Минералы, руды и концентраты ванадия

Промышленное значение имеют минералы, содержащие

ванадий: титаномагнетит (Fe,V,Ti)₃O₄, кульсонит (Fe, V)₃O₄, роскоэлит K(V,Al,Mg)₃(AlSi₃)O₁₀∙(OH)₂, карнотит K₂(UO₂)₂(VO₄)∙3H₂O.

Промышленные руды классифицируют на следующие группы (в квадратных скобках – подгруппа): 1) собственно ванадиевые руды, >3% V₂O₅ [роскоэлитовые руды]; 2) комплексные ванадиевые руды цветных и редких металлов, ³1% V₂O₅ [карнотитовые, ванадинитовые бокситы]; 3) черных металлов, £1% V₂O₅ [магнетиты, титаномагнетиты, оолитовые бурые железняки]; 4) горючие и другие ископаемые, £1% V₂O₅ [асфальтиты, битумы, сланцы, угли, фосфориты].

Среди перспективных месторождений титаномагнетитов, подготавливаемых к эксплуатации, является Чинейский рудный комплекс (Россия), расположенный в Забайкалье на севере Читинской области в зоне Байкало-Амурской магистрали. По разведанным запасам ванадия (более 50 млн.т) это месторождение является уникальным и не имеет себе равных в мире. Рядовая руда содержит 25-35% Fe; 4–7% ТiO₂; 0,35–0,55% V₂O₅. В качестве попутных элементов в этих рудах присутствуют медь 0,01-0,4%, кобальт, платина, палладий.

На территории Украины имеется Керченское месторождение железных руд, содержащих 0,13–0,15% V₂O₅, но эти руды высокофосфористые 1,0% и высокосернистые 0,2% S.

Технология металлургического передела ванадийсодержащих концентратов

Основным источником ванадия являются титаномагнетитовые руды, обогащением которых получают концентраты (табл. 10.1) для металлургического передела с целью получения V₂O₅ и феррованадия.

Таблица 10.1 Химический состав, %, ванадийсодержащих руд и концентратов

Промышленная технология извлечения ванадия из титаномагнетита основана на многостадийном металлургическом (рис. 10.8) и химическом переделах с получением товарного пентаоксида ванадия (V₂O₅).

Рис. 10.8. Принципиальная схема обогащения качканарских руд

Металлургический передел. Основные стадии передела железованадиевого концентрата с получением богатого ванадиевого передельного шлака и полупродукта для выплавки ванадийсодержащих сталей приведены на рис. 10.9.

Технологическая схема включает основные стадии: 1) подготовку ванадийсодержащих руд к плавке методом агломерации или окомкования; 2) доменную плавку; 3) деванадацию чугуна; 4) химическое извлечение ванадия из шлаков и т.д.

Рис. 10.9.Технологическая схема металлургического передела

ванадийсодержащих титаномагнетитов

Качканарарского месторождения

Доменный процесс имеет некоторые особенности по сравнению с обычной выплавкой чугуна. Для более полного перехода ванадия в чугун процесс ведут при 1300–1350^оС и основности шлака 0,8–0,9. В результате получают чугун, содержащий 0,45% V, 0,1-0,35% Si, 0,25% Ti. Чугун, в который переходит 81–83% V, направляют на деванадацию в кислородные конвертеры. Полученный конвертерный шлак, содержащий 12–24% V₂O₅ идет на химический передел для производства оксида V₂O₅ или непосредственно для выплавки сплавов с ванадием.

Ниже приведен химический состав, %, шлаков при деванадации жидкого чугуна в конвертере продувкой кислородом сверху и воздухом при нижней продувке:

Шлаки содержат V³⁺ в ванадиевом шпинелиде (Fe, Mn, Mg)O∙(V, Fe, Al, Cr)₂O₃.