Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. Аналитический обзор 7
1.1.Влияние добычи минерального сырья и отходов горнодобывающей
промышленности на окружающую среду 7
1.2. Природные гидросиликаты магния. Общие сведения, химический состав,
распространенность 14
1.2.1, Общие сведения о серпентините 16
1.2.2. Общие сведения о талько-хлорите 19
1.3. Некоторые пути переработки серпентинита и талько-хлорита 20
1,3.1. Известные схемы переработки серпентинита 21
1.3.2. Некоторые пути переработки талько-хлоритов 30
1.3.3, Активация природных минеральных сорбентов 31
1.4.Выводы из аналитического обзора 37
1.5.Цели и задачи работы 39
Глава 2. Методики проведения исследования и объекты исследования 41
2.1. Методика проведения основного эксперимента 41
2.1.1, Методика выщелачивания минералов 41
2.1.2. Методика получения высоко чистой окиси магния 42
2.2. Методики проведения исследования физико-химических и сорбционных свойств полученных продуктов 44
2.3. Объекты исследования 48
2.3.1. Серпентинит 48
2.3.2. Талькохлорит 57
Глава 3. Изучение кислотного разложение слоистых гидросиликатов магния
(серпентинита, тадько-хлорита) минеральными кислотами 62
3.1. Изучение параметров кислотного разложения серпентинита
минеральными кислотами т
3.1.1. Исследование влияния параметров выщелачивания на кинетику разложение серпентинита серной кислотой 63
3.1.2. Изучение фазового и химического состава твердого продукта, получаемого при разложении серпентинита серной кислотой 71
3.1.3. Исследование влияния параметров выщелачивания на кинетику
разложение серпентинита соляной кислотой и изучение фазового состава
полученных продуктов 86
3.2 Изучение кинетики выщелачивания талько-хлорита серной и соляной
кислотами и фазового состава полученных продуктов 93
3.3. Количественное описание кинетики растворения слоистых
гидросиликатов магния 103
Глава 4. Изучение параметров пористой структуры кремнеземсодержащих
продуктов кислотного разложения природных слоистых гидросиликатов
магния 110
4.1. Параметры пористой структуры кремнезёмного остатка, полученного при выщелачивании исходного и термообработанного серпентинита серной кислотой 111
4.2. Параметры пористой структуры кремнезёмного остатка, полученного при выщелачивании исходного и термообработанного серпентинита соляной кислотой 121
4.3. Параметры пористой структуры кремнезёмного остатка, полученного при выщелачивании исходного и термообработанного талько-хлорита серной и соляной кислотами 126
Глава 5. Изучение возможных путей применения продуктов кислотного разложения природных слоистых гидросиликатов магния - отходов
горнодобывающей промышленности 133
5.1.Изучение адсорбционных свойств кремнеземных продуктов 135
5.1.1. Исследование осветляющей способности кремнеземных продуктов, полученных при кислотной обработке серпентинита и талько-хлорита... 135
5.1.2. Исследование сорбции тяжелых металлов продуктами выщелачивания
природных гидросиликатов магния 139
5.2. Основы получения особо чистого оксида магния 150
5.3. Новые вяжущие композиции на основе серпентинита 162
ВЫВОДЫ 177
БИБЛИОГРАФИЯ 180
ПРИЛОЖЕНИЯ 193
Введение к работе
В настоящее время остро стоят проблемы повышения уровня экологической безопасности и рационального использования природных ресурсов. Одной из важных задач перерабатывающих технологий, поэтому, является разработка и внедрение в горнодобывающую и перерабатывающую промышленность новых технологических решений и технологий, обеспечивающих выпуск не только качественных конечных продуктов, но и полное, комплексное использование всех составляющих, входящих в тот или иной вид сырья.
Современная химическая технология представляет широкие возможности для комплексного использования сырья. В качестве примера можно привести экономичное комплексное использование карналлита (KCl MgCI2 6H20), когда кроме хлористого калия или других калийных солей выделяется металлический магний и его соли, а также бром и другие составные части исходного сырья. Переработка отходов в этом случае не только повышает степень использования сырья, но и обеспечивает резкое сокращение промышленных выбросов, загрязняющих водоемы.
Известно, что при добыче и обогащении асбеста образуются много тоннажные твердые отходы, сопутствующего асбесту - минерала серпентинита (3MgO 2SiO2 2H20). При добыче и обработке минерала талько-хлорита также образуется большое количество твердых отходов, представляющих собой крошку талько-хлорита. Доминирующим методом их утилизации до настоящего времени остается наземное размещение с использованием площадок складирования.
Нормирование предельно допустимого воздействия таких отходов на окружающую природную среду, основанное на установление лимитов размещения, ограниченно определением количественных характеристик потоков вредных веществ в атмосферный воздух и грунтовые воды. Такой подход в нормировании объемов накопления отходов может рассматриваться лишь как временный этап развития системы управления отходами [1].
Разработка методов и технологий по утилизации и переработки отходов асбестодобывающих комбинатов и предприятий обрабатывающих талькохлорит, помимо улучшения экологической обстановки, представляет и несомненный коммерческий интерес. Так, исходя из химического состава и структуры, и серпентинит, и талько-хлорита может быть использован в качестве сырья для получения как магнезиальных продуктов, включая окись магия, так и кремнеземсодержащего продукта, вплоть до чистого кремнезема. Серпентинит содержит в своем составе порядка 21- 25% магния, в то время как основное сырье для производства магния на Урале (где находится месторождение асбеста) - карналлит - содержит до 8,1% магния.
В настоящее время известны несколько вариантов технологической переработки серпентинита, предложенных в основном, для кондиционного минерала, образующего самостоятельные месторождения. Большинство из этих вариантов направлено на выделение магнезиальной составляющей серпентинита путем кислотной обработки. Отличие известных схем друг от друга касается вида используемой кислоты, режимов проведения процесса, а также возможных сфер использования кремнеземного отхода, главным образом, как источника кремнезема, например, в производстве стекла.
Известных схем по переработки отходов талько-хлорита нами было не выявлено.
В свете выше отмеченного, является целесообразным разработка более эффективных вариантов переработки природных магнезиальных гидросиликатов с выделением как магний, так и кремний содержащих продуктов, чтобы обеспечивать комплексную безотходную переработку этих многотоннажных отходов горнодобывающей промышленности, создающей экологическую напряженность в местах дислокации соответствующих комбинатов.
