CC BY
23
_ВЕСТНИК ПНИПУ_
2022 Химическая технология и биотехнология № 1
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Б01: 10.15593/2224-9400/2022.1.01 УДК 669.292
М.М. Сажина, Н.Ф. Данилов, В.З. Пойлов
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕРМООБРАБОТКИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНТАОКСИДА ДИВАНАДИЯ
Ванадий является важным металлом в жизни современного человека. Основной промышленный продукт, в состав которого входит ванадий, - это пентаоксид диванадия У205. В основном он применяется в черной металлургии, а также в химической промышленности, цветной металлургии и авиакосмической отрасли промышленности. В ходе промышленного получения пентаоксида диванадия из металлургических шлаков образуются твердые отходы, в том числе отходы после стадии нейтрализации промышленных стоков ванадиевого производства, которые в течение длительного времени хранятся в отвалах промышленных зон предприятий, что оказывает негативное воздействие на окружающую среду, почву и воду.
Указанные отходы могут выступать в качестве альтернативных сырьевых источников для получения ванадийсодержащих продуктов. Способ переработки отходов определяется химическим составом отхода и начальным содержанием соединений ванадия. В данной работе рассмотрен процесс термической обработки вана-дийсодержащего отхода, образующегося при нейтрализации стоков производства пентаоксида диванадия из конвертерных шлаков по содовой технологии на АО «Чу-совской металлургический завод». Определен химический и фазовый состав отхода. Проведены лабораторные исследования процесса термической обработки с целью определения оптимальной температуры и продолжительности процесса. Установлен химический и фазовый состав материалов после термической обработки. Выявлено, что в процессе термической обработки степень перехода ванадия в растворимые соединения увеличивается и при оптимальных условиях достигает 73,4 %. По данным рентгеноспектрального анализа установлено, что в процессе термообработки ванадий частично переходит из основной фазы в фазу гипса.
Ключевые слова: ванадийсодержащий отход, термическая обработка, пяти-окись ванадия.
M.M. Sazhina, N.F. Danilov, V.Z. Poilov
Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation
THE STUDY OF THE HEAT TREATMENT PROCESS OF WASTES FROM VANADIUM PENTOXIDE PRODUCTION
Vanadium is an important metal in the life of modern man. The main industrial product, which includes vanadium, is vanadium pentoxide - V2O5, which is mainly used in ferrous metallurgy, as well as in the chemical industry and non-ferrous metallurgy, in particular, it is widely used in the aerospace industry. During the industrial production of divanadium pentoxide from metallurgical slags, solid wastes are formed, including wastes after the stage of neutralization of vanadium production industrial wastewater. Vanadium-containing wastes are stored for a long time in the dumps of industrial zones of enterprises, which has a negative impact on the environment, as well as chemical compounds that enter the human body through soil and water and have a toxic effect.
These vanadium-containing waste can be used as alternative raw materials for obtaining vanadium-containing products. The method of waste processing is determined by the chemical composition of the waste and the initial content of vanadium compounds. This paper considers the process of heat treatment of vanadium-containing waste, which is formed during the neutralization of wastewater from the production of divanadium pentoxide from converter slags using sodium technology at Chusovoy Metallurgical Plant JSC. The chemical and phase composition of the waste was determined. Laboratory studies of the heat treatment process were carried out in order to determine the optimal temperature and time length of the process. The chemical and phase composition of materials after heat treatment has been established. It was found that during the heat treatment, the degree of transition of vanadium into soluble compounds increases and reaches 73.41 % under optimal conditions. According to X-ray spectral analysis, it was found that during the heat treatment process, vanadium partially passes from the main phase to the gypsum phase.
Keywords: vanadium-containing waste, heat treatment, vanadium pentoxide.
Введение. Исчерпаемость минеральных ванадийсодержащих ресурсов и необходимость ресурсосбережения приводят к поиску путей извлечения ванадия из альтернативных сырьевых источников. В качестве таких источников могут выступать различные промышленные отходы производств, в том числе отходы с небольшим (до 5 %) содержанием ванадия, образующиеся в ходе получения основных ванадийсодержащих продуктов [1]. Ванадийсодержащие отходы в течение длительного времени хранятся в отвалах промышленных зон предприятий, что оказывает негативное воздействие на окружающую среду [2]. Таким образом, проблема переработки ванадийсодержащих отходов актуальна как с точки зрения рационального использования ресурсов, повышения извлечения ванадия из первичного сырья, так и снижения отрицательного воздействия на экологию.
