Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Литературный обзор
1.1. Общая характеристика алюминийсодержащих руд 9
1.2. Кислотные способы переработки нефелиновых сиенитов 14
1.3. Кислотное разложение алунитов 19
1.4. Кислотное разложение каолиновых глин и сиаллитов .22
1.5. Соли алюминия и железа - коагулянты для очистки сточных и промышленных вод 28
1.6. Заключение по литературному обзору и задачи настоящей работы 37
ГЛАВА II. Сернокислотное разложение аргиллитов месторождений зидды и чашма-санг, каолиновых и зеленых глин месторождения чашма-санг республики Таджикистан
2.1. Минералогическая и физико-химическая характеристика аргиллитов месторождений Зидды и Чашма-Санг, каолиновых и зеленых глин месторождения Чашма-Санг 40
2.2. Методы физико-химических исследований 42
2.3. Сернокислотное разложение аргиллитов месторождений Зидды и Чашма-Санг, каолиновых и зеленых глин месторождения Чашма-Санг 42
2.3.1. Сернокислотное разложение аргиллитов месторождения Зидды 42
2.3.2. Сернокислотное разложение каолиновых глин месторождения Чашма-Санг 49
2.4. Разработка технологии сернокислотной переработки аргиллитов месторождения Чашма-Санг 54
2.5. Сернокислотное разложение зеленых глин месторождения Чашма-Санг 61
2.6. Кинетика сернокислотного разложения аргиллитов месторождения Зидды 65
2.7. Кинетика сернокислотного разложения аргиллитов месторождения Чашма-Санг 68
ГЛАВА III. Сернокислотный способ комплексной переработки аргиллитов месторождений зидды и Чашма-Санг, каолиновых и зеленых глин месторождения Чашма-Санг
3.1. Принципиальная технологическая схема комплексной переработки аргиллитов месторождений Зидды и Чашма-Санг, каолиновых и зеленых глин Чашма-Санга сернокислотным способом 72
3.2. Химические реакции в технологической схеме процесса переработки сырья сернокислотным способом 75
3.3. Исследование коагулирующей способности смешанного алюможелезосодержащего коагулянта 79
Заключение 83
Выводы 86
Литература 87
- Соли алюминия и железа - коагулянты для очистки сточных и промышленных вод
- Сернокислотное разложение аргиллитов месторождений Зидды и Чашма-Санг, каолиновых и зеленых глин месторождения Чашма-Санг
- Разработка технологии сернокислотной переработки аргиллитов месторождения Чашма-Санг
- Химические реакции в технологической схеме процесса переработки сырья сернокислотным способом
Введение к работе
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. Из них глинозем производят наиболее простым и экономичным способом Байера. 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 и фарфоро-фаянсовой промышленности значительно расширилась благодаря другим разведанным видам глиноземсодержащего сырья. К таким видам сырья относятся нефелины, глины, каолины, алуниты, аргиллиты, бентониты, низкокачественные бокситы, запасы которых имеются в достаточно больших количествах и месторождения их повсеместно распространены. Эти виды сырья, несмотря на пониженное содержание глинозема, содержат в своем составе помимо алюминия другие полезные компоненты. Поэтому промышленная переработка этих руд является вполне целесообразной, если переработку вести комплексным методом.
Кроме того, республика остро нуждается в коагулянтах, применяемых для очистки питьевых и сточных вод, исходным сырьем для производства которых также являются нефелины, каолины, алуниты, бокситы, аргиллиты и др.
Получение алюминия и его солей из указанных алюминиевых руд требует принципиально новых технологических разработок, где одним из важных этапов процесса переработки является разложение сырья с извлечением и выделением полезных его составляющих из низкокачественных алюминиевых руд, запасы которых огромны, а месторождения их повсеместно распространены.
В настоящее время известны способы переработки высококремнистых алюминиевых руд: щелочные, кислотные, термические и комбинированные.
Промышленно освоен способ комплексной переработки нефелинов на глинозем, соду, поташ и цемент методом спекания [1,2], сущность которого заключается в том, что оксид алюминия превращается в алюминаты натрия или кальция, а диоксид кремния - в двухкальциевый силикат при высокотемпературном спекании (1200-1350С) с содой и известняком. Из алюминатного раствора выделяют известными приемами гидроксид алюминия, который перерабатывается на глинозем.
