Введение к работе
Аі?ТУ8ЛЬНОСТЬ_ТЄШі ПрОЦеССЦ ХИМИЧеСКОЙ ВОЗГОНКИ ВЄЩЙСТВ В Ы1*е
хлоридов, сульфидов, карбогаїлов, гидридов находят широкое применение ь иеталлургии и технологии неорганических веществ. Особое внимание эти процессы привлекли к себе в связи с созданием нового направления в металлургии титана и редких элементов, основанного на процессах хло-ридовозгошш. В настоящее время показана высокая перспективность использования процессов хлоридовозгонки для хишіко-металлургического обогащения полиметаллических труднообогатимых руд цветных и редких металлов. Это объясняется тем, что процессы хлоридовозгонки ПОЗВОЛИЛ' наиболее полно и селективно извлечь хлорируемый металл из сложного по составу сырья.
Трудность поиска оптимальных условий химического обогащении ко лиметаллического сырья обусловлена не только сложностью химического и минералогического состава, но и недостатком знаний закономерностей гетерогешшх химических реакции, происходящих в сложных системах.
Примененный в работе подход позволяет рассматривать взаимодоні.т-
ВНе В ГетерОГешіЬЙ СИСТеМе, ВКЛЮЧащеЙ НеСКОЛЬКО ТЬОрЛЫХ КОМЛОНЄНЛОІІ,
как единый химический процесс, в котором происходит взаимное влияние компонентов друг на друга и перераспределение энергии между всеми компонентами системы.
Исследование закономерностей взаимодействия оксидных смески с хлором позволяет делать практически важные выводы по возможны].! схемам переработки полиметаллического сырья. В связи с иебходиыостыэ переработки бедного полиметаллического сырья одним из актуальных \и:щитг.им\\Л работы является исследование процессов хлориро'вання смесей с п.гі^ін содержанием ценных компонентов. Перспективность использования хю--ридно-сульфатизируицего обжига как комбинированого технологически.-;)
- 2 -пргчюспя, обеспечивающего полное и селективное извлечение, металлов, обуславливала интерес к исследованию процессов хлорирования ни только оксидных, но и оксидно-сульфидных смесей. .
Ц0_ль_работы На основе исследований процессов хлорироваїшя смесеі оксидов и сульфидов ряда металлов ( Al, Ga, Ті, Fe, Бі), а также их ' смесей" с хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов ( На, Са ) вылепить характер и причины взаимного влияния.этих компонентов, а также влияние состава смесей на суммарный процесс хлорирования - его»термодинамические и кинетические параметры; попытаться построить качественную модель механизма гетерогенного процесса взаимодействия смеси нескольких твердофазных компонентов с газообразным хлором и на ее основе предложить способы целенаправленного воздействия на процессы химической возгонки.
Достижение этой цели потребовало решения следующих задач : ' . - проведения полного термодинамического анализа многокомпонентных систем: А1203 - С12(С0), Ga^Oj - ClgfSOgb ТЮ2 - С12(СО), BigSg -С12, А1203 - GagOg - C12(S02), А1203 - 11 - С12(С0), AlgOg - HaCL -С12(С0), Bi2S3 - Fe203 - Cl2, Bi2S3 - Fe203 - HaCI -'- Cl2;
экспериментального исследования процессов взаимодействия индивидуальных компонентов смесей с газообразным хлором : А1203, Са-О,, Ti02, Bi2S3; .
экспериментального исследования процессов хлорирования оксидных и оксидно - сульфидных смесей : А1203 + Са^, А1203 + Ti02, BigSg + Fe^Og, а также процессов хлорирования этих смесей в присутствии хлоридов щелочных и целочноземельных металлов: NaCl, CaCL,.
Научная новизна работы
I.Установлено взаимное влияние компонентов конденсированной фазы при гетерофазном взаимодействии хлора со смесями оксидов и сульфидов
ряда металлов Ш, Са, Ті, Bi, Fe>, а также их смесей с хлориды цс лочных и щелочноземельных металлов (На, Са).
