

Кудрявский Ю.П.; Трапезников Ю.Ф.; Стрелков В.В.; Каменских А.А.; Карпов А.А.;

Демидов А.Е.

ОАО "Чусовской металлургический завод"

Изобретение относится к металлургии. Способ получения пентаоксида ванадия из техногенного сырья включает обработку исходных ванадийсодержащих отходов, шлаков и/или промпродуктов производства щелочным реагентом, избирательное извлечение ванадия из твердой фазы в раствор, отделение раствора

метаванадата натрия от нерастворимого остатка, введение в раствор неорганической соли аммония, осаждение и кристаллизацию метаванадата аммония NH4VO3, фильтрование суспензии, промывку и прокалку с получением товарного V2O5. После обработки щелочным реагентом и отделения раствора от осадка последний дополнительно обрабатывают раствором минеральной кислоты, пульпу фильтруют, щелочные и кислые растворы объединяют, вновь фильтруют, разделяют на две части, причем в одну часть вводят щелочной реагент, а в другую часть - минеральную кислоту, полученные щелочные и кислые растворы повторно используют для обработки осадка и циркулируют до достижения концентрации ванадия в объединенном растворе 15-100 г/дм3. Последовательную обработку ванадийсодержащего техногенного сырья ведут растворами гидроксида натрия и соляной кислоты с их концентрацией 20-120 г/дм3 при Ж : Т-4-8, Т = 80-90oC и времени контакта твердой и жидкой фаз 0,5-1 ч, а объединение образующихся ванадийсодержащих щелочных и кислых растворов осуществляют в условиях взаимной нейтрализации при достижении конечной величины pH объединенного раствора (пульпы) 5-9. Способ позволяет повысить степень извлечения ванадия.

На основании патентного поиска выбором технологического решения в дипломном проекте «Проектирование отделения переработки пульпы кубовых остатков с получением пентаоксида ванадия на базе АО УК ТМК» является патент № 8 таблицы 1.1.



2. Выбор и обоснование принимаемого в проекте технологического решения

Изначально ванадий содержится в титановом шлаке - сырье для получения технического тетрахлорида титана методом хлорирования. Как известно, в процессе хлорировании титанового шлака ванадий переходит в парогазовую смесь (далее ПГС) в виде VOCl₃, затем конденсируется вместе с тетрахлоридом титана и другими примесями образуя технический тетрахлорид титана. Технический TiCl₄ очищают от ванадия химическим способом с помощью алюминиевой пудры. При этом протекает реакция:

3TiCl₄ + Al = 3TiCl₃ + AlCl₃ (2.1)

Затем трихлорид титана взаимодействует с VOCl₃ по реакций:

TiCl₃ + VOCl₃ = TiCl₄ + VOCl₂ (2.2)

Образующийся при этом VOCl₂ являясь нерастворимым в TiCl₄ выпадает в осадок и концентрируется в кубовом остатке. Пульпа кубового остатка является отходом процесса ректификации и поступает на переработку с целью извлечения ванадия.

Технологическая схема переработки ПКО с получением пентаоксида ванадия состоит из двух основных стадий: 1) переработка ПКО методом хлорирования с получением возвратного тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия технического (Рисунок 2.1); 2) получение пентаоксида ванадия из окситрихлорида ванадия гидрометаллургическим способом (Рисунок 2.2). На рисунке штриховой линией показана схема получения возвратного тетрахлорида титана.

ПКО - пульпа кубовых остатков; ОПОТТ - отделение производства очищенного тетрахлорида титана; ДК - дистилляционный куб; ТК - теплообменник кожухотрубный; ОК - оросительный конденсатор; ПГС - паро-газовая смесь; НХТ - низшие хлориды титана; ОРМЭ - отработанный расплав магниевых электролизеров; ВХ - ванадиевый хлоратор; ОРВХ - отработанный расплав ванадиевого хлоратора; г/о - газоочистка.

Рисунок 2.1 Технологическая схема переработки ПКО



Рисунок 2.2 Технологическая схема получения пентаоксида ванадия

Основные технологические показатели переработки ПКО показаны в таблице 2.1.

Таблица 2.1 Основные технологические показатели переработки ПКО

Наименование технологических параметров	Единица измерения	Величина
Содержание твердых взвесей в исходной ПКО, не более	г/дм3	200
Расход хлоргаза: - при переработке ПКО; - при хлорировании НХТ и обогащенного расплава	нм3/ч нм3/ч	10,012,0 60100
Давление хлора: - на хлорной гребенке, не более; - перед хлороподводом	кгс/см2 кгс/см2	1,5 0,30,75
Расход упаренной ПКО в хлоратор, не более	т/ч	2,5
Температура расплава: - при переработке ПКО; - при хлорировании НХТ; - при хлорировании обогащенного расплава	°С °С °С	570 ± 20 600 ± 20 600 ± 20
Температура ПГС на выходе из хлоратора	°С	320 420
Температура ПГС после ОК-1	°С	50 ± 10
Температура ПГС после ОК-3	°С	20 ± 10
Температура ПГС после ОК-2	°С	15 ± 5
Температура хладагента (воды)	°С	15 ± 10
Температура рассола на входе	°С	-17 -24
Температура тигельной печи	°С	250 ± 25
Разрежение: - в хлораторе; - после ОК-1; - после ОК 2, 3; - перед хвостовым вентилятором; - в каналах №№2, 3; - в газоходе тигельной печи	мм вод.ст. мм вод.ст. мм вод.ст. мм вод.ст. мм вод.ст. мм вод.ст.	20 70 80 120 100 130 80 140 40 100 10 50

Основные технологические показатели получения пентаоксида ванадия показаны в таблице 2.2.