Способ спекания наряду с его известными преимуществами имеет существенные недостатки: увеличенные материальные потоки, большие капитальные затраты и расход топлива.
Гидрохимический способ переработки нефелинов и других алюмосиликатов [2,3] заключается в автоклавной обработке при температуре выше 260С высококремнистой алюминиевой руды в присутствии извести концентрированным раствором щелочи (Na2O>350 г/дм) при высоком молярном отношении Na20:Al203 (ак>9). В результате такой обработки кремнезем связывается в натриево-кальциевый силикат Na2O2CaO2Si02-2H20 и, таким образом, осуществляется селективное разделение кремнезема и глинозема. К преимуществам этого способа следует отнести замену высокотемпературного спекания (1200-1300С) автоклавным выщелачиванием (260-280С), а также уменьшение расхода извести в два раза. Основными недостатками являются очень большой оборот (около 20 молей Na20 на один моль извлеченного АЬОз, тогда как в способе Байера 3-3,5 моль концентрированной щелочи и высокий расход тепла на упаривание растворов.
В кислотных способах переработки низкокачественных алюминиевых руд обычно используют серную, соляную и азотную кислоты, которые позволяют относительно просто осуществить селективное разделение глинозема и кремнезема уже на стадии кислотной обработки руды, что является своего рода химическим обогащением бедной алюминиевой руды.
Разработка эффективных способов переработки высококремнистых алюминиевых руд, вскрытие сырья, с извлечением составляющих его минералов, в приемлемой для дальнейшей обработки форме и установление химических реакций, протекающих на всех стадиях обработки, является актуальной задачей.
Цель и задачи. Целью настоящей работы является исследование процессов разложения алюминийсодержащих руд: аргиллитов, каолиновых и зеленых глин месторождений Зидды и Чашма-Санг Республики Таджикистан серной кислотой в интервале температур 20-98С с применением методов избирательного извлечения компонентов из состава сырья; разработка оптимальных условий разложения сырья, обеспечивающих максимальное извлечение его компонентов в раствор в зависимости от различных физико-химических факторов.
Основными задачами исследования являются:
изучение физико-химических свойств исходных сырьевых материалов, промежуточных и конечных продуктов переработки и, на основании РФ А, ДТА и комплексонометрического методов анализа установление химических процессов на стадии вскрытия сырья, с избирательным извлечением его составляющих кислотными способами разложения; изучение физико-химических свойств растворов, получаемых при переработке сырья серной кислотой;
- исследование кинетики процессов кислотного разложения исходного
сырья и промежуточных продуктов переработки алюминийсодержащих
РУД-
Научная новизна работы.
- Разработаны процессы разложения аргиллитов и каолиновых глин
обеспечивают извлечение алюминия и железа в виде сульфатов;
установлено, что в процессе разложения алюминийсодержащих руд
образуются промежуточные и конечные продукты, которые находят
физико-химическое обоснование протекающих химических реакций;
установлены кинетические параметры и определены области протекания
процессов разложения аргиллитов месторождений Зидды и Чашма-Санг,
каолиновых и зеленых глин Чашма-Санга серной кислотой;
разработана принципиальная технологическая схема комплексной
переработки аргиллитов месторождений Зидды и Чашма-Санг,
каолиновых и зеленых глин Чашма-Санга.
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.
Основные положения, выносимые на защиту:
результаты физико-химических и минералогических исследований
аргиллитов, каолинов и продуктов их разложения серной кислотой;
результаты кинетических исследований процессов кислотного
разложения сырья и твердых остатков;
- физико-химическая характеристика получаемых продуктов,
материальный баланс предлагаемых способов переработки
алюминийсодержащих руд.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей и 1 тезис доклада.
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на: Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию со дня рождения одного из основателей Таджикского технического университета А.С. Сулейманова (Душанбе, 1998 г.); ежегодных научных конференциях Института химии им.В.И.Никитина АН Республики Таджикистан (Душанбе, 2000-2005 гг.); научно-практической конференции «Химия в начале XXI века», посвященной 80-летию академика АН Республики Таджикистан М.С.Осими (Душанбе, 2000 г.); республиканском научно-практическом семинаре «Внедрение разработок ученых Таджикистана в промышленность» (Душанбе, 2001 г.); республиканской научно-практической конференции «Размещение отходов и их влияние на окружающую среду» (Душанбе, 2003 г.).
