CC BY
79
№ 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: [email protected]
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.