Таблица 2.2 Основные технологические показатели получения пентаоксида ванадия

Наименование технологических параметров	Единица измерения	Величина
Растворение оксотрихлорида ванадия в соляной кислоте с получением исходного ванадийсодержащего раствора: - кислотность солянокислого раствора;	г/дм3	120130
- скорость подачи оксотрихлорида ванадия; - температура раствора, не более; - расход оксотрихлорида ванадия	кг/ч °С кг	150460 40 14001700
Экстракция ванадия Эксолом-А: - плотность промывного раствора; - плотность реэкстрагента; - подача исходного раствора; - подача экстрагента; - подача реэкстрагента; - подача промывного раствора	г/см3 г/см3 дм3/ч дм3/ч дм3/ч дм3/ч	1,05?1,06 1,02?1,03 300500 350770 400900 75200
Осаждение МВА из реэкстракта с последующей фильтрацией: - температура осаждения; - pН осаждения; - расход реэкстрагента; - расход аммиачной воды; - температура фильтрации; - количество МВА на фильтрацию; - количество маточного раствора	°С ед. м3/сут м3/сут °С кг/сут м3/сут	5080 7,08,0 1012 2,03,0 2550 8001000 1219
Термическое разложение МВА: - температура; - скорость подачи	°С кг/ч	330690 2045
Расшихтовка и упаковка V2O5: - количество V2O5, загружаемого в смеситель	кг	300400
Регенерация органической фазы: - температура; - время отстоя, не менее	°С сутки	6070 1
Очистка отходящих газов печей термического разложения: - разрежение в скруббере	мм вод.ст.	2050



3. Технологическая часть

3.1 Номенклатура сырья и продукции

Сырьём для получения пентаоксида ванадия служит пульпа кубовых остатков ректификационных колонн (далее ПКО), поступающая из участка производства очищенного тетрахлорида титана. Пульпа кубовых остатков ректификационных колонн (далее ПКО), состоит из тетрахлорида титана с взвешенными частицами оксихлоридов ванадия, трихлоридов титана, алюминия, железа (Таблица 3.1). Пульпа кубовых остатков поставляется сортов ПКО-1 и ПКО-2, согласно ФС РК 00202028 АО-114.

Таблица 3.1 Состав ПКО

Наименование показателей	Нормы для марок
	ПКО-1	ПКО-2
Ванадий, %, не менее	0,85	0,50
Твердые взвеси, г/л, не более	200	200

Пульпа кубовых остатков из отделения по производству очищенного тетрахлорида титана (далее ОПОТТ) перекачивается по одному из двух трубопроводов (один резервный) в приемный бак.

Конечным продуктом является пентаоксид ванадия. В соответствии с СТ АО 00202028-004 пентаоксид ванадия производится трех марок ВнО-0, ВнО-1 и ВнО-2 (Таблица ).

Таблица 3.2 Химический состав пентаоксида ванадия

Марка	Химический состав, %
	V2O5 не менее	Массовая доля примесей, не более
		V2O4	Fe	Si	Mn	Cr	S	Ti	P	CI	As	(Na+K)	С	Нерастворимый остаток	Потери при прокалке
ВнО-0	-	1,2	0,01	0,01	0,04	0,02	0,005	0,01	0,01	0,01	0,003	0,10	0,005	0,15	0,20
ВнО-1	99,3	1,4	0,05	0,05	0,04	0,02	0,005	-	0,01	0,01	0,003	0,10	-	0,20	0,20
ВнО-2	98,6	2,2	0,15	0,10	0,10	0,07	0,010	-	0,01	0,02	0,010	0,30	-	0,30	0,30

3.2 Описание основного технологического процесса

3.2.1 Переработка ПКО

Технология переработки пульпы кубовых остатков ректификационных колонн основана на последовательном хлорно-термическом выделении из них тетрахлорида титана технического возвратного и ванадия окситрихлорида технического, поэтому процесс ведется циклично. Каждый цикл рассчитан, как правило, на 1824 часа.

Технологический процесс ведут в хлорирующей установке.

Хлорирующая установка включает в себя следующие аппараты:

- два хлоратора, работающие попеременно (один в работе, другой в резерве), каждый хлоратор включает в себя узел подачи упаренной пульпы кубовых остатков, узел подачи хлора, узел водяного охлаждения токоподводов электродов, узел слива расплава с приямком и местной вентиляцией;

- три оросительных конденсатора (ОК-1, 2, 3) с погружными насосами, холодильниками типа «ТТ» (охлаждение водой или раствором хлористого кальция, поступающего из отделения по приему и передаче хлора и производства холода) и мешалками;

- три дистилляционных куба (ДК-1, 2, 3) с нагревателями, погружными насосами и холодильниками кожухотрубными (охлаждение водой);

- пылевая камера;

- баки-сборники продуктов №№1, 2, 3, 4;

- бак дозатор упаренной ПКО с шестеренчатым насосом и мешалкой;

- приемный бак ПКО;

- расходные баки ПКО с мешалками №№1, 2;

- аварийный бак;

- тигельная печь с тиглем;

- короба для слива отработанного расплава.