Ванадий извлекают гидрометаллургическим способом из ванадийсодержащих шлаков переработки титаномагнетитовых руд. В Китае ванадиевые продукты получают в основном по двум технологиям: первая основана на обжиге шлаков с соединениями кальция и кислотном выщелачивании [3], вторая - на обжиге шлаков с соединениями натрия и водном выщелачивании [4, 5]. Твердые отходы процессов выщелачивания характеризуются высоким содержанием хрома [6-8]. Эти отходы перерабатывают методом карботермического восстановления отходов с хромитами металлов с получением феррохрома [6], методами карботермическо-го восстановления и магнитной сепарации с получением ванадий-хромсодержащего ферросплава [7], методом, включающим обжиг с добавкой СаО и выщелачивание соединений ванадия Н2Б04 и получением ванадийсодержащего раствора и твердого материала, который подвергают карботермическому восстановлению с получением феррохрома [8]. Рассмотрены технологии извлечения ванадия из отходов с использованием выщелачивания плавленой №0Н [9] и выщелачивания серной кислотой при нормальном [10] и повышенном давлении [11].
В России пентаоксид диванадия получают по известково-сернокислотной технологии на АО «ЕВРАЗ Ванадий Тула» [12] и по содовой технологии на АО «ЧМЗ» [13]. Отходы гидрометаллургического производства в основном представляют собой шламы, образующиеся после выщелачивания и нейтрализации сточных вод. В литературе описаны способы переработки отходов производства пентаоксида диванадия по известково-сернокислотной технологии. Разработаны способы обогащения шламов и предложено использовать шламы и осадки нейтрализации в качестве добавки к шихте на обжиге [14]. Предложены сернокислотные способы переработки шламов с получением ванадий-марганцевых и ванадиевых концентратов [15].
Так, способ, описанный в патенте [16], может быть использован для переработки и обезвреживания жидких ванадийсодержащих отходов производства - сточных вод, образующихся при получении различных товарных соединений ванадия: КН4У03, У2О5 и др. Данный способ включает в себя переработку ванадийсодержащих отходов производства, сорбцию ванадия из растворов в динамическом режиме на ионите полиоксиаминного типа до проскока ванадия в фильтрат, промывку ионита и десорбцию ванадия. Технический результат состоит в повышении рабочей сорбционной емкости по ванадию и в сокращении расхода ионита и реагентов.
В патенте [17] предложен метод переработки ванадиевого пром-продукта, включающий хлорирование промпродукта в расплаве хлоридов щелочных металлов в присутствии углеродистого восстановителя с получением солевых отходов и парогазовой смеси хлоридов металлов, ее конденсацию и ректификационно-химическое разделение с выделением тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, его дальнейшую переработку с получением товарного пентаоксида ванадия и ванадийсодержащих сточных вод.
Патент [18] описывает способ переработки медно-ванадиевых отходов процесса очистки тетрахлорида титана. Этот способ включает в себя следующие этапы: выщелачивание отхода водой с образованием медно-ванадиевой пульпы; добавление в пульпу гипохлорита кальция и соляной кислоты; фильтрование суспензии; образование фильтрата - раствора двухлористой меди и остатка, в составе которого медь, ванадий, железо; отправление фильтрата на процесс цементации с восстановлением, образование смеси восстановителя и медного порошка, их разделение. В результате переработки медно-ванадиевых отходов извлекается медь.
Способы переработки ванадийсодержащих отходов производства пентаоксида диванадия по содовой технологии на АО «ЧМЗ» в литературе не представлены. Такие отходы представляют собой разные по структуре, химическому и фазовому составу материалы [19].
Известные способы извлечения ванадия из концентрированного ва-надийсодержащего сырья (содержание ванадия более 10% мас.) [20] включают в себя многостадийную переработку, состоящую из следующих процессов: измельчение исходного материала; термическая обработка с добавками и без при температурах выше 650 °С; выщелачивание соединений ванадия с помощью водных, кислых и щелочных растворов; осаждение ванадия из растворов в виде У205, ванадатов кальция либо ва-надатов аммония. Поскольку процессы переработки химического отхода после нейтрализации стоков действующего производства У205 ранее не рассматривались, целесообразно установить закономерности процесса термической обработки ванадийсодержащих отходов и определить оптимальные параметры стадии. С целью выбора метода переработки отходов были изучены химический и фазовый составы, характеристики образцов ванадийсодержащих отходов.
