Procesamiento de Vanadio

El proceso de extracción del vanadio como un subproducto de los relaves de una planta de uranio presentan muchos problemas. En este caso el vanadio es extraído de los relaves del proceso con resinas para uranio y de una planta del uranio que no incluyó un circuito para la recuperación de vanadio en su diseño inicial. Desde que el contenido de vanadio está realmente bajo, los desembolsos de capital y los costos operativos deben ser mantenidos en un mínimo.

procesamiento de vanadio

Diagrama de Flujo del Proceso de Extracción

Repulpado y Lixiviación

Los relaves acumulados son extraídos de las Pozas No. 1 y 2 a razón de 100 para 150 toneladas al día con una operación de tres turnos y usando un cargador frontal. Los finos son repulpados con solución de la Poza No. 4 para un contenido de sólidos de aproximadamente 50% en un sumidero usando tres Hélices de acero inoxidable. Los finos repulpados son bombeados para tres agitadores de 8′ x 8 ‘ dispuestos en serie. El ácido sulfúrico es añadido a un pH de 1.0 para disolver el vanadio. El tiempo de retención en los agitadores es aproximadamente seis horas. La pulpa lixiviada es bombeada para un sistema ingenioso de pozas que sirven como medio de lavado y decantación en lugar de espesadores convencionales. La poza No. 3 recibe la pulpa lixiviada conjuntamente con los relaves del circuito de uranio. La solución de vanadio de color azul es llevada de la poza No. 3 hasta la Poza No. 4 para decantación. Una bomba instalada en la Poza No. 3 se usan para mezclar y transferir los sólidos de este estanque a Poza No. 7 donde los sólidos están combinados con la solución acuosa del circuito de extracción por solventes de vanadio. La solución de la Poza No. 7 es devuelta a la Poza No. 3 usando una bomba que puede ser bajada o levantada para compensar el nivel del estanque. Las Pozas No. 3 y 7 sirven de estanques lavadores considerando que la Poza No. 4 es un estanque clarificador. El relave final se va acumular en la Poza No. 7.

Ajuste de la Solución

El “licor azul” clarificado de la Poza No. 4, excepto la porción reciclada para el repulpado, es bombeado para el circuito de ajuste de la solución consistente en tres agitadores en serie de 12′ x 10′. Los agitadores se construyen de construyen de acero y se forran con jebe para resistir la corrosión e impartir agitación suave. El vapor y el hierro en polvo son añadidos al primer agitador para producir un potencial de 250 mili-voltios. Este paso reduce todo hierro férrico a ferroso y garantiza que todo vanadio ha pasado de pentavalente a tetravalente. El vapor se usa para promover la reacción entre el ácido y hierro en polvo.

El amoníaco anhidro es añadido a la descarga del tanque No. 3 para producir un pH de 1.65 antes de pasar a un filtro de presión para la remoción de carbón, lamas, y hierro no reaccionado.

Extracción por Solventes

Lo filtrado es tratado en seis etapas de extracción por solventes consistente en dos unidades con compartimiento de mezcla y separación. El extractante orgánico es una solución de kerosene conteniendo 6% de ácido fosfórico di-2-ethyl-hexyl y 3% de fosfato de tributilo El amoníaco anhidro es añadido para regular el pH a 1.7. la solución pobre después de paso a través de un tanque orgánico de agotamiento, y luego es bombeado a la Poza No. 7 para su dilución.

Dos unidades de extracción por solventes de 31′ diámetro x 9′ de alto sirven para recuperación del vanadio. Cada uno de estas unidades están divididas en tres compartimientos principales que constituyen las etapas de mezclado y separación. Existe un sistema de agitación con turbinas que permite el flujo en contracorriente de la fase acuosa y orgánica por etapa sin el uso de bombas.

El extractante orgánico es alimentado a la última etapa de mezcla a razón de 85 galones por minuto usando un contador de flujo y después se mueve en contracorriente a la fase acuosa pasando por las etapas de extracción y genera una fase orgánica cargada.

Extracción y Regeneración de la Fase Orgánica

La fase orgánica cargada es tratada en una unidad de mezcla y separación de cuatro etapas usando una solución de ácido sulfúrico. La solución de extracción contiene ácido sulfúrico de 135 gramos por litro y representa un flujo de aproximadamente tres galones por minuto. En la unidad No. 1, a través de cual la solución orgánica rica entra, está equipada con un serpentín de vapor para subir la temperatura hasta 40° C para la mejorar la liberación en esta etapa.

La unidad de extracción consta de un tanque de 25′ de diámetro x 9′ de alto y está dividida en cuadrantes cada uno de los cuales tiene una cámara que mezcla. Cada unidad de mezcla tiene agitadores del tipo Turbina. La solución rica de V2O5 (conteniendo cerca de 55-65 g/L de V2O5), y teniendo un pH de 0.3 es bombeado para un tanque de precipitación de 10′ x 4′.

La solución orgánica pobre del circuito de extracción se recicla al circuito de extracción por solventes de V2O5. Sin embargo, aproximadamente 10% de este flujo es continuamente regenerado utilizador una solución de carbonato sódico al 12%. Un circuito con una unidad de mezcla y separación es usado para regeneración. Los compartimientos de mezcla son de 3′ de diámetro. Los compartimentos de precipitación son 8′ de diámetro y tienen fondo cónico. El vapor es añadido al mezclador No. 1. La solución orgánica regenerada es devuelta al tanque de preparación de orgánico y es reusada.

Precipitación, Filtración y Fusión

La solución ácida rica de V2O5 es bombeada para uno de tres agitadores de precipitación donde el V2O5 es precipitado en un proceso no continuo.

El vapor es adicionado en el agitador sirviendo para la precipitación a fin de tener una temperatura de 70oC. Amoniaco anhidro se agrega para levantar el pH de 0.3 para 0.6. El equivalente de 0.2 libras de clorato de sodio por libra de V2O5 se adiciona en la solución.

El óxido de vanadio precipitado (98-99% V2O5) es filtrado. Un lavado con agua es aplicado a cada filtro y el filtrado es reciclado al circuito del uranio para utilizar los cloratos restantes como un oxidante para el uranio.

El queque del filtro de V2O5 es manualmente añadido a un horno de fusión que opera aproximadamente a 1900° F. La carga fundida del horno cae encima de una tornamesa donde se forma un producto negro de 3/16″de espesor y 3″ a 4″ ancho que contiene 99% de V2O5.