При переработке титаномагнетитовых шлаков выделяют пятиокись ванадия. Этот продукт используют для получения феррованадия — сплава, который улучшает прочность и вязкость сталей. В процессе переработки шлаков также извлекается и марганец, но его содержание в сплаве не должно превышать 0,5%. Избыток приводит к ухудшению механических свойств получаемых сталей. Для соблюдения норм, пятиокись ванадия промывают реагентными растворами, но не все они приводят к нужному результату. Ученые Пермского Политеха сравнили различные реагенты и выявили простой и наиболее эффективный способ очистки пятиокиси ванадия от соединений марганца. Полученные результаты позволяют получать ванадийсодержащие стали повышенного качества.
Статья с подробными результатами опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология», 2024 год. Исследование выполнено при поддержке АО «Чусовской металлургический завод».
Титаномагнетитовые руды — это главный сырьевой источник ванадия в России. Основной ванадийсодержащий продукт — пятиокись ванадия — используется для выплавки феррованадия. Добавление этого сплава увеличивает прочность, ударную вязкость и жаростойкость стали. В Пермском крае пятиокись ванадия и феррованадий производят на АО «Чусовской металлургический завод».
Содержание марганца в быстрорежущих сталях сильно ограничено, так как этот элемент приводит к ухудшению их механических свойств. Поэтому продукт переработки необходимо очищать от соединений марганца, также извлекаемых из шлаков. Один из наиболее простых способов — промывка пятиокиси ванадия реагентами. В основном используют растворы солей натрия, магния, кальция, аммония, алюминия и железа.
Ученые Пермского Политеха для установления наиболее эффективного реагента для очистки от марганца и повышения качества пятиокиси ванадия провели комплексное сравнение действия реагентных растворов.
— От АО «Чусовской металлургический завод» поступил запрос на выполнение исследовательских работ по повышению качества пятиокиси ванадия. Мы давно сотрудничаем с этим предприятием, и наш коллектив исследователей под руководством кандидата технических наук, бывшего доцента кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Данилова Николая Федоровича приступил к работе по этой теме. Для начала мы изучили химический и фазовый состав исходного образца пятиокиси ванадия. Основные примеси в пятиокиси ванадия — это железо (6,701%), кальций (2,241%), марганец (1,981%) и натрий (1,310%). Для исследования процесса реагентной отмывки пятиокиси ванадия мы использовали аммонийные соли, соли кальция, алюминия, сульфат магния и железа. Катионы этих солей способны замещать катионы марганца, что снижает его содержание в продукте, — объясняет ассистент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Мария Сажина.
Очистку технической пятиокиси ванадия осуществляли растворами заданных концентраций при непрерывном перемешивании. По окончании экспериментов проводили анализ очищенных образцов и растворов на содержание соединений ванадия и марганца.
— Мы выяснили, что наилучшие результаты по очистке от соединений марганца достигаются при использовании сульфата аммония, нитрата аммония и нитрата кальция. При этом содержание соединений марганца в пасте после промывки уменьшается более чем в 4 раза, и, соответственно, возрастает содержание соединений ванадия. Применение же растворов прочих солей менее эффективно, — рассказывает магистрант кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Ирина Ишмуратова.
Ученые Пермского Политеха выявили простой, но результативный способ очищения пятиокиси ванадия от соединений марганца. Снижение содержания марганца более чем в 4 раза позволяет применять продукт переработки титаномагнетитовых шлаков для изготовления сталей высокого качества.