Соли алюминия и железа - коагулянты для очистки сточных и промышленных вод
В настоящее время по переработке каолинов и глин предложены многочисленные способы. Однако эти способы еще не прошли всех стадий разработки, поэтому преждевременно ставить вопрос о внедрении их в промышленность.
В работе [47] предварительно дегидратированный каолин обрабатывают 70-80%-ной серной кислотой с дозировкой 100% стехиометрии. Разделение получаемых при переработке сульфатов алюминия и железа от сиштофа осуществляется фильтрацией.
В работе [10] проведены исследования с целью разработки нового способа сульфатизации, позволяющего получать спеки с высокой пористостью и прочностью для облегчения условий определения сернокислого раствора от кремнеземистого шлама при минимальных потерях серной кислоты. Сульфатизация в этом случае проводится в две стадии - спекание части каолина с серной кислотой и разложение дегидратированного каолина остатком серной кислоты - во второй.
С целью исключения дегидратирующего обжига каолиновых руд многие авторы предлагают разлагать необходимую руду в автоклавных условиях раствором серной кислоты при повышенных температурах 170-190С [48]. Обработку алюмосиликатных материалов в автоклавных условиях при 200-300С осуществляют сернокислыми солями железа [49,50]. Исключить дегидратирующий обжиг можно спеканием сырой руды с серной кислотой с последующим выщелачиванием спеков водой или слабыми растворами серной кислоты. Температуру спекания рекомендуют в пределах 100-400С [51-53]. Предлагается также интервал температур 530-870С [53], хотя спекание с серной кислотой выше 700С вряд ли можно осуществить, так как при этих условиях сульфат алюминия начинает разлагаться.
В работе изучено разложение каолиновой глины азотной кислотой. Без предварительного обжига, обработка сырья 40%-ной HN03 в течение 1 часа и температуре 95С, обеспечила извлечение АЬОз 8%, а при 180С-70,1% А1203. Извлечение глинозема в раствор 40%-ной HNO3 значительно возросло после предварительного обжига глины при 700-750 С в течение 3 часов, что связано с дегидратацией основного материала пробы - каолинита при этих условиях. Повышение температуры выщелачивания обожженной глины от 95С при атмосферном давлении до 180С в автоклавах приводит к повышению извлечения глинозема в раствор на 5-10%. Оптимальным условием ведения процесса можно считать: обжиг каолина - 700-750С; концентрация кислоты -40%; дозировка HNO3 - 125% от стехиометрии; температура 100-110С; продолжительность - 3 часа; крупность сырья - 0,5 мм. При этом степень извлечения А120з достигает 85%.
В последние годы в США разработано много азотнокислотных способов переработки глин и каолинов. По одному из них [54,55] глину обжигают при 800С и разлагают в автоклаве при 160-180С с 50-70%-ной азотной кислотой. Количество кислоты берут меньше стехиометрического для растворения глинозема, в результате чего железо лишь частично переходит в раствор, и его вместе со шламом отделяют фильтрацией. Фильтрат выпаривают, маточный раствор возвращают на кислотную обработку, а кристаллы азотнокислого алюминия отмывают концентрированной азотной кислотой и разлагают при температуре 500С регенерацией кислоты.
К преимуществам солянокислотных способов относятся легкие условия регенерации кислоты в процессе термического разложения AICI3. Поэтому для переработки каолинов и глин предложено много вариантов солянокислотного способа.
Авторы работы [55] провели исследования по разложению каолинита раствором соляной кислоты для извлечения алюминия. Для проведения исследований были взяты пробы каолинита с примесью монтмориллонита, кварца и полевого шпата. Опыты показали, что без предварительного обжига каолинита растворение алюминия раствором соляной кислоты не происходило. Обжиг произведен в лабораторной печи кипящего слоя при температурах 425, 540 и 750С. Огарок разлагали при температурах 27, 55, 70 и 90С раствором 25%-ной НС1; наиболее полное извлечение алюминия получали при 95С.
