Научная статья на тему 'Исследование процесса выщелачивания алюминия из каолиновых глин Ангренского месторождения'

Исследование процесса выщелачивания алюминия из каолиновых глин Ангренского месторождения Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
533
86
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АЛЮМОСИЛИКАТ / КАОЛИН / АЛЮМИНИЙ / СУЛЬФАТ АЛЮМИНИЯ / ПРОКАЛКА / СЕРНАЯ КИСЛОТА / ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ / СТЕПЕНЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ / ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ / ALUMINOSILICATE / CAOLIN / ALUMINUM / ALUMINUM SULPHATE / CALCINATION / SULFURIC ACID / LEACHING / DEGREE OF EXTRACTION / CHEMICAL CONTENTS

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Мамаджанов Зокир Нематжанович, Шамшидинов Исраилжон Тургунович

Приведены результаты исследований по вовлечению каолиновых глин Ангренского месторождения в процессе получения сульфата алюминия эффективного коагулянта. Показано, что прокалка каолиновых глин при температуре 650ОС в течение 2 часов позволяет повысить степень извлечения алюминия до 96,1%. Максимальная степень извлечения алюминия при концентрации серной кислоты 60% составляет 97,1%, степень извлечения железа при этом 82,5%. При повышении нормы серной кислоты с 50% до 125% степени извлечения алюминия и железа возрастают и достигают значений 78,2-99,8% и 84,6-88,8%. С повышением концентрации серной кислоты с 50% до 55% и 60% степень извлечения железа снижается с 83,5% до 82,5% при норме кислоты 100%, алюминия возрастает с 75,7 до 97,1%.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Мамаджанов Зокир Нематжанович, Шамшидинов Исраилжон Тургунович

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

STUDY OF THE PROCESS OF LEACHING ALUMINUM FROM CAOLIN CLAYS OF THE ANGREN DEPOSIT

The results of research on the involvement of caolin clays of Angren deposit in the process of obtaining aluminum sulfate an effective coagulant are presented. It is shown that calcination of caolin clays at 650° C for 2 hours makes it possible to increase degree of aluminum recovery to 96.1%. The maximum degree of extraction of aluminum at concentration of sulfuric acid 60% is 97.1%, the degree of iron recovery is 82.5%. With an increase in the sulfuric acid rate from 50% to 125%, the aluminum and iron recovery rates increase and reach 78.2-99.8% and 84.6-88.8%. With an increase concentration of sulfuric acid from 50% to 55% and 60%, the degree of recovery iron decreases from 83.5% to 82.5% with an acid rate of 100%, aluminum increases from 75.7 to 97.1%.

Текст научной работы на тему «Исследование процесса выщелачивания алюминия из каолиновых глин Ангренского месторождения»

№ 3 (48)

март, 2018

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ АЛЮМИНИЯ ИЗ КАОЛИНОВЫХ ГЛИН АНГРЕНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Мамаджанов Зокир Нематжанович

ассистент Наманганского инженерно-строительного института 160103, Республика Узбекистан, г. Наманган, ул. И.Каримова, 12 E-mail:zokirjon. mamadjanov. 79@mail. ru.

Шамшидинов Исраилжон Тургунович

проф. Наманганского инженерно-строительного института 160103, Республика Узбекистан, г. Наманган, проспект Мингчинор, ул. Завкий, 10

E-mail: israiljon2010@mail.ru

STUDY OF THE PROCESS OF LEACHING ALUMINUM FROM CAOLIN CLAYS

OF THE ANGREN DEPOSIT

Zokir Mamadjanov

assistant of Namangan engineering-construction institute 160103, Republic of Uzbekistan, Namangan town, I.Karimov st., 12

Israiljon Shamshidinov

professor of Namangan engineering-construction institute 160103, Republic of Uzbekistan, Namangan town, prospectusMingchinor, Zavkiy st,. 10

АННОТАЦИЯ

Приведены результаты исследований по вовлечению каолиновых глин Ангренского месторождения в процессе получения сульфата алюминия - эффективного коагулянта. Показано, что прокалка каолиновых глин при температуре 650ОС в течение 2 часов позволяет повысить степень извлечения алюминия до 96,1%.

Максимальная степень извлечения алюминия при концентрации серной кислоты 60% составляет 97,1%, степень извлечения железа при этом 82,5%.

При повышении нормы серной кислоты с 50% до 125% степени извлечения алюминия и железа возрастают и достигают значений 78,2-99,8% и 84,6-88,8%. С повышением концентрации серной кислоты с 50% до 55% и 60% степень извлечения железа снижается с 83,5% до 82,5% при норме кислоты 100%, алюминия возрастает с 75,7 до 97,1%.

ABSTRACT

The results of research on the involvement of caolin clays of Angren deposit in the process of obtaining aluminum sulfate - an effective coagulant are presented. It is shown that calcination of caolin clays at 650° C for 2 hours makes it possible to increase degree of aluminum recovery to 96.1%.

The maximum degree of extraction of aluminum at concentration of sulfuric acid 60% is 97.1%, the degree of iron recovery is 82.5%.

With an increase in the sulfuric acid rate from 50% to 125%, the aluminum and iron recovery rates increase and reach 78.2-99.8% and 84.6-88.8%. With an increase concentration of sulfuric acid from 50% to 55% and 60%, the degree of recovery iron decreases from 83.5% to 82.5% with an acid rate of 100%, aluminum increases from 75.7 to 97.1%.

Ключевые слова: алюмосиликат, каолин, алюминий, сульфат алюминия, прокалка, серная кислота, выщелачивание, степень извлечения, химический состав.

Keywords: aluminosilicate, caolin, aluminum, aluminum sulphate, calcination, sulfuric acid, leaching, degree of extraction, chemical contents.

Алюмосиликаты, т.е. каолинитовые, монтморил-лонитовые глины, алуниты и другие минералы являются очень ценным сырьем в производстве огнеупоров, керамики и используются для получения бумаги,

сульфата алюминия, глинозема и др. химических веществ.

Из алюмосиликатов большое народнохозяйственное значение имеют каолины, алуниты, нефе-

Библиографическое описание: Мамаджанов З.Н., Шамшидинов И.Т. Исследование процесса выщелачивания алюминия из каолиновых глин Ангренского месторождения // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2018. № 3(48) . URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/5642

№ 3 (48)

лины, бокситы, монтмориллониты. Они используются в алюминиевом производстве, из них изготавливают фарфор, керамзит, глиняную посуду, сувениры, силикатные кирпичи, бентопорошки и др.

Каолины относиться к группе мономинеральных глин. Глины отличаются от каолинов более высокой дисперсностью частиц каолинита, большей пластичностью, способностью спекаться при высоких температурах и содержат более 50% минерала каолинита -Л1281205(0И)4. В глинах преобладают частицы менее 2 мкм, в каолинах - менее 5 мкм.

В Узбекистане разведано 2 крупных месторождения каолина - Ангренское в Ташкентской и Альянс -в Самаркандской областях [2, 5].

Однако, каолинитовые глины из-за низкого содержания алюминия (А1203 = 13-25%), высокого содержания железа (Ре20з = 1,5-6,0% иногда до 12%) и оксида кремния (30-80%) в настоящее время не перерабатываются. На окраинах города Ангрен имеется более 0,45 миллиарда тонн серых вторичных каолинов, состава АЪОз = 19-25%; Бе20з = 1,5-4,5%; 8Ю2 = 40-58% и др.

Сырьевые ресурсы алюминия разнообразны, имеют свойственный только им состав, отличаются кристаллической структурой вследствие чего отличаются по выходу основного вещества при кислотно-щелочной переработке. Поэтому необходимо для каждого вида сырья проведение отдельных научных и технологических подходов, выбор наиболее подходящих методов переработки. Известные в мировой практике технологии не приемлемы для переработки каолиновых глин Ангренского месторождения.

Кислотные методы переработки алюминийсо-держащего сырья предусматривают стадию предварительного обжига для перевода алюмосиликатов в более растворимую в кислотах форму.

Интерес к азотнокислотному вскрытию алюми-нийсодержащего сырья связан с легкостью регенерации кислоты путем термического гидролиза. При вскрытии непрокаленного аргиллита и боксита 40% кислотой степень извлечения не превышает 35-54%, соответственно. Использование предварительного обжига при температуре 650-7500С в течение 3 часа позволяет повысить степень извлечения алюминия до 81,6 и 98,32% соответственно [1].

Степень извлечения оксида алюминия из владимирских каолинов 20%-ной Н2804, не превышает 23% [6]. С увеличением температуры обжига образуется высокоактивный метакаолинит, легко разлагаемый серной кислотой по реакции:

АЪ0з • 2SiO2 + 3И2804 = ЛЪ(804)з + 28Ю2+ 3И20

(1)

Степень извлечения оксида алюминия в раствор в результате этого резко повышается до 90%. С увеличением температуры обжига до 8500С и особенно до 9000С извлечение алюминия в раствор снижается,

март, 2018 г.

что объясняется образованием у-Л1203 и муллита, труднорастворимых в серной кислоте [4]. Кремнезем в растворах Н2804 растворяется незначительно, и его содержание в сульфатном растворе невелико (0,1-0,2 г/дм3).

Сульфат алюминия являются наиболее эффективным и широко применяемым коагулянтом, который находит широкое применение в промышленности при очистке производственных и сбросных вод, водоподготовке, в целлюлозно-бумажной промышленности, дублении кожи, крашении тканей [3]. Однако, несмотря на наличие мощной сырьевой базы для производства коагулянтов на основе солей алюминия они в Республике не производятся и завозятся в большем количестве из-за рубежа.

