Винахід відноситься до хімічної і металургійної галузей промисловості, що виробляють сірчану кислоту і використовують ванадієві каталізатори, а також до переробки ванадийсодержащих техногенних відходів. Спосіб полягає в вилуговуванні ОВК водою в дві стадії при 90 ° С з подальшим окисленням чотирьохвалентного ванадію в пятивалентного стан в електролізері з іонітними мембраною і осадженням пентаоксиду ванадію кип'ятінням розчину. Твердий залишок від вилуговування обробляють розчином їдкого калі для перекладу миш'яку в рідку фазу. Кислий розчин, отриманий після осадження пентаоксиду ванадію, змішують з миш'яковмісний лужним розчином з метою виділення в осад арсенатів і гідроксидів. Очищений розчин піддають кристалізації сульфату калію. Спосіб дає можливість поєднувати його з технологіями виробництва ванадієвих каталізаторів, скорочує витрати на придбання сировини на виробництво нових каталізаторів. 1 з.п. ф-ли, 1 табл. 1 мул.
Винахід відноситься до хімічної і металургійної галузей промисловості, що виробляють сірчану кислоту і використовують ванадієві каталізатори, а також до переробки ванадийсодержащих техногенних відходів.
У сучасному виробництві сірчаної кислоти використовують ванадієві каталізатори наступних марок: БАВ, СВС, СВД, ІК 1-6 і КС. Всі вони містять близько 10% V2 O5. до 60% SiO2. до 10% K2 O, решта сульфати і незначні домішки. При втраті каталітичної здатності пятивалентного ванадій необоротно переходить в сульфат ванадію і тоді відпрацьований ОВК або ховають, або складують у відвали. У відвалах під впливом атмосферної вологи він остаточно втрачає свою цінність, отруюючи довкілля високотоксичними стоками.
Описано гідрометалургійний спосіб регенерації цінних компонентів відпрацьованої контактної маси шляхом вилуговування водою при відношенні рідкого до твердого (Ж: Т), що дорівнює 1, і температурі 90 o C. Витяг ванадію в розчин не перевищувало 63%. Другу стадію вилуговування проводять розчином їдкого натру (15-20 мас.%) При Ж: Т = 5 і температурі 120 o C; витяг ванадію сягає 99%. Лужний метод має ряд недоліків: - висока витрата гідроксиду натрію - до 25 г / дм 3; - значний перехід в розчин SiO2. що ускладнює їх очищення і переробку (Винаров І.В. та ін. Тези доповідей III Всесоюзної наради з хімії та технології ванадієвих сполук в Качканаре, Свердловськ, 1979).
Однак існуючий спосіб виявився нерентабельним, хоча і дозволяє отримувати досить чисті продукти. Утворені сульфати калію і амонію придатні лише в якості добрив.
Мета цього винаходу є розробка економічно вигідною технології, сумісною з існуючими способами приготування свіжих ванадієвих каталізаторів і більш екологічною.
Поставлена мета досягається тим, що вилуговування ОВК проводять в дві стадії при температурі 90 o C, потім чотиривалентний ванадій окислюють до пятивалентного в електролізері з іонітними мембраною і осаджують пентаоксид ванадію з розчину шляхом кип'ятіння.
Твердий осад від вилуговування обробляють розчином їдкого калі для перекладу в рідку фазу миш'яку і залишків ванадію. Розчин, отриманий після осадження пентаоксиду ванадію, змішують з миш'яковмісний лужним розчином і осаджують при pH = 3,5-4,0 арсеніди і гідроксиди, а очищений розчин охолоджують і кристалізують сульфат калію (див. Креслення).
Використання запропонованого способу переробки ОВК забезпечує в порівнянні з існуючими способами наступні переваги: а) можливість поєднання його з технологіями виробництва ванадієвих каталізаторів, що повністю скорочує витрати на транспортування сировини і витратних матеріалів; б) значно скорочує витрати на придбання сировини для виробництва нових каталізаторів.
Приклад Переробці піддавали відпрацьований ванадієвий каталізатор СВД складу, мас.%: 8,85 V2 O5; 36,48 K2 SO4; 28,40 SO4 2-. 43.60 SiO2; 0,09 As; 11,01 інші.
Обидві стадії водного вилуговування проводили при Ж: Т = 1, температурі 90 o C протягом 1 ч. Фільтрат після двох стадій об'єднували і направляли на електроокислення ванадію.
Склад фільтрату наступний, г / дм 3. 100,0 SO4 2-. 4,56 Vобщ .. в тому числі 1.14 V 5+ і 3,42 V 4+. Витяг в розчин склало, мас.%: SO4 2- 35.2; Vобщ. 92,5 (на першій стадії 62,3%). 75% ванадію в розчині присутній у формі V 4+. а pH розчину 0,95.
Осадження ванадію з розчинів, що містять одночасно іони V 5+ і V 4+. шляхом кип'ятіння невозможнo, тому що сульфат ванадію - VOSO4 залишається в розчині внаслідок його високої розчинності. Тому перед осадженням необхідно весь ванадій окислити до пятивалентного стану.
Окислення V 4+ проводили в гальваностатичного режимі з використанням трикамерного електролізера. Анодное і катодні простору розділені аніонітових мембранами МА 40-2С. Анодом служив платинованим титан, катодами - нержавіюча сталь, католітом - 5% -ний розчин K2 SO4. У анодное простір поміщали розчин, отриманий при водному вилуговуванні ОВК.
Результати електрохімічного окислення для декількох складів розчинів наступні (див. Таблицю).
При кип'ятінні окисленого розчину протягом 1,5 год пентаоксид осідає на 85%, а твердий продукт містить 90% V2 O5.
Отриманий лужний розчин об'єднали з кислим розчином після осадження пентаоксиду ванадію і відфільтрували осад при pH = 3,6, що містить арсенати і гідроксиди. Фільтрат піддавали випаровуванню з отриманням кристалів сульфату калію, придатного для приготування свіжого каталізатора.
Список літератури 1. Винаров І.В. Янкелевич Р.Г. Владимирова О.В. Витяг ванадію з відпрацьованого ванадієвого каталізатора СВД / Тез. доп. III Всесоюзної наради з хімії та технології ванадієвих сполук в Качканаре. - Свердловськ, 1979. - 163 с.
1. Спосіб переробки відпрацьованих ванадієвих каталізаторів (ОВК) сірчанокислотного виробництва, що включає вилуговування сполук ванадію, очищення розчину від миш'яку, окислення отриманого розчину і подальше осадження пентаоксиду ванадію, який відрізняється тим, що вилуговування проводять водою в дві стадії при 90 o C, потім отриманий розчин піддають окисленню в електролізері з іонітними мембраною, з подальшим кип'ятінням його і осадженням пентаоксиду ванадію, причому залишки від вилуговування обробляють розчином їдкого калі для перекладу миш'яку в розчин.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що розчин, отриманий після осадження пентаоксиду ванадію, змішують з миш'яковмісний лужним розчином при pH 3,4 - 4,0, осаджують арсенати і гідроксиди, а отриманий очищений розчин піддають охолодженню і кристалізують сульфат калію .