ISSN 1991-3087

Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС77-24978 от 05.07.2006 г.

ISSN 1991-3087

Подписной индекс №42457

Периодичность - 1 раз в месяц.

Вид обложки

Адрес редакции: 305008, г.Курск, Бурцевский проезд, д.7.

Тел.: 8-910-740-44-28

E-mail: jurnal@jurnal.org

Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100
Яндекс.Метрика

Переработка нефелиновых сиенитов месторождения Турпи Республики Таджикистан методом спекания

 

Мирзоев Бодур,

кандидат химических наук,

Мирзоев Парвиз Бодурович,

аспирант Таджикского технологического университета,

Очилдиева Мавзуна.

ГНУ «Научно-исследовательский институт промышленности» Министерства промышленности и новых технологий Республики Таджикистан.

 

Исследованы вопросы получения глинозема из нефелиновых сиенитов месторождения Турпи Республики Таджикистан способом спекания с дополнительными добавками – кальцинированной соды, флюорита и угля по следующим параметрам: влияние температуры, продолжительности процесса спекания и массового соотношения компонентов на извлечение Al2O3 в составе спека. Найден оптимальный режим по параметрам: температура выщелачивания, продолжительность выщелачивания, концентрация NaOH, размер частиц измельченного сырья, соотношение Ж:Т, при которых степень извлечения глинозема достигает уровня 90%.

Ключевые слова: глинозем, нефелиновые сиениты, способ спекания и выщелачивание спека алюмосодержащего сырья.

 

Нефелиновые сиениты месторождения Турпи по минералогическому составу представлены лепидомелановым, лепидомелан – амфиболовым, либенеритовым канкринитовым и переходными разновидностями (1). Характерной особенностью этих руд является низкое содержание оксида алюминия и высокое – оксидов кремния, железа и других примесей. Экономически эффективную переработку этих сиенитов щелочным способом Байера осуществить невыгодно. По химическому и минералогическому составу нефелиновые сиениты являются комплексным сырьем, из которого можно получить ценные продукты: глинозем, соду, поташ, цемент, коагулянт, жидкое стекло и пегматит для производства фарфора и др.

В настоящее время существуют несколько способов переработки высококремнистых алюминиевых руд: щелочной, кислотный, термический, комбинированный, метод спекания и др. Как известно, способ спекания может применяться к любому высококремнистому алюминиевому сырью. Поэтому нами были проведены исследования нефелиновых сиенитов месторождения Турпи на предмет извлечения глинозема методом спекания. Эти руды имеют примерно следующий химический состав, %: 21,5 - 22,5 - Al2O3; 53,0 - 54,0 - SiO2 ; 4,5 – Fe2O3; 5,5 - 6,5 - Na2O; 6,6 – 7,6 - K2O3; 2,5 - 3,5 - СаO и прочие примеси.

Нами проведен ряд экспериментов, и изучен процесс получения глинозема из этого сырья способом спекания с дополнительными добавками – кальцинированной соды, флюорита и угля по следующим параметрам: влияние температуры, продолжительности процесса спекания и массового соотношения компонентов на извлечение Al2O3 в составе спека. На рис 1. представлены результаты исследований влияния температуры (1) и продолжительности процесса спекания (2). Как видно, в интервале температур 700 - 950оС степень извлечения оксида алюминия возрастает от 20 до 92,8 %. При продолжительности процесса спекания 60 - 70 мин. и повышения температуры скорость взаимодействия веществ, находящихся в составе шихты, возрастает. Повышение температуры выше 960 ОС не целесообразно. Далее изучили степень извлечения Al2O3 в составе шихты (рис.2) в зависимости от массового соотношения компонентов:

 

М нефелин  :   М Na2CO:   М Сa F2  :  М С

___________________________________________

1                         1,5                 2,5            0,2

 

Рис. 1. Зависимость степени извлечения глинозема из сырья способом спекания с дополнительными добавками - кальцинированной соды, флюорита и угля от температуры (1), продолжительности процесса спекания (2).

