WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

РАСУЛОВ ДИЛШОД ДЖАБОРОВИЧ

КИСЛОТНОЕ И ХЛОРНОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ АРГИЛЛИТОВ ТАДЖИКИСТАНА

Специальность: 02.00.04 – Физическая химия

автореферат

диссертации на соискание ученой

степени кандидата технических наук

Душанбе – 2009

работа выполнена в лаборатории «Комплексная переработка минерального сырья и отходов» Института химии имени В.И. Никитина АН РТ и Агентстве по ядерной и радиационной безопасности АН РТ.

Научные руководители: академик АН РТ, доктор

химических наук, профессор

Мирсаидов Ульмас Мирсаидович

кандидат технических наук

Маматов Эргаш Джумаевич

Официальные оппоненты: член-корр. АН РТ, доктор

химических наук

Аминджанов Азимджон Алимович

кандидат технических наук

Обидов Фатхулло Убайдович

Ведущая организация: Таджикский технический университет,

кафедра общей и неорганической химии

Защита состоится «11» февраля 2009 года в 12.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 047.003.01 при Институте химии им. В.И. Никитина АН Республики Таджикистан по адресу:

734063, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2

E-mail: gulchera@list.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Институа химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан.

Автореферат разослан «9» января 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат химических наук Касымова Г.Ф.

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Развитие народного хозяйства страны неразрывно связано с ростом потребления материально-сырьевых ресурсов, в том числе и глиноземного сырья для производства алюминия и его солей. Основным сырьем, на котором базируется алюминиевая промышленность, являются высококачественные бокситы. Однако растущая потребность в производстве алюминия и продуктов на его основе, с одной стороны, и некоторая ограниченность запасов бокситов, с другой, вызвали необходимость использования других видов глиноземсодержащего сырья. Сырьевая база алюминиевой, химической, керамической и стекольной промышленности значительно расширилась благодаря другим разведанным видам глиноземсодержащего сырья. К таким видам сырья относятся нефелины, глины, каолины, алуниты, аргиллиты, низкокачественные бокситы, запасы которых имеются в достаточно больших количествах и месторождения их повсеместно распространены. Несмотря на пониженное содержание глинозема, они содержат в своем составе помимо алюминия другие полезные компоненты. Поэтому промышленная переработка этих руд является вполне целесообразной, если её вести комплексным методом.

Получение алюминия и его солей из местных высококремнистых алюминиевых руд требует принципиально новых технологических разработок, где одним из важных этапов процесса переработки является разложение сырья с извлечением и выделением полезных его составляющих.

Разработка новых эффективных способов переработки низкокачественных высококремнистых алюминиевых руд, а также вскрытие сырья, с извлечением составляющих его оксидов и минералов представляет большой интерес. Приемлемость для дальнейшей обработки и установление химических реакций, протекающих на стадиях обработки аргиллитов хлорированием и разложение серной кислотой, является актуальной задачей.

Цель и задачи. Целью настоящей работы является исследование процессов разложения алюминийсодержащих руд - аргиллитов месторождений Зидды и Чашма-Санг Республики Таджикистан кислотным и хлорным способами с применением методов избирательного извлечения компонентов. Нахождение оптимальных условий разложения оксидов из состава аргиллитов, обеспечивающих селективное и максимальное извлечение его компонентов в зависимости от различных физико-химических свойств.

Основными задачами исследования являются:

  • изучение физико-химических свойств исходных сырьевых материалов и конечных продуктов переработки сернокислотного разложения и хлорирования аргиллитов на основании РФА, ДТА и химического методов анализа;
  • установление процессов разложения на стадии вскрытия аргиллитов, с избирательным извлечением его составляющих оксидов кислотным и хлорными способами;
  • исследование кинетики процессов разложения переработки аргиллитов кислотным и хлорным способами.

Научная новизна работы.

Установлен химизм процессов получения сульфатов и хлоридов алюминия и железа кислотным и хлорным разложением аргиллитов месторождений Зидды и Чашма-Санг. Изучена кинетика процессов разложения оксидов алюминия и железа из аргиллитов. Разработаны принципиальные технологические схемы переработки аргиллитов кислотным и хлорным способами.

Практическая значимость работы. Результаты исследования могут быть использованы при разработке технологии переработки низкокачественных алюминиевых руд и получении широкого круга товарных продуктов из высококремнистых алюминийсодержащих руд кислотным и хлорным способами.