Материалы и методы исследования. Отход действующего производства У205 представляет собой материал после нейтрализации стоков ванадиевого производства [13]. С целью определения химического (эле-
ментного) состава и фазового (минералогического) состава образец отхода был проанализирован в лаборатории центра коллективного пользования «Центр наукоемких химических технологий и физико-химических исследований» на рентгеновском дифрактометре XRD-7000 (Япония) и на электронном сканирующем микроскопе S-3400N японской фирмы HITACHI с приставкой для рентгеноспектрального анализа Bruker.
Обработку рентгенограмм проводили с использованием программного обеспечения «XRD 6000/7000 Ver. 5.21», а определение фазового состава анализируемого образца выполняли с использованием базы данных «ICDD PDF-4+ 2018». Рентгенограмма образца отхода представлена на рис. 1.
8000 -
6000 -
с
о 4000 -
О
2000 -0 -
5 15 25 35 45 55 65 75
2Theta (deg)
Рис. 1. Рентгенограмма образца отхода
В результате рентгенофазового анализа образца отхода установлено, что в нем содержится CaSO42H2O (структура минерала Gypsum, пространственная группа C2/c). Других кристаллических фаз в образце отхода не обнаружено или их содержание меньше чувствительности дифрактометра.
Для более детального изучения образца был проведен анализ образца на сканирующем электронном микроскопе Hitachi S3400-N с приставкой Bruker для рентгеноспектрального анализа, позволяющего определять химический состав проб по элементам, а также изучить поверхность и размер частиц.
Микрофотографии и спектрограммы образца представлены на рис. 2, 3.
В результате элементного анализа образца отхода установлен следующий состав: кислород (46,52 %), кремний (1,28 %), марганец (9,09 %), алюминий (0,15 %), натрий (0,64 %), ванадий (1,78 %), кальций (22,61 %),
магний (1,91 %), сера (15,84 %), фосфор (0,17 %). Образец отхода состоит из частиц пластинчатой формы в виде призматических кристаллов длиной около 30-98,5 мкм и агломератов размером около 30 мкм.
Рис. 2. Микрофотография образца отхода (увеличение 50*)
108642-
0
Исходя из того, что образец состоит из агломератов и частиц пластинчатой призматической формы, то и измерения составов были проведены для двух данных форм частиц. В точке № 1 проведен анализ агломерата, в точке № 2 - анализ частицы призматической формы. Микрофотографии и спектрограммы образцов приведены на рис. 4-7. Элементный анализ различных фаз представлен в табл. 1.
Мп
Мд
N8 А| Б| Р
V Мп
Л
12 3 4
5
6 7 8 9
Рис. 3. Спектрограмма образца отхода
V
Б
са
Рис. 4. Микрофотография образца отхода в точке 1 - агломерат (увеличение 1000*)
Са V
Л.
-Г"
10
Рис. 5. Спектрограмма образца отхода в точке 1 - агломерат
Рис. 6. Микрофотография образца отхода в точке 2 - призма (увеличение 1000*)
12
0
Мд А1 Ма I Р Б
Са
4
4
6
Рис. 7. Спектрограмма образца отхода в точке 1 - агломерат
Таблица 1
Результаты количественного анализа образца отхода
Элемент Точка 1 - агломерат Точка 2 -п ризма
Содержание элемента, мас.% Ошибка, % Содержание элемента, мас.% Ошибка, %
Кислород 40,36 4,27 49,57 5,52
Марганец 28,32 0,76 0,87 0,05
Магний 8,49 0,48 0,70 0,06
Кальций 6,15 0,20 27,34 0,82
Кремний 4,91 0,27 0,23 0,04
Ванадий 4,77 0,15 - -
Сера 2,51 0,11 21,30 0,79
Алюминий 0,67 0,06 - -
Натрий 2,46 0,18 - -
Фосфор 0,36 0,04 - -
По данным сканирующей электронной микроскопии частицы чернового марганцевого концентрата имеют 2 вида формы:
1) основные частицы в виде агломератов размером около 30 мкм. Агломераты содержат: кислород (40,36 %), марганец (28,32 %), магний (8,49 %), кальций (6,15 %), кремний (4,91 %), ванадий (4,77 %), серу (2,51 %);
2) примесные частицы пластинчатой призматической формы длиной около 30-98,5 мкм, представляющие собой гипс Са804х2И20. Частицы пластинчатой формы в виде призматических кристаллов содержат кислород (49,57 %), кальций (27,34 %), серу (21,30 %), примеси марганца (0,87 %), магния (0,70 %).