На первой стадии процесса переработки пульпы кубовых остатков паро-газовая смесь из хлоратора поступает в два последовательно соединенных оросительных конденсатора ОК-1, 3. Сконденсированный в баке ОК-1 промежуточный продукт - некондиционный тетрахлорид титана, подвергают очистке от твердых взвесей методом дистилляции в дистилляционном кубе №3 (ДК-3). При этом из баков-сборников пульпу кубовых остатков периодически дозируют в куб ДК-3 для очистки конденсата от ванадия. Парогазовая смесь из ДК-3 поступает в ОК-3 и там конденсируется. Дистиллят из ОК-3 поступает через перелив в баки-сборники №№1, 2, откуда его откачивают в ОПОТТ. Продукт, собирающийся в баках №№1, 2, является тетрахлоридом титана техническим возвратным. Пульпу из ДК-3 периодически откачивают в бак-дозатор и перерабатывают в хлораторе. После обогащения расплава ванадием прекращают процесс переработки пульпы кубовых остатков, увеличивают расход хлора для хлорирования низших хлоридов титана, находящихся в обогащенном хлоридном расплаве. Затем, глубоким хлорированием, из обогащенного расплава отгоняют парогазовую смесь, состоящую большей частью из окситрихлорида ванадия технического, которую конденсируют в оросительном конденсаторе №2. Некондиционный VOCI₃ подвергают очистке от твердых взвесей перегонкой в ДК-2. Дистиллят из холодильника ДК-2 (ванадия оксотрихлорид технический) поступает в бак-сборник №4, оттуда, по мере накопления, откачивают на участок получения пентаоксида ванадия или в танки склада VOCI₃. Ванадия окситрихлорид технический должен соответствовать ФС РК 00202028 АО-134.

Упаренную пульпу из ДК-2 периодически откачивают в тигельную печь на выпарку. ПГС из тигельной печи поступает в холодильник и конденсируется, а остаток твердых примесей направляют на размывку в «мокрую комнату» цеха №9.

ПГС после оросительного конденсатора поступает в трехсекционную пылевую камеру, где за счет изменения направления и падения скорости движения потока твердые частицы оседают.

Пылевую камеру периодически размывают промводой, образовавшиеся отходы откачивают в коллектор кислой канализации.

Отходящие газы по подземным каналам №№2, 3 поступают на газоочистку №5 цеха №9.

После завершения цикла отработанный расплав из хлоратора сливают в два короба, установленные в приямке.

Для проведения следующего цикла в хлоратор заливают свежий отработанный электролит из цеха №1.

3.2.1.1 Прием пульпы кубовых остатков из отделения по производству очищенного тетрахлорида титана

Пульпу кубовых остатков (ПКО) ректификационных колонн принимают по одному из двух трубопроводов (один резервный) в приемный бак. Прием ПКО производит каждая смена в количестве 10,020,0 т.

Из приемного бака ПКО перекачивают в баки-сборники №№1, 2 для дозировки в ДК-1, ДК-3.

3.2.1.2 Упаривание пульпы кубовых остатков

Упаривание ПКО производят с целью сокращения объема перерабатываемой в хлораторе пульпы, при этом отделяют 3045 % тетрахлорида титана. Из баков-сборников №1, 2 ПКО периодически упаривают в дистилляционном кубе (ДК-1). Продолжительность упарки в ДК-1 до 2 часов. Пары тетрахлорида титана технического возвратного конденсируются в кожухотрубном теплообменнике и поступают в бак-сборник №3. По химическому составу тетрахлорид титана технический возвратный должен соответствовать нормам, приведенным в ФС РК 00202028 АО-112. По мере накопления тетрахлорид титана технический возвратный откачивают в отделение по производству очищенного тетрахлорида титана.

Упаренную пульпу с содержанием твердых 300400 г/дм³ из ДК-1 перекачивают в бак-дозатор с мешалкой.

3.2.1.3 Переработка упаренной пульпы кубовых остатков с отгонкой тетрахлорида титана в хлораторе

Длительность операции до 14 часов.

Упаренную пульпу из бак-дозатора шестеренчатым насосом непрерывно подают на зеркало расплава хлоратора в количестве не более 2,5 т/ч, в зависимости от температуры расплава хлоратора. Расход пульпы регулируется изменением производительности шестеренчатого насоса. Для барботажа под расплав хлоратора подается хлоргаз по графитовому хлороподводу. Допускается временно на период ввода в работу графитового хлороподвода барботаж расплава на стадии переработки пульпы кубовых остатков вести осушенным сжатым воздухом через барботажную трубу диаметром 38 мм, изготовленную из ст. 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632.

В хлораторе протекают следующие основные реакции:

2TiCl₃ + Cl₂ = 2TiCl₄ (3.1)

VOCl₂ + K(Na)Cl = K(Na)VOCl₃ (3.2)

AlCl₃ + K(Na)Cl = K(Na)AlCl₄ (3.3)

FeCl₃ + K(Na)Cl = K(Na)FeCl₄ (3.4)

Твердые примеси пульпы (хлориды железа, алюминия, и др.), вступая во взаимодействие с хлоридами щелочных металлов, образуют малолетучие, легкоплавкие соединения и остаются в расплаве. При этом происходит насыщение расплава соединениями ванадия.



