Введение к работе
Актуальность проблемы. В" период перехода суверенного Таджикистана к рыночной экономике необходим решительный поворот науки к нуждам общественного производства, а производства - к науке. Этот процесс требует расширения фундаментальных исследований, имеющих технологическую направленность, и повышения их роли в создании новых технологий и видов техники. Особое значение для экономики республики и стран СНГ имеют комплексная переработка и рациональное использование минерального сырья и отходов. В этой области разработаны научные основы и предложены комбинированные хишко-обогатительные процессы подготовки и переработки различных видов сырья.
Сравнительно до недавнего времени производство глинозема -полупродукта для получения металлического алюминия - базировалось почти исключительно на высокосортном глиноземном сырье -бокситах. Однако, растущая потребность производства алюминия и его солей, используемых в качестве коагулянтов для очистки воды, с одной сторона, и некоторая ограниченность запасов бокситов - с другой, вызвали необходимость использования других видов глиноземсодержацего сырья. Сырьевая база алюминиевой промышленности значительно расширилась благодаря другим разведанным видам глинозеисодеряащего сырья, являющегося источником получения больших количеств глинозема и тем самым обеспечивающего ее развитие. К таким видам сырья относятся: нефелины, глины, хаолины, алуниты, низкокачественные бокситы, запасы которых имеются в достаточно больших количествах и месторождения их повсеместно распространены.
Эти виды сырья, несмотря ка пониженное содержание глинозема, содержат в своем составе помимо алюминия другие полезные элементы. Поэтому промышленная переработка згнх руд на глинозем, коагулянты и фарфоровое сырье является вполне целесообразной и даже выгодной, если переработку вести комплексным методом. В настоящее время наряду с другими методами ведутся работы по разработке новых, способов получения хлоридов металлов из алшоскликатных руд. Хлорный способ позволяет селективно выделить алюминиевые и железные соединения с последующим получением алюминия электролизом хлоридного расплава. Кроме того, большой интерес представляюг кислотные методы, которые позволяют относи-
тельно просто осуществить селективное разделение глинозема и кремнезема уже на первой технологической операции, что также является своего рода химическим обогащением бедной алюминиевой руды. При разработке кислотных способов возникают затруднения при отделении кремнеземистого шлама от кислых растворов, очистке последних от солей железа, регенерации кислоты и применении кислотостойкой аппаратуры. Поэтому основное внимание исследователей во всем мире сосредоточено на преодолении этих затруднений.
Разработка эффективных хлорных и кислотных технологий переработки низкокачественных глиноэемсодержадих руд позволяет значительно расширить сырьевус базу производства глинозема и продуктов на его основе.
Учитывая острую нехватку глинозема и фарфорового сырья для промышленных предприятий республики, в настоящей работе приводятся результаты исследования по получению данных сырьевых .материалов из нефелиновых сиенитов, каолиновых глин и си-аллитов. Кроме того, республика остро нуждается в коагулянтах,, применяемых для очистки питьевых и сточных вод, исходным сырьем для производства которых могут являться нефелины, каолины, алуниты, бокситы и др. Получение алюминия и его солей из указанных глиноземсодержащих руд требует принципиально новых технологических разработок, где одним из важных этапов процесса переработки является разложение сырья с извлечением и выделением полезных его составлявших.
Разработаны и испытаны в спытно-прометиенных условиях несколько способов получения коагулянтов из высокожелезистых бок-ситоп, нефелиновых сиенитов, каолиновых глин и сиаллитов. При разложении алюмосиликатных руд кислотами в найденных оптимальных условиях образуется раствор, представляющий собой смесь сульфатных или хлоридных солей алюминия, железа, кремния и др..; которая использована в качестве коагулянтов для очистки' воды или разделена на отдельные компоненты, также представляющие практический интерес.
Целью настоящей работы является разработка научных основ комплексной переработки высокожелезистых бокситов, нефелиновых сиенитов, каолиновых глин и сиаллитов, для чего необходимо было изучить следующие основные процессы: хлорирование в присут-
ствии различных-восстановителей с исследованием его термодинамики, кинетики и физико-химическим анализом образующихся продуктов; соляно- и сернокислотное разложение алюмосиликатных минералов и руд; физико-химическое исследование полученных фаз, а также проведение опытно-промышленных испытаний разработанных технологий и полученных продуктов на ряде предприятий республи- ки и СНГ.