В качестве исходного образца для процесса термической обработки в лабораторных условиях был использован ванадийсодержа-щий отход после нейтрализации стоков ванадиевого производства с изначальным общим содержанием соединений ванадия 2,05 % мас. в пересчете на У205.
Лабораторные исследования термической обработки проводили в печи МИМП 3П с керамическим муфелем и программным управлением. Температура термической обработки составила от 500 до 850 °С, продолжительность - до 120 мин. Материал предварительно измельчали до фракции -0,5 мм. Для определения влияния продолжительности процесса на перевод ванадия в растворимые соединения проводили отбор проб через заданные промежутки времени. Пробы анализировали на содержание водо- и суммарнорастворимых соединений ванадия и общего ванадия в пересчете на У205 химическим способом по известным методикам [21]. Водорастворимые соединения ванадия включают в себя метаванадат натрия, растворимый в воде. Суммарно растворимые соединения ванадия включают в себя метаванадат натрия, растворимый в воде, орто- и пированадаты натрия, а также ванадаты магния, марганца, кальция, растворимые в серной кислоте с концентрацией 7 % мас. И2804. Общий ванадий включает в себя все соединения ванадия, в том числе оксидные ванадиевые бронзы.
Результаты и их обсуждение. Результаты термической обработки при 500, 700 и 850 °С с отбором проб через определенные промежутки времени (оценка скорости процесса термической обработки и его оптимальной продолжительности) представлены в табл. 2 и 3 в виде содержания в обожженном материале водо- и суммарнорастворимых соединений ванадия.
Таблица 2
Содержание водорастворимых соединений (мас. %) в зависимости от продолжительности термической обработки образца отхода при Т, равной 500, 700 и 850 °С
Т, °С Продолжительность термической обработки, мин
0 30 60 90 120
500 0,17 0,31 0,36 0,36 0,36
700 0,17 0,18 0,23 0,34 0,23
850 0,17 0,09 0,13 0,13 0,13
Таблица 3
Содержание растворимых соединений (мас. %) в зависимости от продолжительности термической обработки образца отхода при Т, равной 500, 700 и 850 °С
т, мин Продолжительность термической обработки, мин
0 30 60 90 240
500 1,12 1,34 1,42 1,58 1,50
700 1,12 1,62 1,37 1,69 1,60
850 1,12 1,62 1,63 1,80 1,85
Степень перевода ванадия в растворимые соединения определяли по следующей формуле:
а = У2°5раств • 100 %, V2O5общ
где У205 раств - аналитически определенное содержание водо- или сум-марнорастворимых соединений ванадия в обожженном материале в пересчете на У205, мас. %; У205 общ - аналитически определенное содержание общих соединений ванадия в обожженном материале в пересчете на У205, мас. %.
Рассчитанные значения представлены в табл. 4, 5.
Таблица 4
Значения степени перевода ванадия в водорастворимые соединения, %, при термической обработке отхода
Т, °С Продолжительность термической обработки, мин
30 60 90 120
500 14,03 16,29 16,29 16,29
700 7,23 9,24 13,65 9,24
850 3,57 5,16 5,16 5,16
Таблица 5
Значения степени перевода ванадия в водорастворимые соединения, %, при термической обработке отхода
Т, °С Продолжительность термической обработки, мин
30 60 90 120
500 60,63 64,25 71,49 67,87
700 65,06 55,02 67,87 64,26
850 64,29 64,68 71,43 73,41
Термическая обработка позволяет повысить содержание растворимых соединений ванадия в материале до значения 1,85 % мас. У205-Степень превращения ванадия в растворимые соединения при этом составляет 73,41 %.
С целью определения структуры материалов, исследования морфологии и кристаллографических особенностей приповерхностного слоя, а также химического (элементного) состава образец огарка отхода после термической обработки при условиях Т = 850 °С, продолжительность термической обработки - 2 ч был проанализирован на электронном сканирующем микроскопе. Микрофотографии и спектрограммы образца представлены на рис. 8, 9.
