Сернокислотное разложение данбурита Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ___________________________________2008, том 51, №6________________________________

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 521.633

Н.А.Ашуров , Э,Д.Маматов, А.Курбонов, П.Ятимов, академик АН Республики Таджикистан У.Мирсаидов СЕРНОКИСЛОТНОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ДАНБУРИТА

Данбуриты месторождения Ак-Архар Таджикистана, имеющие в своем составе кремнезем, данбурит, кальцит, гидроборат и другие минералы, являются прекрасным сырьем для получения борной кислоты. Содержащиеся в составе данбурита железо, алюминий и другие компоненты делают его перспективным для комплексного использования.

Отличительной чертой сернокислотного разложения данбурита является избирательность извлечения компонентов.

Серная кислота не реагирует с диоксидом кремния, что позволяет осуществить селективное разделение кремнезема, СаБ04 и других сульфатов в начале технологического процесса. При обработке И2804 происходит химическое обогащение, в результате которого полезные компоненты сульфат железа, борная кислота переходят в раствор.

Авторами работ [1-3] указано, что борсодержащие руды хорошо разлагаются серной кислотой. В литературе отсутствуют данные о сернокислотном разложении данбурита месторождения Ак-Архар.

Целью данной работы является изучение разложения данбурита Ак-Архарского месторождения серной кислотой с получением полезных компонентов.

Выявлено, что данбуритовая руда изучаемого месторождения состоит в основном из БЮ2, данбурита, СаО, частично А1203 и других минералов. Для исследования использовали измельченное сырье, термостатированный реактор. Химический анализ проводили по методике [4].

Для вскрытия данбурита и его составляющих руду перед разложением тонко измельчают (0.1 мм). Вопрос о степени измельчения обычно решают на основании техникоэкономических расчетов.

При выборе И2804 исходили из следующих факторов:

- химическая и физическая природа подлежащего разложению сырья;

- стоимость кислоты;

- коррозионное действие компонентов на аппаратуру;

- селективное действие кислоты.

На селективное действие по отношению к минералу в руде влияют: продолжительность контакта, концентрация кислоты, температура. Поэтому нами изучена зависимость степени извлечения компонентов данбурита при сернокислотном разложении от указанных факторов.

Данбуриты растворимы в серной кислоте, при этом в раствор переходят сульфат железа и борная кислота, которая может широко применяться в различных отраслях химической промышленности и сельского хозяйства.

При разложении протекают следующие реакции:

2FeOOH +3H2SO4 = Fe2(SО4)з(р-р) + H2O CaO-B2O3-nSiO2 + H2SO4 + 2H2O ^ 2H3BO3 +CaSO4 + nSiO2 FeO^TiO2 + 2H2SO4 + nH2O ^ FeSO4 + TiOSO4 + 2H2O.

Если в составе руды имеются карбонаты, то они вызывают лишний расход кислоты и приводят к вспениванию растворов.

Влияние температуры. Реакция минералов данбурита с серной кислотой изучена в интервале температур +20.. ,+120°С при концентрации H2SO4 - 45-50 масс%. Данбурит обрабатывали стехиометрическим количеством серной кислоты в течение 90 мин. Извлечение оксидов железа и бора в раствор с повышением температуры от 20 до 120°С изменялось следующим образом (рис.а). При 20°С степень извлечения оксидов составила: B2O3 - 19.6%; Fe2O3 - 18.59% соответственно. При увеличении температуры до 80°С степень извлечения оксидов заметно возросла, составляя: B2O3 - 30.02%; Fe2O3 - 50.58%. Дальнейшее повышение температуры не приводило к увеличению степени разложения оксидов данбурита.

Продолжительность процесса. В следующих опытах изучено влияние продолжительности процесса на степень извлечения оксидов B2O3 и Fe2O3, входящих в состав данбу-рита. Результаты опытов приведены на рис.б. Степень разложения при 0.5 ч составляла: B2O3 - 25.37%; Fe2O3 - 45.20%. Дозировка кислоты составляла 100% от стехиометрического количества.

Как видно из рис.б, максимальная степень разложения оксидов наблюдалась при продолжительности процесса 90 мин и составляла: B2O3 - 40.03%; Fe2O3 - 73.40%. Дальнейшее увеличение продолжительности процесса не привело к существенным изменениям степени разложения оксидов.

Влияние концентрации H2SO4. С целью достижения наиболее полного разложения оксидов из состава данбурита изучена зависимость степени разложения оксидов от концентрации серной кислоты (рис.в). Концентрация серной кислоты изменялась от 10 до 70%. Как видно из рис.в, данбурит достаточно легко и полно разлагался при температуре 90°С (90 мин) 45%-ой серной кислотой. При этом максимальные значения разложения оксидов составили: B2O3 - 35.09%; Fe2O3 - 73.58%. Видимо, сопутствующие минералы в этих условиях разлагаются медленнее.

При дальнейшем увеличении концентрации серной кислоты скорость разложения данбурита не изменялась.

Исходя из результатов проведенных опытов, можно рекомендовать следующие условия для сернокислотного разложения данбурита: температура - +80...+90°С; продолжительность процесса - 90 мин; концентрация серной кислоты - 45-50%.

Рис. Зависимость степени извлечения компонентов из состава данбурита при сернокислотном разложении оксидов от: а) температуры; б) продолжительности процесса и в) концентрации серной кислоты (температура - +80.+90°С, продолжительность процесса - 90 мин, концентрация кислоты -

45-50%).

Институт химии им.В.И.Никитина АН Республики Таджикистан,

*Агентство по ядерной и радиационной безопасности АН Республики Таджикистан

Поступило 10.04.2008 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кешан А.Д. Синтез боратов в водном растворе и их исследование. - Рига: Изд-во АН ЛатвССР, 1955, 240 с.

2. Christ G.L. - Amer.Chem.Soc., Dio.Water, Air and Waste. - Chem.Symposium. Waschington D.C., 1976, №11, p.187.

3. Берлин Л.Е. Производство борной кислоты, буры и борных удобрений. - М., Л.: Госхимиздат, 1950, 111 с.

4. Химический анализ силикатных материалов. - Под ред. д.х.н. А.К.Баева. - Минск: Полыма, 1983, 35 с.

Н.А.Ашуров, Э.Д.Маматов, А.Курбонов, П.Ятимов, У.Мирсаидов Ч,УДОШАВИИ ДАНБУРИТ АЗ ТАЪСИРИ КИСЛОТАИ СУЛФАТ

Дар мак;ола омузиши чудошавии данбурит аз таъсири кислотаи сулфат оварда шудааст. Инчунин вобастагии чудошавии данбурит аз давомнокй, харорат ва консен-трасияи кислотаи сулфат омухта шудааст. Шароити оптималии чудошавии данбурит муайян гардид: хдрорат - +80...+90°С, давомнокй - 90 мин ва консентрасияи кислотаи сулфат - 45-50%.

N.A.Ashurov, E.D.Mamatov, A.Kurbonov, P.Yatimov, U.Mirsaidov DECOMPOSITION DANBURITE FIELD WITH SULFURIC ACID

In the given work present the decomposition of processing bore silicate ore danburite field of Ak-Arkhar in considered sulfuric acid. The influence of temperature - +80.. ,+90°C and duration of process - 90 min, size of particles and concentration of sulfuric acid - 45-50% on extraction of the received components from structure of danburite is investigated.