3.2.1.4 Хлорирование низших хлоридов титана

С целью максимального извлечения титана из расплава и повышения концентрации VOCI₃ в окситрихлориде ванадия технического проводят операцию хлорирования НХТ, при этом увеличивая расход хлоргаза до 60100 нм³/ч.

Продолжительность операции при работе на хлоре до 1,5 часов.

Операцию ведут до окрашивания парогазовой смеси, выходящей из хлоратора, в оранжево-красный цвет. ПГС конденсируется в титановой системе конденсации.

3.2.1.5 Хлорирование обогащенного расплава с отгонкой окситрихлорида ванадия

Продолжительность операции до 8,0 часов.

При окрашивании парогазовой смеси в оранжево-красный цвет, газы переводят на ОК-2 (ванадиевую систему) и производят глубокое хлорирование обогащенного соединениями ванадия расплава.

При этом протекает следующая основная реакция:

VOCl₂ + ?CI₂=VOCl₃ (3.5)

Окончание процесса хлорирования ванадия определяют по снижению температуры ПГС на выходе из хлоратора и изменению цвета парогазовой смеси (из оранжево-красного в белый).

После окончания процесса отгонки VOCI₃ прекращают подачу хлоргаза в хлоратор. Расплав из хлоратора сливают в два короба, установленные в приямке.

3.2.1.6 Дистилляция тетрахлорида титана

TiCI₄ из ОК-1, подвергают очистке в дистилляционном кубе (ДК-3) с предварительной закачкой в ДК-3 из баков-сборников №№1, 2 исходной ПКО в количестве до 3 тонн через каждые 34 часа работы ДК-3. Упаренную пульпу откачивают в бак-дозатор и перерабатывают в хлораторе вместе с упаренной в ДК-1 ПКО.

ПГС из ДК-3 поступает и конденсируется в оросительном конденсаторе ОК-3. Сконденсировавшийся TiCI₄ из ОК-3 поступает в баки-сборники №№1, 2. Из баков-сборников №№1, 2 по мере накопления TiCI₄ откачивают в отделение по производству ОТТ.

3.2.1.7 Дистилляция окситрихлорида ванадия

VOCI₃, содержащий твердые взвеси, очищают путем дистилляции в дистилляционном кубе (ДК-2). Пары технического VOCI₃ конденсируют в кожухотрубном теплообменнике. Сконденсированный дистиллят самотеком поступает в бак-сборник №4. Ванадия окситрихлорид технический, соответствующий ФС РК 00202028 АО-134, по мере накопления откачивается на участок производства пентаоксида ванадия или в танки склада VOCI₃.

Накопившуюся в ДК-2 упаренную ванадийсодержащую пульпу с содержанием твердых более 400 г/дм3 откачивают в тигельную печь на выпарку и сушку. ПГС из тигельной печи поступает в холодильник, конденсируется и сливается в бак-сборник №4. Тигель с сухим остатком после охлаждения отвозят в «мокрую комнату» цеха №9 на размывку.

3.2.2 Получение пентаоксида ванадия

Пентаоксид ванадия получают из технического оксотрихлорида ванадия по экстракционной технологии, в которую входят следующие переделы:

- растворение оксотрихлорида ванадия в солянокислом растворе или рафинате с получением исходного ванадийсодержащего раствора;

- экстракция ванадия Эксолом-А;

- промывка экстракта от титана;

- реэкстракция ванадия;

- осаждение метаванадата аммония (МВА) из реэкстракта с последующей фильтрацией;

- термическое разложение МВА до порошкового пентаоксида ванадия;

- расшихтовка и упаковка пентаоксида ванадия в партии готовой продукции;

- регенерация органической фазы.

3.2.2.1 Передел растворения оксотрихлорида ванадия в солянокислом растворе с получением исходного ванадийсодержащего раствора

Исходный ванадийсодержащий раствор получают растворением технического оксотрихлорида в солянокислом растворе (120130) г/дм3 или растворе, приготовленном с использованием рафинатов экстракционного передела. Процесс растворения протекает со значительным выделением тепла по следующим реакциям:

VOCl₃ + H₂O = VO₂Cl+2HCl+Q(3.6);

TiCl₄ + 2H₂O = Ti(OH)₂Cl₂ + 2HCl + Q(3.7);

FeCl₃ + 2H₂O = Fe(OH)₂Cl + 2HCl + Q(3.8);

Увеличение температуры процесса более 40°С приводит к восстановлению ванадия (V) до ванадия (IV) по реакции:

2VO₂Cl + 4HCl = 2VOCl₂ + 2H₂O + Q(3.9);

Поэтому реакционная смесь охлаждается до (2040)°С посредством теплосъёма через водяную рубашку реакторов гидролиза оксотрихлорида ванадия. С повышением концентрации соляной кислоты до 160 г/дм³ образуется оксохлорванадиевая кислота:

VO₂Cl + 2HCl = H₂VO₂Cl₃ + Q(3.10);

Наличие в исходном растворе ванадия (IV) приводит к снижению извлечения на стадии экстракции, так как ванадий (IV) не экстрагируется Эксолом-А.

