Научная статья на тему 'Способ термохимического активирования высококалиевого алюмосиликатного минерального сырья (сыннырита) с использованием магнезита'

Способ термохимического активирования высококалиевого алюмосиликатного минерального сырья (сыннырита) с использованием магнезита Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
208
70
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СЫННЫРИТ / МАГНЕЗИТ / КАЛИЕВЫЙ ПОЛЕВОЙ ШПАТ / ТЕРМОХИМИЧЕСКОЕ АКТИВИРОВАНИЕ / ЛЕЙЦИТ / КАЛЬСИЛИТ / SYNNYRITE / MAGNESIUM CARBONATE / POTASSIC FELDSPAR / THERMOCHEMICAL ACTIVATION / LEUCITE / CALCILITE

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Гуляшинов П.А., Алексеева Е.Н., Будаева А.Д., Антропова И.Г.

Разработан эффективный способ термохимического активирования упорного высокалиевого алюмосиликатного минерального сырья (сыннырит Калюмного участка Сыннырского щелочного массива) с использованием в качестве сырьевой добавки магнезита (MgCO3), обеспечивающей перевод калишпатовой составляющей исходного сырья в кислоторастворимое состояние. Показано, что основными минеральными составляющими сынныритов являются микроклин и ортоклаз из группы калиевых полевых шпатов (64,2%) с общей химической формулой K[AlSi3O8] и калиевая разновидность нефелина K[AlSiO4] кальсилит (23,6%). Установлено, что в процессе термохимического взаимодействия сыннырита с магнезитом происходит разложение калиевого шпата (K[AlSi3O8]) с образованием химически активного лейцита (K[AlSi2O6]), а выделяющийся кремнезем связывается оксидом магния в двухмагниевый силикат - форстерит (Mg2SiO4). Определены оптимальные технологические параметры спекания сыннырита с магнезитом, обеспечивающие максимальное разложение калишпатовой составляющей. Разработанный термохимический метод активирования сыннырита позволил снизить температуру термообработки с образованием кислоторастворимых соединений на 100-200 0С относительно известных аналогов (спекание с карбонатом кальция - 1250-1300 0С; термическое разложение без добавки - 1300-1350 0С). Термохимическое активирование сыннырита в присутствии магнезита позволит получить магнийсодержащий кальсилит-лейцитовый концентрат, который будет пригоден для последующей сернокислотной обработки с получением помимо глинозема и солей калия дополнительного товарного продукта в виде сульфата магния.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Гуляшинов П.А., Алексеева Е.Н., Будаева А.Д., Антропова И.Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Method of thermochemical activation of aluminum silicate potassium mineral (synnyrite) by using magnesium carbonate

The efficient method is developed for the thermochemical activation of rebellious aluminum silicate potassium mineral (synnyrite from Kalyum site of the Synnyr alkaline massif) using an additive of magnesium carbonate (MgCO3) to make K-feldspar component of the initial raw material acid-soluble. It is shown that the basic mineral of synnyrite are microcline and orthoclase from potash feldspar group (64.2%) with general chemical formula K[AlSi3O8], and a potassic kind of nepheline K[AlSiO4]-calcilite (23.6%). It is found that during thermochemical interaction between synnyrite and magnesium carbonate, decomposition of potassic feldspar (K[AlSi3O8]) takes place with formation of chemically active leucite (K[AlSi2O6]), while silica is bound by magnesium oxide into two magnesium silicate-forsterite (Mg2SiO4). The optimized parameters of synnyrite and magnesium carbonate baking ensure maximum decomposition of K-feldspar component. The developed thermochemical activation method for synnyrite allows reduction in the temperature of thermal treatment with formation of acid-soluble compounds by 100-200 0С as against the known analogs (baking with calcium carbonate-1250-1300 0С; thermal decomposition without additives-1300-1350 0С). Thermochemical activation of synnyrite with magnesium carbonate allows production of magnesium-bearing calcilite-leucite concentrate suitable for the subsequent sulfuric treatment with production of magnesium sulfate in addition to alumina and potassium salts.

Текст научной работы на тему «Способ термохимического активирования высококалиевого алюмосиликатного минерального сырья (сыннырита) с использованием магнезита»

ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2019;(12):180-190

УДК 66.040.262.2 DOI: 10.25018/0236-1493-2019-12-0-180-190

СПОСОБ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО АКТИВИРОВАНИЯ ВЫСОКОКАЛИЕВОГО

АЛЮМОСИЛИКАТНОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ (СЫННЫРИТА) С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАГНЕЗИТА

П.А. Гуляшинов1, Е.Н. Алексеева1, А.Д. Будаева1, И.Г. Антропова1

1 Байкальский институт природопользования Сибирского отделения РАН, Улан-Удэ, Россия, e-mail: gulpasha@mail.ru

Аннотация: Разработан эффективный способ термохимического активирования упорного высокалиевого алюмосиликатного минерального сырья (сыннырит Калюмного участка Сын-нырского щелочного массива) с использованием в качестве сырьевой добавки магнезита (MgCO3), обеспечивающей перевод калишпатовой составляющей исходного сырья в кисло-торастворимое состояние. Показано, что основными минеральными составляющими сын-ныритов являются микроклин и ортоклаз из группы калиевых полевых шпатов (64,2%) с общей химической формулой K[AlSi3O8] и калиевая разновидность нефелина K[AlSiO4] кальси-лит (23,6%). Установлено, что в процессе термохимического взаимодействия сыннырита с магнезитом происходит разложение калиевого шпата (K[AlSi3O8]) с образованием химически активного лейцита (K[AlSi2O6]), а выделяющийся кремнезем связывается оксидом магния в двухмагниевый силикат — форстерит (Mg2SiO4). Определены оптимальные технологические параметры спекания сыннырита с магнезитом, обеспечивающие максимальное разложение калишпатовой составляющей. Разработанный термохимический метод активирования сыннырита позволил снизить температуру термообработки с образованием кислотораствори-мых соединений на 100—200 °С относительно известных аналогов (спекание с карбонатом кальция — 1250—1300 °С; термическое разложение без добавки — 1300—1350 °С). Термохимическое активирование сыннырита в присутствии магнезита позволит получить магний-содержащий кальсилит-лейцитовый концентрат, который будет пригоден для последующей сернокислотной обработки с получением помимо глинозема и солей калия дополнительного товарного продукта в виде сульфата магния.

