DE3524703A1 - Verfahren zur herstellung von phosphorarmen vanadiumverbindungen aus phosphorreichen vanadiumschlacken - Google Patents

Description

Für eine Reihe von Anwendungen in der Metallurgie, z. B. zur Her­ stellung von Ferro-Vanadium für die Stahlveredelung, werden phos­ phorarme V-Verbindungen benötigt. Beispielsweise ist der P-Gehalt im V₂O₅ für die Ferro-Vanadium-Herstellung auf 600 ppm begrenzt (ISO-Norm Nr. 5451). Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel­ lung von phosphorarmen Vanadiumverbindungen aus phosphorreichen Vanadiumschlacken, wobei die Vanadiumschlacken gemahlen und mit Röstzuschlagstoffen gemischt werden sowie die Mischung oxidierend geröstet wird, wobei die Röstprodukte nach Kühlung mit Wasser aus­ gelaugt und die vanadiumhaltige Lauge von dem Auslaugerückstand getrennt sowie der Weiterverarbeitung zu den Vanadiumverbindungen zugeführt wird, wobei fernerhin eine Phosphorentfernung durchge­ führt wird. - Die üblichen Röstzuschlagstoffe sind z. B. Soda und Natriumsulfat.

Die Herstellung von P-armen Vanadiumverbindungen aus den üblichen Vanadiumrohstoffen, wie Titanomagnetitschlacken mit ca. 0,015 % P, nach herkömmlichen Verfahren, das heißt im alkalischen Röstprozeß, ist problemlos möglich. Neben den P-armen V-Rohstoffen fallen, ins­ besondere in der VR China, in der UdSSR und in anderen Staaten, phosphorreiche Vanadiumschlacken, nämlich Titanomagnetitschlacken, mit 0,05 bis 0,1% P an. In begrenztem Umfang ist die Verarbeitung im Verschnitt mit sehr P-armen Rohstoffen möglich. Die Hauptmengen müssen jedoch unverschnitten verarbeitet werden. Dazu gehört das gattungsgemäße Verfahren.

Bei dem gattungsgemäßen Verfahren ist die Phosphorentfernung ein besonderer, mit den übrigen Verfahrensmaßnahmen nicht integrierter Verfahrensschritt. Der Phosphor wird chemisch als Calciumhydrogen­ phosphat entfernt. Dazu wird die durch Laugung von gerösteten Vana­ diumrohstoffen hergestellte V-haltige Lauge mit Gips oder Kalk ver­ setzt, wobei sich bei pH 9,5 das schwerlösliche Calciumhydogen­ phosphat bildet. Die für die Fällung im Überschuß notwendigen Ca- Ionen werden durch Zugabe von Oxalsäure nach der P-Fällung als schwerlösliches Calciumvanadat entfernt. Nach dem Abtrennen der gefällten Verbindungen durch Filtration verbleibt eine P-arme Lauge, aus der nach herkömmlichen Verfahren P-arme Vanadiumverbindungen hergestellt werden. Die bekannten gattungsgemäßen Maßnahmen sind nachteilig. Ein Nachteil der bekannten Maßnahmen liegt darin, daß für die Errichtung der Entphosphorungsanlage erhebliche lnvestitionen getätigt werden müssen. Andererseits müssen laufend relativ hohe Betriebskosten durch den notwendigen Einsatz von teurer Oxalsäure in Kauf genommen werden. Ferner entsteht ein vanadiumhaltiger Cal­ ciumphosphatoxalat-Rückstand, der auf einer Sondermülldeponie ab­ gelagert werden muß. Die dadurch verursachten Vanadiumverluste be­ tragen ca. 0,5%.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Ver­ fahren so zu führen, daß eine besondere Entphosphorungsanlage nicht mehr erforderlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Mischung vor dem Rösten zusätzlich mit einem Magnesiumträger gemischt sowie der Phosphor beim Rösten als schwerlösliche MgP-Verbindung gebunden wird und daß die MgP-Verbindung mit dem Auslaugerückstand ab­ geführt wird. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird die Mischung mit einem feinkörnigen Magnesiumträger, Körnung klei­ ner 150 µm, versetzt. Es versteht sich, daß die Vanadiumschlacken entsprechend fein aufgemahlen und die Zusatzstoffe entsprechend fein beigegeben werden. Als Magnesiumträger können Ölverbrennungsrück­ stände verwendet werden. Aber auch andere Magnesiumträger, ins­ besondere Magnesiumsalze, sind einsetzbar. Nach bevorzugter Aus­ führungsform der Erfindung wird der Magnesiumträger mit einem stöchiometrischen Überschuß in bezug auf die MgP-Verbindung zuge­ mischt. Im allgemeinen reichen 1 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise etwa 1,5 Gew.-% Magnesium, die in Form des Magnesiumträgers beigemischt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die ökonomisch sinnvolle und umweltfreundliche Entfernung von Phosphor ohne eine zusätzliche Entphosphorungsanlage und ohne Anfall von störenden Abfällen. Es entstehen auch keine besonderen Betriebskosten. Nach der Erfindung ist die Phosphorentfernung mit den ohnehin erforderlichen Maßnahmen des Röstens der Vanadiumschlacken und der folgenden Extraktion integriert. Der Phosphor wird durch Zusatz von magnesiumhaltigen Verbindungen beim Rösten der Rohstoffe in eine schwerlösliche MgP- Verbindung umgewandelt und verbleibt beim anschließenden Laugungs­ prozeß im üblicherweise anfallenden Auslaugungsrückstand. Als Mg- Träger können Mg-Salze, wie MgSO₄, und MgO, aber auch Mg-hal­ tige Rohstoffe, wie z. B. Mg-reiche Ölverbrennungsrückstände aus Kraftwerken, eingesetzt werden. Der Zusatz von 1 bis 2 Gew.-% Mg in Form von Mg-Trägern erwies sich als optimal. Überraschenderweise konnte bei diesen Mg-Konzentrationen die erwartete Verschlechterung der Vanadiumlöslichkeit durch Bildung von schwerlöslichen Mg-Vana­ daten nicht festgestellt werden.