 

Рис. 2. Зависимость степени извлечения глинозема из сырья способом спекания от массового соотношения компонентов - добавок: (а) – нефелинового сиенита, (б) – кальцинированной соды, (в) – флюорита и (г) – угля.

 

Таким образом, меньшие или излишние добавки CaF2 в шихте приводит к снижению извлечения Al2O3 и не полного образования фтористого солей в процессе спекания. При этом наличие добавки CaF2 во флюорите служит для образования SiO2 и нерастворимого двухкальциевого силиката, который является источником фтора для образования фторсолей. При изучении физико - химического состава выявлено, что полученный спек имеет сложный химический и фазовый состав из которых основными составляющими соединениями являются: Na2O·A12O3 · SiO2; CaO·A12O3·2SIO2; СaO· FeO ·2 SIO2 и NaF. Полученный спёк в оптимальных условиях шихты дробился в лабораторной щековой дробилке и пропускался через сит размеров 0,1 – 0,5 мм и подвергался выщелачиванию 10% раствором NaOH. Как известно из литературных данных, при выщелачивание полученного спека с раствором NaOH протекает примерно следующая химическая реакция:

Na2O·Al2O3·SiO2+2NaOH =Na2O·Al2O3 +Na2SiO3 + H2O,

в результате чего при растворении алюмината натрия и протекания реакции происходит извлечение ценных компонентов, входящих в состав спека, в раствор. При выщелачивании спека рис. 3 был изучен температурный режим от 30 до 95оС (рис.3а), продолжительность выщелачивания (рис.3б). При этом неизменными факторами являлись температура выщелачивания 95оС, концентрация 100 г/л и крупность частиц 0,2 мм и менее. Установлено, что с увеличением этих параметров выше оптимальных режимов степень извлечения Al2O3 возрастает незначительно, также быль найден оптимальный вариант проведения эксперимента: температура выщелачивания: 95оС; концентрация NaOH: 100 г/л; продолжительность выщелачивания: 110 -120 мин.; размер частиц: 0,1 - 0,2 мм; соотношение Ж:Т: 5:1.

 

Рис. 3. Зависимость степени извлечения Al2O3 от температуры (а) и продолжительности процесса выщелачивания (б).

 

Как видно из рис 4а, с ростом концентрации щелочи до 100 г/л степень извлечения глинозема возрастает до 90 %, а при дальнейшем увеличении – не достигается нужного предела.

По результатам исследований можно сделать вывод, что наиболее оптимальным по извлечению Al2O3 (90%) является соотношение жидкости к твердой фазе в пульпе 5:1 (рис. 4б).

 

Рис. 4. Зависимость степени извлечения Al2O3 от концентрации NaOH, г/л (а) и соотношения Ж:Т (б).

 

В заключении можно сделать вывод, что целесообразно вести комплексную переработку местных низкоалюмосодержащих руд, так как она безотходна и при этом получаем глиноземный концентрат и другие побочные продукты промышленного назначения: клинкер для цемента, сырье для производства фарфора, коагулянта и т.п.

 

Литература

 

1.                  Запольский А.К. Сернокислотная переработка высококремнистого алюминиевого сырья - Киев: Наукова думка, 1981. - 208 с.

2.                  Данциг С. Я, Заболоцкий Н.К. Изучение вещественного состава и технологическое опробование двух проб нефелинов содержащих пород месторождения Турпи.- Л: ВАМИ, 1961.- С. 153-167.

3.                   Мирзоев Б. Запольский А.К., Каюмов А., Сафиев Х. Исследование вскрываемости нефелиновых сиенитов Турпинского месторождения Тадж. ССР // Тезисы докл. Республ. Научно-практ. конф. молодых ученых и специалистов. - Душанбе, 1984. ч. 2, -С. 91 - 92.

4.                  AC 1633748 CCСР. Способ переработки алюминийсодержащего сырья / Мирзоев Б., Сафиев Х. Запольский А.К., Мирсаидов У. - 1983.

 

Поступила в редакцию 12.08.2014 г.

2006-2017 © Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.
Все материалы, размещенные на данном сайте, охраняются авторским правом. При использовании материалов сайта активная ссылка на первоисточник обязательна.