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Publication number: BE555148A
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Description


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   La présente invention, est relative à un procédé d'obtention du vanadium sous forme de son pentoxyde à partir d'une solution acide. 



   Comme cela est bien connu en métallurgie, le pentoxyde de vanadium est utilisé sur une grande échelle pour faire d'autres composés du vanadium et il constitue également une 

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 des principales sources du vanadium métallique. Les vanadates préparés à partir du pentoxyde de vanadium sont très utilisés dans la fabrication du verre. On utilise le pentoxyde de vanadium comme catalyseur dans le cradking du pétrole et dans la fabrication de l'acide   sulfurique.   Le vanadium métallique est extrêmement intéressant dans la métallurgie du titane et on sait qu'il augmente la dureté et la résistance à la traction du titane. Du fait qu'ilabsorbe très faiblement les neutrons à forte énergie, on peut également utiliser le vanadium dans les réacteurs atomiques. 



   Jusqu'ici, on séparait le vanadium des métaux avec lesquels il se .trouve naturellement à l'aide d'une série   compli-   quée et coûteuse de précipitations. Ces modes connus de séparation du vanadium n'ont naturellement pas permis d'obtenir des composés de vanadium de grande pureté à un faible prix et il n'a pas été possible d'utiliser économiquement, dans ces procédés connus, des sources de vanadium de faible teneur. 



   En vue de remédier à ces limitations des procédés   an-   térieurs, le but principal de la présente invention est d'obtenir du pentoxyde de vanadium de grande pureté à un faible prix, et cela à l'aide d'une série simple d'opérations. L'invention se propose encore de séparer le vanadium du fer, du calciums'de l'aluminium, du molybdène, du silicium et du titane au moyen d'opérations plus simples, Selon l'invention, on peut obtenir du pentoxyde de vanadium à partir de sources de vanadium de faible teneur. 



   De manière générale, l'invention comporte une opération d'extraction liquide-liquide dans laquelle du vanadium tétravalent est extrait d'une solution de lessivage acide d'un minerai de vanadium, l'acidité de la solution ayant été réglée au préalable à une-valeur de pH comprise environ entre   Ot5   et 3,5 pour laquelle le vanadium précipite da la solution 

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 acide par contact de cette solution avec un phosphate.organique dissous dans un diluant liquide organique approprié.   On   peut alors enlever le vanadium de la phase organique d'un cer. tain nombre de manières, de préférence par traitement par une solution acide, d'où on le précipite sous forme de son pentox,, de par un traitement ultérieur. 



   Dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention, il est préférable d'utiliser des phosphates alcoyliques ayant une longue chaîne de 6 à 15 atomes de carbone dans chacun   de   groupes alcoyle, car ces phosphates alcoyliques présentent les relations de solubilité les plus intéressantes entre les phases aqueuse et organique, ainsi que de la sélectivité par rapport au vanadium quadrivalent. On peut également utiliser d'autres phosphates dialcoyliques. On peut noter qu'il existe une relation entre la quantité de vanadium qui se dissout dans la solution organique et la concentration du phosphate utilisé, et il faut utiliser une quantité suffisante de phosphate dialcoylique suivant la concentration du vanadium dans la solution de lessivage. 



   Le liquide organique utilisé comme diluant pour les phosphates dialcoyliques peut être tout liquide organique non miscible à l'eau qui dissout ces phosphates organiques. 



  On a constaté que convenaient dans ce but des liquides tels que des distillats légers du pétrole, l'essence, le kérosène et les fuel oils. 



   Comme on l'a dit plus haut, la solution aqueuse de lessivage acide du minerai de vanadium peut contenir un cartain nombre d'autres substances en plus du vanadium, par exemple des quantités variables de fer, d'aluminium, de calcium, de silicium, de molybdène et de titane, aveec en plus d'autres éléments tels que l'azote, le phosphore et le soufre,
Comme le vanadium présent dans la solution de   lessi-   

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 vage acide est à l'état pentavalent, on a constaté qu'il était nécessaire,avant d'appliquer le procédé de   1' invention}   de réduire le vanadium à l'état tétravalent.

