Исследование процесса выщелачивания оксида магния из магнезита саткинского месторождения с использованием угольной кислоты Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

чении скорости нагрева с 10 до 40 град./мин начальная температура обжига увеличивается с 500 до 570°С, конечная температура обжига - с 700 до 800°С, общее время обжига уменьшается с 70 до 18 мин, время процесса декарбонизации - с 20 до 5 мин.

Список литературы

1. Смертин В.А., Самусенко В.И. Опыт и перспективы обогащения магнезитовых руд Саткинского месторождения // Огнеупоры. 1985. №6. С.32-38.

2. Барановский Н.И. Флотационное обогащение магнезитов Са-винского месторождения с учетом комплексного использования сырья // Огнеупоры. 1980. № 7. С.20-23.

3. Сиваш В.Г., Перепелицын В.А., Митюшов Н.А. Плавленый пере-клаз. Екатеринбург: Уральский рабочий, 2001. 584 с.

4. Химические методы обогащения магнезита / Д.И. Гавриш, К.К. Стрелов, Ю.М. Галкин и др. // Огнеупоры. 1977. №2. С.1723.

5. Особенности технологии обогащения природного и каустического магнезита солянокислым методом / К.В. Симонов, В.Н. Коп-телов, Е.Б. Глезер и др. // Огнеупоры. 1980. № 7. С.14-18.

УДК 666.7

С.П. Клочковский, А.Н. Смирнов, Ю.В. Шебалина

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ОКСИДА МАГНИЯ ИЗ МАГНЕЗИТА САТКИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ

В работе рассмотрены вопросы подготовки и очистки природного магнезита Саткинского месторождения (Челябинская область) от нежелательных примесей. Чистый минерал магнезит содержит 47,6% МдО и 52,4% СО2. Главные примеси в кристаллическом магнезите - это доломит, кальцит и кварц, оксиды железа. Особенно вредны в сырье примеси минералов, содержащие оксид

© Клочковский С.П., Смирнов А.Н., Шабалина Ю.В., 2010

кальция и кремнезем. При большом содержании SiO2 и отношении CaO/SiO2 < 2 образуются легкоплавкие соединения монтичеллит и мервинит. Примесь Fe2O3 вредна, поскольку она снижает огнеупорность магнезита [1]. Средний состав руд саткинского месторождения приведен в табл.1.

Таблица 1

Средний состав руд саткинского месторождения, %

Компоненты MgO AhOз SiO2 CaO Fe2Oз

Сырая руда 44,50 0,31 2,39 2,55 0,95

Прокаленная руда 87,80 0,61 4,71 5,03 1,87

Кроме того, нами были проведены исследования по определению основных факторов, влияющих на полноту и скорость выщелачивания оксида магния из магнезита Саткинского месторождения с использованием угольной кислоты.

Известно несколько методов химического обогащения: солянокислый, с гидролизом хлористого магния, бикарбонатный, аммонийный [1]. Наиболее перспективным, на наш взгляд, является би-карбонатный метод, который был использован в нашей работе. Поскольку процесс выщелачивания является гетерогенным, то увеличение удельной поверхности обожженного магнезита будет способствовать его интенсификации. В работе [2] была получена зависимость удельной поверхности обожженного магнезита от температуры и времени отжига (рис.1).

Как видно из рисунка, удельная поверхность максимальна («80 м2/г) при двухчасовом отжиге и температуре отжига 6500С. Однако, как показали исследования, в этом случае часть магнезита остается неразложившейся, поэтому параметры обжига, в нашем случае, соответствовали точке «А», т.е. температуре 7000С и продолжительности 3 ч.

Реакторы для выщелачивания могут быть различной конструкции (например, с механическим перемешиванием пульпы или пневматическим перемешиванием с аэролифтной трубой [3]).

В работе в качестве реакторов мы использовали пластмассовые контейнеры, которые помещались на вибростенд, что обеспечивало перемешивание пульпы и раствора. Вода, используемая для получения пульпы, предварительно насыщалась СО2. В процессе выщелачивания через пульпу пропускался диоксид углерода под давлением одна атмосфера. Размер частиц обожженного магнезита составлял от 0,2 до 0,6 мм, а для отделения взвеси использовали центрифугу. Выщелачивание проводили при комнатной

температуре, поскольку, как было установлено, температура слабо влияет на скорость выщелачивания. Экспериментально определено, что за три часа выщелачивания при этих условиях в раствор переводится не менее 80% МдО, содержащегося в обожженном магнезите.

2

Рис. 1. Зависимость удельной поверхности (м /г) обожженного магнезита от температуры и времени отжига

В табл. 2 приведены результаты химического анализа образцов, которые были получены с использованием рассмотренной технологии. Как видно из табл. 2, содержание диоксида кремния уменьшилось более чем в 5 раз, а оксида кальция на порядок.