Авторы работы [56] изучали процесс получения глинозема из глины или каолинов солянокислотным методом выщелачивания сырья. Разработанный процесс оправдал себя как с точки зрения технологического цикла, так и надежности используемого оборудования, устойчивости выбранных материалов. Получаемый конечный продукт пригоден как исходный материал для электролиза.
В работе [57] приводится способ выщелачивания крупнозернистых материалов на примере выщелачивания глины. Обожженную при 750-800С глину, содержащую (в %): AI2O3 - 37; БіОг - 52,7; FejOi -3,1; ТІО2 -2,59, в зернах крупностью 5-Ю мм подвергали перколяционному выщелачиванию 20%-ной НС1 при температуре 105С в реакторах прямоточного типа. При периодическом одноступенчатом разложении глины извлечение А120з достигало 80%, а при двухступенчатом - 88±2,5%. Заливаемая в реактор НС1 нагревалась в теплообменнике полученным раствором А1СЬ ДО 70-80 с. При одинаковом извлечении AI2O3 по сравнению с одноступенчатым разложением производительность при непрерывном разложении была в 5,2-7 раз выше. При повышении концентрации НС1 до 23% извлечение А120з из глины увеличивалось на 3,5%. Х.Э.Бобоевым и др. [11-14, 58] изучено влияние различных факторов (температуры и продолжительности процесса, концентрации и дозировки НС1) в широких интервалах изменения параметров на вскрываемость каолиновых глин.
Результаты кислотного разложения необожженных каолиновых руд в интервале 20-80С в зависимости от степени извлечения А120з и Fe2C 3 20%-ной соляной кислотой при 2-часовой обработке руды (месторождения Миенаду, Зидды) выглядят следующим образом: степени извлечения глинозема для обоих образцов находятся в интервале 10-14%, а извлечение Fe203 изменяется для пробы из месторождения Миенаду от 69,3 до 85,4%, для пробы из месторождения Зидды - от 18,7 до 25,4%. Для пробы 74 сиаллитов Восточно-Зиддинского проявления извлечение Fe203 в раствор с повышением концентрации НС1 от 5 до 20% изменяется от 57,2 до 98,9% [11].
Сернокислотное разложение аргиллитов месторождений Зидды и Чашма-Санг, каолиновых и зеленых глин месторождения Чашма-Санг
Процесс термолиза исходного и обожженного сырья - аргиллитов месторождений Зидды и Чашма-Санг изучали в интервале температур 100-1000С на дериватографе марки «Q-1000» системы Паулик-Паулик-Эрдей при скорости подъема температуры 10С/мин.
Рентгенофазовый анализ (РФА) исходного сырья - аргиллитов, зеленых и каолиновых глин, а также продуктов переработки после сернокислотного разложения и предварительного прокаливания породы при 500-600С выполняли на дифрактографе «Дрон-2» с использованием отфильтрованного (фильтр - Ni) CuK а-излучения. Погрешность при определении параметров минералов породы составляла ± 0,005 нм.
Содержание А1, Fe и Si в исходном сырье и продуктах переработки определяли как весовым, так и комплексонометрическим методами. Содержание щелочных металлов Na, К, Са, Mg определяли спектральным методом и методом пламенной фотометрии на установке ПФМ-2. Точность анализа составляла: для весового метода ± 0,3 масс.%, объемного ± 0,5 масс.%.
Кинетические исследования разложения аргиллитов месторождения Зидды и Чашма-Санг проводились после прокаливания пород при температуре 500-600С. Из зависимости (lgK) логарифма константы скорости реакции от обратной температуры 1/Т-10 , по тангенсу угла наклона этой прямой были найдены энергии активации (Е) процессов разложения указанных пород.