Поэтому исследования, направленные на переработку имеющихся каолиновых глин, на получение коагулянта - сульфата алюминия являются актуальными.

С целью переработки каолиновых глин Ангрен-ского месторождения на сульфат алюминия изучено влияние продолжительности процесса термообработки каолиновых глин, нормы и концентрации серной кислоты, температуры, продолжительности процесса разложения каолина растворами серной кислоты на степень извлечения оксида алюминия в раствор.

Для исследований использовали каолиновые глины Ангренского месторождения, содержащие (масс. %): Л1203 = 21,73; Бе203 = 1,68; 8Ю2 = 65,2; ТЮ2 = 0,4; СаО = 0,4; М§0 = 0,65; = 0,8; 803 = 0,6; п.п.п. = 8,5.

На рисунке 1 приведены данные влияние продолжительности прокалки при температуре 650ОС на степень извлечения оксидов алюминия и железа в раствор 60%-ной серной кислоты при ее норме 100%.

Из рисунка видно, что с увеличением продолжительности прокалки с 30 мин до 300 мин степень извлечения алюминия повышается с 56,5% до 96,1%, при этом степень извлечения железа составляет 81,8%. Повышение продолжительности прокалки свыше 1 часа практически не влияет на степень извлечения оксидов алюминия и железа.

Дальнейшие исследования были направлены на изучения влияния технологических параметров на степень извлечения оксидов алюминия и железа из прокаленных каолиновых глин Ангренского месторождения.

Влияние концентрации серной кислоты изучали при 100%-ной норме, температуре 800С и продолжительности процесса 1 час. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Из таблицы видно, что максимальная степень извлечения оксида алюминия отмечается при концентрации серной кислоты 60%. При этом степень извлечения алюминия составляет 97,1%, а железа 82,5%.

О 50 100 150 200

Время, мин

Рисунок 1. Влияние продолжительности процесса прокалки на степень извлечения: 1 - АЬОз, 2 - ¥в20з

Таблица 1.

Влияние концентрации серной кислоты на степень извлечения алюминия из прокаленного каолина

Концентрация Ш804, % Степень извлечения, %

ЛЬОэ Fe20з

20 5,1 51,1

30 30,3 65,4

40 54,8 76,3

50 78,4 83,6

60 97,1 82,5

70 85,2 67,2

80 69,0 48,3

90 47,6 27,8

В таблице 2 приведены данные влияния нормы 60%, температуре 800С и продолжительности про-серной кислоты на степень извлечения оксидов алю- цесса 1 час. миния и железа при концентрации кислоты 50, 55 и

Таблица 2.

Влияние нормы и концентрации серной кислоты на степень извлечения оксида алюминия из

прокаленного каолина

Норма Ш804, % Степень извлечения, %

ЛЬОз Fe20з

И2804 - 50%

50 36,4 33,6

75 59,5 63,6

100 75,7 83,5

125 78,2 88,8

И2804 - 55%

50 40,7 30,3

75 67,1 62,7

100 89,4 83,1

125 92,8 87,4

И2804 - 60%

50 43,6 28,2

№ 3 (48)

март, 2018

75 71,8 61,8

100 97,1 82,5

125 99,8 84,6

Из таблицы 2 видно, что с повышением нормы серной кислоты степени извлечения оксидов алюминия и железа возрастают и достигают значений 78,299,8 % и 84,6-88,8%, соответственно. Однако, с повышением концентрации серной кислоты с 50% до 60% степень извлечения окислов железа в раствор снижается. Так, при норме серной кислоты 100% степень извлечения оксида алюминия повышается с 75,7 до 97,1%, тогда как степень извлечения оксида железа снижается с 83,5 до 82,5%.

Приведенные исследования показали возможность переработки каолинов Ангренского месторождения сернокислотным методом. Для этого необходимо каолиновые глины прокалить при температуре 650-700ОС в течение не менее 1 часа, а выщелачивание осуществлять серной кислотой с концентрацией 60% при норме кислоты не менее 100% из расчете на оксиды металлов. При этом степень извлечения алюминия составляет 97,1%, железа 82,5%.

Список литературы:

1. Вайтнер В.В., Калиниченко И.И. Выщелачивание аргиллита азотной кислотой // Журнал «Вестник УГТУ-УПИ», № 3 (23), 2003. - С. 185-191.

2. Геология и полезные ископаемые Республики Узбекистан / Т.Н. Долимов, Т.Ш. Шаякубов и др. Редкол.: Т.Ш. Шаякубов. - Т.: Университет, 1998. - С. 602-603.

3. Запольский А.К, Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: Свойства. Получения. Применения. - Л.: Химия, 1987. - 208 с.

4. Лайнер Ю.А. Комплексная переработка алюминийсодержащего сырья кислотным способами. - М.: Наука, 1982. - С. 72.

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. - С. 94-96.

6. Петров В.П. Условия образования каолинов и их свойства //Каолины. - М.: Наука, 1974. - 152 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.