Узел растворения технического оксотрихлорида ванадия состоит из двух приемных баков с весоизмерительными устройствами и двух реакторов, снабженных водяными рубашками и барботерами для подачи воздуха, насосов КНЗ 6/30. Технический оксотрихлорид ванадия на растворение подается со скоростью (150460) кг/ч под слой солянокислого раствора. Готовый исходный ванадийсодержащий раствор закачивается в напорный бак, из которого поступает на экстракцию.

Отходящие газы от узла растворения улавливаются местным отсосом и направляются на нейтрализацию в цех №9.

3.2.2.2 Передел экстракции ванадия эксолом-А

Процесс экстракции ванадия (V) Эксолом-А из солянокислого раствора протекает по гидратно-сольватному механизму.

Полнота извлечения ванадия из исходного раствора в органическую фазу достигается за шесть противоточных ступеней экстракции. Процесс экстракции можно представить следующим уравнением:

H₂VO₂Cl₃ + S + H₂O + HCl H₂VO₂Cl₃SH₂OHCl, (3.11)

где S - экстрагент (Эксол-А).

Процесс экстракции происходит следующим образом. Исходный ванадийсодержащий раствор из напорного бака через расходомер поступает на I-ю ступень экстракции, в противотоке к нему движется органическая фаза, которая поступает из своего напорного бака через соответствующий расходомер на VI-ю ступень экстракции. Пройдя шесть ступеней экстракции, насыщенная органическая фаза поступает на промывку от титана на VI-ю ступень промывки, а рафинат с VI-ой ступени экстракции поступает в бак-сборник рафината.

3.2.2.3 Передел промывки экстракта от титана

В процессе экстракции, помимо ванадия, в органическую фазу переходит титан. Промывка от титана осуществляется раствором соляной кислоты до содержания титана в нем до (0,010,02) г/дм³.

Передел промывки состоит из напорного бака одного четырехъячеечного и одного двухъячеечного экстракторов. Процесс промывки происходит следующим образом. Промывной раствор из напорного бака через расходомер поступает на 1-ю ступень промывки и движется в противотоке к насыщенной органической фазе. Пройдя шесть ступеней промывки, отмытая от титана органическая фаза, поступает на VI-ю ступень реэкстракции, а промывной раствор с VI-ой ступени промывки, объединяясь с исходным раствором, поступает на экстракцию.

3.2.2.4 Передел реэкстракции ванадия

В качестве реэкстрагента используется раствор соляной кислоты. Полная реэкстракция ванадия из органической фазы происходит при плотности раствора реэкстрагента 1,02?1,03 г/см3 в шесть ступеней в противотоке. При этом оксохлорванадиевая кислота разрушается и экстрагируемый комплекс распадается по реакции:

H₂VO₂Cl₃SH₂OHCl = VO₂Cl + S + H₂O + 3HCl (3.12)

Передел реэкстракции состоит из напорного бака одного четырехъячеечного и одного двухъячеечного экстракторов, баков органической фазы и реэкстракта.

Процесс реэкстракции происходит следующим образом. Реэкстрагент из напорного бака через расходомер подается на 1-ю ступень реэкстракции, двигаясь в противотоке к отмытой от титана органической фазе. Пройдя шесть ступеней реэкстракции, органическая фаза, отмытая от ванадия, с 1-ой ступени реэкстракции самотеком сливается в бак экстрагента и оттуда возвращается на экстракцию, а реэкстракт собирается в баке реэкстрагента и оттуда поступает на осаждение.

3.2.2.5 Осаждение метаванадата аммония (МВА) из реэкстракта с последующей фильтрацией

Осаждение МВА из реэкстракта достигается обработкой водным раствором аммиака. При этом протекают следующие реакции:

HCl + NH₄OH NH₄Cl + H₂O (3.13)

VO₂Cl + NH₄OH VO₂(OH) + NH₄Cl (3.14)

VO₂(OH) + NH₄OH VO₂(NH₃)OH + H₂O(3.15)

VO₂(NH₃)OH NH₄VO₃ (3.16)

Хлористый водород взаимодействует с аммиачной водой с образованием хлорида аммония, а ванадий образует гидраты, которые растворяются в избытке аммиака. Из перенасыщенных растворов при температуре (5080)°С и pН=78 выпадает МВА.

Узел осаждения МВА состоит из реакторов, снабженных водяной рубашкой, и барботеров для подачи воздуха и пара, приемных танков аммиачной воды, промежуточного бака, нутч-фильтров, вакуум-насосов типа РМК-3, ловушек вакуумных, бака для переработки некондиционных продуктов, фильтр-пресса и баков аммиачных стоков.

Процесс осаждения МВА проводят следующим образом. В реактор осаждения заливают, аммиачную воду, туда же подают реэкстракт до достижения pН=78. Открывают пар и нагревают реакционную смесь до (5080)°С. Процесс осаждения контролируют по переходу окраски раствора из желтой в бесцветную. После этого пар закрывают и подают воздух. Пульпу, охлажденную до (2550)°С, передают на нутч-фильтр, работающий в замкнутом цикле с вакуум-ловушкой. В качестве фильтрующего материала используется ткань типа «Бельтинг». МВА направляют на термическое разложение, сточные воды собирают в баке аммонийных стоков и вывозят в отстойник отвального хозяйства комбината.