Одним из важнейших направлений научно-технического прогресса является разработка безотходных и малоотходных ресурсосберегающих технологических процессов, обеспечивающих комплексное использование перерабатываемого сырья, экономию трудовых, материальных и энергетических ресурсов. Такой технологический процесс применим для переработки глиноземсодержащих высококремнистых руд (нефелины, каолины, алуниты, сиаллиты), запасы которых широко распространены в природе и особенно в Таджикистане. В настоящее время изучены различные способы переработки вышеназванных руд [1]. Это хлорный, кислотный, щелочной и способы спекания. Однако на практике в основном применяются кислотные способы переработки как самые эффективные и экономически выгодные. В связи с расширением энергетических мощностей в Таджикистане (Санктуда, Рогун и др.) возможно дальнейшее развитие алюминиевой промышленности. Из вышеизложенного следует необходимость исследования комплексной переработки этих руд с получением глинозема и других полезных компонентов [1,5,64,73]. Технологический процесс получения глинозема обеспечивает получение и других ценных продуктов, используемых в различных отраслях народного хозяйства. В результате частичного обеспечения алюминиевой промышленности местным глиноземом Таджикистан может создать необходимый запас сырья для ТадАЗа.
Целью настоящего исследования явилась разработка технологии сернокислотного способа переработки аргиллитов месторождения Зидды [77]. В состав аргиллитовых пород входят минералы: кварц, каолинит, иллит, монтмориллонит, гематит, наличие которых подтверждается рентгенофазовым анализом (рис.2.1). Результаты РФА исходного аргиллита приведены на рис.2.1.а, а результаты РФА прокаленного аргиллита при температуре 500С и осадка после кислотного разложения (40%-ной H2SO4) при 98С с продолжительностью процесса 1 час, приведены на рис.2.1.6.
После прокаливания аргиллита при температуре 500С и обработке 40%-ной H2S04 на рентгенограмме остатка (рис.2.1.6) остаются линии минералов кварца, иллита. Алюминий и железосодержащие минералы - каолинит, монтмориллонит и гётит переходят в раствор. Очевидно, при прокаливании происходит термодиструкция этих минералов и перестройка кристаллической структуры а-модификаций в растворимую форму. монтмориллонит; г - гематит. На рис.2.2. приведена термограмма исходного аргиллита месторождения Зидды, снятая в интервале температур 100-1000С. Из рис.2.2 видно, что разложение аргиллита начинается при температуре 150С со значительной потерей веса (кривая TG) до температуры 600С. В интервале температур 350-600С наблюдается глубокий эндоэффект с максимумом при 500С (кривая ДТА, TG), который указывает на разложение и перестройку структуры каолинита, монтмориллонита, гематита, при этом кварц и иллит в этом интервале температур не претерпевают изменений, о чем свидетельствуют данные рентгенограмм. В интервале температур 900-1000С наблюдается экзоэффект с максимумом при 950С, свидетельствующий о возможном взаимодействии иллита с неразложившимися минералами породы аргиллита с образованием муллита. Химический состав аргиллитов месторождения Зидды, установленный нами в результате объемного и пламенно-фотометрического анализов, приведен в масс.%:
Разработка технологии сернокислотной переработки аргиллитов месторождения Чашма-Санг
Важной операцией для кислотных способов переработки алюмосодержащих материалов является дегидратация их с образованием слабокристаллизованного метакаолинита, структура которого по мере возрастания температуры упорядочивается, и выше 900С постепенно переходит в структуру муллита. Метод термообработки с последующей кислотной обработкой опробован для шламов каолинсодержащего сырья -сиаллитов месторождения Зидды. [5].
Целью настоящей работы является изыскание технологических основ переработки каолинсодержащего сырья - зеленых глин месторождения Чашма-Санг республики Таджикистан, в установлении оптимальных параметров извлечения глинозема и оксида железа при сернокислотном разложении сырья [72].
Для установления минерального состава исходной породы нами было проведено рентгенофазовое исследование на дифрактографе «Дрон-2» с использованием отфильтрованного (фильтр-Ni) Си К а-излучения. Погрешность при определении параметров минералов породы составила ±0,005 нм. Результаты проведенных исследований приведены на рис.2.9. Из рентгенограммы видно, что зеленые глины содержат незначительные количества следующих минералов: кварц, каолинит, иллит, монтмориллонит, гётит, гематит, гидрослюда, гидраргиллит (рис.2.9.а). Зеленый цвет глин объясняется тем, что в составе минералов содержатся a-FeO(OH) и y-FeO(OH) - железоокисные зеленые пигменты. Предварительные результаты элементного и пламенно-фотометрического анализов показывают, что в состав зеленых глин входят (масс.%): А1203 - 20,38; Fe203 - 11,97; Si02 - 51,3; Na20 - 1,0; К20 - 2,45; CaO - 0,5; MgO-l,0;n.n.n.-8,4. На рис.2.9.б приведена рентгенограмма зеленой глины после прокаливания при температуре 500С и обработкой серной кислотой. Из рентгенограммы видно, что осадок после термообработки и кислотного разложения состоит в основном из минералов: кварца и иллита.