Ausführungsbeispiele:

• 1. 10 kg Röstemischung, bestehend aus P-reicher Titanomagnetit­ schlacke mit 10,3 % V und 0,06 % P sowie den für den Röstpro­ zeß üblichen Zuschlagstoffen, wurde mit 1,01 kg MgSO₄ · 7 H₂O vermischt und zwei Stunden bei 800° C oxidierend geröstet. An­ schließend wurde mit 24 l Wasser bei 60° C gelaugt. Der P-Ge­ halt in der Lauge betrug 34 mg/l. ln der Vergleichslauge, die aus geröstetem Material ohne Mg-Zusatz erzeugt wurde, betrug der P-Gehalt 56 mg/l. Demnach konnte der P-Gehalt in der Lauge um 39,3 % gesenkt werden.
• 2. 10 kg Röstemischung, wie in Beispiel 1, wurde mit 331 g MgO vermischt und zwei Stunden bei 800° C oxidierend geröstet und anschließend mit 24 l heißem Wasser gelaugt. Der P-Gehalt in der Lauge betrug 35 mg/l. Im Vergleich zur Probe ohne Mg-Zusatz konnte der P-Gehalt in der Lauge um 37,5 % gesenkt werden.
• 3. 10 kg Röstemischung, wie in Beispiel 1, wurde mit 1110 g V-hal­ tigen Ölverbrennungsrückständen mit 18 % Mg vermischt und zwei Stunden bei 800° C oxidierend geröstet und anschließend mit 24 l heißem Wasser gelaugt. Der P-Gehalt in der Lauge betrug 37 mg/l. Im Vergleich zur Probe ohne Zusatz von Mg-haltigen Ölverbrennungsrückständen konnte der P-Gehalt in der Lauge um 33,9 % gesenkt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von phosphorarmen Vanadiumverbindun­ gen aus phosphorreichen Vanadiumschlacken, wobei die Vanadium­ schlacken gemahlen und mit Röstzuschlagstoffen gemischt werden so­ wie die Mischung oxidierend geröstet wird, wobei die Röstprodukte nach Kühlung mit Wasser ausgelaugt und die vanadiumhaltige Lauge von dem Auslaugungsrückstand getrennt sowie der Weiterverarbeitung zu den Vanadiumverbindungen zugeführt wird, wobei fernerhin eine Phosphorentfernung durchgeführt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mischung vor dem Rösten zusätz­ lich mit einem Magnesiumträger gemischt sowie der Phosphor beim Rösten als schwerlösliche MgP-Verbindung gebunden wird und daß die MgP-Verbindung mit einem Auslaugungsrückstand abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mit einem feinkörnigen Magnesiumträger, Körnung kleiner 150 µm, versetzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Magnesiumträger Ölverbrennungsrückstände ver­ wendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Magnesiumträger mit einem stöchiometrischen Über­ schuß in bezug auf die herzustellende MgP-Verbindung zugemischt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß 1 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise etwa 1,5 Gew.-%, Mag­ nesium in Form des Magnesiumträgers beigemischt werden.