Научная статья на тему 'Исследование процесса получения нитрата алюминия из каолинов Ангренского месторождения'

Исследование процесса получения нитрата алюминия из каолинов Ангренского месторождения Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
197
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КАОЛИН / ТЕМПЕРАТУРА ПРОКАЛКА / АЗОТНАЯ КИСЛОТА / СТЕПЕНЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ / ОКСИД АЛЮМИНИЯ / ОКСИД ЖЕЛЕЗА / KAOLIN / TEMPERATURE OF CALCINATION / NITRIC ACID / DEGREE OF EXTRACTION / ALUMINIUM OXIDE / IRON OXIDE

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Кенжаев Миржалол Эркинжанович, Аманова Дилшода Уктамовна, Бозорова Махбуба Ишкуватовна, Мирзакулов Холтура Чориевич

Приведены результаты исследований по получению нитрата алюминия из каолиновых глин Ангренского месторождения. Каолины содержат 23 27% Al2O3, 56 60% SiO2. Исследовано влияния технологических факторов на степень извлечения алюминия из прокаленных при 650 °С в течение 2 часов каолинов азотной кислотой. Установлены оптимальные параметры процесса. Максимальная степень извлечения алюминия наблюдается при норме кислоты 100%, концентрации азотной кислоты 40%. При этом степень извлечения алюминия достигает 91,48 %, железа 18,08 %. Увеличивание продолжительности процесса с 2 до 3 часов повышает степень извлечения алюминия с 92,98 % до 94,38 % при постоянных других параметрах. Повышение температуры с 50 до 110 °С способствует повышению степень извлечения алюминия до 94,68 %.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Кенжаев Миржалол Эркинжанович, Аманова Дилшода Уктамовна, Бозорова Махбуба Ишкуватовна, Мирзакулов Холтура Чориевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INVESTIGATION OF THE PROCESS OF OBTAINING ALUMINIUM NITRATE FROM THE KAOLINS OF THE ANGRAEN DEPOSIT

The results of studies on the production of aluminium nitrate from kaolin clays from the Angren deposit are presented. Kaolin contains 23-27% Al2O3, 56 60% SiO2. The influence of technological factors on the degree of extraction of aluminum from calcined at 650 °C for 2 hours kaolin with nitric acid was studied. Optimum parameters of the process are established. The maximum recovery of aluminum is observed at an acid rate of 100%, nitric acid concentration of 40%. At the same time, the extraction rate of aluminum is 91,48%, iron 18,08%. Increasing the duration of the process from 2 to 3 hours increases the aluminum recovery from 92.98% to 94.38% with constant other parameters. Increasing the temperature from 50 to 110 °C improves the recovery of aluminum to 94,68%.

Текст научной работы на тему «Исследование процесса получения нитрата алюминия из каолинов Ангренского месторождения»

№ 7 (52)

АД UNI

Л5Д ТЕ)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

июль, 2018 г.

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТА АЛЮМИНИЯ ИЗ КАОЛИНОВ АНГРЕНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Кенжаев Миржалол Эркинжанович

докторант Ташкентского химико-технологического института 100011, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Навои, 32 E-mail: kenjayev. kmirjalol@mail.ru

Аманова Дилшода Уктамовна

ассистент Термезского филиала Ташкентской медицинской академии 132000 Республика Узбекистан, г. Термез, ул. И. Каримов, 64

Бозорова Махбуба Ишкуватовна

ассистент Термезского филиала Ташкентской медицинской академии 132000 Республика Узбекистан, г. Термез, ул. И. Каримов, 64

Мирзакулов Холтура Чориевич

проФессор Ташкентского химико-технологического института 100011, Республика Узбекистан, г. Ташкент, ул. Навои, 32

INVESTIGATION OF THE PROCESS OF OBTAINING ALUMINIUM NITRATE FROM THE KAOLINS OF THE ANGRAEN DEPOSIT

Mirjalol Kenjaev

PhD student of Tashkent institute of chemical technology, 100011, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Navoi st., 32

Dilshoda Amanova

Assistant of theTermez branch of the Tashkent Medical Academy 132000 Republic of Uzbekistan, Termez, st. I. Karimov, 64

Mahbuba Bozorova

Assistant of the Termez branch of the Tashkent Medical Academy 132000 Republic of Uzbekistan, Termez, st. I. Karimov, 64

Kholtura Mirzakulov

Professor of Tashkent institute of chemical technology, 100011, Republic of Uzbekistan, Tashkent, Navoi st., 32

АННОТАЦИЯ

Приведены результаты исследований по получению нитрата алюминия из каолиновых глин Ангренского месторождения. Каолины содержат 23 - 27% Al2O3, 56 - 60% SiO2. Исследовано влияния технологических факторов на степень извлечения алюминия из прокаленных при 650 °С в течение 2 часов каолинов азотной кислотой. Установлены оптимальные параметры процесса. Максимальная степень извлечения алюминия наблюдается при норме кислоты 100%, концентрации азотной кислоты 40%. При этом степень извлечения алюминия достигает 91,48 %, железа 18,08 %. Увеличивание продолжительности процесса с 2 до 3 часов повышает степень извлечения алюминия с 92,98 % до 94,38 % при постоянных других параметрах.

Повышение температуры с 50 до 110 °С способствует повышению степень извлечения алюминия до 94,68 %.

ABSTRACT

The results of studies on the production of aluminium nitrate from kaolin clays from the Angren deposit are presented. Kaolin contains 23-27% АЪОз, 56 - 60% SiO2. The influence of technological factors on the degree of extraction of aluminum from calcined at 650 °C for 2 hours kaolin with nitric acid was studied. Optimum parameters of the process are established. The maximum recovery of aluminum is observed at an acid rate of 100%, nitric acid concentration of 40%.

Библиографическое описание: Исследование процесса получения нитрата алюминия из каолинов Ангренского месторождения // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Кенжаев М.Э. [и др.]. 2018. № 7(52). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/6171

№ 7 (52)

ЛД1

/ИЛ

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

июль, 2018 г.

At the same time, the extraction rate of aluminum is 91,48%, iron 18,08%. Increasing the duration of the process from 2 to 3 hours increases the aluminum recovery from 92.98% to 94.38% with constant other parameters. Increasing the temperature from 50 to 110 °C improves the recovery of aluminum to 94,68%.

Ключевые слова: Каолин, температура прокалка, азотная кислота, степень извлечения, оксид алюминия, оксид железа.

Keywords: Kaolin, temperature of calcination, nitric acid, degree of extraction, aluminium oxide, iron oxide.

Концепция развития Республики Узбекистан предусматривает подъем промышленности на качественно новый уровень, дальнейшую интенсификацию производства на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов, освоение выпуска новых видов продукции.

Одним из таких сырьевых источников являются каолиновые глины Ангренского месторождения, переработка которых позволит получать широкую гамму высоколиквидных, экспортоориентированных и импортозамещающих продуктов [3, 5]. К таким видам продукции относятся глинозём, сульфат и нитрат алюминия, огнеупоры, корунд, катализаторы, портландцемент, белая - сажа.

В республике разведанные запасы вторичного каолина сосредоточеные на крупнейшем Ангренском месторождении бурого угля. Общие запасы вторичных каолинов оцениваются в 5,8 млрд. т, из них порядка 1,7 млрд. т могут быть отработаны открытым способом одновременно с углем.

В продуктивной глинистой толще выделяются переслаивающиеся между собой серые, белые, цветные разновидности глин. Их минералогический состав однообразен - глинистое вещество, основной компонент которого каолинит. В этой примеси -кварцевый песок, органическое вещество и мине -ралы железа в виде сульфидов, оксидов и пирита (табл. 1).

Таблица 1.

Химический состав исходных каолиновых глин

№ Каолин Химический состав, масс %

Stoi АЬОз Fe2O3 Na2O K2O CaO MgO

1 Необожженный 54,30 23,50 0,47 0,081 0,38 0,30 0,167

2 Обожженный 57,57 24,37 0,45 0,175 0,40 0,84 0,233

3 Обогащенный 53,57 37,78 0,43 0,040 0,72 0,14 0,50

По гранулометрическому составу глины Ангрена относятся к крупночешуйчатым, причём фракция с размерами частиц менее 0,001 мм наиболее богата каолинитом, а крупная состоит главным образом из примесей.

