CC BY
48
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2013, том 56, №3_
МЕТАЛЛУРГИЯ
УДК 669.054:669.071
П.Т.Салимова, Дж.Р.Рузиев, Х.Э.Бобоев, Б.С.Азизов, член-корреспондент АН Республики Таджикистан Х.Сафиев
КИНЕТИКА СПЕКАНИЯ МУСКОВИТОВЫХ РУД МЕСТОРОЖДЕНИЯ «КУРГОВАД» С ОТХОДАМИ ШЛАМОВОГО ПОЛЯ ГУП «ТАЛКО»
Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт металлургии»
ГУП «ТАлКо»
В работе приведены результаты исследований кинетики процесса спекания глинозёмсодер-жащих мусковитовых руд месторождения «Курговад» с отходами шламового поля производства алюминия. Найденная величина кажущейся энергии активации (47.25 кДж/моль) свидетельствует о протекании процесса в кинетической области.
Ключевые слова: глинозёмсодержащее сырьё - мусковитовые руды - отходы производства алюминия - производство глинозёма - спекательный способ - кинетика процесса - энергия активации -кинетическая область.
Исходя из наличия значительных запасов высококремнистого глинозёмсодержащего сырья в Республике Таджикистан, исследование механизма и кинетики протекания отдельных переделов спе-кательного способа и его переработки является необходимым этапом для разработки технологии получения глинозёма. В этом плане совместная переработка высококремнистого сырья с углерод-, фтор-, сульфатсодержащими отходами производства является одним из путей решения проблемы, так как они, благоприятно влияя на ход протекания процесса, могут повысить выход конечного продукта [1].
Теоретической и практической базой для решения поставленной задачи служили физико-химические данные и технологические разработки по производству глинозёма спеканием глинозём-содержащего сырья сульфатом натрия, щелочной способ производства криолита, а также проведённые в Таджикистане работы по переработке промышленных отходов ГУП «ТАлКо» и других промышленных предприятий республики [2-4].
В качестве исходного сырья при спекании были использованы:
- мусковит месторождения «Курговад»,
- шлам газоочистки,
- фтор-, сульфатсодержащий осадок (образующийся при упаривании и охлаждении растворов шламовых полей), составы которых представлены в табл. 1.
Адрес для корреспонденции: Сафиев Хайдар. 734003. Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Х.Хакимзаде, 17, Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт металлургии» ГУП «ТАлКо». E-mail: [email protected], [email protected].
Таблица 1
Химический состав исходного сырья, мас.%
Компоненты Мусковит Шлам газоочистки Сульфатсодержащий осадок
SiO2 56.3 0.8-1.5
27.5 8.0-12.0 -
Fe2Oз 7.7 0.5-1.2 -
CaО 1.7 - -
^ 4.6 - -
Na2O 1.5 - -
MgO 1.6 - -
C - 15.0-24.0 0.3-0.5
NaF - 3.1-5.0 10.0-12.0
Na2SO4 - 5.0-14.0 75.0-84.0
NaНCOз+Na2COз - 4.0-10.0 3.0-4.5
NaзAlF6 - 15.0-26.0 -
Кинетика процесса спекания исследовалась в изотермических условиях при оптимальном составе шихты ^мусковит : mшлам : mсульф.ос. = 1.0 : 3.4 : 2.0) в интервале температур 700...950°С с выдержкой шихты в муфельной печи в течение 45-120 мин.
Как видно из рис.1, с увеличением температуры и времени спекания степень извлечения возрастает. При этом кинетические кривые до 800°С имеют практически прямолинейный характер, а при 850. 950°С вначале прямолинейный, затем - параболический.
Рис.1. Зависимость степени извлечения Al2O3 от времени при различных температурах.
Эти кривые хорошо описываются уравнением первого порядка:
^ = к(1 -а). ёт
(1)
После несложных преобразований это уравнение можно представить в виде:
кт
18(1 -а) =
2.303
(2)
. 1
Затем из графика зависимости 1§- от т (рис. 2а) были найдены значения констант скоро-
1 -а
стей.
Зависимость константы скорости реакции от температуры может быть описана уравнением Аррениуса в виде:
^ к = ^ к0--
Е
(3)
2.303ЯТ
Как видно из графика зависимости константы скорости от температуры в координатах
, , 1
щ к -— (рис. 2б), все экспериментальные точки хорошо укладываются в прямую линию.