Основные положения, выносимые на защиту:

  • результаты физико-химических и минералогических исследований аргиллитов и продуктов их разложения серной кислотой и хлорированием;
  • результаты кинетических исследований процессов кислотного разложения;
  • результаты хлорирования аргиллитов месторождений Зидды и Чашма-Санг;
  • результаты кинетических процессов хлорного разложения аргиллитов;

-- Разработка принципиальной технологической схемы переработки аргиллитов хлорным способом.

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на ежегодных научных конференциях Института химии им.В.И.Никитина АН Республики Таджикистан (Душанбе, 2000-2005 гг.); республиканском научно-практическом семинаре «Внедрение разработок ученых Таджикистана в промышленность» (Душанбе, 2001 г.); республиканской научно-практической конференции «Инновация – эффективный фактор связи науки с производством» (Душанбе, 2008 г.), а также Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий» (Владикавказ, 2007 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 научных статей и тезис доклада.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения и выводов, изложена на 102 страницах компьютерного набора, включает 4 таблицы, 25 рисунков, а также список литературы из 87 библиографических наименований.

1. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, отражены актуальность темы, научная и практическая ее значимость.

В первой главе рассматриваются имеющиеся в литературе данные о путях и способах переработки алюминийсодержащего сырья и на основании этого намечаются направления собственных исследований. Рассмотрены практические аспекты получения и использования солей алюминия и железа. На основе литературного обзора сделаны соответствующие заключения и обоснование по выбору темы диссертационной работы.

Вторая глава посвящена методики эксперимента, методам анализа и изучению химического и минералогического составов аргиллитов Зидды и Чашма-Санг, а также разложению аргиллитов серной кислотой.

В третей главе изложено хлорирование аргиллитов Зидды и Чашма-Санг с последующей разработкой принципиальной технологической схемы переработки аргиллитов хлорным способом.

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И РАЗЛОЖЕНИЕ АРГИЛЛИТОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗИДДЫ И ЧАШМА-САНГ ТАДЖИКИСТАНА СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ

Минералогическая и физико-химическая характеристика аргиллитов месторождений Зидды и Чашма-Санг

Аргиллиты – это высококремнистые алюминийсодержащие породы, которые используются в различных отраслях народного хозяйства, в том числе как сорбент, огнеупорная глина, сырье для получения солей алюминия, железа и т.д.

К таким рудам можно отнести аргиллиты месторождения Зидды и Чашма-Санг.

Результаты объемного и пламенно-фотометрического анализа показывают, что в состав аргиллитов месторождения Чашма-Санг входят (%масс.):

Al2O3 – 31,6; Fe2O3 – 8,74; SiO2 – 42,86; Na2O – 0,1; K2O – 2,95; CaO – 1,0; MgO – 1,0; п.п.п. – 10,5.

Минералогическими составляющими аргиллитовых пород являются: каолинит, кварц, гематит и др., которые подтверждены результатами РФА. Физико-химические исследования аргиллитовых пород месторождения Зидды показывают, что в состав этих пород входят минералы: кварц, каолинит, иллит, гетит. Химический показал, что аргиллиты месторождения Зидды состоят из следующих оксидов (%масс.):

Al2O3 – 19,75; Fe2O3 – 4,99; SiO2 – 60; Na2O – 0,1; K2O – 1,2; CaO – 1,0; MgO – 1,0; п.п.п. – 10.

Сернокислотное разложение аргиллитов месторождения Зидды

На рисунке 1 а и б представлены рентгенограммы исходного и прокаленного аргиллита и снятого при температуре 5000С.

Установлено, что в состав аргиллитовых пород входят минералы: кварц, каолинит, иллит, гетит.

После прокаливания аргиллита остаются линии минералов кварца и иллита. Алюминий- и железосодержащие минералы – каолинит и гетит переходят в раствор. Очевидно, при прокаливании происходит термодиструкция этих минералов и перестройка кристаллической структуры -модификаций в растворимую форму, т.е. каолинит превращается в более легковскрываемую форму - метакаолинит.

Для изучения технологии переработки аргиллитов использовали серную кислоту, которая является отходом производства АООТ «Таджикхимпром», которая используется в процессе сушки газообразного хлора, нейтрализуется известняком и выбрасывается в шламонакопители.

Рис.1. Рентгенограмма исходного аргиллита месторождения Зидды (а) и осадка после прокаливания при температуре 5000С и разложения 40%-ной H2SO4 (б): кв – кварц; к – каолинит; и – иллит; г – гетит.

На рис.2 приведена зависимость степени извлечения Al2O3 и Fe2O3 из состава обожженной породы: от температуры (рис.2.а); продолжительности процесса (рис.2.б); от концентрации серной кислоты (рис.2.в).

