РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВАНАДИЯ ИЗ РУДЫ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ТЕБИНБУЛАК»

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается технология извлечения ванадия, из руд, содержащих ванадий, который получают двумя методами: прямым выщелачиванием кислотными и щелочными растворами, а также выщелачиванием продукта, полученного после окислительного обжига, водой или разбавленными кислотами. После этого, из полученных растворов посредством гидролиза выделяют оксид ванадия (V) V2O5, который служит сырьем для изготовления феррованадия и металлического ванадия. Определено лучшее раскрытие магнитных минералов и освобождении их от пустых нежелезистых и немагнитных минералов для магнитной сепарации.

ABSTRACT

The article discusses the technology of extracting vanadium from ores containing vanadium, which is obtained by two methods: direct leaching with acid and alkaline solutions, as well as leaching the product obtained after oxidative roasting with water or dilute acids. After that, vanadium oxide (V) V2O5 is isolated from the resulting solutions by hydrolysis, which serves as raw material for the production of ferrovanadium and metallic vanadium. The best disclosure of magnetic minerals and their release from empty non-ferrous and non-magnetic minerals for magnetic separation has been determined.

Ключевые слова: ванадий технология, извлечение, отложения, ванадинит, месторождения, горючие сланцы, чилеит, патронит, карнотит, минералы

Keywords: vanadium technology, extraction, deposits, vanadinite, deposits, oil shale, chileite, patronite, carnotite, minerals

Введение. В целях создания устойчивой минерально-сырьевой базы сталелитейной промышленности на основе детального изучения местных полезных ископаемых, оценка технологических характеристик изученных видов минерального сырья и обоснование наличия в Республике Узбекистан импортозамещающих продуктов их разновидностей в производстве черных металлов является злободневной проблемой горной промышленности республики. Она требует исследования генетических типов, вещественный состав, морфологию и степень обогатимости железных руд Узбекистана. Одним из таких месторождений является Тебинбулакское месторождение титаномагнетитовых руд.

Технология переработки титаномагнетитовых руд отличается от технологии обогащения железных руд тем, что в процессе переработки необходимо отделить оксиды ванадия и титана от оксидов железа.

Разработка технологических показателей переработки, обогащения, получения готовой продукции, увеличение производительности производства является драйвером для науки.

Соединения ванадия довольно широко распространены в природе. Его доля в земной коре составляет приблизительно 0,009% [1, 2]. Однако, минералы, содержащие ванадий (например, ванадинит, чилеит, патронит и карнотит), не образуют крупных самостоятельных месторождений, а распределены в железных рудах, нефтяных запасах, отложениях асфальтов и битумов, горючих сланцах, каменном угле и подобных геологических образованиях. В связи с этим ванадий классифицируется как относительно дефицитный элемент. Чистый ванадий демонстрирует высокую химическую устойчивость и не взаимодействует с водой, даже морской.

В начале прошлого столетия ванадий впервые был найден в составе некоторых растений, что объяснило наличие этого элемента в углях, торфе и сланцах [3]. Одним из известных «поглотителей» ванадия является широко известный ядовитый гриб – бледная поганка.

Методология исследования. Для проведения лабораторных исследований в созданной на базе Навоийского государственного горно-технологического университета «Технопарк», привезены представительные технологические пробы «Тебинбулакского» месторождения по существенному составу, представляющие собой пироксенит Fe₂O₃, общим весом 1000 кг крупностью -500 мм., отобранная ГП «Каракалпакская ГСПЭ».

Ванадийсодержащие железные руды перерабатывают в сталь с получением ванадиевых шлаков. Шлаки подвергают обжигу в смеси с NaCl. Обожженный продукт выщелачивают водой, а затем слабыми сернокислыми растворами, после чего получают технический оксид ванадия (V).

Для получения металлического ванадия применяют два основных подхода: прямой восстановление оксида (V) или двухстадийный процесс, включающий сначала восстановление оксидов (V) до низшего оксида с использованием одного восстановителя, а затем – низшего оксида до металла другим восстановителем. Разработано несколько способов производства металлического ванадия (кальциетермический, хлоридный, йодидный методы). Каждый из рассмотренных методов имеет свои преимущества и недостатки, поэтому выбор того или иного метода определяется задачами в отношении качества конечного продукта, а также экономическими соображениями и возможностями осуществления самого процесса.

Тебинбулакское месторождение расположено на территории Караузякского района Республики Каракалпакстан, в 75 км юго-восточнее города Нукуса.  Материал пробы по вещественному составу представлял собой преимущественно пироксениты, в подавляющем – горнблендиты и габбро. Руда вкрапленной текстуры. Основные рудные минералы: магнетит, титаномагнетит, ильменит, гематит.

Исходный материал пробы был проанилизирован сокращенным химическим, полным химическим и полуколичественным спектральным анализом. Результаты представлены в таблицах 1, 2, 3.

Таблица 1.

Химический состав исходной пробы (сокращенный)

Таблица 2.

Химический состав исходной пробы (полный)

Таблица 3.

Полуколичественный спектральный анализ исходной руды пробы

Элементы: Cd, Bi, Ge, Tl, W, Sn, In, Li, Ta, Hf, Nb - не обнаружены или их содержания ниже порога обнаружения.

Для проведения исследований материал пробы был измельчен до класса крупности -2+0мм (менее 2 мм), были подготовлены частные пробы для проведения исследований и опытов по магнитной сепарации.

Подготовленный материал крупности -2+0мм был рассчитан 2-мя способами: мокрым и сухим. Используется специальная машина для проведения грохочения – ACB-500. При сухом грохочении к крупным частицам материала прикреплены частицы более мелкой крупности, которые при мокром грохочении дезинтегрируются водой. Вследствие этого, выход материала мелких классов при сухом грохочении меньше, чем при мокром грохочении.

Изучение гранулометрических характеристик и свойств материала пробы необходимо проводить в сравнении для предварительной оценки выхода различных классов крупности

Заключение. Результаты разделения минералов по классам крупности выход магнитной фракции составляет около половины исходного количества, но со снижением крупности выход магнитной фракции относительно снижается. При этом повышается содержание общего железа в магнитной фракции до 50,9% в классе крупности -0,315+0,074мм.  Все это говорит о наиболее лучшем раскрытии магнитных минералов и освобождении их от пустых нежелезистых и немагнитных минералов для магнитной сепарации.

Список литературы:

1. Кузнецова Ю.В., Лях О.В., Меркушев Е.Н., Суриков В.И. Диоксид ванадия и твердые растворы на его основе. Фазовые переходы, структура и свойства. Издательство "Физматлит". 2013, с. 104
2. Музгин В. Н., и др. Аналитическая химия ванадия. Монография. Изд.  «Наук». Москва, 1981, с.109
3. Воробьева Н.М., Федорова Е.В., Баранова Н.И. Ванадий: биологическая роль, токсикология и фармакологическое применение. Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Биосфера», Т.5, №1, 2013
4. Черноусов П. И. & Монахов, И. Н., 2005. Ванадий: производство, потребление, структура. Снабженец, 11(461), pp. 124-129.
5. Нве, Ш. У., Шиляев, А. В. & Трошкина, И. Д., 2012. Сорбционные извлечение ванадия из минерализованных растворов волокнистым ионитом. Успехи в химии и химической технологии, 6(135), pp. 126-129.