Мазмұны

3.2 Ванадий қосылыстарын өндіру

сипатталған. Олардың бірі осы элементтердің ерітіндіден бөлек тұндырылуына, ал басқалары бірлесіп тұндырып, содан кейін коллективті химиялық концентраттың бөлінуіне негізделген. Қазіргі уақытта ванадийді иониттермен сорбциялауға және органикалық реагенттермен экстракциялауға негізделген әдістер үлкен маңызға ие болды. Ванадий қосылыстарының экстрагенттері ретінде алифатты аминдер, екіншілік майлы спирттер, трибутилфосфат және фосфор қышқылының басқа органикалық туындылары ұсынылған.
Ванадийді шикізаттың басқа түрлерінен алу
Патронит кендерінен алу. Бір схема бойынша патронит кендері тотықтырылып күйдіріледі, күйдіріндіде ванадийдің көп болуына байланысты электр пештерінде алюминотермиялық тотықсыздандырылып, феррованадий алынады. Басқа схемаларға сәйкес концентрат жоғарыда сипатталған әдістермен күйдіріледі және өңделеді, яғни күйдірілген материалды сілтілер немесе қышқыл ерітінділерімен шаймалайды, кейін ерітінділерден \(\small \text{V}_2\text{O}_5\) концентратын тұндыру арқылы алады.
Роскоэлит кендерінен алу. Бай роскоэлит кендерін ванадийді сілтілер немесе қышқыл ерітінділерімен шаймалау арқылы өңдейді. Ерітіндіден ванадий концентраты тұндырылады.
Кедей кендерді фосфорды электротермиялық тәсілмен өндіру кезінде, фосфориттермен бірге өңдейді. Құрамында 75-80% \(\small \text{SiO}_2\) бар ванадий кенін кварциттердің орнына флюс қоспасы ретінде қолданады:
\[
\begin{align*}
\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 + 5\text{CO} + 3\text{SiO}_2 & = 3\text{CaSiO}_3 + 5\text{CO}_2 + \text{P}_2 \quad (1.113) \\
\text{CO}_2 + \text{C} & = 2\text{CO} \quad (1.114)
\end{align*}
\]
Балқыту процесінде жай фосфордың сублимациясынан басқа, қож бен ванадий бар феррофосфор алынады. Оның фазалық құрамы \(\small \text{Fe}_2\text{P}, (\text{Fe}, \text{V})_2\text{P}, \gamma - \text{Fe}\); құрамында 4% ванадий бар.
Ванадийлі феррофосфорды 800 ℃-та \(\small \text{NaCl}\) немесе \(\small \text{NaCl}\) және \(\small \text{Na}_2\text{CO}_3\) қоспасымен тотықтырып өңдейді. Ванадий суда еритін натрий ванадатын түзеді. Ерітіндіден ванадий жоғарыда сипатталған әдістермен бөледі.
Ванадий феррофосфорын қайта өңдеудің тағы бір әдісі - конвертерлерде балқымадан ауа өткізу арқылы ванадий қожын алу. Бұл жағдайда қож құрамында 20% \(\small \text{V}_2\text{O}_5\) болады, оны ары қарай белгілі әдіспен өңдейді.
1 тонна ванадий феррофосфорын өңдеу кезінде 70 кг \(\small \text{V}_2\text{O}_5\), шамамен 3 т \(\small \text{Na}_3\text{PO}_4\) алынады; қорытпадан бөлінетін ванадий шығымы 85-90%; ал фосфор шығымы 90%.
Бокситтерден алу. Бокситтерді Байер әдісімен өңдеу кезінде ванадийдің шамамен 65%-ы шламға, қалғаны (ванадий V қосылыстары) алюминий ерітіндісіне өтеді. Алюминий ерітіндісінде 100-300 г/л \(\small \text{Na}_2\text{O}\) болған кезде, ванадий тұздарының ерігіштігін \(\small \text{V}_2\text{O}_5: \text{NAF} = 1: 2\) қатынасында \(\small \text{NAF}\) қосу арқылы айтарлықтай төмендетуге болады. Ванадий \(\small 2\text{Na}_3\text{VO}_4 \times \text{NaF} \times 19\text{H}_2\text{O}\) тұзының құрамында тұнбаға түседі.
Титанның техникалық тетрахлоридінен ванадийді бөліп алу
Титанның техникалық тетрахлоридінің құрамындағы \(\small \text{VOCl}_3\)-те ванадий мөлшері 0,07-0,08%. Тазартылған \(\small \text{TiCl}_4\) құрамында 0,001%-дан аз \(\small \text{V}\) болады. \(\small \text{VOCl}_3\) құрамында оттегі бар, ол \(\small \text{TiCl}_4\)-ді магнитті-термиялық тотықсыздандырғанда титан губкасына түседі және бұл металдың қаттылығын арттырады.
\(\small \text{TiCl}_4\)-ті \(\small \text{VOCI}_3\)-тен химиялық тазарту үшін төменгі валентті титан хлоридтері, мыс ұнтағы, күкіртсутек, минералды майлар қолданылады. Тазарту процесінің мәні - қосылған заттардың \(\small \text{VOCl}_3\)-пен селективті түрде әрекеттесуі. Бұл титан тетрахлоридін тазарту кезінде оңай алынып тасталатын, \(\small \text{TiCl}_4\)-те аз еритін, тотығу дәрежесі төмен ванадий қосылыстарын түзуге мүмкіндік береді, мысалы:
\[
\begin{align*}
\text{VOCl}_3 + 3\text{TiCl}_3 & \rightarrow \text{VOCl}_2 \downarrow + \text{TiCl}_4 \quad (1.115) \\
\text{VOCl}_3 + \text{Cu} & \rightarrow \text{VOCl}_2 \downarrow + \text{CuCl} \quad (1.116)
\end{align*}
\]

1.50-Сурет. Титан тетрахлоридінен ванадийді алудың негізгі сызбасы

Ванадийді \(\small \text{Al}\) ұнтағымен тазарту әдісі қатты заттардан техникалық \(\small \text{TiCl}_4\) ректификациялау процесімен біріктіріледі. Осылайша, ванадий \(\small \text{TiCl}_4\)-дің II ректификациясының текше қалдықтарында шоғырланады.
Текше қалдықтарынан \(\small \text{V}_2\text{O}_5\) алудың технологиялық схемасы 1.50-суретте көрсетілген. Бұл сызба бойынша текше қалдығы (\(\small \text{TiCl}_4\), \(\small \text{VOCl}_2\), \(\small \text{AlCl}_3\), басқа қатты хлоридтер) тұз хлораторында қыздырылады, бірінші кезеңде \(\small \text{TiCl}_4\)-нің негізгі бөлігі шығарылады.
Содан кейін хлоратор хлормен қамтамасыз етіледі және \(\small \text{VOCl}_2\) хлорланады:
\[
\small 2\text{VOCl}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow