CC BY
5
№ 12 (117)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2023 г.
МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СОРБЦИИ ВАНАДИЕВОГО
СУЛЬФАТНОГО РАСТВОРА
Вохидов Бахриддин Рахмидинович
DSc, проф.,
Навоийский государственный горно-технологический университет,
Республика Узбекистан, г. Навои.
E-mail: golf.87@mail.ru
Каюмов Ойбек Азамат угли
ассистент
Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан, г. Карши
DEVELOPMENT OF OPTIMUM PARAMETERS FOR SORPTION OF VANADIUM SULPHATE SOLUTION
Bahriddin Vokhidov
DSc, Prof., Navoi State Mining and Technology University, Republic of Uzbekistan, Navoi
Oybek Kayumov
Assistant,
Karshi engineering and economics institute, Republic of Uzbekistan, Karshi
АННОТАЦИЯ
В данной статье представлена технология получения ванадия новым методом (ОВС) обжиг - выщелачивания -сорбции. Представлена результаты по сорбции ванадия различными смолами, результаты по десорбции ванадия в статических условиях и выводы.
ABSTRACT
This article presents the technology for obtaining vanadium using a new method (RLS) of roasting - leaching - sorption. The results on the sorption of vanadium by various resins, the results on the desorption of vanadium under static conditions and conclusions are presented.
Ключевые слова: сорбция, ванадий, раствор, пульпа, смола, выщелачивание, десорбция. Keywords: sorption, vanadium, solution, pulp, resin, leaching, desorption.
Перед выщелачиванием руды Сиджакского месторождения, измельчали до класса - 0,074 мм (выход 80%). Выщелачивание ванадия проводили при сернокислотном выщелачивании обожженных ванадийсодержащих огарков в присутствии химического окислителя (10% Н2О2) наиболее высокая степень извлечения ванадия в раствор достигается при концентрации серной кислоты 10%, с использованием серной кислоты в термостатированных реакторах с мешалками при скорости перемешивания
п = 500 об/мин, температуре выщелачивания 65°С, соотношения Т:Ж=1:4 и продолжительности процесса 1 час. По окончании выщелачивания пульпу фильтровали, осадок промывали водой при соотношении Т:Ж=1:3. Первый фильтрат (продуктивный раствор) использовали для последующего извлечения ванадия сорбцией.
В исследованиях использовали сульфатный раствор, состав которого представлен в табл. 1.
Библиографическое описание: Вохидов Б.Р., Каюмов О.А. РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СОРБЦИИ ВАНАДИЕВОГО СУЛЬФАТНОГО РАСТВОРА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 12(117). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/165 71
№ 12 (117)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2023 г.
Таблица 1
Состав сульфатного ванадийсодержащего раствора
Компонент V4+ V5+ Al3+ Fe3+ Fe2+ Mn+2 SO2- 4 Cl- ОВП, мВ рН
Концентрация, мг/л 72,8 1248,2 125 650 120 24,9 25800 1200 208 1,5
Сорбция ванадия в статических условиях
В работе исследовано сорбция ванадия из сложных сульфатных растворов с использованием различных ионообменных смол. В исследованиях использовали раствор которое быль получен сернокислотном выщелачивание обожжённого огарка руд месторождении Сиджак, состав которого представлен выше, в табл. 1.
Результаты по сорбции
Сорбцию проводили в статическом режиме: перемешивание осуществляли в пачуках при объёмном соотношении смола: раствор, Vсм:Vр = 1:2000, температуре 250С, времени перемешивания т = 24 ч.
Результаты по сорбции ванадия в статических условиях представлены в табл. 2.
Таблица 2.
различными смолами
№ Смола Емкость смолы, mg/g
V Fe
1 Амфолит ВПК 8,7 57,2
2 Сильноосновной анионит BD 706 0,1 0,4
3 Среднеосновной анионит D-301G 0,1 0,2
4 Карбоксильный катионит Токем (КУ2х8) 4,7 42,2
Как видно из результатов табл. 24, из раствора с рН=1,1, в котором ванадий представлен в четырёхвалентном состоянии в виде ванадил - катиона VO+2, сорбции ванадия с применением анионитов не происходит. При этих условиях ванадий сорбируют амфолит и катионит. Насыщение амфолита ВПК по ванадию составило 8,7 мг/г, а по основной катионной примеси Fe+2 - 57,2 мг/г. При этих условиях сорбция ванадия также возможна с использованием катионитов - для карбоксильного катионита КУ2х8
Результаты по сорбции ванадия из р
насыщение по ванадию составило 4,7 мг/г, а по железу 42,2 мг/г.
Результаты показывает при четырёхвалентно соединения ванадия плохо сорбируется в ионообменных смолах, которое выщелачивание с добавлением перекисью водорода полностью переводить ванадия пятивалентное форме, которое при ионообменных процессах сорбированное в смоле осуществляются полностью.
Таблица 3.
