Скачать презентацию Казахский национальный технический университет имени К. И. Сатпаева Скачать презентацию Казахский национальный технический университет имени К. И. Сатпаева

презентация диплома.ppt

  • Количество слайдов: 25

Казахский национальный технический университет имени К. И. Сатпаева Институт Металлургии и полиграфии Кафедра Металлургических Казахский национальный технический университет имени К. И. Сатпаева Институт Металлургии и полиграфии Кафедра Металлургических процессов и технологии специальных материалов Низкотемпературная атмосферная сульфатизация черных сланцев Большого Каратау в присутствии элементной серы Руководители: д-р техн. наук, профессор Байконурова. А. О. д-р хим. наук Нуржанова С. Б. Выполнила: Алтынбек Ш. Ч.

Целью данной работы является: v изучение состава ванадийсодержащих руд Большого Каратау; v исследование процесса Целью данной работы является: v изучение состава ванадийсодержащих руд Большого Каратау; v исследование процесса сульфатизирующего обжига ванадийсодержащего материала с последующим выщелачиванием полученного огарка; v исследование сорбционной переработки продуктивного раствора для получение товарного продукта метаванадата аммония (МВА).

Ванадий / Vanadium (V) 23 Внешний вид простого вещества пластичный металл серебристо-серого цвета Свойства Ванадий / Vanadium (V) 23 Внешний вид простого вещества пластичный металл серебристо-серого цвета Свойства атома Атомная масса (молярная масса) Радиус атома Энергия ионизации (первый электрон) Электронная конфигурация Плотность Теплопроводность Температура плавления Температура кипения Молярный объем 50, 9415 а. е. м (г/ моль) 134 пм 650, 1(6, 74) к. Дж/ моль [Ar] 3 d 3 4 s 2 Cвойства простого вещества 6, 11 г/см 3 30, 7 Вт/(м. К) 2160 K 3650 К 8, 35 см³/моль

Основные области использования: § производство алюмо-ванадиевых, титан-ванадиевых сплавов для авиакосмической промышленности и атомного подводного Основные области использования: § производство алюмо-ванадиевых, титан-ванадиевых сплавов для авиакосмической промышленности и атомного подводного флота; § производство уран-ванадиевых сплавов для атомной энергетики; § производств низколегированных ванадийсодержащих сталей высокой прочности для рельс и труб большого диаметра; § производство катализаторов для химической, нефтехимической и биохимической отраслей; § производство цеолитов для очистки и хранения пресной воды § создание высокоэффективных аккумуляторов электрического тока; § создание композиционных материалов; § биохимическая стратегия производства белков, углеводов и углеводорода на порфиринах ванадия; § основа бионеорганических пленок и тросов для разгона космических аппаратов.

Территориальное расположение месторождений редких металлов на карте 1 - Шокаш; 2 -Шпаковка; 3 - Территориальное расположение месторождений редких металлов на карте 1 - Шокаш; 2 -Шпаковка; 3 - Кызылсай; 4 -Кундыбай; 5 - Обуховское; 6 Дружба; 7 - Юбилейное; 8 - Верхний Оспе; 9 -Батыстау; 10 - Верхний Кайракты; 11 - Байназар; 12 - Караоба; 13 - Аксай; 14 - Жанатас; 15 - Коксу; 16 - Курымсак; 17 - Балаусауыскандыкское; 18 - Прогнозное;

Минералогическая характеристика Баласаускандыкского рудного поля с примерами расположения минералов Минералогическая характеристика Баласаускандыкского рудного поля с примерами расположения минералов

Ванадиевый минерал месторождения Жанатас, карбонат-апатит Ванадиевый минерал месторождения Жанатас, карбонат-апатит

Минерал рудного поля С 3 Каратау, содержащий ванадий, карбонат-цианотрлихит Минерал рудного поля С 3 Каратау, содержащий ванадий, карбонат-цианотрлихит

Минералы Сулеймен-Сайского месторождения, кальцит Минералы Сулеймен-Сайского месторождения, кальцит

Минерал рудного поля С 3 Каратау, сульванит Минерал рудного поля С 3 Каратау, сульванит

H 2 SO 4 S Ванадийсодержащая руда Низкотемпературная сульфатизация (обжиг) Огарок Водное выщелачивание Пульпа H 2 SO 4 S Ванадийсодержащая руда Низкотемпературная сульфатизация (обжиг) Огарок Водное выщелачивание Пульпа Фильтрация Кек в отвал Раствор Сорбция ванадия Десорбция Готовая продукция (МВА)

