CC BY
0УДК 62 Шоназаров М.И., Омонов А.Ш.
Шоназаров М.И.
ассистент кафедры металлургия
Навоийский государственный горно-технологический университет
(г. Наваи, Узбекистан)
Омонов А.Ш.
магистрант кафедры цветные металлы и золото
Национальный исследовательский технологический университет Московский институт стали и сплавов (г. Москва, Россия)
ПОДБОР ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТОВ ПО ПРИМЕНЕНИЮ В ПОЛУЧЕНИИ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ НА ОСНОВЕ МЕСТНОГО СЫРЬЯ
Аннотация: в статье освещены вопросы исследования, получения гранулированных, гибридных, бентонито-угольных сорбентов и дана характеристика по прочностным и сорбирующим свойствам, способными использоваться многократно в технологических режимах промышленного производства. Изучены процессы получения гранул в различных температурных интервалах, сорбционные свойства и пористость полученного материала.
Ключевые слова: сорбент, бентонит, гранула, адсорбция, сорбция, активированный уголь, каолинит, биотит.
Сорбция редких металлов на активированный уголь является эффективным методом извлечения и очистки этих ценных элементов. В этой статье мы рассмотрим принципы сорбции и ее применение в области переработки редких металлов. В заключение мы обсудим перспективы развития этой технологии и ее потенциал для улучшения экологической безопасности и экономической эффективности переработки редких металлов.
1748
Экспериментальная часть.
Для получения гранулированного активированного сорбента в качестве связующего материала были использованы - бентонит из Навбахорского месторождения, предназначенный для буровых скважин и мелкая пылевая фракция угля из Ангренского месторождения.
Таблица 1. Химический состав бентонитовых глин.
Наименование БЮ2 НО 2 ЛЬО 3 Бе2О 3 Мв О СаО №2 О К2 О Р2О 5 БО 3 Бе О шш *
Щелочноземельн 56,2 13,5 2,2 0,4
0,61 6,50 3,76 0,69 0,98 0,92 - 14,06
ая глина 3 6 0 9
Карбонатно- палыгарскитовая глина 46,7 9 - 8,63 - 2,74 10,0 8 - 1,6 0 1,99 - 3,4 1 24,33
Таблица 2. Технические параметры бентонитового глинопорошка.
Марка Плотност ь г/см3 Выход раствора м3/т Вязкост ь, сек Фильтраци я, см3/30 мин Толщин а корки, мм Содерж. песка, % Влажност ь % рН
ПБМБ 1,039 16 25 15,0 2,0 5 6-10 9,5
ПБГ 1,078 8 25 18 2,3 5 6-10 7
ППД 1,14 4,5 25 40 4,5 6-10 7
Характеристика бентонита: -очищает воду,
-препятствует механическому воздействию, -принимает любую форму без применения механизмов, -задерживает не только токсины, но и влагу,
-в состоянии покоя разжижается, при использовании становится более плотным.
1749
Характеристика Ангренского угля:
Продукт глубокого разложения остатков растений. По строению каменный уголь является мелко измельченным графитом.
Таблица 3. Характеристика Ангренского угля.
Состав каменного угля Удельный вес, г/см3 Средний химический состав, %
С О2 Н2 N S летучие вещества влага зола
55- 0- 0,5-
Количество 1,2-1,5 5-15 1,5-5,7 45-2 4-14 2-45
95 1,5 4
Основными характеристиками, которые определяют качество каменного угля являются: влажность, теплота сгорания, содержание серы, зольность и выход летучих веществ. Сорт угля определяется размером куска и марки. Известно более 14 технологических марок угля. При сжигании угля образуется зола.
Учитывая вышеизложенные методы создания сорбентов, нами были выбраны варианты изготовления бентонито-угольных сорбентов в следующих соотношениях - бентонит : уголь = 2:1, 1:1, 1:2, 1:3(СаО), и 1:3. Бентонит использовался не только как сорбент, но и как связующее вещество, для придания формы гранулам. Полученные гранулы были подвергнуты термической активации в муфельной печи при следующих температурных параметрах - 6000С (60 мин.), 6500С (60 мин.), 7500С (30 мин.) 9500С. Исходные параметры по декарбонизации и активации использованы, исходя из патентных источников по активированию углей [3].
Целью данных исследований было выполнение термической обработки и исследование сорбционных свойств вариантов активированного бентонито-угольного сорбента после процессов декарбонизации при различных температурных параметрах, а также после активации при температуре 9500С.
1750
Результаты и обсуждения.
Для наглядности, концентрация анализируемых растворов приведена в процентном количестве. По ионам магния вместо 194,5 мг/л в контроле, в вариантах, наоборот, отмечено существенное уменьшение его количества в стоке БХО, особенно в вариантах с соотношением Б:У=1:2 и 1:3, равное 60 и 72 мг/л.