>а, окисленного перекисью водорода
Смола Емкость смолы, mg/g
V Fe
Амфолит ВПК 18,3 57,2
Сильноосновной анионит BD 706 12,5 0,4
Среднеосновной анионит D-301G 6,8 0,2
Слабоосновной анионит А-110 13,2 0,4
Слабоосновной анионит А-110FL 18,7 0,2
Карбоксильный катионит Токем (КУ2х8) 0,1 42,2
Как видно из результатов табл. 3, после окисления раствора перекисью водорода, сорбция ванадия анионитами протекает достаточно успешно.
№ 12 (117)
Л
ДА
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2023 г.
к
S
4 л X л
03
5
5
6
ю а о
о Л X
0J
С
0J
н U
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Амфолит ВПК
Сильноосновной анионит BD 706 Среднеосновной анионит D-301G Слабоосновной анионит А-110 •Слабоосновной анионит А-110БЬ
время сорбции, час
10 14
16
20
24
Рисунок 1. Зависимость сорбции ванадия от продолжительности процесса и степени сорбции
при различных ионообменных смол
Из выбранных анионитов наилучшие показатели по насыщению ванадием обеспечивает применение слабоосновных анионитов А-110 и А-110БЬ (фирма РигоШе). Амфолит ВПК сорбирует ванадий с насыщением даже выше, чем аниониты, но он также эффективно сорбирует железо. Катионит Токем ванадий не сорбирует, поскольку он находится в форме анионов.
Сорбция ванадия из сернокислых растворов в динамике
Опыты по сорбции ванадия в динамических условиях проводили с использованием стандартных
сорбционных колонок. Объём смол в колонках составлял 50 мл. Раствор на сорбцию подавался снизу колонки при скорости пропускания 2 об/об-час (100 мл/час). Сорбцию вели до полного проскока, т.е. до концентрации ванадия в маточниках сорбции 72,8 мг/л (Смат = Сисх =72,8 мг/л). После достижения проскока, сорбцию останавливали, колонку разгружали, смолу отмывали водой, сушили и анализировали на содержание ванадия. Таким образом определяли полную динамическую обменную ёмкость смол (ПДОЕ).
Таблица 4.
Сравнительные результаты по степени сорбции смолы и способам сорбции
Время сорбции, часов Амфолит ВПК Сильноосновной анионит BD 706 Средне-основной анионит D-301G Слабоосновной анионит А-110 Слабо основной анионит A-110FL Карбоксильный катионит Токем (КУ2х8)
ПДОЕ СОЕ ПДОЕ СОЕ ПДОЕ СОЕ ПДОЕ СОЕ ПДОЕ СОЕ ПДОЕ СОЕ
10 36 48 30 40 30 38 52 62 58 68 26 30
14 44 56 40 48 38 46 62 74 69 79 27 32
16 50 60 44 56 44 54 70 80 76 86 29 35
20 54 62 45 64 54 63 76 86 80 90 30 41
24 65 75 70 80 66 76 80 90 86 95 40 49
Сравнительные результаты по значениям ПДОЕ и статических обменных емкостей (СОЕ) приведены в табл. 4 и 5.
№ 12 (117)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2023 г.
Таблица 5.
Сравнительные результаты по емкостям смол
Смола Емкость смолы по ванадию, mg/g
СОЕ ПДОЕ
Амфолит ВПК 18,3 16,3
Сильноосновной анионит BD 706 12,5 11,1
Среднеосновной анионит D-301G 6,8 5,7
Слабоосновной анионит А-110 13,2 11,4
Слабоосновной анионит A-110FL 15,2 13,9
Карбоксильный катионит Токем (КУ2х8) 0,1 0,1
Как видно из результатов табл.5 для всех изучаемых смол значения ПДОЕ по ванадию примерно на 10-12% ниже, чем СОЕ.
Десорбция ванадия из насыщенных смол
Десорбцию из насыщенных смол проводили растворами 100 г/л КЩОН и 50 г/л №ОН. (При концентрации №ОН более 60 г/л происходит омыление
Результаты по десорбции ванадия в статич
смолы). Перед десорбцией смолу отмывали от кислоты водой при Vcм : V? = 1:2. Десорбцию в статических условиях вели в реакторах с мешалками, при температуре \ = 40-450С, соотношении Vcм:Vp =1:10 и времени десорбции 6 ч. Результаты по десорбции ванадия в статических условиях представлены в табл. 28.
Таблица 6.
условиях Удельный объём смол, р=2,5 см 3/г
Смола Исходное насыщение, г/л Остаточная ёмкость, г/л Степень десорбции V, %
100 г/л NH4OH 50 г/л NaOH 100 г/л NH4OH 50 г/л NaOH
D301G 6,8 4,3 1,8 36,7 73,5
А-110 13,2 6,7 1,2 49,2 90,9
A-110FL 15,2 6,2 1,1 47,2 92,9
Как видно из результатов табл.6, использование раствора аммиака на операции десорбции ванадия неприемлемо, так как остаточная ёмкость по ванадию получается высокой. Использование для десорбции раствора 50 г/л №ОН обеспечивает полноту десорбции ванадия 73,5% и 90,9% для смол D301 G и А-110 соответственно.
