CC BY
24
№ 12 (105)
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВАНАДИЯ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ РЕСУРСОВ
Мамараимов Гайрат Фархадович
ст. преподаватель кафедры «Металлургия» Навоийского государственного горного и технологического университета Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: nazira. akhmedova. 68@bk. ru
Хасанов Абдурашид Салиевич
зам. главного инженера по науке АО «Алмалыкского ГМК» Республика Узбекистан, г. Навои
Вохидов Бахридин Рахмиддинович
доц. кафедры «Металлургия» Навоийского государственного горного и технологического университета Республика Узбекистан, г. Навои
EXTRACTION OF VANADIUM FROM MAN-MADE RESOURCES
Gayrat Mamaraimov
Senior Lecturer, Department of Metallurgy Navoi State Mining and technological university, Republic of Uzbekistan, Navoi
Abdurashid Khasanov
Deputy Chief Engineer for Science Joint Stock Company "Almalyk Mining and Metallurgical Combine ",
Republic of Uzbekistan, Navoi
Bakhridin Vohidov
Associate Professor of the Department of Metallurgy Navoi State Mining and technological university, Republic of Uzbekistan, Navoi
АННОТАЦИЯ
В статье рассматривается изучение состава веществ месторождения Сиджак и разработки оптимальной схемы обогащения образцов месторождения и излечение ванадия из техногенных ресурсов
ABSTRACT
The article discusses the study of the composition of the substances of the Sidzhak deposit and the development of an optimal scheme for the enrichment of deposit samples and the recovery of vanadium from technogenic resources
Ключевые слова: горючие сланцы, ванадий, сланцы металлы, минералы, месторождение, сплавы, твердость, уран, титан, элемент
Keywords: oil shale, vanadium, shale metals, minerals, deposits, alloys, hardness, uranium, titanium, element
Библиографическое описание: Мамараимов Г.Ф., Хасанов А.С., Вохидов Б.Р. ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВАНАДИЯ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ РЕСУРСОВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 12(105). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14663
№ 12 (105)
UNIVERSUM:
технические науки
Введение. Разведённые запасы горючих сланцев Узбекистана огромны и оцениваются около 47 млрд. тонн. Главные месторождения горючих сланцев располагаются в пустыне Кызылкума и в Байсунских горах. Одной из определяющих особенностей качественной характеристики горючих сланцев Узбекистана является повышенное содержание металлов. Содержание металлов в горючих сланцах Узбекистана до 0,45; Мо -до 0,164; Cd - до 0,013; Ш-9-10-г\т; а также (г\т) Sc - до 50, Au - до 0,2. Кроме того сланцы содержат в определённых количествах платиноидов и урана.
Ванадий - это самый распространенный элемент в природе, но он в свободном виде вообще не встречается. Встречаются редко минералы, богатые ванадием, на примере надо отметить ванадинит, где содержание всего 19 % V205, патронита 17-29 %, деклуазита 22 %, купродеклуазита 17-22 %, карнотита 20 %, роскоэлита 21-29 % [4].
Ванадинит встречается в зонах окисления свинцово-цинковых рудников. Неокисленный мелкозернистый галенит встречается в небольших количествах в виде мягких масс и корок повсюду [2].
В литосфере ванадий, как типичный рассеянный элемент, встречается в комплексных полиметаллических рудах: титаномагнетитовых, ильменит-маг-нетитовых, уран-ванадиевых, свинцово-цинковых, медных и др. В некоторых магнетитовых, титаномаг-нетитовых, осадочных железных рудах и ванадийсо-держащих фосфоритах бывает до 2,5-3,0 % V205. На территории Узбекистана ванадий впервые был найден в Ферганской долине.
В Узбекистане найдены месторождения ванади-нита в районах Сиджак, Угамского хребта, также как сопутствующий элемент V2O5 (от 0,14 - 0,80%) находится Тебинбулакском месторождении (Республика Каракалпакстан, Караузякского района на правом берегу реки Амударья) титаномагнетитовых руд. Если учитывать прогнозные запасы титаномагнетитовых руд в целом по Тебинбулакскому месторождению составляет 4,3 млрд. тонн. Не так трудно, подсчитать, сколько окиси ванадия находится в территориях Узбекистана.
Тебинбулакское месторождение является наиболее крупным металлсодержащим рудным объектом на территории Узбекистана по ванадию и титана по вещественному составу и технологическим свойствам аналогичны рудам Качканарского месторождения (Россия) [5].