Отходящие газы улавливаются местным отсосом и направляются на газоочистку цеха №9.

3.2.2.6 Передел термического разложения МВА до порошкового пентаоксида ванадия

Полученный метаванадат аммония, направляется на термическое разложение.

Процесс разложения МВА протекает по реакции:

2NH₄VO₃ V₂O₅ + 2NH₃ + H₂O (3.17)

Протекание процесса зависит от концентрации газообразных продуктов реакции в зоне разложения, скорости нагрева. При превышении температуры в печи выше заданной, происходит разогрев внутренней части гранул МВА и их оплавление, что приводит к загрязнению пентаоксида ванадия оксидом ванадия (IV), ионами хлора и аммония.

Для получения качественного пентаоксида ванадия необходимо соблюдать температурный режим.

Узел термического разложения МВА включает в себя вращающуюся электропечь, скруббер с баком для улавливания пыли.

МВА периодически загружают в печь. Проходя внутреннюю полость печи, МВА разлагается по реакции (18). На выходе из печи в реторте установлен классификатор, через который пентаоксид ванадия попадает в барабан, а надситовый продукт (окатыши, оплавыши) выгружаются в промежуточную емкость. Полученный пентаоксид ванадия анализируется на содержание примесей и направляется на участок расшихтовки. Окатыши доизмельчаются и подшихтовываются в готовую продукцию. Оплавыши направляются на повторную переработку. При получении пентаоксида ванадия с завышенным содержанием тетраоксида ванадия его подшихтовывают в МВА и загружают в печь повторно.

Газы, пыль из печей направляются в двухходовой скруббер, орошаемый водой или щелочным раствором. При накоплении твердых в баке скруббера,

(2030) см осадка, пульпа откачивается в бак переработки некондиционных продуктов.

Окончательное улавливание ванадийсодержащей пыли производится в 7-ом скруббере 4-ой газоочистки цеха №9. Скрубберные воды из 7-го скруббера, по мере накопления, передаются в бак переработки некондиционных продуктов.

Извлечение ванадия из некондиционных продуктов осуществляется по существующей технологии с применением хлористого аммония и маточника после фильтрации МВА.

3.2.2.7 Передел расшихтовки и упаковки пентаоксида ванадия в партии готовой продукции

Расшихтовка - процесс усреднения по химическому, гранулометрическому составу путем механического перемешивания партий пентаоксида ванадия. Пентаоксид ванадия после термического разложения собирается в барабаны и комплектуется в среднесменные партии весом 50200 кг. Каждую партию анализируют на содержание примесей. При получении удовлетворительных результатов анализов, партии пентаоксида ванадия транспортируются на участок расшихтовки, где их комплектуют в укрупненные партии весом до 300400 кг и усредняют в перемешивающем устройстве смесителя. После усреднения укрупненная партия пентаоксида ванадия расшихтовывается в 50-литровые стальные барабаны весом до 40 кг каждый. Взвешивание барабанов производится на рычажных передвижных циферблатных весах марки РП-150 Ц-13. Параллельно с разгрузкой смесителя происходит отбор объединенной пробы, которая направляется на анализ содержания примесей согласно СТ АО 00202028-004. После получения анализов отдел технического контроля присваивает товарной партии соответствующую марку.

Для улавливания пыли смеситель оборудован циклоном. Улавливаемая пыль пентаоксида ванадия подшихтовывается к партиям готовой продукции, а отходящий воздух сбрасывается в боров производственного отсоса.

Для затаривания пентаоксида ванадия в бочки типа «Van Leer» или 250 л стальные бочки среднесменные партии комплектуются в укрупненные партии весом 170200 кг, которые усредняются и расшихтовываются аналогично вышеописанному способу. Взвешивание бочек производится на электронных весах типа ВТС-600А.

Перед расшихтовкой в тару вкладывается полиэтиленовый мешок - вкладыш. После затаривания мешок - вкладыш перевязывается нитью из полимерного материала в двух местах.

Тара перед расшихтовкой подвергается проверке правильности нанесения всех видов трафаретов, которые должны содержать следующую информацию:

-наименование предприятия-изготовителя и/или его товарный знак;

-наименование продукции и ее марка;

-масса (нетто) партии, кг;

-номер партии;

-количество мест в партии;

-дата изготовления;

-обозначение технических условий.

Трафареты должны отвечать транспортной маркировке согласно ГОСТ 14192.

Качество упаковки и маркировки проверяет контролер ОТК.

Поставка потребителю пентаоксида ванадия выполняется согласно требованиям, установленным в условиях поставки (контракте). Основанием для поставки продукции является приказ на отгрузку, выпускаемый отделом сбыта.

Поставляемая продукция транспортируется железнодорожным или автомобильным транспортом в соответствии с техническими условиями на продукцию, правилами перевозки грузов. Схемы погрузки в железнодорожные вагоны и контейнера согласовываются с местным отделением железной дороги. После погрузки вагон должен быть принят старшим мастером службы грузоперевозок и принят приемо-сдатчиком груза станции «Коршуново».

Для хранения товарной партии пентаоксида ванадия используются закрытые помещения, обеспечивающие защиту от механических повреждений, загрязнения, от действия активных химических реагентов и атмосферных осадков. Ответственность за соблюдением условий хранения продукции на складе возлагается на кладовщика цеха.

