УДК 669.054.8:669.292.5

Гунько І.М., аспірант, Єгоров С.Г., к.т.н., доцент, С.А.Сидоренко¹⁾

Запорізька державна інженерна академія

¹⁾Державний науково-дослідний і проектний інститут титану, м. Запоріжжя

ПЕРЕРОБКА НЕБЕЗПЕЧНИХ ВІДХОДІВ БІТУМНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ ТЕХНІЧНОГО ТЕТРАХЛОРИДУ ТИТАНУ

У цей час виробництво титану здійснюється у промислових масштабах не тільки в Україні, але й в інших країнах – Росії, Казахстані, Китаї та інш. Це виробицтво призводить до утворення великої кількості відходів різного класу токсичності. Запорізький титано-магнієвий комбінат щорічно зустрічається із проблемою переробки хлоридних відходів. Технологія їх переробки включає переділи одержання концентрованих сумішей VOCl₃ c TiCl₄ шляхом хлорування ванадієвих пульп, а товарним продуктом після гідрометалургійної переробки хлоридів є V₂O₅ [1]. З метою виконання норм екологічного законодавства, які обмежують нагромадження хлоридних відходів на території промислових підприємств, інститутом титану запропоновано декілька технологій очищення тетрахлориду титану [2,3], які забезпечують одержання ванадійвмісної сировини для подальшої гідрометалургійної переробки й одержання відповідної продукції. Однією з цих технологій є бітумна технологія очистки технічного тетрахлориду титану. За бітумною технологією ванадій відводять із кубовими пульпами на випарювання в печі ПВП (піч випарки пульп) і концентрують у складі сухих углеродистих кеків. Практичний досвід роботи титано-магнієвого комбінату показує раціональність виробництва ванадієвої продукції в оксидній формі, тому бітумна технологія є актуальною.

У лабораторних умовах проводилися експерименти з декількома зразками углеродистих кеків (табл.1), отриманих при дослідно-промислових випробуваннях бітумного очищення тетрахлориду титану [1]. Усереднений хімічний склад углеродистих кеків був наступний, %: 13,68 V; 14,80 Ti; 3,56 Al; 0,32 Fe; 0,82 Ca; 20,41 C; 20,47 Cl^-.

Таблиця 1 – Хімічний склад углеродистих кеків

№ зразка кеку	Масовий вміст елементів, %
	V	Ti	Al	Fe	Ca	C	Cl^-
1	13,29	11,96	3,70	0,29	2,12	20,82	27,00
2	12,28	12,65	3,40	0,30	0,20	20,07	28,90
3	15,47	19,80	3,60	0,38	0,14	20,35	5,53

Зразок № 1 являє собою углеродистий кек, який навмисно піддали вапнуванню перед вивантаженням із ПВП, тому вміст кальцію в складі високий − 2,12 %. У наступних двох процесах переробки пульп у ПВП кек не вапнували, а тільки сушили. Зразок кека № 2 був отриманий з кубової пульпи після обробки водою, а зразок кека № 3 – водою не обробляли. Відносно низький вміст хлору в третьому зразку можна пояснити його видаленням у процесі сушіння у ПВП. У всіх зразках утримується велика кількість алюмінію. Це пояснюється тим, що промислова бакова апаратура під час проведення бітумного очищення була погано звільнена від трихлориду алюмінію й нижчих хлоридів титану, характерних для составу кубової рідини при роботі переділу очищення технічного тетрахлориду титану із застосуванням алюмінієвої пудри.

Для виробництва ванадієвої продукції з даного виду сировини розроблена схема переробки, згідно з якої з углеродистого кеку отримують ванадієвий продукт у вигляді ванадату кальцію або чорнового пентаоксиду ванадію. Сутність технології полягає в тому, що ванадій у формі дихлориду ванадилу VОСl₂ з кеків витягають вилуговуванням у солянокислий розчин.

Залежно від вихідної сировини добування ванадію за даною технологією може досягати 93…96 %. Зміст ванадію у вторинному углетитановому кекі може становити від 0,65 до 1,8 % ванадію, отже, він є оборотним продуктом, який підлягає хлоруванню для додаткового добування ванадію.

Одержати ванадієвий продукт дозволяє гідрометалургійна переробка углеродистих кеків, що представляє собою або ванадат кальцію, або пентаоксид ванадію. Згідно наявним у виробництві ванадію даними, ванадат кальцію повинен містити: 28…34 V₂O₅; 43…48  СaО; 3…5  Mg; 1,5…2,0  SiО₂; 2…3  SO₃; 2…3 NаСl. Технологія виробництва ванадату кальцію найбільш проста, оскільки пов'язана зі споживанням щодо дешевих і доступних реагентів – соляної кислоти, вапняного молока, але споживча цінність ванадату незначна й вигода від реалізації цієї продукції буде менше.

Більш коштовним є інший вид продукції – пентаоксид ванадію – виробляється із залученням більш дорогих реагентів, таких як сода (Na₂CO₃). Технічні вимоги до якості технічного пентаоксиду ванадію за ТУ 14-5-92-90 установлюють норму змісту в продукті V₂O₅ не менш 72 % для 2-го сорту й не менш 90 % для 1-го сорту. Отримані дослідні зразки пентаоксиду ванадію по даній технологічній схемі задовільно підходять під вимоги ТУ. Отже, розроблена технологія гідрометалургійної переробки углеродистих кеків принципово забезпечує одержання ванадієвої продукції товарного призначення.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Разработка технологии извлечения чернового пентаоксида ванадия из кеков ПВП, полученных при выпаривании кубовых остатков очистки ТТТ от ванадия битумом [Текст]: отчет о НИР (промежуточ.): 42-44 / Государственный научно-исследовательский и проектный Институт титана НИИТитан; рук. Сидоренко С. А.; исполн.: Литвин Н.Е., Милосердова Н. И., Алексеенко Л. А., Кузина Л. С., Степанищева Д. Ю. – Библиограф.: с. 22. - № ДР 0104U005794 .

2. Гунько И.М. Анализ гидрометаллургической технологии переработки углеродистых кеков [Текст] / И.М. Гунько, И.Ф. Червоный, С.Г. Егоров, С.А. Сидоренко // збірник наук. праць : Металургія. – 2012, вип. 1 (26). – С.66-70. – ISSN 2071-3789.

3. Гунько И.М. Анализ техногенных источников и технологических схем производства пентаоксила ванадия / И.М. Гунько, Червоный И.Ф., Егоров С.Г // збірник наук. праць : Металургія. – 2011, вип. 25. – С. 59-67. - ISSN 2071-3789.