Реакции процессов низкотемпературной атмосферной сульфатизации и выщелачивания ванадия: H 2 SO 4 → SO Реакции процессов низкотемпературной атмосферной сульфатизации и выщелачивания ванадия: H 2 SO 4 → SO 3 + H 2 O, (1) 2 VS 4 + 8 SO 3 + 0, 5 O 2 V 2 O 3 + 5 Sо + 11 SO 2 (2) Sо + O 2 = SO 2 , (3) V 2 O 3 + 0, 5 O 2 → 2 VO 2, (4) SO 2 + O конт. способ SO 3, (5) SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 , (6) 2 VO 2 + 2 H 2 SO 4 → 2 VOSO 4 + 2 H 2 O, (7) 2 Fe. O + 3 H 2 SO 4 Fe 2(SO 4)3 + 3 H 2 O, (8) Al 2 O 3 + 3 H 2 SO 4 → (SO 4)3 + 3 H 2 O, (9) VS 4 + SO 3 + 5 O 2 VOSO 4 + 4 SO 2. (10)

Результаты низкотемпературной атмосферной сульфатизации и водного выщелачивания ванадия из черносланцевых руд Большого Каратау Сульфат Результаты низкотемпературной атмосферной сульфатизации и водного выщелачивания ванадия из черносланцевых руд Большого Каратау Сульфат Выщелачивание извлечение по осадку, % г % вес, г СH 2 SO 4, моль/дм 3 V 2 O 5 г/л СH 2 SO 4, моль/дм 3 извлечение по раствору, % г г/л V 2 O 5 Осадок объём, мл Промывная вода, г/л Раствор, г/л объём, мл пульпы после сульфатизации Навеска, г шихты до сульфатизации мл г Расход H 2 SO 4 кг/т № навеска, г изация 1 100 22 12 126 111 70 2, 4 0, 41 74, 7 8, 3 210 0, 34 0, 07 1, 6 90 0, 68 0, 62 74 2 100 44 24 148 125 60 5, 2 0, 83 78, 7 15 190 0, 68 0, 13 2, 9 84 0, 16 0, 14 78 Условия низкотемпературной атмосферной сульфатизации: Т = 350 о. С, t = 3 ч. Условия процесса водного выщелачивания: Т = 80 о. С, t = 3 ч.

Результаты низкотемпературной атмосферной сульфатизации в присутствии элементной серы и водного выщелачивания ванадия из черносланцевых Результаты низкотемпературной атмосферной сульфатизации в присутствии элементной серы и водного выщелачивания ванадия из черносланцевых руд Большого Каратау Промывная вода, г/л 2 100 55 400 44 24 142, 6 119, 9 205 4, 1 0, 84 87, 3 12, 1 175 1, 4 V 2 O 5 г % г/л г г/л Осадок извлечение по осадку, % 205 0, 4 V 2 O 5 извлечение по раствору, % 6, 6 объём, мл 111, 5 275 2, 7 0, 74 86, 9 пульпы после сульфатизации 121, 8 шихты до сульфатизации 12 мл 200 22 г 100 45 кг/т 1 № вес, г Раствор, г/л 0, 08 77, 4 0, 35 0, 27 85, 6 0, 24 0, 03 87, 7 г Навеска, г объём, мл Расход H 2 SO 4 Выщелачивание СH 2 SO 4, моль/дм 3 расход серы, г навеска, г Сульфатизация 83 0, 02 Условия низкотемпературной атмосферной сульфатизации: Т = 350 о. С, t = 3 ч. Условия процесса водного выщелачивания: Т = 80 о. С, t = 3 ч.

Приборы физико- химического анализа исходных и промежуточных ванадийсодержащих руд продуктов Рентгеновский дифрактометр с высокотемпературной Приборы физико- химического анализа исходных и промежуточных ванадийсодержащих руд продуктов Рентгеновский дифрактометр с высокотемпературной приставкой 1200 °C марки X'Pert MPD PRO (Pa. Nalytical) Низковакуумный растровый электронный микроскоп марки Jeol JSM-6490 LA

 Результаты рентгенофазового анализа исходного ванадийсодержащего материала Результаты рентгенофазового анализа исходного ванадийсодержащего материала

 Результаты рентгенофазового анализа кека, полученного при фильтрации пульпы Результаты рентгенофазового анализа кека, полученного при фильтрации пульпы

Результаты рентгенофазового анализа Исходного материала Номера фаз 1 Фазовый состав Кремний в виде силиката, Результаты рентгенофазового анализа Исходного материала Номера фаз 1 Фазовый состав Кремний в виде силиката, кремнезема, алюмосиликата Содержание, % 65 Алюминий в виде алюнитов Фосфор в виде феррофосфатов 7 -8 15 Номера фаз 1 2 3 Фазовый состав Кремний в виде кремнезема Уран в виде оксида и сульфида урана Углерод в виде оксида карбона Содержание, % 50 5 7 Номера фаз 1 2 Фазовый состав Барий в виде Ва-фенгиты, Ва-роскоэлиты Железо в виде халькопирита, ильменита, ферромолибдита Молибден в виде молибденита, вульфенита, повеллита Содержание, % 20 12 -15 2 3 Состава шихты По огарку полученный после сульфатизации 3 8 -10 Кека полученный после фильтрации Номера фаз 1 2 3 Фазовый состав Ванадий в виде патронита Кремний в виде силиката кальция, оксида Уран в виде сульфида урана и налонита Содержание, % 1 -2 50 5