В случае выявления факта порчи продукции, упаковки в результате хранения ее с нарушением установленных требований складирования и условий хранения партии такой продукции идентифицируются, изолируются и после устранения выявленных несоответствий предъявляются персоналу ОТК для повторной приемки в соответствии СТ АО 00202028 -343.

3.2.2.8 Регенерация органической фазы

В процессе экстракции из-за насыщения органической фазы железом снижается ее активность. По этой причине органическая фаза подвергается регенерации. В реактор закачивается Эксол-А и вода, через барботер подается пар. Смесь нагревается до 6070°С. После этого пар закрывается и реактор находится на отстое не менее 1 суток. После этого водная фаза через бак-уловитель органической фазы сливается в кислую канализацию, а регенерированная органическая фаза направляется на экстракцию.

3.3 Металлургические расчеты

3.3.1 Расчет рационального состава ПКО

По данным аналитических исследований пульпа кубовых остатков (ПКО) состоит из, %: TiCl₄ 89,7 и 10,3 твердых, в том числе, %: V 0,57; Ti 1,6; Al 0,82; Fe 0,1; O 1,44; Cl 5,77. Титан находится в TiCl₄ и TiCl₃, ванадий в VOCl₂, алюминий в AlCl₃, железо в FeCl₃. Расчет рационального состава ведем на 100 кг исходной пульпы.

Определим количество VOCl₂:

Отсюда: a = 0,18 кг О; b = 0,79 кг Cl₂, с = 1,54 кг VOCl₂, т. е. в 100 кг ПКО содержится 1,54 кг VOCl₂ (V 0,57 кг; O 0,18 кг; Cl 0,79 кг.) Аналогично находим, что количество TiCl₄ равно 88,97 кг (Ti 22,46 кг; Cl 66,51 кг); TiCl₃ 5,15 кг (Ti 1,6 кг; Cl 3,55 кг); AlCl₃ 4,05 кг (Al 0,82 кг; Cl 3,23 кг); FeCl₃ 0,29 кг (Fe 0,1 кг; Cl 0,19 кг). Результаты расчета представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Рациональный состав ПКО

Вещ-ва/эл-ты	Ti	V	Al	Fe	Cl	O	Итого
TiCl4	22,46	-	-	-	66,51	-	88,97
TiCl3	1,6	-	-	-	3,55	-	5,15
VOCl2	-	0,57	-	-	0,79	0,18	1,54
AlCl3	-	-	0,82	-	3,23	-	4,05
FeCl3	-	-	-	0,1	0,19	-	0,29
Итого	24,06	0,57	0,82	0,1	74,27	0,18	100

3.3.2 Расчет материального баланса

3.3.2.1 Расчет материального баланса переработки ПКО

Расчет ведем на 1000 кг ПКО. На переработку поступает: TiCl₄ 889,7 кг; VOCl₂ 15,4 кг; TiCl₃ 51,5 кг; AlCl₃ 40,5 кг; FeCl₃ 2,9 кг.

ПКО из расходных баков подается на упаривание в дистилляционном кубе №1 (ДК-1). Упаривание ПКО производят с целью сокращения объема перерабатываемой в хлораторе пульпы, при этом отделяют 30-45 % тетрахлорида титана. Принимаем, что упарка TiCl₄ из исходной ПКО составляет 40 %. Тогда после упаривания TiCl₄ в ПКО останется: 889,7 - 889,7*0,4 = 533,82 кг.

Упаренная пульпа поступает на переработку в хлоратор, где на первой стадии производится хлорирование низших хлоридов титана (НХТ) по реакций:

2TiCl₃ + Cl₂ = 2TiCl₄ (3.18)

Из этого уравнения определим количество образующегося TiCl₄ и количество необходимого для этого хлора:

a = 11,84 кг; b = 63,34 кг, т. е. TiCl₄ образуется 63,34 кг, для этого требуется 11,84 кг хлора.

Твердые примеси пульпы (VOCl₂, AlCl₃, FeCl₃), вступая во взаимодействие с хлоридами щелочных металлов расплава (отработанный электролит магниевых ванн), образуют малолетучие, легкоплавкие соединения и остаются в расплаве. При этом происходит насыщение расплава соединениями ванадия по реакциям:

VOCl₂ + K(Na)Cl = K(Na)VOCl₃ (3.19)

AlCl₃ + K(Na)Cl = K(Na)AlCl₄ (3.20)

FeCl₃ + K(Na)Cl = K(Na)FeCl₄ (3.20)

Из этих реакции определим количество отработанного электролита, необходимое для связывания твердых частиц в расплаве:

а = 8,33 кг. Так как, калия в отработанном электролите содержится 76 % [10], общее количество электролита найдем из пропорции:

8,33 кг - 76 %

х кг - 100 %

х = 10,96 кг, т. е. для связывания 15,4 кг VOCl₂ требуется 10,96 кг электролита. Аналогично определяем количество электролита, необходимое для связывания AlCl₃ и FeCl₃. Получается 29,79 кг и 1,75 кг соответственно. Тогда расход отработанного электролита на 1000 кг ПКО составит 42,5 кг, что согласуется с данными приведенными в [1].