2.Проведен с использованием ЭВМ термодинамический анализ равновесного состава газовой и конденсированной фаз многокомпонентных cm: тем: А1203 - С12(С0), GagOj - ClgfSOg), TiOg - С12(СО), А1203 - Оа,,Пл - ClgfSOg), А120э - ТЩ- С12(С0), А1203 - HaCl - C12W0), Bi2S3 -Cln, Bi2S3 - Fe203 - Cl2, Bi?S3 - Fe203 - HaCl - Cl2 в широком интервале температур и соотношении компонентов.
3.Впервые экспериментально исследована зависимость скорости хлорирования оксида галлия ( Ш ) от парциального давления хлора. Показано, что снижение скорости хлоридовозгонки при давлении хлора нихе 300 мм.рт.ст. обусловлено образованием низших хлоридов галлия. Добав ленйе Б02 к хлору позволяет существенно снизить температуру начала хлоридовозгонки и кажущуюся энергию активации процесса.
-
Установлены, кинетические параметры и определена лимитирующая стадия процесса взаимодействия сульфида висмута( Ш ) с газообразным хлором. Показано, что процесс идет с образованием в качество промежуточных соединений тиохлоридов висмута.
-
Впервые исследовано взаимодействие оксида титана ( Ы ) с хлоридом кальция в присутствии SOg. Протекание взаимодействия в системе объяснено явлением взаимной химической индукции.
6.Впервые исследованы процессы хлорирования смесей : AlgO-, + GagO-j, А1203 + TiOg, Bi2S3 + Fe203> .установлены кинетические параметри процессов. Показано, что скорость суммарного процесса находится в зависимости помимо остальных параметров процесса'также и от состава исходной смеси.
7. Показано, что хлориды'щелочных-и щелочноземечьшх мьтнллоп способствуют протеканию гетерогенных сопряженных реакций в теорией
Флро. Влияние хлорида натрия на процессы хлорирования AlgOg и смеси B12S3 + ї"е203 проявляется уже на начальной стадии взаимодействия - хемосорбции хлора и приводит к образоваішю на поверхности комплексных хлоридов ИаМеС1д(Ие = Al, Ei, Fe).».
Практическая значимость работы. с
І.В результате исследоваїшя процессов хлорирования оксидных я оксидно - сульфидных смесей определены оптимальные параметры селективного изрлечения металлов из смесей : А1203 -i- C^Og, AI0O3 + ^- »3'
В1253 + Fe23*
2. Установлены оптимальные количества и наиболее эффективные
способы введения добавок МАСІ при хлорировании А1203, смеси B12S3 + Fe203> Показано, что добавление NaCl повышает селективность процесса хлоридовезгонки ВІ из смеси BigSg Fe203<
3. Результаты термодинамического моделирования и эксперименталь
ного исследоваїшя процессов взаимодействия Bi2S3 и смеси Bi2S3 + FeoOg
с хлорирующими агентами в различных условиях положены в основу техно
логической схемы переработки бедных висмутовых концентратов. Полу
промышленные испытания процесса хлоридно-сульфатизирупцего обжига бед-
кых висмутовых концентратов проведены в опытном цехе Носибирского
оловокомбината. Достигнуто извлечение висмута в висмутовый концентрат
- до 95 X.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на М Всесоюзном совещании по физико-химическому анализу (г.Киев, 1983г), на I Все-союзном совещании ±Химия и технология редких, цветных металлов и солей" (г. Фрунзе, 1986г.), на VII Всесоюзном совещании по ФХА (г.Фрунзе, І988Г.), на Ш Всесоюзном научно-техническом совещании по хлорной металлургии редких элементов и Ті.(г. Москва, 1989г.), на конференциях молодых ученых ИОНХ АН СССР в 1983 и 1987гг., на научной конференции
- 5 -ИОНХ АН СССР в 1989г. .
Публикации По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, ь тл
