Мазмұны

3.2 Ванадий қосылыстарын өндіру

\text{C}_6\text{Cl}_6\), \(\small \text{HCl}\).
Ванадий (V) техникалық оксидін дәл осылай өңдеуге болады. Әдістің кемшіліктері: \(\small \text{VOCl}_3\)-\(\small \text{TiCl}_4\)-\(\small \text{SiCl}_4\) қоспасын бөлу қажеттілігі (қайнау температурасы сәйкесінше 127, 136 және 57 ℃); қоспаларды (негізінен темір) хлорлау үшін жұмсалатын хлордың шығыны жоғары.

1.49-сурет. Хлорлау әдісімен ванадий қожын өңдеудің принципиалды технологиялық сызбасы

Ванадий оксоүшхлоридін тазарту. Конвертерлі қождарды өңдеу нәтижесінде алынған \(\small \text{VOCl}_3\), \(\small \text{TiCl}_4\), \(\small \text{SiCl}_4\) қоспасы ректификация арқылы бөлінеді. Алдымен қоспалардан жеткілікті тазартылған, \(\small \text{VOCl}_3\) және \(\small \text{TiCl}_4\) қоспасын алу үшін тазарту ректификациясы жүргізіледі. \(\small \text{SiCl}_4\) бар фракция одан әрі тазартуға жіберіледі.
Алдын ала ректификациялау бағанасы хлоридтерге тұрақты, табақтармен жабдықталған. Диаметрі 200-220 мм, биіктігі 6,5 м және 20 табақшасы бар бағанда тәулігіне 2,5 т хлорид қоспасы өңделеді. \(\small \text{VOCl}\) - \(\small \text{TiCl}_4\) жүйесі идеалға жақын. Салыстырмалы ұшқыштық \(\small \alpha = \frac{\text{VOCl}}{\text{TiCl}} = 1,25\), сондықтан қоспаны екі сатыда бөлген жөн, өйткені процесті бір бағанда жүргізу үшін тепе-теңдік байланысының көптеген теориялық тізбегі қажет. Алдын ала ректификациядан кейін 2 тонна қоспа алынады: ~60 % \(\small \text{VOCl}_3\), ~40 % \(\small \text{TiCl}_4\), 0,05% жеңіл, ~0,01% ұшпайтын қоспалар. Мұндай қоспаны диаметрі 220-240 мм, биіктігі 10 м, 65 нақты табақшалары бар бағандарда екі реттік ректификация арқылы бөледі. Егер құрамында 99,9% - дан астам \(\small \text{VOCl}_3\) бар өнімді алу қажет болса, онда қосымша ректификациялау қажет.
Құрамында ванадий мен уранды кешенді алу үшін карнотит кендерін гидрометаллургиялық өңдеудің әртүрлі сызбасы қолданылады. Барлық жағдайларда ұнтақталған кен ең алдымен \(\small \text{NaCl}\) (кен массасының 6-10%) қосу арқылы күйдіріледі. Күйдіру температурасы 850 ℃. Жоғары температурада ванадий қосылыстары \(\small \text{SiO}_2\)-мен әрекеттесіп, ерімейтін силикаттар түзеді және ванадийді алу дәрежесі күрт төмендейді. Нұсқалардың біріне сәйкес ванадийді алу үшін күйдірілген кен сумен шайылады (уран ерітіндіге өтпейді), пульпа сүзіледі, ванадий ерітіндіден шығарылады. Ерімеген қалдық (кек) уранды алу үшін одан әрі өңдеуге жіберіледі. Басқа нұсқаларда минералды қышқыл (\(\small \text{H}_2\text{SO}_4\), \(\small \text{HCl}\)) немесе сода ерітінділерімен күйдірілген кеннен ванадий мен уранды бірге шаймалау; ванадий мен уран ванадил мен уранилдің тиісті тұздарын түзеді.
Қышқылды шаймалау ванадийдің ең көп бөліну дәрежесін қамтамасыз етеді, бірақ ол рудадағы карбонаттардың мөлшері аз болғанда ғана қолданылады. Күкірт қышқылымен шаймалауға арналған аппараттар тантал болаттан, кремнийлі шойыннан жасалады және қышқылдың агрессивті буларын шығару үшін қақпақтармен қамтамасыз етіледі. Қатты мен сұйықтықтың үлкен қатынасына байланысты (Қ:С) пульпаның тұтқырлығы әдетте жоғары, сондықтан жабдықтың, құбырлардың және сорғылардың материалы тозуға төзімді болуы тиіс. Кейде күкірт қышқылымен өңдеу көлбеу қыздырылған құбырлы пештерде жүзеге асырылады. Руда мен қышқыл пештің жоғарғы жағына беріледі, реакция өнімдері төменгі бөлік арқылы шығарылады.
Сода ерітінділерімен шаймалау үшін ұсақ ұнтақталған кен қажет, өйткені сода ванадий рудасының бөлшектерімен ілеспе жүретін минералдарға айтарлықтай әсер етпейді. Шаймалау механикалық немесе пневматикалық араластырғышы бар аппараттарда, қалыпты температурада және пульпаны қыздыру кезінде, периодты және үздіксіз (тікелей ток немесе қарсы ток) режимде жүргізіледі.
Сода ерітіндісімен шаймалау қышқылға қарағанда келесі артықшылықтарға ие: 1) ерітінділер қатты агрессивті емес, сондықтан жабдықты арзан материалдардан жасауға болады; 2) әдіс әсіресе әктас мөлшері жоғары кендерді өңдеуге жарамды; 3) \(\small \text{Na}_2\text{CO}_3\) ерітінділері барботаждау арқылы оңай регенерацияланады. Әдістің кемшіліктері: 1) шаймалау жылдамдығы қышқылдық процеске қарағанда төмен; 2) сульфидті минералдар тотықтырғыштың қатысуымен \(\small \text{Na}_2\text{CO}_3\)-пен әрекеттесіп, сода шығынын жоғарылатады.
Карнотиттің натрий карбонатымен әрекеттесуі келесі реакция арқылы жүреді:
\[
\small \text{K}_2\text{O} \times 2\text{UO}_3 \times \text{V}_2\text{O}_5 + 6\text{Na}_2\text{CO}_3 + 2\text{H}_2\text{O} = 2\text{NaVO}_3 + 2\text{Na}_4(\text{UO}_2(\text{CO}_3)_3) + \text{NaOH} + 2\text{KOH} \quad (1.111)
\]
Минералмен реакциядан кейін аналық ерітінді сілтілік қасиетке жақын болады. Сондықтан содаға натрий гидрокарбонатын қосу пайдалы, ол шаймалау процесінде карбонатқа айналады:
\[
\small \text{NaHCO}_3 + \text{NaOH} = \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} \quad (1.112)
\]
Ванадий мен уранды бірге шаймалау кезінде олардың ерітіндіден бөлінуі күрделене түседі. Сода қышқыл ерітінділерінен ванадий мен уран өнімдерін алудың әртүрлі әдістері