На второй стадии переработки ПКО производят глубокое хлорирование обогащенного соединениями ванадия расплава. При этом протекает следующая основная реакция:

2VOCl₂ + Cl₂ = 2VOCl₃ (3.21)



По этой реакции определим расход хлора и количество образующегося VOCl₃:

a = 3,96 кг; b = 19,36 кг. Результаты расчетов материального баланса приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 Материальный баланс переработки на 1000 кг ПКО

Загружено	Получено
Упаривание исходной ПКО в ДК-1
Исходная ПКО 1000 кг, в том числе: TiCl4 889,7 кг VOCl2 15,4 кг TiCl3 51,5 кг AlCl3 40,5 кг FeCl3 2,9 кг	TiCl4 возвратный 355,88 кг Упаренная пульпа 644,12 кг, в том числе: TiCl4 533,82 кг VOCl2 15,4 кг TiCl3 51,5 кг AlCl3 40,5 кг FeCl3 2,9 кг Итого: 1000 кг.
Хлорирование НХТ
Упаренная пульпа 644,12 кг, в том числе: TiCl4 533,82 кг VOCl2 15,4 кг TiCl3 51,5 кг AlCl3 40,5 кг FeCl3 2,9 кг Хлор 11,84 кг ОЭМЭ 42,5 кг Итого: 698,46 кг	TiCl4 возвратный 597,16 кг, в том числе: TiCl4 упаренный 533,82 кг TiCl4 от хлорирования НХТ 63,34 кг Обогащенный расплав 101,3 кг, в том числе: VOCl2 15,4 кг AlCl3 40,5 кг FeCl3 2,9 кг ОЭМЭ 42,5 кг Итого: 698,46 кг
Отгонка VOCl3
Обогащенный расплав 101,3 кг, в том числе: VOCl2 15,4 кг AlCl3 40,5 кг FeCl3 2,9 кг ОЭМЭ 42,5 кг Хлор 3,96 кг Итого: 105,26 кг	VOCl3 19,36 кг ОРВХ 85,9 кг Итого: 105,26 кг

3.3.2.2 Расчет материального баланса получения пентаоксида ванадия

Расчет ведем на 1000 кг VOCl₃.

Исходный ванадийсодержащий раствор получают растворением технического оксотрихлорида в солянокислом растворе (120130) г/дм³ или растворе, приготовленном с использованием рафинатов экстракционного передела. Процесс растворения протекает со значительным выделением тепла по реакции:

VOCl₃ + H₂O = VO₂Cl + 2HCl (3.22)

Определим количество воды, необходимое для растворения 1000 кг VOCl₃:

Отсюда: a = 103,87 кг, b = 683,19 кг, с = 420,68 кг.

С повышением концентрации соляной кислоты до 160 г/дм³ образуется оксохлорванадиевая кислота:

Отсюда: а = 1103,87 кг.

Полученный ванадийсодержащий раствор направляется на экстракцию. В качестве экстрагента применяется эксол-А.

Полнота извлечения ванадия из исходного раствора в органическую фазу достигается за шесть противоточных ступеней экстракции.

Процесс экстракции можно представить следующим уравнением:

H₂VO₂Cl₃ + S + H₂O + HCl H₂VO₂Cl₃SH₂OHCl (3.23)

где S - экстрагент (Эксол-А).

Определим необходимое количество реагентов и продуктов реакций:

Отсюда: a = 1584,05 кг; b = 103,87 кг; с = 210,34 кг; d = 3002,13 кг.

Затем экстракт направляется на передел реэкстракций. В качестве реэкстрагента используется раствор соляной кислоты.

Полная реэкстракция ванадия из органической фазы происходит при плотности раствора реэкстрагента 1,02?1,03 г/см³ в шесть ступеней в противотоке.

При этом оксохлорванадиевая кислота разрушается и экстрагируемый комплекс распадается по реакции:

H₂VO₂Cl₃SH₂OHCl = VO₂Cl + S + H₂O + 3HCl (3.24)

Произведем расчеты:



Отсюда: a = 683,19 кг; b = 1584,05 кг; с = 103,87 кг; d = 631,02 кг.

Осаждение метаванадата аммония (МВА) из реэкстракта достигается обработкой водным раствором аммиака. При этом протекают следующие реакции:

HCl + NH4OH = NH4Cl + H2O (3.25)

VO2Cl + NH4OH = VO2(OH) + NH4Cl (3.26)

VO2(OH) + NH4OH = VO2(NH3)OH + H2O (3.27)

VO2(NH3)OH = NH4VO3 (3.28)

Хлористый водород взаимодействует с аммиачной водой с образованием хлорида аммония, а ванадий образует гидраты, которые растворяются в избытке аммиака. Из перенасыщенных растворов при температуре (5080)°С и pН=78 выпадает МВА.

Отсюда: a = 589,3 кг; b = 899,94 кг; c = 303,07 кг.

Отсюда: а = 201,97 кг; b = 576,72 кг; с = 308,44 кг.

Отсюда: а = 201,97 кг; b = 674,82 кг; с = 103,87 кг. Необходимое количество аммиачной воды для проведения осаждения МВА: 589,3 + 201,97 + 201,97 = 993,24 кг.

Полученный метаванадат аммония направляется на термическое разложение.

Процесс разложения МВА протекает по реакции: