Аннотация
Накопление значительных объемов металлургических ванадиевых шлаков оказывает негативное воздействие на окружающую среду. Актуальным является их максимальное вовлечение в промышленную переработку для экстрагирования ванадия. В статье представлены результаты гидрометаллургического извлечения ванадия в виде растворимых ванадатов из шлаков переработки титаномагнетитовых руд (шлак процесса ITmk3 и шлак АО «ЕВРАЗ НТМК») по содовой технологии. Исследовали влияние режимов выщелачивания (температура и время) на степень извлечения ванадия. Образцы шихты из шлака и Na2CO3 подвергали окислительному обжигу и последующему водному выщелачиванию при разных температурах от 50 до 80 °С в течение 1, 2 и 3 ч. Содержание ванадия в растворе определяли методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии (РФС) и титриметрическим методом. В результате исследования установили, что на степень извлечения ванадия из шлаков существенное влияние оказывает химический состав шлака и режимы водного выщелачивания. Степень извлечения ванадия из шлака АО «ЕВРАЗ НТМК» в 2 – 2,5 раза выше, чем из шлака процесса ITmk3 при одинаковых режимах выщелачивания. Наибольшая степень извлечения ванадия получена после выщелачивания при температуре 80 °С в течение 3 ч. Применение указанных выше режимов выщелачивания повысило степень извлечения ванадия из шлака АО «ЕВРАЗ НТМК» до 65 – 87 %, а из шлака процесса ITmk3 до 31 – 33 %.
Ключевые слова
Техногенные отходы, ванадиевый шлак, окислительный обжиг, выщелачивание, степень извлечения ванадия.
1. GoonanT.G. Vanadium recycling in the United States in 2004//Flow studies for recycling metal commodities in the United States: U.S. Geological Survey Circular. 2011. P.1 – 17.
2. Mahdavian, A. Recovery of vanadium from Esfahan Steel Company steel slag; optimizing of roasting and leaching parameters / A. Mahdavian, A. Shafyei, E. Keshavarz Alamdari, D.F. Haghshenas // International Journal of ISSI. 2006. Vol. 3. № 2. P. 17 – 21.
3. Чижевский В.Б., Шавакулева О.П., Гмызина Н.В. Обогащение титаномагнетитовых руд Южного Урала // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2012. № 2. С.5 – 7.
4. Перспективы вовлечения в переработку новых видов железосодержащего сырья / Никифоров Б.А., Тахаутдинов Р.С., Бигеев В.А., Бигеев А.М. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2004. № 1. С.9 – 11.
5. Рабинович Е., Гринберг Е. Области применения ванадия // Национальная металлургия. 2002. № 2. С. 33-36.
6. Ванадийсодержащие минеральные и техногенные материалы /Шубина М.В., Махоткина Е.С., Горбунова А.В., Мукаев Е.Г., Чурилов А.Е. // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2017. № 2. С. 72-75.
7. Махоткина Е.С., Шубина М.В. Шлаки процесса прямого восстановления железа как источник получения ванадия и титана // Теория и технология металлургического производства, 2015. № 2 (17). С 60 – 65.
8. Zhang, G. Extraction of vanadium from vanadium slag by high pressure oxidative acid leaching / G. Zhang, T. Zhang, G. Lu, Y. Zhang, Y. Liu, Z. Liu // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2015. Vol. 22. № 1. P. 21 – 23.
9. Шубина М.В., Махоткина Е.С. Гидрометаллургический способ извлечения ванадия из шлака // Актуальные вопросы химической технологии и защиты окружающей среды: сборник материалов III Всероссийской конференции с международным участием / отв. ред. К.В. Липин. Чебоксары: Изд-во «Новое время», 2013. С. 151 – 152.
10. Махоткина Е.С., Шубина М.В. Извлечение титана из шлака процесса прямого восстановления титаномагнетитов // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. Т. 1. С. 255-258.
11. Махоткина Е.С., Шубина М.В. Извлечение ценных компонентов из шлака процесса ITmk3 // Металлургия: технологии, инновации, качество / под ред. Е.В. Протопопова. Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ, 2015. Ч.1. С. 340 – 344.
12. Махоткина Е.С., Шубина М.В. Исследование режимов обработки шлака процесса ITmk3 для извлечения ванадия // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. Т.1. С. 279 – 282.
13. Махоткина Е.С., Шубина М.В. Экологические и ресурсосберегающие аспекты использования техногенного ванадийсодержащего сырья // Черная металлургия. 2018. №3 (1419). С.81–86.
14. Махоткина Е.С., Шубина М.В. Извлечение ванадия из рудного и техногенного сырья Кусинского месторождения титаномагнетитов // Теория и технология металлургического производства. 2017. № 3 (22). С. 22-25.
15. Махоткина Е.С., Шубина М.В. Извлечение ванадия из шлака процесса ITMK3 // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013. Т. 1. С. 168-171.
16. Исследование физико-химических свойств отходов ОАО «ЕВРАЗ Ванадий Тула» /Симонов М.М., Даценко К.С., Смоленская Л.М., Пендюрин Е.А., Старостина И.В. / КАЗАНТИП-ЭКО-2012. Инновационные пути решения актуальных проблем базовых отраслей, экологии, энерго- и ресурсосбережения: сборник трудов XХ Юбилейной Междунар. науч.-практ. конф., 2012 г., г.Щелкино, АР Крым: в 3 т. Т.3. /Щелкино, 2012.
17. Махоткина, Е. С. Растворы : учебное пособие / Е. С. Махоткина, М. В. Шубина, С. А. Крылова ; МГТУ. Магнитогорск : МГТУ, 2014. 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Загл. с титул. экрана. URL: https://magtu.informsystema.ru/uploader/fileUpload?name=1346.pdf&show=dcatalogues/1/1123798/1346.pdf&view=true (дата обращения: 04.10.2019). Макрообъект. Текст : электронный. Сведения доступны также на CD-ROM.
18. Махоткина, Е. С. Классические методы анализа : учебное пособие / Е. С. Махоткина, М. В. Шубина ; МГТУ. Магнитогорск : МГТУ, 2016. 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Загл. с титул. экрана. URL: https://magtu.informsystema.ru/uploader/fileUpload?name=2680.pdf&show=dcatalogues/1/1131503/2680.pdf&view=true (дата обращения: 04.10.2019). Макрообъект. Текст : электронный. Сведения доступны также на CD-ROM.
19. Окисление ванадиевых шлаков. /Ватолин Н.А., Молева Н.Г., Волкова П.И., Сапожникова Т.В. М.: Наука, 1978. 153 с.
20. E.S. Makhotkina, M.V. Shubina. Industrial, Ecological and Resource-Efficient Aspects of Vanadium Production and Use of Technogenic Vanadium Sources // Solid State Phenomena. 2017. № 265. P. 994-998.