   De plus, lorsque l'on désire obtenir du vanadium ou du pentoxyde de vanedine sensiblement débarrassé du   fer,   il est   nécessaire  de   réduire     le   fer ferrique présent dans la solution à l'état ferreux, avant d'appliquer le procédé de l'invention. Ces réductions peuvent se faire de manière connue, par exempleen utilisant de l'anhydride sulfureux ou d'autres agents rédacteurs.On continue la rédaction jusqu'à ce que le vanadium soit à l'état   tétravalent     et?   si nécessaire, jusqu'à ce que l'on   obtien-   ne un essai négatif pour   la   fer ferrique.

   Lorsqu'il n'y a pas d'inconvénient à avoir du fer dans le produit de vanadium finalement séparé, il suffit d'effectuer la réduction du vanadium   pentavalent   dans la solution de lessivage acide. 



     On   règle alors de manière   connue   le pH de la solution de lessivage acide du minerai de vanadium, contenant celui-ci à   l'état   tétravalent, à une valeur comprise environ entre 0,5 et 3,5, de préférence environ 2. On met alors la solution réglée au contact d'une solution de phosphate dialcoylique dissous ou dispersé dans un diluant liquide organique non miscible à l'eau et on agite le mélange de solutions résultant de manière connue, par exemple en remuant ou secouant mécaniquement ou en faisant osciller.

     Apres   achèvement de   l'agitation,   le mélange se sépare en deux phases, l'une étant une phase organique contenant essentiellement presque tout le vanadium et le phosphate dialcoylique sous forme d'un complexe et l'autre phase, aqueuse, contenant essentiellement la gangue et une quantité relativement faible de vanadium. 



  On peut séparer la phase organique de la phase aqueuse de manière connue,par exemple par décantation. On peut alors traiter la phase organique de différentes manières pour en retirer le vanadium. 

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   Le mode préféré de transfert du vanadium de la phase organique séparée à une phase aqueuse servant à obtenir finalement le vanadium consiste à mettre la phase organique séparée au contact d'une solution aqueuse d'un acide minéral fort tel que l'acide nitrique, chlorhydrique ou sulfurique, et à séparer la couche acide aqueuse ainsi formée de la couche organique nouvellement formée. On peut obtenir le pentoxyde de vanadium en oxydant cette solution acide aqueuse séparée à l'aide d'un oxydant approprié, par exemple l'eau oxygénée, du chlore   gazeux,   du chlorate de sodium, de l'acide chromique ou l'ion nitrate, après quoi on fait évaporer la solution oxydée pour donner le pentoxyde de vanadium comme résidus ou on règle le pH de la solution oxydée à environ 2, valeur .pour laquelle le vanadium précipite. 



   On peut encore, après avoir acidifié la phase organique et avoir séparé les deux couches ainsi formées, faire évaporer à siccité la portion acidifiée aqueuse séparée résultante pour donner des sels de vanadium et on peut alors oxyder ces sels avec de l'oxygène pur ou avec de la vapeur d'eau ou les faire griller à l'air pour donner le vanadium. 



   Un autre mode d'obtention finale du vanadium consiste à mettre la phase organique séparée au contact d'une solution aqueuse contenant un agent oxydant de manière à mettre le vanadium tétravalent sous sa forme pentavalente. 



  Après avoir séparé du mélange la couche organique   formée,on   peut évaporer la solution aqueuse oxydée résultante pour donner V2O5 comme résidu ou régler son pH pour provoquer la précipitation du vanadium. 



   Dans certains cas, le produit final désiré peut être un vanadate, tel que le vanadate de sodium ou de plomb, auquel cas on peut utiliser une solution alcaline forte,   c'est-   à-dire ayant un pH de 10 à   l,pour   obtenir le vanadium à 

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 partir do. phosphate organique au. lieu. de la solution acide forte.

   Dans des cas de ce genre, on peut obtenir les vanadafcc-G alcalins à partir da la solution alcaline résllltQaG3,de manibre  connue,   
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 Cote oz l'a dit ci-dessus, la pureté du. pentoxyde dé V:3.L'..è:d.icr.1 obtei":t1 peut s'élever jusqu'à 99,9 % avec le procède 1 l'invention ; ce degré élevé de pureté fait que le vana- dium   préparé selon l'invention   est   très     intéressant;     pour   obtonir le vanadium métallique devant servir dans des réacteurs 
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 al-orlrues où de très pe'1;5/!:;.8S quantités de certaines impure froc üa!¯¯.,e¯û bea.cotp le taux d'absorption des neutrons par le métal, ce qui le rend impropre.. 



