Экологические аспекты преподавания темы "Ванадий и его применение" в школьном курсе химии
Курсовой проект - Педагогика
Другие курсовые по предмету Педагогика
?тве и т. д.
Мировые производственные мощности по выпуску"оксида V205 на начало 2005 г. оценивались в 115 тыс. тонн в год. При этом его фактическое производство составило в период с 2000 по 2003 г. около 82 тыс. тонн в год (45-46 тыс. тонн ванадия). Соответствующие мощности по выплавке феррованадия достигают 80,5 тыс. тонн в год при фактическом объеме производства в 2000-2003 гг. около 56 тыс. тонн в год. Таким образом, загруженность мощностей в обоих случаях составляет около 70 %.
Мировой объем потребления ванадия в виде феррованадия в 2002-2003 гг. стабилизировался на уровне 35-37 тыс. тонн. Еще примерно 5-7 тыс. тонн ванадия в год потребляется на рынках ванадий-алюминиевых лигатур и химически чистого V205.
Подъему ванадиевой отрасли в 2004 г. способствовал рост производства и потребления стали в Китае. С учетом прогнозируемого увеличения производства стали до 1200 млн. тонн к 2010 г. можно предположить, что потребление феррованадия будет постепенно расти и достигнет уровня 43-47 тыс. тонн по ванадию.
В настоящее время главные производители ванадия ЮАР, Китай, США и Россия (свыше 90 % выпуска). Получают ванадий и в Австралии, Новой Зеландии, Японии и Великобритании. Основными экспортерами ванадийсодержащих материалов (ванадиевый шлак, V205 и феррованадий) выступают ЮАР, Китай и Россия.
Российская ванадиевая отрасль представлена четырьмя основными предприятиями:
- Качканарский горно-обогатительный комбинат "Ванадий" добывает ванадийсодержащую титаномагнетитовую руду, производит концентрат, агломерат и окатыши;
- Нижнетагильский металлургический комбинат (НТМК), используя поставляемое ему сырье, производит ванадиевый чугун и ванадийсодержащий шлак;
- Чусовской металлургический завод на основе того же сырья производит ванадиевый чугун, ванадийсодержащий шлак, V205, феррованадий;
- ОАО "Ванадий-Тула", перерабатывая ванадийсодержащие шлаки НТМК, производит V205 и феррованадий.
Основные потребители ванадия страны Западной Европы, США и Япония, которые выступают в роли нетто-импортеров.
Структура внутреннего потребления феррованадия в российской экономике принципиально не отличается от мировой. Предполагается, что в 2005 г. оно несколько вырастет и достигнет 2-2,2 тыс. тонн в год.
Существуют три основных способа извлечения ванадия: пирометаллургический, гидрометаллургический и гидрохимический.
При пирометаллургическом способе ванадий извлекают из ванадийсодержащего сталеплавильного (конвертерного) шлака. На долю пирометаллургии приходится около 70 % всего производимого ванадия, ее используют большинство производителей ванадия, в том числе китайские и российские предприятия, а также некоторые производители в ЮАР и США.
Технологическая схема переработки конвертерных ванадиевых шлаков (16-18 % V205) состоит из следующих этапов:
- подготовки шлака к обжигу (дробление, размол, очистка от металловключений, смешение с реакционной добавкой);
- окислительного обжига шихты в присутствии реакционно-способной добавки (Na2C03 или СаС03);
- выщелачивания обожженной шихты водой и раствором серной кислоты;
- осаждения ванадия из растворов в виде химического концентрата V205 или NH4V03;
- сушки, плавки и грануляции химического концентрата V205.
Ванадиевые шлаки поступают на производство в кусках и измельчаются до тонкого порошка с размером частиц менее 0,1 мм. Наличие металлической фазы в шлаках требует их многократной обработки на магнитных сепараторах. Металлоотсев возвращают в начало металлургического процесса или используют для прямого легирования сталей и чугунов.
Одна из важнейших задач обжига ванадиевых шлаков окисление низших оксидов железа, ванадия и марганца в высшие и образование растворимых соединений ванадия. При обжиге шлаков оксид V2О3 переходит в легкорастворимые соединения ванадия(У), окисляются дисперсное железо, монооксид железа и низшие оксиды марганца, перекристаллизовываются силикаты.
Процесс окисления шлаков может быть представлен следующими основными реакциями:
Оптимальный температурный интервал реакций от 700 до 900 С.
Окислительный обжиг шлаков ведут в трубчатых вращающихся печах. Обычно шлаки обжигают в присутствии солей натрия, что позволяет получать ванадаты, хорошо растворяющиеся в воде и разбавленных растворах кислот и карбонатов. Обжиг шлаков совместно с содой позволяет осуществлять процесс при более низких температурах, чем при добавлении других солей натрия.
Шихта из обжиговой печи с температурой от 550 до 620 С поступает в барабанный холодильник, где орошается водой или оборотным раствором. Одновременно с охлаждением в барабане происходит измельчение спека до 0,15 мм помещенными в барабан металлическими катками.
Выщелачивание шихты начинается в барабанном холодильнике. Пульпа, проходя ряд насосов и реакторов с мешалками, выщелачивается и поступает на вакуум-фильтр. После фильтра раствор направляют на осаждение концентрата V205, а твердый остаток влажностью до 20 % на сернокислотное выщелачивание. Применение серной кислоты как выщелачивающего реагента связано с тем, что разбавленные растворы этой кислоты в меньшей степени, чем другие минеральные кислоты, растворяют сопутствующие ванадию компоненты шлака.
Трехстадийное выщелачивание позволяет перевести в растворы 97,5-99,0 % V205, в том числе около 65 % на стадии водного выщелачивания.
Существующие способы выделения ванадия из растворов позволяют осадить его в виде химического конц