Количество сульфат-ионов в контрольном варианте составляло 875,5 мг/л, а в вариантах с соотношением Б:У=1:2 и 1:3 уменьшилось до 320 мг/л при температуре активации 6000С. По хлор-ионам и общей жесткости произошло существенное уменьшение их количества в несколько раз.
В действительности при декарбонизации (6000С) и активации (9500С) произошло образование микропор диаметром от 3 до 10 мкм, что повлекло за собой адсорбирование главным образом молекул с малым радиусом ионов, которые представляли собой магний и сульфат ионы
После активации и проверки вариантов на сорбционную емкость, оказалось, что наряду с микропорами, появились мезо- и макропоры, которые могли сорбировать более крупные молекулы элементов, таких как йод, кальций, медь и хлор-ионы.
В результате дополнительно проведенных анализов на сорбционную емкость получены хорошие результаты по йоду, где в варианте с соотношением Б:У=1:2 сорбент поглотил 13 г/кг ионов йода.
На рисунке приведены стереоскопические фотоснимки вышеуказанных вариантов, выполненные на оптическом микроскопе, с освещением поверхности гранул, при увеличении в 300 раз.
1751
Рисунок 1.
Микроскопическая структура поверхности активированного угля (увеличение 300 раз).
Рисунок 2. Микроскопическая структура поверхности Б:У=2:1. Видны крупные поры.
Рисунок 3. Микроскопическая структура поверхности Б:У=1:1. Видны спекшиеся мелкие и крупные поры.
Рисунок 4. Микроскопическая структура поверхности Б:У=1:2. Видны крупные поры.
Рисунок 5. Микроскопическая структура поверхности Б:У=1:3. Видны мелкие и крупные поры, а также трещинки.
Рисунок 6. Микроскопическая
структура поверхности Б:У=1:3 (СаО). Видны мелкие и крупные поры, а также трещинки.
Заключение. Полученные микроскопические изображения гранул сорбента показали, что выгоранию подвергаются структурная вода, органические ароматические соединения, СО и СО2 в составе Ангренского угля. Снимки ясно показывают образование не только микро и мезопор, но и явственное наличие мегапор.
Таким образом, выбранные нами исходные материалы - бентонит и уголь, в своей основе сами являясь природными сорбентами позволили получить гибридный вариант и выбрать бентонито-угольный сорбент с оптимальным соотношением компонентов - бентонит:уголь=1:2. Вариант 1:3 также являлся перспективным по сорбционной емкости, однако при изготовлении образца тратилось много материала из-за хрупкости и сыпучести
1752
материала, т.е. в данном случае расход материалов будет увеличиваться. При испытании на прочность самым устойчивым и перспективным оказался вариант
- бентонит:уголь=1:2.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Saliyevich H. A., Ibrohimovich T. B., Gulomovich P. F. Advantages of low-temperature roasting of molybdenum cakes //International scientific review. - 2019. -№. LVII. - С. 17-18;
2. Behzod T. Research of the oxidative process of gold-containing sulfide materials roasting for the development of an optimal mode //technika. - 2020. - №. 2.
- С. 15-19;
3. Sanakulov K.S. Sharafutdinov U.Z. Extraction of vanadium and uranium from refractory black shale ores.tsvetniye Metally. - 2019. С, 46-49;
4. Sanakulov K.S. Kurbanov M.A. Petuxov O.F. Investigation and development of hybrid extraction of rhenium during in-situ ore leaching. Gornyi zhurnal. - 2018. С. 69-74;
5. Sanakulov K.S. Navoi Mining and Metallutgical Combinat - Leader of the mining industry in Uzbekistan. Gornyi Zhurnal. 2018. С.4-9
1753
Shonazarov M.I., Omonov A.Sh.
Shonazarov M.I.
Navoi State Mining and Technology University (Navai, Uzbekistan)
Omonov A.Sh.
National Research University of Technology Moscow Institute of Steel and Alloys (Moscow, Russia)
SELECTION OF STARTING MATERIAL AND ITS CHARACTERISTICS FOR OBTAINING SORBENTS FOR APPLICATION IN OBTAINING RARE METALS BASED ON LOCAL RAW MATERIALS
Abstract: the article highlights the issues of research, production of granular, hybrid, bentonite-carbon sorbents and gives characteristics of strength and sorbing properties that can be used repeatedly in technological modes of industrial production. The processes of producing granules in different temperature ranges, the sorption properties and porosity of the resulting material were studied.
Keywords: sorbent, bentonite, granule, adsorption, sorption, activated carbon, kaolinite,
biotite.
1754