Рис. 8. Микрофотография образца огарка отхода (увеличение 100*)
- -
- M п
V N О а Ма А1 Б1 С а V М п
а
-
1
-- г к 1 нШ
Рис. 9. Спектрограмма образца огарка отхода
В результате элементного анализа образца отхода установлен следующий состав: кислород (41,35 %), кремний (1,20 %), марганец
keV
(12,08 %), алюминий (0,19 %), натрий (0,51 %), ванадий (1,52 %), кальций (23,80 %), магний (1,15 %), сера (18,01 %), фосфор (0,19 %).
Для определения примесных частиц, вкрапленных в основные частицы образцов, проводили электронно-микроскопический анализ, в котором объектом исследования являлись отдельные вкрапленные или агломерированные частицы, имеющие различную форму (габитус) и размеры. Микрофотографии и спектрограммы образцов приведены на рис. 10-13. Элементный анализ различных фаз представлен в табл. 6.
Таблица 6
Результаты количественного анализа образца огарка отхода
Элемент Точка 1 - основная фаза Точка 2 - многогранники
Содержание элемента, мас.% Ошибка, % Содержание элемента, мас.% Ошибка, %
Кислород 39,97 4,37 40,93 4,23
Марганец 31,74 0,86 15,49 0,41
Кремний 3,95 0,19 1,11 0,07
Ванадий 5,72 0,18 1,04 0,05
Алюминий 0,45 0,05 0,12 0,03
Магний 4,14 0,25 0,90 0,07
Натрий 2,20 0,17 0,43 0,05
Кальций 8,18 0,26 23,46 0,66
Сера 3,41 0,15 16,44 0,57
Фосфор 0,24 0,04 0,08 0,03
Рис. 10. Микрофотография образца огарка отхода: основная фаза (увеличение 3000*)
Согласно проведенным электронно-микроскопическим исследованиям и данным элементного состава выявлено, что частицы огарка отхода представлены двумя фазами:
1) фаза белого цвета (основная фаза), представляет собой фазу на основе марганца (31,74 %), кальция (8,18 %) ванадия (5,72 %), магния (4,14 %), кремния (3,95 %) и кислорода (39,97 %);
2) фаза серого цвета в виде спекшихся многогранников, представляет собой фазу на основе кальция (23,46 %), серы (16,44 %) марганца (15,49 %) и кислорода (40,93 %) - предположительно сульфат кальция СаБ04 с большим содержанием примеси марганца. Большая часть ванадия содержится в основной фазе в оксидной форме.
Са V
¡Ми
I
Рис. 11. Спектрограмма образца огарка отхода: основная фаза
Рис. 12. Микрофотография образца огарка отхода: многогранник (увеличение 3000*)
В процессе термической обработки происходит спекание пластинчатых частиц гипса, причем эти частицы содержат большое количество примеси марганца. Содержание ванадия в основной фазе после термической обработки незначительно возрастает.
16
14
12
10
Мд а Иа А Р 8
4
4
6
10
Рис. 13. Спектрограмма образца огарка отхода: многогранник
Выводы. Установлено, что отход после нейтрализации стоков ванадиевого производства представлен двумя основными фазами: агломераты ванадата марганца и примесные частицы гипса, причем ванадий содержится только в основной фазе.
По результатам экспериментов определены оптимальные параметры процесса термической обработки отхода: температура 850 °С, продолжительность 120 мин. При проведении процесса при оптимальных условиях значение степени перевода ванадия в растворимые соединения составляет 73,41 %.
По данным рентгеноспектрального анализа образцов после термической обработки выявлено, что в процессе термической обработки ванадий частично переходит из основной фазы в фазу гипса, поэтому стоит рассмотреть возможность разделения фаз перед проведением процесса термической обработки, что позволит получать из отходов продукты более высокой степени чистоты.
Список литературы
1. Гунько И.М., Червоный И.Ф., Егоров С.Г. Анализ техногенных источников и технологических схем производства пентаоксида ванадия // Зб1рник наук. праць. - 2011. - Вип. 25. - С. 59-67.
2. Курмаев Р.Х. О твердых, жидких и аэрозольных отходах в производстве технической пятиокиси ванадия // Химия и технология ванадиевых соединений. Материалы Первого Всесоюзного совещания по химии технологии и применению соединений ванадия (Пермь, 1972). - Пермь: Перм. кн. изд-во, 1974. - С. 43-46.