Учитывая более высокие значения насыщения и более высокую полноту регенерации ванадия, рекомендуем для извлечения ванадия из растворов использовать слабоосновной анионит А - 110FL.
Результаты по отмывке
Отмывка анионита от железа и перевод смолы в 80"24 - форму
В процессах сорбция - десорбция ванадия на смоле будет накапливаться в качестве примесей железо. Отмывка анионита от железа проводилась раствором серной кислоты концентрацией 25 и 50 г/л. Условия десорбции: анионит А-110FL, условия статические - перемешивание под мешалкой, время 6 ч, температура 250С, = Vcм : V? = 1:2. Результаты по отмывке смолы А-110 от железа с одновременным переводом её в 80Л - форму приведены в табл.7.
Таблица 7.
шта А-110РЬ от железа
Концентрация H2SO4, г/л Остаточное содержание в смоле, мг/г
V Fe
0 (исх. смола) 15,2 0,4
25 15,2 0,1
50 13,5 0,1
Как видно из табл.7, для отмывки анионита А-110FL от железа целесообразно использовать раствор серной кислоты с концентрацией 25 г/л Ш804. Повышение концентрации серной кислоты в десор-
бирующем растворе не приводит к снижению остаточного содержания железа в смоле, но при этом начинается десорбция ванадия.
№ 12 (117)
Л
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2023 г.
Выводы
В результате проведенных анализов:
1. Внедрение процесса сернокислотного выщелачивания огарков при добавление окислителя температуре 25-850С при соотношение продуктов Т:Ж=1,2:1,5, с концентрацией серной кислотой 5-10 % в течение 0,5-3 часов, в качестве окислителя использовали 10% раствор Н2О2 которое позволило повысот степен выщелачивания ванадия до 92,27%;
2. Показано, что для эффективной сорбции ванадия анионитами из кислых сульфатных растворов, необходимо проводить предварительное окисление растворов перекисью водорода при массовом отношении V:H2O2 ~ 1:4,6. Ванадий при этом переходит в анионную форму. Железо при этом практически не сорбируется. Для сорбции ванадия рекомендован слабоосновной анионит А-110FL. Внедрена технология сорбции ванадия из сернокислого раствора при соотношении Т:Ж=1:2, температура процесса 250С, времени перемешивания т = 24 ч. при этим степен
сорбции ванадия доведена до 95% с применением анионит А-110FL;
3. Проведены исследования по десорбции ванадия растворами аммиака и гидроокиси натрия. Рекомендовано для десорбции ванадия использовать раствор №ОН с концентрацией 50 г/л. Отмывку анионита от железа и перевод в 8О-24 - форму рекомендовано проводить серной кислотой с концентрацией 25 г/л.
4. Изучено параметры осаждение ванадия в виде ванадат аммония из сернокислых растворов. Ванадий осаждают аммиаком из растворов, растворимость КН^Оз уменьшается с увеличением избытка аммиака в растворе. При температуре осаждения 50-60 °С, концентрации V2O5 45-60 г/л и перемешиванием получается крупнокристаллический осадок (~ 0,4 мм) легко фильтрующийся NH4VOз.
В результате множество опытных экспериментов и лабораторных исследованиях разработана технологическая схема переработка ванадийсодержащих руд с комплексным извлечением редких металлов и установлено оптимальное параметры процессов.
Список литературы:
1. А.С. Хасанов, Б.Р. Вохидов, Г.Ф. Мамараимов Разработка технологии получения ванадия из минерального и техногенного сырья// Universum: технические науки: электронный научный журнал., 2022. 12 (105). C. 43-47.
2. Винаров И.В., Владимирова О.В., Починок И.В., Янкелевич Р.Г. Регенерация ценных компонентов отработанного катализатора окисления SO2 - СВД // Комплексное использование минерального сырья. - № 6(168). - 1992. - С. 77.
3. Б.Р. Вохидов // Автореферат диссертационное работы // Разработка и усовершенствование технология извлечения редких и благородных металлов из различного сырья // Ташкент 2022 г. - С. 44.
4. Г.Ф. Мамараимов, А.С. Хасанов, Б.Р. Вохидов Извлечения ванадия из техногенных ресурсов// Universum: технические науки: электронный научный журнал., 2022. 12(105). C. 53-57.
5. Винаров И.В. Регенерация ценных компонентов отработанного катализатора окисления SO2- СВД [Текст] / И.В. Винаров, О.В. Владимирова, И.В. Починок, Р.Г. Янкелевич // Комплексное использование минерального сырья. - 19 - № 6 (168). - С. 77.