Результаты электронно-микроскопического анализа промежуточных твердых материал исходная руда огарок, после сульфатизации приготовленная шихта кек Результаты электронно-микроскопического анализа промежуточных твердых материал исходная руда огарок, после сульфатизации приготовленная шихта кек после выщелачивания

Процесс сорбции ванадия на смоле «Ambersep 920 U Cl» 1 – напорный сосуд с Процесс сорбции ванадия на смоле «Ambersep 920 U Cl» 1 – напорный сосуд с исходным раствором; 2 – ионообменная колонка; 3 – ионит «Ambersep 920 U Cl» ; 4 – штатив; 5 – краны Схема лабораторной сорбционной установки

Характеристика смолы «Ambersep 920 U Cl» Матрица смолы «Амберсеп 920 U Cl» Характеристика Физическая Характеристика смолы «Ambersep 920 U Cl» Матрица смолы «Амберсеп 920 U Cl» Характеристика Физическая форма – непрозрачные гранулы; основа – стирол - дивинилбензолсополимер средний размер частиц, более – 750 -950 мкм; влагосодержание 48 -60 % (Cl- форма); товарный вес С 700 г/л; удельный вес – 1, 08 г/мл; рабочая фракция – 0, 63, 99, 6 %. «Ambersep 920 U Cl» – сильноосновная, макропористая анионообменная смола. Благодаря макропористой структуре, которая полностью отличается от обычных смол, она обладает отличной осмотической стабильностью, а также прекрасными кинетическими характеристиками.

В основе процесса сорбции лежит реакция: С 8 Н 12 2 С 8 Н В основе процесса сорбции лежит реакция: С 8 Н 12 2 С 8 Н 12 (NH) Сl + H 4 V 2 O 7 [R 3 NH 3]2 H 2 V 2 O 7 + H 2 SO 4 + HCl С 8 Н 12 Результаты сорбции ванадия СV 2 О 5, в р. Н τ, Объем СV 2 О 5 в р. Н Колиисход- сре- час пропуматоч- ратвора чество ЕV 2 О 5, ном ды щенно-го нике на V 2 О 5 % растворастсорбции, выходе на ре, г/л вора, мл г/л смоле, г 2, 08 2, 09 2, 3 1 -5 2, 36 6 -7 100 120 2, 56 -5, 00 2, 32 -4, 92 2, 1 -2, 3 0, 32 -0, 6 99, 3 2, 1 0, 23 -, 63 99, 1 2, 13 2, 36 9 -13 150 7, 82 -13, 7 2, 2 -2, 3 0, 93 -, 05 98, 6

Десорбция ванадия Схема твердофазной десорбции ванадия из фазы «Ambersep 920 U Cl» Твердофазная десорбция Десорбция ванадия Схема твердофазной десорбции ванадия из фазы «Ambersep 920 U Cl» Твердофазная десорбция проводилась от 8 до 25 часов. После окончания десорбции и отстаивания наблюдалось выделение кристаллов МВА. В двухфазном отстойнике кристаллы МВА промывали водой с небольшим содержанием аммиачного раствора. В результате процесса десорбции получили кристаллы метаванадата аммония (МВА) в количестве ~ 2 г на 1 л раствора

ЗАКЛЮЧЕНИЕ v Анализ литературных данных позволил установить, что ванадий является элементом спутником урана и ЗАКЛЮЧЕНИЕ v Анализ литературных данных позволил установить, что ванадий является элементом спутником урана и содержится в рудах в значительных количествах. v Найдено, что введение в систему сульфатизирующего обжига помимо серной кислоты элементной серы позволяет повысить извлечение ванадия в огарок от ~ 75 % и ~ 78 % при расходе кислоты 200 кг/т и 400 кг/т, соответственно, до ~ 86 % и ~ 88 % при тех же расходах серной кислоты. Сквозное извлечение ванадия составляет 88 % и количество полученного товарного продукта МВА - 75 %. v Приведенные в работе экономические расчеты показали, что экономический эффект при 10 %-ной рентабельности технологии за первый год составляет 18885, 26 тенге. Срок окупаемости научноисследовательской работы в этих условиях составит 0, 11 года. v Проведенная оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) доказала достоверную экологическую безопасность при получении метаванадата аммония (МВА).

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!! СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!