Кроме того, были изучены степени извлечения Fe203 и AI2O3 в раствор при сернокислотном разложении (рис.2.10) в зависимости от температуры процесса в интервале 20-98С, продолжительности обработки в интервале 15-60 мин и концентрации серной кислоты в интервале 20-96,5%. Из рис.2.10 видно, что извлечение оксида железа во всех трех случаях достигает 55-60% и всегда выше, чем извлечение оксида алюминия, которое достигает значений 30-35%. Наблюдаемый характер кривых извлечения Fe203 и А1203 свидетельствуют о том, что при термообработке 500С и выше минерал каолинит, содержащий значительное количество алюминия, претерпевает деструктуризацию и переходи в трудновскрываемую форму - иллит.
Из рис.2. Ю.а и 2.10.6 видно, что с увеличением температуры процесса и продолжительности наблюдается увеличение степени извлечения как оксида железа, так и оксида алюминия, достигая максимального значения для Fe203 -58% при 98С и времени 1 час; для А1203 - 30% при этих же параметрах.
Несколько иной характер степени извлечения оксида железа и алюминия (рис.2. Ю.в) наблюдается при изучении влияния концентрации серной кислоты (20-96,5%) на процесс разложения зеленых глин. Из рис.2. Ю.в видно повышение степени как оксида железа (кривая 1), так и оксида алюминия (кривая 2) с повышением концентрации H2SO4 от 20-50%), достигая максимального значения при 50%-ной концентрации.
Дальнейшее повышение концентрации H2SO4 от 50 до 96,5% приводит к снижению извлечения оксида железа от 58 до 30%, и оксида алюминия - от 30 до 10%, вследствие уменьшения соотношения жидкой и твердой фаз, увеличения вязкости пульпы, которые в свою очередь приводят к уменьшению скорости диффузионного переноса ионов водорода к неразложившимся частицам каолинсодержащего сырья. Для получения сульфата алюминия высокой частоты необходимо отделять сернокислый раствор от нерастворимого осадка. Разделение твердой и жидкой фаз после разложения сырья трудоемко и длительно из-за высокой дисперсности твердых частиц каолинита, значительной вязкости и плотности сернокислых растворов.
Интенсификация таких процессов происходит при повышении температуры пульпы от 80 до 98С, увеличении разности давлений между фильтровальными перегородками, а также использовании флокулянтов -полиэтил еноксида, полиакриламида [66]. Анализ жидкой и твердой фаз на алюминий и железо проводился объемным и весовым методами [70].
Таким образом, в результате проведенных исследований по сернокислотному разложению зеленых глин месторождения Чашма-Санг республики Таджикистан определены оптимальные условия извлечения солей алюминия и железа из состава породы и установлен минералогический состав.
В результате выполненных исследований можно рекомендовать следующие условия процесса разложения зеленых глин: температура обжига -500С; температура кислотного разложения - 98С; продолжительность разложения - 60 мин; концентрация H2SO4 - 40%; размер частиц - 0,1 мм и менее.
Химические реакции в технологической схеме процесса переработки сырья сернокислотным способом
Настоящая работа посвящена вопросу разработки способов переработки низкокачественных алюминиевых руд (аргиллитов и каолиновых глин), позволяющих обеспечить рациональную и комплексную их переработку. Необходимость такого вида исследований вызвана тем, что запасы боксидного сырья, на которых базируется алюминиевая промышленность, истощаются, и в перспективе не могут обеспечивать развитие этой отрасли. Поэтому следует привлечь в производство другие виды сырья.
Предложенные за последние годы различными авторами способы переработки низкокачественных алюминиевых руд, не охватывают аргиллитов и каолиновых глин месторождений Чашма-Санг и Зидды Республики Таджикистан.