По составу вторичные каолины включают А1203 -(23-27%), 8102 - (56-60%). В незначительных количествах присутствуют примеси Бе203, Мg0, СаО, №20, К2О, минералы группы кремнезема (кварц, опал, халцедон), остатки зёрен полевых шпатов, чешуек слюды.

Из известных способов переработки алюминий-содержащего сырья для условий нашей Республики наиболее приемлемы кислотные методы [1, 3 -7]. Поэтому наши исследования были направлены на получение глинозема азотнокислотным разложением каолиновых глин Ангренского месторождения.

Для исследований использовали каолин состава (масс. %): ЛЪ0з - 23,50;

8102 - 54,30; Бе20з - 0,47; К20 - 0,38; Са0 - 0,30. Ввиду того, что обжиг каолиновых глин оказывает существенное влияние на процесс выщелачивания исходный каолин прокаливали в течение 2 часов при температуре 650 °С [2]. Состав прокаленного каолина ЛЪ03 - 25,00%; 8Ю2 - 57,57%; Бе203 - 0,50%;

Mg0 - 0,18%. Для исследований использовали автоклав объемом 100 мл, снабженный манометром. В автоклав загружали каолин, серную кислоту и выдерживали при заданной температуре в течение заданного времени. Полученные растворы выщелачивания анализировали на содержание алюминия и железа известными методами химического анализа [1, 2, 4 - 8].

Изучено влияние технологических параметров и нормы азотной кислоты, температуры и продолжительности процесса выщелачивания на степень извлечения алюминия и железа в растворы азотной кислоты. В таблице 2 приведены данные влияния концентрации азотной кислоты на степень извлечения алюминия и железа из прокаленного каолина.

Исследовано влияние концентрации кислоты 30-65% при постоянных других параметрах - нормы азотной кислоты 100% от стехиометрии, температуры 100°С и продолжительности процесса выщелачивания 1 час. Выявлено, что максимальная степень извлечения алюминия в раствор 91,48% достигается при концентрации азотной кислоты 40%. При этом степень извлечения железа составляет 18,08%.

№ 7 (52)

ЛД1

да

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

июль, 2018 г.

Таблица 2.

Влияние концентрации азотной кислоты на степень извлечения алюминия и железа

из прокаленных каолиновых глин

№ СнNO3, % Степень извлечения, %

AhO3 Fe2O3 К2О СаО МgО ^О

1 30 83,09 14,23 11,4 23,91 6,63 4,98

2 40 91,48 18,08 14,48 30,38 8,24 6,33

3 50 88,08 18,38 14,72 30,88 8,56 6,43

4 60 77,4 13,6 10,6 20,8 5,75 4,32

5 65 69,91 8,29 6,64 13,93 3,86 2,9

В таблице 3 приведены данные влияния нормы что максимальная степень извлечения алюминия

азотной кислоты на степень извлечения алюминия и достигается при норме 100% и более.

железа в 40% раствор азотной кислоты. Установлено,

Таблица 3.

Влияние нормы азотной кислоты на степень извлечения алюминия и железа

№ Норма, % Степень извлечения, %

AhO3 Fe2O3 К2О СаО МgО ^О

1 50 58,12 9,84 7,88 16,583 4,58 3,44

2 60 79,10 15,78 12,64 26,5 7,34 5,51

3 80 88,80 17,71 14,07 29,36 8,14 6,07

4 90 90,62 18,07 14,38 29,86 8,36 6,23

5 100 91,48 18,08 14,48 30,36 8,51 6,31

6 105 91,60 18,10 14,83 30,86 8,58 6,4

7 110 91,68 18,12 15,08 31,3 8,63 6,46

8 125 91,78 20,79 15,58 32,12 8,70 6,54

Так, если при норме 100% и постоянстве других параметров степень извлечения составляет 91,48%, то при норме 125% от стехиометрии она составляет 91,78%. Увеличение нормы кислотного реагента свыше 100% приводит к повышению степени извлечения в раствор окислов железа до 20,79%. При повышении нормы кислоты на 25% степень извлечения алюминия повышается на 0,30%, тогда как степень извлечения железа увеличивается на 2,71%, что нежелательно. Оптимальной нормой кислоты является 100%.

Исследования продолжительности процесса выщелачивания показали, что увеличение времени выщелачивания с 2 до 3 часов 40% азотной кислотой при норме кислоты 100%, температуре 100°С повышает степень извлечения алюминия из прокаленных каолиновых глин с 92,98% до 94,38% (табл. 4). При продолжительности процесса извлечения 1 час степень извлечения алюминия составляет 91,48%, железа достигает 18,08%.

Таблица 4.

Влияние продолжительности процесса на степень извлечения алюминия и железа

из прокаленных каолиновых глин

№ Время, час Степень извлечения, %

AhO3 Fe2O3 К2О СаО МgО ^О

1 30 80,10 17,78 14,24 29,86 8,27 6,21

2 45 88,00 17,88 14,3 30,00 8,33 6,26

3 60 91,48 18,08 14,48 30,16 8,4 6,31

4 90 92,4 20,80 18,25 36,00 9,82 7,09

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5 120 92,98 28,06 22,47 46,80 13,05 9,79

6 150 93,68 29,00 22,89 48,00 13,45 10,05

7 180 94,38 29,30 23,19 48,30 13,47 10,10

№ 7 (52)

ЛД1

да

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

июль, 2018 г.

Температура оказывает существенное влияние на степень извлечения алюминия из каолина (табл. 5). Так при температуре выщелачивания 50 °С степень извлечения составляет 19,37%, при 80°С 60,92% и

Влияние температуры на степень извлечения а

при 110 °С достигает 94,68%. Для достижения максимального извлечения алюминия из прокаленных каолиновых глин необходимо повысить температуру свыше 110 °С.

Таблица 5.

ия и железа из прокаленных каолиновых глин

№ t, °С Степень извлечения, %

AhO3 Fe2O3 К2О СаО МgО ^2О

1 50 19,37 8,81 7,05 14,79 4,09 3,07

2 60 30,80 11,60 8,67 20,20 5,00 4,00

3 70 45,00 13,66 10,56 24,00 6,00 4,86

4 80 60,92 15,78 12,62 26,49 7,32 5,49

5 90 78,00 17,10 13,87 28,80 8,03 6,00

6 100 91,48 18,08 14,46 30,35 8,38 6,29

7 110 94,68 18,7 14,66 32,00 8,69 6,45

Таким образом, проведенные исследования по параметрами являются концентрация азотной кис-

выщелачиванию алюминия из прокаленных при лоты 40%, норма не менее 100% от стехиометрии

650 °С каолиновых глин Ангренского месторожде- и продолжительность процесса не менее 1 часа при

ния азотной кислотой показали возможность полу- температуре 100-110 °С. При этом степень извлече-

чения растворов нитрата алюминия. Оптимальными ния алюминия составляет 91,48%, железе 18,08%.

Список литературы:

1. Ваккосов С.С., Мавлонов А.С., Мирзакулов Х.Ч., Икрамов А. «Взаимодействие компонентов глиноземсодер-жащего сырья с азотной кислотой». Сборник трудов НТК «Проблемы внедрения инновационных идей, технологий и проектов в производство». Джиззак. 2010. - С. 59-61.

2. ГОСТ 12966-85. Техническая условия. Алюминия сульфат техническая очищенный. ИПК Издательство стандартов, 1999. 12 с.

3. Закиров М.З., Гончаренко А.И. «Каолин Ангренского месторождения ипути их использования». В кн.: Генезис и ресурсы каолинов и огнеупорных глин. - М.: Наука, 1990.

4. Лайнер Ю.А. «Комплексная переработка алюминийсодержащего сырья кислотными методами». М.: Наука, 1982. - 208 с.

5. Пак А.И., Чиж Л.М. «Первичные и вторичные каолины Западного Узбекистана». В кн.: Генезис и ресурсы каолинов и огнеупорных глин. М.: Наука, 1990.

6. Панов А.А. «Состояние и перспективы развития кислотных способов получения глинозема». Материалы международной конференции «Цветные металлы - 2012». Красноярск, 2012. - С. 272-277.

7. Кенжаев М.Э., Исламова М.Ш., Мирзакулов Х.Ч. Исследование влияния процесса прокалки на извлечение окиси алюминия из Ангренских каолинов // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2017. № 4(37). http://7universum.com/ru/tech/archive/item/4678

8. Химический анализ силикатных материалов. Министерство образование Российской Федерации Томский политехнический университет, ТОМСК 2007, 28 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.