Из рис.2.а видно, что с повышением температуры от 20 до 980С извлечение Al2O3 и Fe2O3 возрастает и достигает максимума – 56% для Al2O3 при 980С; и 92% для Fe2O3 при 980С.

Зависимость степени извлечения Al2O3 и Fe2O3 от продолжительности процесса сернокислотной обработки аргиллитов изучали в интервале от 15 до 60 мин (рис.2.б). С увеличением длительности процесса переработки до 60 мин при оптимальной температуре 980С извлечение Fe2O3 возрастает от 88 до 92%, а Al2O3 – от 43 до 56%.

В следующей серии опытов изучалось влияние концентрации серной кислоты на разложение руды. Концентрация кислоты изменялась от 20 до 96,5% (рис.2.в), а неизменными факторами в данном процессе являлись: температура - 980С, продолжительность процесса – 60 мин. С ростом концентрации кислоты от 20 до 40% степень извлечения компонентов возрастает, достигая максимального значения - 46-56% для Al2O3 и 90-92% для Fe2O3.

Влияние размеров частиц на извлечение полезных компонентов, входящих в состав аргиллитов, изучалось после фракционного разделения аргиллитов. При этом показано, что оптимальный размер обрабатываемого сырья для максимального извлечения компонентов - 0,1 мм.

Рис.2. Зависимость степени извлечения Al2O3 и Fe2O3 в раствор от: температуры (а), продолжительности процесса (б) и концентрации кислоты (в) при сернокислотном разложении аргиллитов месторождения Зидды.

Таким образом, в результате выполненных исследований найдены следующие условия разложения аргиллитов месторождения Зидды: температура обжига – 6000С; температура кислотного разложения – 90-950С; продолжительность сернокислотной обработки – 60 мин; концентрация H2SO4 - 50-60% и размер частиц – 0,1 мм и менее.

Согласно результатам проведенных опытов, можно предположить следующие химические превращения аргиллитов при обжиге в интервале температур 500-9000С:

5000C

Al2O3·2SiO2·2H2O Al2O3·2SiO2 + 2H2O (2.1)

9000С

Al2O3·2SiO2·2H2O -Al2O3·2SiO2 + 2H2O. (2.2)

При температуре выше 5000С происходит удаление воды, и извлечение оксидов железа и алюминия возрастает. Оптимальными параметрами извлечения компонентов являются: температура обжига - 500-6000С; продолжительность обработки – 60 мин; температура процесса обработки серной кислотой – 950С; концентрация серной кислоты – 50-60%; размер частиц после прокалки и измельчения – менее 0,1 мм.

Сернокислотное разложение предварительно обожженных аргиллитов Чашма-Санга

Основными составляющими аргиллитовых пород являются минералы: кварц, каолинит, гематит, которые подтверждаются данными рентгенофазового анализа (рис.3.а). РФА прокаленного аргиллита при температуре 6000С и остатка после кислотного разложения (60%-ной серной кислотой) при 980С с продолжительностью процесса 1 час, приведен на рис.3.б. После разложения на рентгенограмме остатка (рис.3.б) остается только минерал кварц.

Рис.3. Рентгенограмма исходного аргиллита (а) и осадка после прокаливания при температуре 6000С и разложения 60%-ной H2SO4 (б) месторождения Чашма-Санг: кв – кварц, к – каолинит, г – гематит.

Исследовали влияние температуры, продолжительности процесса и концентрации кислоты на степень извлечения полезных компонентов.

Влияние температуры на вскрываемость компонентов изучали в интервале температур от 20 до 950С, где неизменными факторами являлись: длительность обработки – 60 мин; концентрация кислоты – 50-60%; дозировка H2SO4 – 100% от стехиометрического количества.

При разложении исходных аргиллитов серной кислотой без предварительного обжига в изученном интервале изменения параметров степень извлечения оксида алюминия составляет 12-20%. С целью увеличения степени извлечения оксида алюминия было изучено разложение аргиллитов с последующим обжигом, где температура изменялась от 400 до 10000С. Увеличение температуры обжига от 400 до 8000С приводит к увеличению степени разложения аргиллитов. Это объясняется тем, что в состав аргиллитов входит минерал каолинит, который при определенных температурах обжига меняет кристаллическую структуру. Оптимальной температурой обжига является 6000С.

Нами изучена также степень разложения предварительно обожженных аргиллитов от влияния температуры, продолжительности процесса и концентрации серной кислоты.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»