   On va décrire ci-dessous à titre d'exemple   un   mode   prêtera   de mise en oeuvre de la présente   invention,,   
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 r;::..'l:].:J 1. La solution de lessivage du minerai de van-dit7., utilisé comme matière première avait une valeur de pH de 1,2 et répondait à   l'analyse :   
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 V .... 2,4 g/lit Si 1 s 0,6 g/lit 
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<tb> 
<tb> Ca <SEP> 0,9 <SEP> rt <SEP> N <SEP> 0,13 <SEP> a
<tb> Mg <SEP> 0,8" <SEP> P <SEP> 0,03"
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 Fie 1,0 Il , .r 9 rr 
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<tb> ,il <SEP> 2,5 <SEP> " <SEP> ci <SEP> 3,85 <SEP> "
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   On   a mis dix litres de cette solution initiale acide an contact d'anhydride sulfureux jusqu'à ce que l'on   n'ait     plus   constaté la présence da l'ion ferrique.

   On fait alors passer du   az     ammoniac   dans la solution débarrassée de l'ion ferrique jusqu'à ce que le pH de la solution soit 2. On a extrait le vanadium de la solution traitée résultante par   aria   opération en trois stades en utilisant une solution mo- 
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 laire à 0,+ de dj(-2-thyl-héxyl) phosphate dans du kérosène comme diluant, le rapport en volume du phosphate organique à la solution initiaisacide aqueuse utilisée étant de 0,31 à 1. A chaque stade,   on. a   secoué les liquides pendant   2 mi-   

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 nutes, en les laissant reposer pendant une minute, puis on a retiré la couche aqueuse du fond du récipient de mélange. 



  Les phases organiques combinées des trois extractions ont donné, par analyse d'une portion de la solution, une teneur en vanadium de 7,75 gr/lit, avec seulement de petites traces d'autres éléments. Le raffinat combiné (phases aqueuses), contenant du silicium, du fer, de l'aluminium, du calcium, du molybdène et du titane, avait une teneur en vanadium de   0,025   gr/lit. 



   On a mis alors la phase organique au contact d'une solution aqueuse contenant de l'acide nitrique à 7 %, pendant deux minutes, de manière à enlever le vanadium de la phase organique. On a alors laissé le mélange reposer pendant une minute et l'on a séparé la couche aqueuse acidifiée contenant du vanadium de la couche de kérosèm, de manière connue. On a fait évaporer cette solution aqueuse séparée à environ   15     %   de son volume primitif et on en a précipité le vanadium sous forme de pentoxyde de vanadium en réglant le pH à environ 2. Le pentoxyde de Vanadium ainsi obtenu avait une pureté de   99,95 %   et la pourcentage de récupération du vanadium de la solution de lessivage acide primitive était de 99 %. 



  Exemple II. Comme exemple d'une autre forme de réalisation du procédé de l'invention, dans laquelle l'évaporation de la phase acide contenant le vanadium précède l'oxydation, on a traité la phase organique, séparée d'une solution ayant sensiblement la même composition que celle de l'exemple précédant, au moyen d'une solution aqueuse d'acide chlorhydrique (12M) en ce qui concerne l'acide chlorhydrique. Après acidification et séparation des couches organique et acide, le vanadium se trouvait dans la phase acide chlorhydrique. 



  On a alors évaporé à siccité la solution d'acide   chlorhydri.   que et on a calciné le résidu à l'air à 550 . Le produit cal- 

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 ciné, à savoir le pentoxyde de vanadium, contenait moins de 0,02 % de chlorure. 