3. Phase evolutions, microstructure and reaction mechanism during calcification roasting of high chromium vanadium slag / T. Jiang, J. Wen, M. Zhou, X.X. Xue // J Alloys Compd. - 2018. - № 742. - P. 402. DOI: 10.1016/J.JALLCOM.2018.01.201
4. Oxidation process of low-grade vanadium slag in presence of Na2CO3 / X.S. Li, B. Xie, G.E. Wang, X.J. Li // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. - 2011. -Vol. 21, no. 8. - P. 1860. DOI:10.1016/S1003-6326(11)60942-4
5. Asynchronous extraction of vanadium and chromium from vanadium slag by stepwise sodium roasting-water leaching / H.Y. Li, H.X. Fang, K. Wang, W. Zhou, Z. Yang, X.M. Yan, W.S. Ge, Q.W. Li, B. Xie // Hydrometallurgy. -2015. - № 156. - P. 124. DOI:10.1016/j.hydromet.2015.06.003
6. Highly efficient utilization of hazardous vanadium extraction tailings containing high chromium concentrations by carbothermic reduction / G. Wang, J. Diao, L. Liu, M. Li, H.Y. Li, G. Li, B. Xie // J. Cleaner Prod. - 2019. - № 237. -art. No. 117832. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.117832
7. Recovery of tailings from the vanadium extraction process by carbothermic reduction method: Thermodynamic, experimental and hazardous potential assessment / J.Y. Xiang, Q.Y. Huang, W. Lv, G.S. Pei, X.W. Lv, C.G. Bai // J. Hazard. Mater. - 2018. - No. 357. - P. 128. DOI:10.1016/j.jhazmat.2018.05.064
8. Novel strategy for green comprehensive utilization of vanadium slagwith high-content chromium ACS Sustainable / G. Wang, M.M. Lin, J. Diao, H.Y. Li, B. Xie, G. Li // Chem. Eng. - 2019. - No. 7 (21). - P. 18133. DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b05226
9. Leaching of vanadium from vanadium-containing residue by NaOH sub-molten Salt, Chin / L. Li, D.H. Chen, R.G. Bai, S.L. Zheng, D.U. Hao, S.N. Wang, Z. Yi // J. Process Eng. - 2011. - Vol. 11. - P. 747-754.
10. Vanadium recovery from extracted vanadium residue by atmospheric pressure acid leaching / G. Fan, C. Wei, H.W. Ge, M.T. Li, Z.G. Deng, C.X. Li // Nonferrous Met. - 2010. - No. 62 (4). - P. 65-68.
11. Pathbreaking experimentation study of a new leaching technology of extracted vanadium residue by acid leaching under oxygenpressure / H.W. Ge, C. Wei, G. Fan, M.T. Li, Z.G. Deng, C.X. Li // Shangxi Metall. - 2008. - No. 6. - P. 17-19.
12. Способ извлечения ванадия: пат. 2193072 Рос. Федерация / Тараб-рин 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.; заявитель ОАО «Ванадий-Тула». - № 2001132272/02; опубл. 20.11.2002, Бюл. № 32.
13. Способ переработки ванадийсодержащих конвертерных шлаков: пат. 2230128 Рос. Федерация / 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.
14. Выговская И.В. Разработка физико-химических основ и технологии утилизации техногенных ванадийсодержащих отходов в известково-
сернокислотном производстве пентаоксида диванадия: дис. ... канд. техн. наук. - Тула, 2002. - 208 с.
15. Кологриева У.А., Почтарев А.Н. Разработка сернокислотной технологии переработки шламов гидрометаллургического производства пентаоксида ванадия // Проблемы черной металлургии и материаловедения. - 2015. -№ 4. - С. 63-67.
16. Способ переработки ванадийсодержащих отходов производства: пат. 2201986 Рос. Федерация / Кудрявский Ю.П., Трапезников Ю.Ф., Казанцев В.П., Стрелков В.В., Анашкин В.С., Беккер В.Ф.; патентообладатель: ООО Научно-производственная экологическая фирма «ЭКО-технология». -№ 2001116303/02; опубл. 10.04.2003, Бюл. № 10.
17. Способ переработки ванадиевого промпродукта: пат. 2175358 Рос. Федерация / Кудрявский Ю.П., Потеха С.И., Фиртов Г.А., Трапезников Ю.Ф., Шундиков Н.А.; патентообладатель: ОАО «АВИСМА титано-магниевый комбинат». - № 2000123025/02; опубл. 27.10.2001, Бюл. № 30.
18. Способ переработки медно-ванадиевых отход процесса очистки тет-рахлорида титана: пат. 2528610 Рос. Федерация / Тетерин В.В., Черезова Л.А., Рымкевич Д.А., Бездоля И.Н., Танкеев А.Б.; патентообладатель: ОАО «Копора-ция ВСМПО-АВИСМА». - № 2013117780/02; опубл. 20.09.2014, Бюл. № 26.
