Переработка нефелиновых сиенитов месторождения Турпи Республики Таджикистан методом спекания

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Таджикский технологический университет

ГНУ «Научно-исследовательский институт промышленности» Министерства промышленности и новых технологий Республики Таджикистан

Переработка нефелиновых сиенитов месторождения Турпи Республики Таджикистан методом спекания

Мирзоев Бодур,

кандидат химических наук,

Мирзоев Парвиз Бодурович, аспирант

Очилдиева Мавзуна

Аннотация

Исследованы вопросы получения глинозема из нефелиновых сиенитов месторождения Турпи Республики Таджикистан способом спекания с дополнительными добавками - кальцинированной соды, флюорита и угля по следующим параметрам: влияние температуры, продолжительностипроцесса спекания и массового соотношения компонентов на извлечение Al2O3 в составе спека. Найден оптимальный режим по параметрам: температура выщелачивания, продолжительность выщелачивания, концентрация NaOH, размер частиц измельченного сырья, соотношение Ж:Т, при которых степень извлечения глинозема достигает уровня 90%.

Ключевые слова: глинозем, нефелиновые сиениты, способ спекания и выщелачивание алюмосодержащего сырья.

глинозем нефелиновый кальцинированный спекание

Нефелиновые сиениты месторождения Турпи по минералогическому составу представлены лепидомелановым, лепидомелан - амфиболовым, либенеритовым канкринитовым и переходными разновидностями (1). Характерной особенностью этих руд является низкое содержание оксида алюминия и высокое - оксидов кремния, железа и других примесей. Экономически эффективную переработку этих сиенитов щелочным способом Байера осуществить невыгодно. По химическому и минералогическому составу нефелиновые сиениты являются комплексным сырьем, из которого можно получить ценные продукты: глинозем, соду, поташ, цемент, коагулянт, жидкое стекло и пегматит для производства фарфора и др.

В настоящее время существуют несколько способов переработки высококремнистых алюминиевых руд: щелочной, кислотный, термический, комбинированный, метод спекания и др. Как известно, способ спекания может применяться к любому высококремнистому алюминиевому сырью. Поэтому нами были проведены исследования нефелиновых сиенитов месторождения Турпи на предмет извлечения глинозема методом спекания. Эти руды имеют примерно следующий химический состав, %: 21,5 - 22,5 - Al2O3; 53,0 - 54,0 - SiO2 ; 4,5 - Fe2O3; 5,5 - 6,5 - Na2O; 6,6 - 7,6 - K2O3; 2,5 - 3,5 - СаO и прочие примеси.

Нами проведен ряд экспериментов, и изучен процесс получения глинозема из этого сырья способом спекания с дополнительными добавками - кальцинированной соды, флюорита и угля по следующим параметрам: влияние температуры, продолжительности процесса спекания и массового соотношения компонентов на извлечение Al2O3 в составе спека. На рис 1. представлены результаты исследований влияния температуры (1) и продолжительности процесса спекания (2). Как видно, в интервале температур 700 - 950оС степень извлечения оксида алюминия возрастает от 20 до 92,8 %. При продолжительности процесса спекания 60 - 70 мин. и повышения температуры скорость взаимодействия веществ, находящихся в составе шихты, возрастает. Повышение температуры выше 960 ОС не целесообразно. Далее изучили степень извлечения Al2O3 в составе шихты (рис.2) в зависимости от массового соотношения компонентов:

М нефелин : М Na2CO3 : М Сa F2 : М С1 1,5 2,5 0,2

Рис. 1 Зависимость степени извлечения глинозема из сырья способом спекания с дополнительными добавками - кальцинированной соды, флюорита и угля от температуры (1), продолжительности процесса спекания (2)

Рис. 2 Зависимость степени извлечения глинозема из сырья способом спекания от массового соотношения компонентов - добавок: (а) - нефелинового сиенита, (б) - кальцинированной соды, (в) - флюорита и (г) - угля

Таким образом, меньшие или излишние добавки CaF2 в шихте приводит к снижению извлечения Al2O3 и не полного образования фтористого солей в процессе спекания. При этом наличие добавки CaF2 во флюорите служит для образования SiO2 и нерастворимого двухкальциевого силиката, который является источником фтора для образования фторсолей. При изучении физико-химического состава выявлено, что полученный спек имеет сложный химический и фазовый состав из которых основными составляющими соединениями являются: Na2O·A12O3· SiO2; CaO·A12O3·2SIO2; СaO· FeO ·2 SIO2 и NaF. Полученный спёк в оптимальных условиях шихты дробился в лабораторной щековой дробилке и пропускался через сит размеров 0,1 - 0,5 мм и подвергался выщелачиванию 10% раствором NaOH. Как известно из литературных данных, при выщелачивание полученного спека с раствором NaOH протекает примерно следующая химическая реакция:

Na2O·Al2O3·SiO2+2NaOH =Na2O·Al2O3 +Na2SiO3 + H2O,

в результате чего при растворении алюмината натрия и протекания реакции происходит извлечение ценных компонентов, входящих в состав спека, в раствор. При выщелачивании спека рис. 3 был изучен температурный режим от 30 до 95оС (рис.3а), продолжительность выщелачивания (рис.3б). При этом неизменными факторами являлись температура выщелачивания 95оС, концентрация 100 г/л и крупность частиц 0,2 мм и менее. Установлено, что с увеличением этих параметров выше оптимальных режимов степень извлечения Al2O3 возрастает незначительно, также быль найден оптимальный вариант проведения эксперимента: температура выщелачивания: 95оС; концентрация NaOH: 100 г/л; продолжительность выщелачивания: 110 -120 мин.; размер частиц: 0,1 - 0,2 мм; соотношение Ж:Т: 5:1.

Рис. 3 Зависимость степени извлечения Al2O3 от температуры (а) и продолжительности процесса выщелачивания (б)

Как видно из рис 4а, с ростом концентрации щелочи до 100 г/л степень извлечения глинозема возрастает до 90 %, а при дальнейшем увеличении - не достигается нужного предела.

По результатам исследований можно сделать вывод, что наиболее оптимальным по извлечению Al2O3 (90%) является соотношение жидкости к твердой фазе в пульпе 5:1 (рис. 4б).

Рис. 4 Зависимость степени извлечения Al2O3 от концентрации NaOH, г/л (а) и соотношения Ж:Т (б)

В заключении можно сделать вывод, что целесообразно вести комплексную переработку местных низко алюмосодержащих руд, так как она безотходна и при этом получаем глиноземный концентрат и другие побочные продукты промышленного назначения: клинкер для цемента, сырье для производства фарфора, коагулянта и т.п.

Литература

1. Запольский А.К. Сернокислотная переработка высококремнистого алюминиевого сырья - Киев: Наукова думка, 1981. - 208 с.

2. Данциг С. Я, Заболоцкий Н.К. Изучение вещественного состава и технологическое опробование двух проб нефелинов содержащих пород месторождения Турпи.- Л: ВАМИ, 1961.- С. 153-167.

3. Мирзоев Б. Запольский А.К., Каюмов А., Сафиев Х. Исследование вскрываемости нефелиновых сиенитов Турпинского месторождения Тадж. ССР // Тезисы докл. Республ. Научно-практ. конф. молодых ученых и специалистов. - Душанбе, 1984. ч. 2, -С. 91 - 92.

4. AC 1633748 CCСР. Способ переработки алюминийсодержащего сырья / Мирзоев Б., Сафиев Х. Запольский А.К., Мирсаидов У. - 1983.

Размещено на Allbest.ru