При добавке ванадия в золото происходит изменение в твердости, где появляется несвойственную ему твердость. В основном твердые сплавы ванадия с золотом можно использовать в зуботехнических целях. Ванадий способен связывать растворенный в стали азот с образованием нитридов. Добавление ванадия в чугуны повышает их сопротивление разрушению и твердость. Накатные (визжащие) ролики, штампы для холодной штамповки и другие детали машин изготавливают из ванадиевого чугуна. Ванадий также входит в состав специального сплава для постоянных магнитов. Известны сплавы ванадия для деталей, работающих в морской воде (винтовые винты и др.), ванадиевые
декабрь, 2022 г.
бронзы для некоторых ответственных деталей, твердые сплавы ванадия с золотом для целей зуботехнической техники [3].
В последнее время довольно большое количество ванадия идет в сплавы на основе титана. Хлорид ванадия используется при термохимическом разложении воды в атомно-водородной энергетике, а пентаоксид ванадия в качестве положительного электрода (анод) в мощных литиевых батареях и аккумуляторах. Ванадат серебра в резервных батареях в качестве катода.
Методы исследований
В современное время ванадий в основном извлекают из титаномагнетитовых, а также ильменит-маг-нетитовых руд, но и запасы титаномагнетитов могут обеспечить потребности промышленности в ванадии на сотни лет. Тем не менее, роль техногенного сырья (продукты нефтепереработки, шлаки, золы) для его получения непрерывно возрастает [4].
За рубежом были проведены исследования по переработке техногенных ресурсов и проводились опыты по получению пятиокиси ванадия из техногенных отходов [1].
Ванадий образует соединения, проявляя степени окисления от +2 до +5, при этом наиболее стойки и типичны соединения, в которых он проявляет высшую степень окисления. С увеличением степени окисления ванадия усиливаются кислотные свойства его оксидов, а также их химическая стойкость [5].
Цель исследуемой работы заключается в изучении состава веществ месторождения Сиджак и разработки оптимальной схемы обогащения образцов месторождения.
Для исследования приведены три образца технологии месторождения Сиджака: образец 1, образец 2, образец 3. Результаты химического анализа образцов показали, что в образцах количество железа и ванадия немного отличается от ожидаемого результата. В первом образце составляет 19,71% Fe2Oзобщ и 0,31% V2O5, во втором образце - 13,61% Fe2Oзобщ и 0,36% V2O5, в третьем образце - 19,98 % Fe2Oзобщ и 0,45 % V2O5. Материал, разработанный по составу вещества, состоит из персинита. Общий вес технологических образцов составляет 10 кг.
Для проведения исследований пробы руды измельчались в щековых дробилках в один прием крупностью от 350 мм до 5-10 мм. Поскольку мы знаем, что процессы обжига продукта и выбор процесса плавки требуют с очень мелкой поверхностью руды, поэтому мы измельчаем нашу ванадиевую руду в одноступенчатых шаровых мельницах. Исследования показали, что в процессе выделения V2O5 из рудного состава степень измельчения продукта крупностью 1 мм составляет 80-90%, что является оптимальными условиями сжигания и плавки с серной кислотой. Руда крупностью до 0,25-0,083 мм, обожжена и выборочно переплавлена. Полученные нами результаты не отличались от результатов, полученных нами для нашей руды размером 1 мм. Вот почему мы выбрали руду размером 1 мм как оптимальные условия для сжигания и выбранного прроцесса плавки.
№ 12 (105)
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
Результаты и обсуждение
После дробления ванадийсодержащей руды мы подготавливаем шихту к процессу сжигания. Для этого нам нужно перевести ванадий в структуру, растворимую в воде. Из добавок, указанных в таблице
ниже, мы выбираем только №2С0з 50 кг/т, потому что кальцинированная сода дешева и проста в использовании. Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Результаты процесса сжигания с добавлением натрийудерживающих соединений
Исходное количество ванадия 6400 г/т Т=650-750 0С время - 4 часа
№ п/п Дополнение и расход Кг/т Раствор продукта Осевший
[V] мг/л pH V г/т E %
1 №С1 10 Кг/т 1108 7.2 5935 35.1
2 №С1 30 Кг/т 1235 7.4 5325 42.5
3 №С1 50 Кг/т 1355 8.0 5085 44.2
4 №С1 100 Кг/т 1380 8.2 5085 44.2
5 КаС1+КЫ4К0з 80 Кг/т+20 Кг/т 1405 8.0 5070 45.4
6 №С1+КЫ4К0з 80 Кг/т+з0 Кг/т 1405 8.0 5060 45.4
7 №2С0з 50 Кг/т 1420 9.5 5050 50.4
8 №2С0з 100 Кг/т 1415 9.6 5075 46.2
9 №С1+ №2С0з 50 Кг/т+50 Кг/т 1235 8.4 5570 41.0
10 КаС1+№28Юз 50 Кг/т+50 Кг/т 645 7.5 6480 31.2
В процессе обжига происходят следующие реакции:
№2СОз= №20 + СО2 №20 + У205 = 2№У0з
Полученный ванадат натрия хорошо растворим в воде и кислоте.