19. Сажина М.М., Данилов Н.Ф., Пойлов В.З. Методология переработки химических отходов производства пентаоксида диванадия // Химия. Экология. Урбанистика. - 2020. - Т. 4. - С. 148-151.
20. Комплексная переработка ванадиевого сырья: химия и технология / В.Г. Мизин [и др.] / УрО РАН; Ин-т химии твердого тела. - Екатеринбург: [б. и.], 2005. - 415 с.
21. Аналитическая химия ванадия / В.Н. Музгин, Л.Б. Хамзина, В.Л. Зо-лотавин, И.Я. Безруков. - М.: Наука, 1981. - 216 с.
References
1. Gunko I.M., Chervonny I.F., Egorov S.G. Analiz technogennykh istoch-nikov I technologicheskykh shem proizvodstva pentaoxida vanadiya. Sbornik nauk nauk prac., 2011, no. 25, pp. 59-67.
2. Kurmaev R. H. O tverdykh, zhidkykh I aerozolnykh otkhodah v proiz-vodstve technicheskoy pyatiokisi vanadiya. Khimiya I technologiya vanadievyh soedineniy. Materialy Pervogo Vsesojuznogo soveschaniya po khimii, technologii i primeneniju soedineniy vanadija (Perm, 1972). Perm, Permskoye knizhnoe izdatelstvo, 1974, pp. 43-46
3. T. Jiang, J. Wen, M. Zhou, and X.X. Xue, Phase evolutions, microstructure and reaction mechanism during calcification roasting of high chromium vanadium slag, J Alloys Compd.,742(2018), p. 402. DOI: 10.1016/J.JALLC0M.2018.01.201
4. X.S. Li, B. Xie, G.E. Wang, and X.J. Li, Oxidation process of low-grade vanadium slag in presence of Na2C03, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 21(2011), No. 8, p. 1860. D0I:10.1016/S1003-6326(11)60942-4
5. H.Y. Li, H.X. Fang, K. Wang, W. Zhou, Z. Yang, X.M. Yan, W.S. Ge, Q.W. Li, and B. Xie, Asynchronous extraction of vanadium and chromium from vanadium slag by stepwise sodium roasting-water leaching, Hydrometallurgy, 156(2015), p. 124. D01:10.1016/j.hydromet.2015.06.003
6. G. Wang, J. Diao, L. Liu, M. Li, H.Y. Li, G. Li, and B. Xie, Highly efficient utilization of hazardous vanadium extraction tailings containing high chromium concentrations by carbothermic reduction, J. Cleaner Prod., 237(2019), art. No. 117832. D0I:10.1016/j.jclepro.2019.117832
7. J.Y. Xiang, Q.Y. Huang, W. Lv, G S. Pei, X.W. Lv, and C G. Bai, Recovery of tailings from the vanadium extraction process by carbothermic reduction method: Thermodynamic, experimental and hazardous potential assessment, J. Hazard. Mater., 357 (2018), p. 128. D0I:10.1016/j.jhazmat.2018.05.064
8. G. Wang, M.M. Lin, J. Diao, H.Y. Li, B. Xie, and G. Li, Novel strategy for green comprehensive utilization of vanadium slagwith high-content chromium ACS Sustainable Chem. Eng.,7(2019), No. 21, p. 18133. DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b05226
9. L. Li, D.H. Chen, R.G. Bai, S.L. Zheng, D.U. Hao, S.N. Wang, Z. Yi, Leaching of vanadium from vanadium-containing residue by Na0H sub-molten Salt, Chin. J.Process Eng. 11 (2011) 747-754
10. Fan G, Wei C, Ge HW, Li MT, Deng ZG, Li CX (2010) Vanadium recovery from extracted vanadium residue by atmospheric pressure acid leaching. Nonferrous Met 62(4):65-68
11. Ge HW, Wei C, Fan G, Li MT, Deng ZG, Li CX (2008) Pathbreaking experimentation study of a new leaching technology of extracted vanadium residue by acid leaching under oxygenpressure. Shangxi Metall 6:17-19
12. Tarabrin G.K., Rabinovich E.M., Biriukova V.A.,Sukhov L.L., Cherniavskii G.S.,Kuz'michev S.E.,Rabinovich M.E.,Shapovalov A.S.,Vygovskaia I.V.,Polishchuk A.V.,Savost'ianov V.S. Sposob izvlecheniia vanadiia [The method of extracting vanadium]. Patent Rossiiskaya Federatsiia no. 2001132272/02 (2002)
13. Danilov N.F., Vdovin V.V., Karpov A.A., Kamenskikh A.A., Kudriashov V.P. Sposob pererabotki vanadiisoderzhashchikh konverternykh shlakov [Method for processing vanadium-containing converter slags]. Patent Rossiiskaya Federatsiia no. 2003109343/02 (2004).