Таблица 2

Химический состав сырого, прокаленного и обогащенного магнезита

№ п/п Наименование Массовая доля,%

MgO AhOз SiO2 CaO Fe2Oз ЛГОпрк MgOпрк

1 Сырой магнезит 46,6 0,20 0,70 0,45 1,27 50,8

2 Прокаленный* 90,5 0,35 1,25 1,12 2,28 4,12 94,88

3 Обогащенный 89,4 0,04 0,20 0,10 0,27 9,50 99,3

* Прокаливание при 16000С.

Для определения зависимости скорости выщелачивания от температуры были проведены эксперименты в температурном интервале от 14 до 360С. Поскольку растворимость СО2 с ростом температуры падает (в одном литре воды растворимость СО2

уменьшается от 1,19 л при 150С до 0,53 л при 400С), то во всех экспериментах содержание диоксида углерода в одном литре воды, используемой для получения пульпы, было 0,5 л. Кроме того, для поддержания постоянной концентрации СО2 в процессе выщелачивания, через раствор пропускался диоксид углерода под давлением 0,5 атм и скорости пропускания 150 мл/мин. Как отмечалось ранее, для перемешивания пульпы и раствора мы использовали вибростенд, режим работы которого соответствовал, примерно, вращению мешалки со скоростью 100 об./мин. Содержание магния в раствор устанавливали титрованием аликвоты (5мл) 0,1Н раствором комплексона - III, а в качестве индикатора использовали эриохром черный.

Кинетические кривые, демонстрирующие зависимость доли MgO, перешедшей в раствор (а), от времени выщелачивания (г) для максимальной (360С) и минимальной (140С) температуры, приведены на рис. 2. Для устранения влияния размера частиц на скорость выщелачивания определение скорости выщелачивания при данной температуре проводили в точках, соответствующих одинаковой доле извлеченного МдО (а = 0,12, точки 1, 2 на рис. 2).

г

О 10 20 30 40 50 Т. мин

Рис. 2. Зависимость доли МдО, перешедшей в раствор (а), от времени выщелачивания (г), для максимальной (309 К) и минимальной (287 К) температуры

Величину эффективной энергии активации (Еф) определили, используя линейную форму уравнения Аррениуса - логарифм скорости от обратной температуры (табл. 3, рис. 3) . Най-

денное значение Еф = 17,39 кДж/моль, а также слабая зависи-

мость скорости выщелачивания от температуры позволяют сделать вывод, о том, что процесс выщелачивания контролируется диффузией. Вероятно, этот вывод будет справедлив и при промышленных способах извлечения МдО бикарбонатным способом.

I. П V

■5,6 • •5,7 ■ ■5,8 ■ ■5,9 ■

■6 -3,2

Рис. 3. Зависимость логарифма скорости выщелачивания (Ыу) от обратной температуры (103 /Т , К-1)

Таблица 3

1

Зависимость скорости выщелачивания у =- (моль-)

ёт

от температуры

у*103 (mole-1) 2,59 2,67 3,08 3,62

- £пу 5,96 5,93 5,78 5,62

T, K 287 294 301 309

- Т 3,48 3,40 3,32 3,24

Выводы

1. Выявлены основные факторы, влияющие на полноту и скорость выщелачивания оксида магния из магнезита Саткинского месторождения с использованием угольной кислоты.

2. Определены параметры обжига магнезита Саткинского месторождения для последующего выщелачивания с использованием угольной кислоты: температура 7000С, продолжительность отжига 3 ч.

3. Энергия активации процесса выщелачивания оксида магния из обожженного магнезита составляет 17,39 кДж/моль, а сам процесс контролируется диффузией.

4. Применение установленных закономерностей позволяет получать продукт с содержанием оксида магния 98 - 99% и диоксида кремния менее 0,3%.

Список литературы

1. Стрелков К.К., Мамыкин П.С. Технология огнеупоров. М.: Металлургия, 1978.

2. Kinetic study of carbonation of MgO slurries / A.I. Ferna'ndez, J.M. Chimenos, M. Segarra, M.A. Ferna'ndez, F. Espiell // Hydrometallurgy. 1999. № 53. Р. 155-167.

3. Погорелый А.Д. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1971.

УДК 622.765.063:622.33

В.Н. Петухов, М.С. Лимарев, Д.А. Кубак

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

ИССЛЕДОВАНИЕ ФЛОТАЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ НОВОГО РЕАГЕНТА, СОДЕРЖАЩЕГО В ГРУППОВОМ ХИМИЧЕСКОМ СОСТАВЕ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ ПРИ ФЛОТАЦИИ УГЛЕЙ

На сегодняшний день наблюдается увеличение роста добычи углей при повышенном уровне механизации, что приводит к высокому содержанию тонких классов повышенной зольности в рядовых углях. Помимо этого, ухудшение сырьевой базы углеобогатительных фабрик связано с ростом добычи труднообогатимых углей и повышением требований к качеству угольной продукции.

© Петухов В.Н., Лимарев М.С., Кубак Д.А., 2010