Результаты кинетики обжига руды
Взвешиваем 100-гр. образца руды на технических весах и добавляя к ней 5 гр. технической соды, получаем шихту. После этого помещаем в муфельную печь для обжига. Исследование процесса горения проводилось при различных температурах и проводилось в промежутке температур 600-850 0С, в промежутке временни 4-5 часов. Во время обжига руду перемешиваем каждые 20-30 минут. Результаты обжига показаны в следующих таблицах 2 ,3 и графиках 1, 2.
Таблица 2.
Результаты кинетики обжига руды опыт-1
Исходное количество ванадия 6400 г/т, Т=600 0С, расход технической соды №2С0з 50 г/кг
№ Время обжига Масса и количество шихты Количество Масса огарка
п/п мин Масса шихты, гр [V] мг/кг ^2ТО3гр/кг Масса огарка, гр Выход огарка, %
1 50 100 6,400 5 97 92.4
2 150 100 6,400 5 93 88.6
3 200 100 6,400 5 90 85.7
4 240 100 6,400 5 89 84.7
5 300 100 6,400 5 86 81.9
№ 12 (105)
A UNI
/ш. те;
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
92,8
88,9 87,2
50 100 150 200 250 300 350
время обжига
0
График 1. Результаты кинетики обжига руды опыт-1
Когда мы обожгли руду при 8000С, обоженная обоженная руда стала быстро сливаться друг с другом
руда изменилась стала серой. Мы перемешивали и становилась агломератом.
обоженную руду каждые 20-30 минут. Наша
Таблица 3.
Результаты кинетики обжига руды опыт-2
Исходное количество ванадия 6400 г/т, Т=850 0С, расход технической соды Na2COз 50 кг/т
№ п/п Время обжига мин Масса шихты и количество Количество Na2CÜ3 гр/кг Масса огаркаа
Масса шихты, гр [V] мг/кг Масса огарка, гр Выход огарка, %
1 50 100 6,400 5 96.5 91.9
2 150 100 6,400 5 92.3 87.9
3 200 100 6,400 5 89.4 85.1
4 240 100 6,400 5 82.6 78.6
5 300 100 6,400 5 80.0 76.2
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
91,9
87,9
85,1
78,6
76,2
50
100
150 200
время обжига
250
300
350
Г)
График 2. Результаты кинетики обжига руды опыт-2
Когда мы обожгли руду при 8500С, обоженная руда изменилась стала темно серой. Мы перемешивали смесь каждые 20-30 минут. Наш обоженная
руда стала быстрее сливаться друг с другом и становилась агломератом.
№ 12 (105)
UNIVERSUM:
технические науки
декабрь, 2022 г.
Список литературы:
1. Гунько И.М., Червоный И.Ф. Анализ техногенных источников и технологических схем производства пента-оксида ванадия. Россия Запорожская государственная инженерная академия. 2011 г.
2. Коровин С. С. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология: Учебник для вузов / С.С. Коровин, Д.В. Дробот, П.И. Федоров. - В трех книгах. Книга II. - М.: МИСИС, 1999.
3. Рабинович Е. Области применения ванадия / E. Рабинович, Б. Гринберг // Национальная металлургия. - 2002. -№ 2. - С. 33-36.
4. Хасанов А.С., Ражаббоев И.М., Вохидов Б.Р., Арипов А.З., Саидахмедов А.А., Шодиев А.Н. Изучение вещественного состава и разработка технологии переработки проб руд месторождения Тебинбулак №2 (77) 2019
5. Хасанов А.С., Вохидов Б.Р., Мамараимов Г.Ф. Разработка технология получения пятиокиси ванадия из минерального и техногенного сырьё // UNIVERSUM: Технические науки - Москва, 2020. - №1(78) C. 78-86.
г. С. 57-60.
