Способ переработки отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАННЫХ ВАНАДИЕВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ СЕРНОКИСЛОТНОГО ПРОИЗВОДСТВА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Орехова Светлана Ефимовна Крышилович Елена Владимировна Курило Ирина Иосифовна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Способ переработки отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства, включающий их предварительное измельчение, выщелачивание ванадийсодержащих соединений с последующим их окислением и выделением из раствора,отличающийся тем, что отработанный ванадиевый катализатор измельчают до размера 0,02 мм, перед выщелачиванием проводят отмагничивание железа, выщелачивание ванадийсодержащих соединений проводят при соотношении твердой и жидкой фаз ТЖ 15 в две стадии на первой стадии проводят кислотное выщелачивание серной кислотой при, равном 1,2 - 1,3, и наложении ультразвукового поля с частотой 20 кГц и мощностью 630 Вт в течение 5 мин, осадок отфильтровывают и сушат, на второй стадии проводят восстановительное выщелачивание отфильтрованного осадка раствором сульфита натрия с концентрацией 0,01 моль/л при температуре 20 - 25 С в течение 5 - 15 мин, полученный осадок отфильтровывают и сушат, фильтраты после кислотного и восстановительного выщелачивания объединяют, полученный предгидролизный раствор окисляют пероксидом водорода при соотношении 25 и 22, равном 12, и проводят термогидролитическое выделение ванадийсодержащих соединений. Изобретение относится к химической промышленности, в частности к переработке катализаторов и обезвреживанию твердых токсичных отходов. Известен способ извлечения соединений ванадия из отработанных ванадиевых катализаторов серной кислотой 1. Недостатками способа являются значительные энергозатраты, связанные с необходимостью использования высоких температур, низкая скорость процесса. Известен способ извлечения ванадия 2, включающий выщелачивание отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства с получением кислого раствора,17007 1 2013.04.30 окисление соединений ванадия и их выделение из раствора, отличающийся тем, что перед окислением раствор нейтрализуют щелочным реагентом довыше 6,5, окисление осуществляют пропусканием воздуха через раствор, а ванадий выделяют добавлением кислоты до 4,8 - 6,3. Недостатками данного способа являются сложность в аппаратурном оформлении, переизбыток реагентов, связанный с использованием щелочи для нейтрализации, низкое содержание 25 в получаемом продукте (69 ). Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ выщелачивания соединений ванадия 3, который включает выщелачивание соединений ванадия в среде минеральной кислоты при 1-2 при соотношении жидкой и твердой фазы около 11-31 с постепенным добавлением пероксида водорода. Скорость добавления пероксида водорода составляет не более 2 г 22 на литр раствора в минуту при его концентрации в растворах в пределах 0,1-1,0 . Остаток отделяют, а раствор отправляют на извлечение соединений ванадия известными способами. Указанный метод позволяет сократить время выщелачивания до 60 мин, повысить степень выщелачивания соединений ванадия до 99 , степень использования пероксида водорода до 80 . Недостатками данного способа являются широкий интервал , поскольку экспериментально установлено, что при 2 растворимость 25 составляет менее 1 г/л, в то время как при 1 - около 5,5 г/л, а также необходимость продолжительного поддерживания определенных температур (от 30 до 70 С). Задачей, на решение которой направлен заявляемый способ, является комплексная переработка отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства при снижении потребления реагентов и энергии, сокращении времени переработки, упрощение процесса переработки. Поставленная задача решается тем, что способ переработки отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства, включающий их предварительное измельчение, выщелачивание ванадийсодержащих соединений с последующим их окислением и выделением из раствора, отличается тем, что отработанный ванадиевый катализатор измельчают до размера 0,02 мм, перед выщелачиванием проводят отмагничивание железа,выщелачивание ванадийсодержащих соединений проводят при соотношении твердой и жидкой фаз ТЖ 15 в две стадии на первой стадии проводят кислотное выщелачивание серной кислотой при , равном 1,2-1,3, и наложении ультразвукового поля с частотой 20 кГц и мощностью 630 Вт в течение 5 мин, осадок отфильтровывают и сушат, на второй стадии проводят восстановительное выщелачивание отфильтрованного осадка раствором сульфита натрия с концентрацией 0,01 моль/л при температуре 20 - 25 С в течение 5-15 мин,полученный осадок отфильтровывают и сушат, фильтраты после кислотного и восстановительного выщелачивания объединяют, полученный предгидролизный раствор окисляют пероксидом водорода при соотношении 25 и 22, равном 12, и проводят термогидролитическое выделение ванадийсодержащих соединений. Двухстадийная схема переработки отработанных ванадиевых катализаторов с предварительным окислением предгидролизных растворов пероксидом водорода позволяет решить поставленную задачу, а именно обеспечить комплексную переработку отработанных ванадиевых катализаторов сернокислотного производства при снижении потребления реагентов и энергии, сокращении времени переработки, упрощение процесса переработки. Изобретение поясняется примером. К предварительно измельченному, отмагниченному отработанному катализатору добавляют раствор серной кислоты с 1,2-1,3 и подвергают ультразвуковой обработке с частотой 20 кГц, мощностью 630 Вт на установке с погружным пьезоэлектрическим излучателем в течение 5 мин, соотношение ТЖ 15. Осадок отфильтровывают и подвергают восстановительному выщелачиванию в 0,01 М раствор сульфита натрия при ТЖ 15 в течение 5 мин при периодическом перемешивании. Осадок отфильтровывают, сушат и 2 17007 1 2013.04.30 направляют на использование. Фильтрат после кислотного и восстановительного выщелачивания объединяют,окисляют пероксидом водорода при соотношении(25)(22)12, кипятят, отделяют образовавшийся осадок 25, фильтрат возвращают на стадию кислотного выщелачивания. Преимуществами заявляемого способа являются комплексная переработка отработанных ванадиевых катализаторов, сокращение количества используемых реагентов и расхода энергии (на стадии измельчения более чем в 2,5 раза) и сокращение времени выщелачивания, что достигается использованием ультразвуковой обработки для получения мелкодисперсного материала (50-250 нм). Предлагаемый способ позволяет извлекать до 98 соединений ванадия из ОВК с содержанием 25 в готовом продукте до 87 . Скорость растворения ОВК на стадии кислотного выщелачивания увеличивается более чем в 40 раз по сравнению с аналогами. Растворы, полученные после термогидролитического выделения соединений ванадия, используются повторно на стадии кислотного выщелачивания ОВК, что позволяет снизить себестоимость продукции и увеличить экологическую безопасность производства. Содержание соединений ванадия в твердых остатках выщелачивания составляет 0,3-0,4 , что позволяет использовать их для изготовления цветных глазурей. Данное изобретение может быть использовано на предприятиях по производству серной кислоты, в частности на ОАО Гродно-Азот, ОАО Гомельский химический завод. Источники информации 1. А. с. СССР 1162093, МПК 01 23/92. 2.2110478, МПК 01 31/00. 366406, МПК 722 34/22,01 31/00 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3