  Exemple III. Comme autre exemple du procédé de l'invention, on a utilisé une solution aqueuse d'acide sulfurique   (2N)   pour enlever le vanadium de la phase organique séparée de la solution de lessivage acide. On a évaporé à siccité la solution acide résultante après l'avoir séparée de la couche organique et on l'a calcinée à l'air à 800  Le résidu, consistant en pentoxyde de vanadium) contenait environ 0,2 % de soufre comme   impureté..   Dans une variante de cet exemple, on a réglé entre 1 et 2 le pH d'une solution de sulfate contenant du vanadium tétravalent et on a fait passer du chlore gazeux dans la solution acide pour en précipiter le   vanadium.   



   En plus des avantages ci-dessus indiqués du procédé de l'invention, on peut indiquer qu'il n'exige que des appareils très   simples.   Pour opérer sur une grande échelle, l'extraction peut se faire de manière continue dans des colonnes ou des bacs munis d'un ou de plusieurs agitateurs. On peut alors effectuer par gravité la séparation physique des phases organique et aqueuse.

Claims

RESUME I- Procédé d'extraction de vanadium de minerais en contenant, caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons : l On fait une solution aqueuse d'un acide minéral et du minerai contenant le vanadium à l'état tétravalent, cette solution ayant un pH de 0,5 à 3,5,on mélange la solution aqueuse acide-minerai avec un phosphate dialcoylique dissous dans un diluant liquide organique non miscible avec l'eau pour former une phase aqueuse et une phase organique conte- nant le vanadium, on sépare les phases et on récupère le vanadium de la phase organique séparée. <Desc/Clms Page number 9> EMI9.1

2o -. Le phosphate d.:. - â co y .olLe contient de 6 à 15 atones de carbone dans chacun -de groupes alcoyle 30 Ce phosphate, est le d G: 1ï.'t'. ¯ '¯'."!-:- ". Ë phosphate.;., L:- - La diluant est une fraction légère :l'11;léI;:c'CB.11)!.l:-=: toile qus du. k&r0sne ou. un distillât léger da pétrole..

5 Avant d'effectuer le malade;, on W2t la s)llf:io!:'J. u.î;;.:;??'.,.W acide-minerai au contact dl un- réducteur de 1.:.¯-.ï7¯i à converti.? le vanadium pep.-:;ava.¯'3D.ij en vanadium tetravalpirj et; si en le désir 1'6 a à convertir la fer ferrique en fer f''''ï'pq1;" 6 On récupère le vanadium de la phase organique sé- pares en .mélangeant cette phase séparée avec une solution EMI9.2 acide aqueuse 9 on sépare 1 couche acide aqueuse foraiés contenant la vaD.adiLl2:1, on oxyde la VEJJ18.d.il.:!JJJ. conterai dais le. coucha acide aqueuse à l'état de ?anadium pontavalent et on récupère le v8.i.'lad.hu::

par 2'e'l7oi'e^e¯tE'.'t do la phase aqaeUSG oxydée résL1.1-tar:;:ec 7 - Au lieu d'évaporer la phase aqueuse séparée on règlele pH de cettephase à une valeur d'environ 2 ne ni' faire précipiter le vanadium.

8 - Au lieu d'oxyder le vanadiumon fait évaporer la phase acide aqueuse contenant le vanadium et on oxyda ou grilla le résidu de manière à obtenir le vanadium 9 - On récupère le vanadium de la phase organique se¯ parée en mélangeant cette phase avec une solution aqueuse contenant un agent oxydant susceptible d'oxyder levanadim à l'état' pentavalent, on sépare la couche aqueuse formée contenant le vanadium de la couche organique et on règle lepH de la conçue aqueuse séparée à Lino valeur de pH d'environ 2 de manière à précipiter le vanadium, 10 - Au lieu de régler le pH de la couche aqueuse séparée,

on évapore celle-ci et on oxyde le résidu, au moyen EMI9.3 '¯9 Ln courant d.' air ou d?ox5rgèna pour obtenir le vanadium 11 - On récupère le vanadium de la phase organique sé- <Desc/Clms Page number 10> parée en mélangeant celle-ci avec une solution alcaline aqueuse de pH compris entre 10 et 14, on sépare la couche alcaline aqueuse formée contenant le vanadium, qu'on en retire ensuite sous forme de vanadate alcalin.

II - Vanadium obtenu par le procédé ci-dessus.