Введение к работе
Актуальность проблемы. Белые' пигменты находят широкое
применение в лакокрасочной промышленности, при окраске плас
тических масс, бумаги, синтетических волокон, резины и в'бы
ту. .
С переходом на рыночные отношения весьма актуальным является снижение стоимости продукции. В связи с этим для получения пигментов могут быть использованы отходы горнодобывающей, металлургической и химической промышленности. Кроме того, снижение стоимости пигментов может быть достигнуто при оптимизации технологических параметров на различных переделах их получения.
Современная отечественная промышленность выпускает два вида белых пигментов - диоксид титана (титановые белила) и оксид цинка (цинковые белила), из которых наиболее совершенными белыми пигментами являются титановые.
Лабораторные эксперименты показывают, что пигментный сульфид цинка по малярно-техническим характеристикам весьма близок к титановому пигменту. При этом кроющая . способность пигмента на основе сульфида цинка близка к кроющей способности титанового пигмента и в 3.5 раза больше кроющей способности пигмента на основе оксида цинка.
Таким образом, разработка способов и технологии получения пигментного сульфида цинка из отходов промышленного производства является актуальной задачей. Сырьевая база для получения пигментного сульфида цинка из отходов в России имеется. Оснозное количество используемых в настоящее время цинкосодержащих отходов дает металлургическая промышленность. Отходный сероводород, необходимый для получения сульфида цинка, является продуктом нефтепереработки и имеется в достаточном количестве на нефтеперерабатывающих заводах России. Необходимо отметить, что при вовлечении отходов ~ производство попутно решаются актуальные проблемы экологии.
При производстве . титановых пигментов перспективным является вовлечение в'.. производство крупнейшего Ярегского месторождения титаносодержаших нефтеносных песчаников и разра-
ботка способов и технологии их переработки на различных переделах. При этом, в частности, не разработаны оптимальные технологические параметры при обогащении этих песчаников. Отличительной особенностью ярегских песчаников является наличие в них вязкой нефти, которая существенным образом влияет на процессы обогащения.
Цэлыо диссертационной работа является разработка и научное обоснование' способов и технологии синтеза сульфида цинка из отходов цинкосодержащего сырья и флотационного разделения нефтеносных лейкоксеновых песчаников для получения . белых пигментов;.
Кдея работа зашочазтся в использовании методов химического обогащения для переработки отходов цинкосодер;:;ащего сырья и получения пигментного сульфида цинка и собирательных свойств вязкой нефти при флотационном разделении нефтеносных лейкоксеновых песчаников.
ІІаучнна палойэиия, выкоаашэ ка защиту:
- выявлено и обосновано, что гетерогенный процесс раст
ворения оксида цинка в аммиачно-хлоридном буфере протекает в
. кинетической области;
- предложено и обосновано кинетическое уравнение про-
цесса растворения оксида цинка в аммиачно-хлоридном буфере,
на основе его решения.для различных соотношений начальных концентраций гидроксида аммония и хлорида аммония найдены константы скорости процесса растворения и величина энергии активации; .
, - выявлено, что механизм флотационного разделения ярегских минералов связан с наличием на их поверхности слоев нефти, которая сближает флотационные свойства кварца и лей-коксека, для их разделения необходимо удаление нефти с поверхности кварца. Установлено, что эффективное удаление нефти с поверхности кварца происходит при повышении температуры и увеличении времени перемешивания пульпы;.
- выявлено, что наличие на поверхности лейкоксена нефти
снижает собирательные свойства аполярных реагентов (эмульсии
таллового масла и керосина) в результате их смешивания с
нефтью. Установлено, что применение аполярных реагентов спо
собствует повышению извлечения нефтесодержащих кварце-лей-
коксекових сростков.
Достоверность научных положений диссертации подтверждается:
использованием апробированных методик лабораторных исследований;-
значительным объемом экспериментальных исследований и современными методами их обработки;
согласованностью результатов экспериментальных исследований, выполненных различными способами по разным методикам.
Каучиая повязка работа:
выявлен механизм влияния хлорида аммония на кинетику' растворения оксида цинка в аммиачно-хлоридном буфере, состоящий в том, что вследствие гидролиза этой соли образуется свободная кислота, растворяющая' оксид' цинка. Одновременно протекает процесс комплексообразования, в котором принимает участие хлорид аммония, накопившийся вследствие гидролиза аммиака. В результате обратимых стадий в- процессе растзоре-ния порядок реакции по хлориду аммония равен 3/4, а по гид-роксиду аммония - 1;
установлено влияние концентрации гидроксида аммония, хлорида аммония и температуры на кинетику растворения оксида цинка. Выявлено, что с увеличением концентрации гидроксида аммония и хлорида аммония скорость превращения оксида цинка* возрастает и имеет нелинейный затухающий характер;
флотоактивность нефтеносных лейкоксеновых песчаников связана с характером закрепления нефти на минералах, лейкок-сен имеет более прочную связь с нефтью, чем кварц. При увеличении температуры происходит отделение нефти с поверхности кварца и поглощение ее лейкоксеном;
нефть обладает одинаковыми собирательными свойствами по отношению к лейкоксену и кварцу до температуры 25-30С. С увеличением температуры флотоактивность лейкоксена возрастает, а кварца - снижается''.'
Цэтоди исследований. При выполнении данной работы использовались экспериментальные методы исследований (метод вращающегося диска, потейциометрический метод, трилонометри-. ческий метод, методы исследования флотации с использованием установки по определению силы отрыва минеральной частицы от
- б -
пузырька в статических условиях, установки по определению времени индукции, установки для "беспенной" флотации конструкции "Мехакобр", методы изучения адсорбционных свойств минерала, метод, основанный на люминесценции аполярных собирателей в ультрафиолетовом излучении) и математическое моделирование процессов. Обработка экспериментальных данных производилась с помощью статистических методов.
Практическая значимость работы заключается в обосновании параметров замкнутой, безотходной, ' экологически чистой технологической схемы получения пигментного сульфида цинка из отходов цинкосодержащего сырья с попутной утилизацией сероводорода.
Полученные в диссертационной работе зависимости по. флотации лейкоксеновых песчаников могут быть использованы для оптимизации процессов обогащения нефтесодержаших руд Ярегс-кого титанового месторождения.
Апробация работа и публикации. Основные результаты работы доложены на научной' конференции "Полезные ископаемые России и их освоение", Санкт-Петербург, 1996 г.; на меадуна^ родчой конференции "Материально-сырьевые ресурсы стран СНГ", Санкт-Петербург, 1996 г.; на научных семинарах кафедр общей и физической химии, обогащения полезных ископаемых Санкт-Петербургского государственного горного института им.Г.В.Плеханова (технического университета).
Структура.и объем работа. Диссертация состоит из введения. 4-х глав, заключения, списка литературы из 7- наименований и содержит 1$ страниц, включая 9f рисунков.
Автор выражает благодарность проф.. д.х.н. А.Е.Горпртей-ну; доц.. к.т.н. Ю.П.Назарову; Н.Ю.Варон, Н.Я.Дубровской за помощь в проведении зксперішентов.