14. Vygovskaya I. V., "Development of physicochemical bases and technology for utilizing technogenic vanadium-containing waste in lime-sulfuric acid production of vanadium pentoxide" Diss. Cand. Techn. Sci., Tula (2002).
15. Kologrieva, U. A., Seregin A. N., Pochtarev A. N. Razrabotka sernokislotnoj texnologii pererabotki shlamov gidrometallurgicheskogo proizvodstva pentaoksida vanadiya. Problemy' chernoj metallurgii i materialovedeniya. 2015 vol. 4, pp. 63-67.
16. Kudryavskij Yu.P., Trapeznikov Yu.F., Kazancev V.P., Strelkov V.V., Anashkin V.S., Bekker V.F Sposob pererabotki vanadijsoderzhashhix otxodov
proizvodstva [The method of vanadium-contaning wastes processing] Patent Rossijskaya Federaciya no. 2001116303/02. (2003).
17. Kudryavskij Yu.P., Potexa S. I., Firtov G. A., Trapeznikov Yu.F., Shundikov N.A. Sposob pererabotki vanadievogo promprodukta [The method of vanadium industry product processing] Patent Rossijskaya Federaciya, no. 2000123025/02. (2001)
18. Teterin V. V., Cherezova L. A., Rymkevich D. A., Bezdolya I. N., Tankeev A. B. Sposob pererabotki medno-vanadievyx otxod processa ochistki tetraxlorida titana. [The method for processing of Cu-V wastes from TiCl4 refinig process] Patent Rossijskaya Federaciya no. 2013117780/02 (2014).
19. Sazhina, M. M., Danilov N. F., Poilov V. Z. Metodologiya pererabotki himicheskykh otkhodov proizvodstva pentaoksida divanadiya [The ways of vanadium pentoxide production chemical wastes processing] Chemistry. Ecology. Urbanistics. 2020, vol. 4, до. 148-151.
20. Mizin V.G. et.al. Kompleksnaia pererabotka vanadievogo syr'ia. Ekaterinburg, Ural'skoe otdelenie Rossiiskoi akademii nauk, 2005, pp. 131-232
21. Muzgin V. N. et al. Analiticheskaya khimiya vanadiya [Analytical chemistry of vanadium]. Moscow, Nauka, 1981, 216 p.
Об авторах
Сажина Мария Михайловна (Пермь, Россия) - аспирант кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: [email protected]).
Данилов Николай Федорович (Пермь, Россия) - кандидат технических наук, академик Академии технологических наук РФ и МАТН, доцент кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: [email protected]).
Пойлов Владимир Зотович (Пермь, Россия) - доктор технических наук, профессор кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29; e-mail: [email protected]).
About the authors
Mariya M. Sazhina (Perm, Russian Federation) - Postgraduate Student, Department of Chemical Technology, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990; e-mail: [email protected]).
Nikolai F. Danilov (Perm, Russian Federation) - Ph.D. in Technical Sciences, Academician of the Academy of Technological Sciences, Associate Professor, De-
partment of Chemical Technology, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990; e-mail: [email protected]).
Vladimir Z. Poilov (Perm, Russian Federation) - Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Chemical Technology, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990; e-mail: [email protected]).
Поступила: 02.02.2022
Одобрена: 15.02.2022
Принята к публикации: 15.03.2022
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов равноценен.
Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:
Сажина М.М., Данилов Н.Ф., Пойлов В.З. Исследование процесса термообработки отходов производства пентаоксида диванадия // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. - 2022. - № 1. - С. 5-23.
Please cite this article in English as:
Sazhina M.M., Danilov N.F., Poilov V.Z. The Study of the Heat Treatment Process of Wastes from Vanadium Pentoxide Production. Bulletin of PNRPU. Chemical Technology and Biotechnology, 2022, no. 1, pp. 5-23 (In Russ).