Практическая значимость работы заключается в разработке хлорного способа переработки нефелиновых сиенитов Турпи, состоящего из следующих основных переделов: хлорирование и обезжелеэо-вание сырья, разделение полученной смеси хлоридов на отдельные продукты различными методами. Также разработаны и в опытно-промышленном масштабе испытаны принципиальные технологические схемы комплексной переработки высокожелезистых бокситов, нефелиновых сиенитов, каолиновых глин и сиаллитов кислотными методами, на базе которых создано научно-производственное предприятие по выпуску коагулянтов, фарфорового сырья и изделий'. В качестве химических-реагентов (серной и соляной кислот, хлора, хлорида кальция, глинозема) в работе использованы также промышленные отходы ПО "Гаджикхимпром", т.е. исследование параллельно охватывает и процесс утилизации указанных отходов при переработке'алюминиевых руд, что значительно улучшает экологическое' состояние территории объединения.
Научная новизна работы -заключается в том, что на основании хлорного и кислотного разложения алюмосиликатных минералов и руд и изучения физико-химических свойств полученных продуктов разработаны новые способы комплексной переработки высокожелеэистых бокситов, нефелиновых сиенитов, каолиновых глин и сиаллитов.
Основные положения, выносимые на защиту:
- результаты изучения хлорного разложения нефелиновых сиени
тов и составляющих минералов с исследованием их термодинамики,
кинетики и физико-химического анализа образующихся продуктов;
результаты изучения сернокислотного разложения высокожелезистых гиббситовых и диаслор-бемитовых бокситов с исследованием кинетики процесса и физико-химических свойств образующихся продуктов;
результаты изучения одно- и двухстадииного серно- и соляно-
.-6-
кислотного разложения нефелиновых сиенитов и составляющих минералов с исследованием кинетики этих процессов, физико-химических СЕойств и путей применения полученных фаз;
результаты изучения кислотного разложения исходных и обожженных каолиновых глин и сиаллитов с изучением кинетики соляно-кислотного разложения сиаллитов, а также физико-химического анализа образующихся фаз;
разработка и результаты опытно-промышленных испытаний принципиальных технологических схем комплексной переработки вышеуказанных глинозеисодоряаіпих руд.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на X Всесоюзной научной межвузовской конференции по технологии неорганических веществ и минеральных удобрений, (Днепропетровск, 1976), XI Всесоюзной научной меавузовской конференции по ТНВ и минеральных'удобрений (Новочеркасск, 1978), Всесоюзном совещании по'кислотным методам комплексной переработки алшреиликатного сырья (Апатиты, 1990), IX Всесоюзном симпозиуме по химии неорганических фторидов (Москва, 1990), Всесоюзном совещании по коллоидно-химическим проблемам экологии (Аагабат, 1991), Международной научно-технической конференции по техническим систекад и сС!Ш;тлі.ио-прапорі:.м принігипам экологической безопасности (Ленин гра,?,, Г?91), ЕсесоюпноГ: научно-практической конференции по теории и практике ЭЛККТрОХИКИ-ческих процессов, экологическим аспектам их использования (Барнаул, КЭО), Всесоюзном совещании по :.«:носзлого-геох"иуичес-киї/. аспектам охрани окру:-р.:,-.цей среды (Санкт-Петербург, Ї20І), а также на Республиканской конференции, поеггп.'.енноп памяти академика Цуканова 'Л.У. Цуі'іакбе, І?'?4), коні еренцни, посвященной 50-лстио Института химии им.В.;!.Никитина АН FT (Душанбе, 1996) и других конференциях и совещаниях.
Результаты работы апробированы и внедрены на Сумекем 'НО "Химпром", ТурсуизздоЕском фарфоровом заводе, Р0 "Тадкнкводо-канал" и научно-производственном предприятии "Паднда".
Публикации. По теме диссертации опубликованы 67 научных статей, тезисов докладов и получено 8 авторских свидетельств и патентов СССР на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глас, выводов, заключения, списка литературы из
245 наименований, и приложений, изложена на 277 страницах машинописного текста, включая 27 таблиц, 72 рисунка и 30 страниц приложений.