Из работ авторов [5, 11-15, 38-43] видно, что для переработки высококремнистых алюминиевых руд целесообразно применять кислотные способы, так как позволяют селективно выделять кремнезем из руды, и тем самым сокращать материальные потоки в технических процессах. Однако применение кислотных способов ограничивается рядом недостатков: трудность в отделении щелочных и щелочноземельных металлов руды от алюминия и железа; большие энергозатраты в процессах обжига, фильтрация и т.д. Поэтому основное внимание исследователей в этой области сосредоточено на преодолении этих трудностей.
Проведение исследований по кислотному разложению аргиллитов и каолиновых глин позволило найти пути преодоления многих из вышеназванных трудностей.
Нами изучены физико-химические свойства исходных сырьевых материалов, промежуточных и конечных продуктов переработки и на основании рентгенофазового анализа, ДТА и других методов установлены процессы вскрытия сырья, с извлечение полезных компонентов. Изучены физико-химические свойства растворов, получаемых при переработке аргиллитов и каолиновых глин серной кислотой. Исследованы кинетики процессов разложения алюмосодержащего сырья. Характер кинетических кривых разложения аргиллитов месторождения Чашма-Санг серной кислотой при извлечении в раствор алюминия указывает на то, что разложение аргиллита происходит достаточно в течение 1 часа и достигает 85+95% при 98С. Кажущаяся энергия активации процесса разложения аргиллитов серной кислотой для А120з составляет 48,98 кДж/моль. Численное значение энергии активации свидетельствует о протекании процесса в смешанной области, близкой к кинетической.
Характер кинетических кривых разложения аргиллитов серной кислотой (месторождение Зидды) при извлечении в раствор оксида железа указывает на то, что разложение аргиллитов происходит очень быстро, и в течение 1 часа достигает 88-92% при 98С. Кажущаяся энергия активации процесса разложения аргиллитов для Fe203 составляет 45,65 кДж/моль, для А120з составляет 39,57 кДж/моль. На основании физико-химических методов анализа установлены химические процессы, протекающие на стадиях дегидратирующего обжига сырья, и сернокислотного разложения аргиллитов и каолинов. Обжиг сырья при температуре 500-600С сопровождается заметным выделением воды. На основании полученных результатов предложена принципиальная технологическая схема комплексной переработки аргиллитов месторождений Зидды, Чашма-Санг и каолиновых глин Чашма-Санга сернокислотным способом. Способ переработки включает в себя следующие основные стадии: извлечение сырья; отсеивание частиц размером 0,5+0,1 мм; обжиг при температуре 500-600С; разложение в реакторе серной кислотой; разделение пульпы и выделение полезных веществ. Таким образом, исследовано сернокислотное разложение аргиллитов и каолиновых глин месторождений Чашма-Санг и Зидды Республики Таджикистан. Определены кинетические параметры сернокислотного разложения алюминийсодержащих руд, разработана принципиальная технологическая схема комплексной переработки аргиллитов и каолиновых глин Таджикистана. 1. Изучены физико-химические свойства исходных веществ и продуктов их переработки серной кислотой рентгенофазовым, дифференциально-термическим и силикатным методами анализов. 2. Установлены оптимальные условия сернокислотного способа разложения аргиллитов месторождений Зидды, Чашма-Санг, каолиновых и зеленых глин Чашма-Санга: температура обжига - 500-600С; продолжительность -60 мин. Кислотное разложение: температура - 98С; продолжительность - 60 мин; концентрация кислоты 40-60%, с получением смешанного алюможелезистого коагулянта, глинозема и фарфорового сырья. 3. Изучена кинетика разложения аргиллитов месторождения Зидды. Кажущаяся энергия активации процесса для БегОз составляет 45,65 кДж/моль, для АЬОз - 39,57 кДж/моль. Численное значение энергии активации свидетельствует о протекании процесса в смешанной области. 4. Изучена кинетика сернокислотного разложения аргиллитов месторождения Чашма-Санг. Кажущаяся энергия активации процесса для Fe203 составляет 33,65 кДж/моль, для АЬОз - 48,98 кДж/моль, которая свидетельствует, что процесс протекает в смешанной области, близкой к кинетической. 5. Определена эффективность использования смешанного алюможелезистого коагулянта для очистки воды.