Рис. 2. Зависимость а) - от времени; б) ^ к от обратной абсолютной температуры.
1 -а
Из тангенса угла наклона прямой (52°) по формуле:
Е = 2.303R\tgа\£
(4)
кДж
была определена эмпирическая энергия активации (Е = 47.25-), величина которой свидетельст-
моль
вует о протекании процесса в кинетической области. Независимость скорости реакции от перемешивания и её рост при повышении температуры подтверждают данный вывод. Исходя из значения энергии активации, по формуле:
к = к вкт
(5)
Е
были рассчитаны величины предэкспоненциального множителя уравнения Аррениуса (к0), значение которых представлены в табл. 2.
Таблица 2
Значения к и к0 при различных температурах
Кинетические характеристики Температура, К
973 1023 1073 1123 1173 1223
Константа скорости (к102), мин-1 0.3205 0.4284 0.5635 0.7677 0.9025 1.0571
Предэкспоненциальный множитель (ko•102), мин-1 0.1859 0.5544 8.3613 7.3307 7.6193 6.7384
Проведенные исследования и значения кинетических характеристик дают возможность выбора рационального режима осуществления процесса спекания.
Поступило 25.01.2013 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. МирсаидовУ.М., Азизов Б.С., Сафиев Х.С., Рузиев Д.Р., Лангариева Д.С.и др. - Сб. трудов между-нар. научно-практ. конф. «Производство. Технология. Экология». - М., 2000, с.760-763.
2. Азизов Б.С., Сафиев Х.С., Рузиев Дж.Р. Комплексная переработка отходов производства алюминия. - Душанбе: ЭР-граф, 2005, 150 с.
3. Мирсаидов У.М., Сафиев Х.С., Азизов Б.С., и др. Способ переработки отходов производства алюминия с местным минеральным сырьем. Патент Республики Таджикистан, 364, 2003.
4. Кабиров Ш.О., Сафиев Х., Азизов Б.С. и др. Способ комплексной переработки твёрдых фторсо-держащих отходов производства алюминия. Малый патент Республики Таджикистан ^515 от 28.05.2012г.
П.Т.Салимова, Ч,.Р.Рузиев, Х.Э.Бобоев, Б.С.Азизов, ^.Сафиев КИНЕТИКАИ ПУХТАНИ МАЪДАЩОИ МУСКОВИТДОРИ КОНИ «КУРГОВАД» БО ПАРТОВ^ОИ МАЙДОЩОИ ШЛАМИИ КВД «ШИРКАТИ АЛЮМИНИЙИ ТОЧ,ИК»
Муассисаи давлатии «Пажу^ишго^и илмию тащицотии метуллурия»-и КВД «Ширкати Алюминийи Тоцик»
Дар мадола натичахои тахкидоти кинетикаи пухтани маъданхои гилхокдори мусковитии кони «Курговад» бо партовхои майдонхои шламии КВД «Ширкати Алюминийи Точик» оварда шудаанд. Бузургии энергияи зохирии активатсияи муайянгаштаи раванд (47.25кЧ/мол) шаходати гузариши он дар минтадаи кинетикй мебошад.
Калима^ои калиди: ашёи хоми гилхокдор - маъдануои мусковиты - партовхои истеусоли алюминий - истеусоли гилхок - усули сухтан - кинетикаи раванд - энергияи активатсия - минтацаи кинетики.
P.T.Salimova, J.R.Ruziev, Kh.E.Boboev, B.S.Azizov, H.Safiev THE KINETICS OF THE CAKING MUSCOVITE ORE OF THE DEPOSIT "KURGOVAD" WITH THE WASTE SLUDGE FIELD OF THE SUE "TALCO"
State Institution "Scientific-Research Institute of Metallurgy " SUE "TALCO "
The paper presents the results of investigations of the kinetics of the caking muscovite ore of the deposit "Kurgovad" with the waste sludge fields of the SUE "TALCO". The found value of the apparent activation energy (47.25 kJ/mol) shows that the process flow in the kinetic region.
Key words: alumina-containing raw materials - muscovite ore - waste of aluminum production - the production of alumina - caking way - kinetics ofprocess - activation energy - the kinetic region.