Ключевые слова: сыннырит, магнезит, калиевый полевой шпат, термохимическое активирование, лейцит, кальсилит.

Благодарность: Работа выполнена при поддержке Республиканского конкурса «Научно-исследовательских работ 2019 года» (Республика Бурятия).

Для цитирования: Гуляшинов П. А., Алексеева Е. Н., Будаева А.Д., Антропова И. Г. Способ термохимического активирования высококалиевого алюмосиликатного минерального сырья (сыннырита) с использованием магнезита // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2019. - № 12. - С. 180-190. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-12-0-180-190.

© П.А. Гуляшинов, Е.Н. Алексеева, А.Д. Будаева, И.Г. Антропова. 2019.

Method of thermochemical activation of aluminum silicate potassium mineral (synnyrite) by using magnesium carbonate

P.A. Gulyashinov1, E.N. Alekseeva1, A.D. Budaeva1, I.G. Antropova1

1 Baikal Institute of Nature Management of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Ulan-Ude, Buryatia, Russia, e-mail: gulpasha@mail.ru

Abstract: The efficient method is developed for the thermochemical activation of rebellious aluminum silicate potassium mineral (synnyrite from Kalyum site of the Synnyr alkaline massif) using an additive of magnesium carbonate (MgCO3) to make K-feldspar component of the initial raw material acid-soluble. It is shown that the basic mineral of synnyrite are microcline and orthoclase from potash feldspar group (64.2%) with general chemical formula K[AlSi3O8], and a potassic kind of nepheline K[AlSiO4]—calcilite (23.6%). It is found that during thermochemical interaction between synnyrite and magnesium carbonate, decomposition of potassic feldspar (K[AlSi3O8]) takes place with formation of chemically active leucite (K[AlSi2O6]), while silica is bound by magnesium oxide into two magnesium silicate—forsterite (Mg2SiO4). The optimized parameters of synnyrite and magnesium carbonate baking ensure maximum decomposition of K-feldspar component. The developed thermochemical activation method for synnyrite allows reduction in the temperature of thermal treatment with formation of acid-soluble compounds by 100-200 °C as against the known analogs (baking with calcium carbonate—1250-1300 °C; thermal decomposition without additives—1300-1350 °C). Thermochemical activation of synnyrite with magnesium carbonate allows production of magnesium-bearing calcilite-leucite concentrate suitable for the subsequent sulfuric treatment with production of magnesium sulfate in addition to alumina and potassium salts. Key words: synnyrite, magnesium carbonate, potassic feldspar, thermochemical activation, leucite, calcilite.

Acknowledgements: The study was supported in the framework of the Republican Research Contest 2019, Republic of Buryatia.

For citation: Gulyashinov P. A., Alekseeva E. N., Budaeva A. D., Antropova I. G. Method of thermochemical activation of aluminum silicate potassium mineral (synnyrite) by using magnesium carbonate. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2019;(12):180-190. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-201912-0-180-190.

Введение

Переработка низкокачественных (высококремнистых) алюминийсодержащих руд представляет сложный процесс вследствие упорности минералов калиево-шпа-товой группы, содержащихся в руде. Для вскрытия данного вида сырья (нефелиновые сиениты, алуниты, граниты, сиал-литы, рисчорриты и сынныриты) предложены различные термические и автоклавные методы разложения. Наиболее приемлемым из них является метод спекания в присутствии различных флюсующих добавок как природного, так и химического происхождения. Сущность спекания заключается в активации пере-

рабатываемого сырья и раскрытии труд-норазлагаемых и трудновскрываемых минералов калиево-шпатовой группы (альбит, микроклин, ортоклаз), содержащихся в руде, что намного упрощает их дальнейшую комплексную переработку.

Существующие в настоящее время технологические приемы термической обработки подразумевают применение высоких температур, использование в качестве плавней дорогих солей. Наиболее изученным и распространенным способом переработки щелочного алюмосили-катного сырья (нефелина) является спекание с известняком при 1300 °С во вращающихся печах с дальнейшей гид-

рохимической переработкой щелочным способом на глинозем, соду, поташ [1]. В зарубежных работах последних лет также предложено применять в качестве флюсовых добавок карбонат кальция, фосфат кальция, сульфат кальция и оксид кальция [2—4]. Предлагаются способы спекания полевых шпатов с хлоридом кальция (CaCl2) при 900 °C, встречаются работы по использованию микроволнового нагрева нефелинового сиенита с добавкой в присутствии древесного угля в качестве материала поглощающего микроволны. Данные способы позволяют извлекать до 85—90% калия из полевых шпатов и получать из нефелиновых пород калийсодержащие хлорные удобрения [5, 6].

В работе [7] приводятся результаты исследований по глубокой переработке ка-лийсодержащих нефелин-полевошпатовых пород Хибинского массива (10—15% К2О) с предварительным термохимическим активированием рисчорритов с поташом на глинозем и нитрат калия в качестве бесхлорного удобрения.

Перспективным сырьем для производства глинозема и бесхлорных калиевых удобрений являются уникальные по запасам и содержанию калия (К2О 18— 21%) псевдолейцитовые породы — сын-ныриты, обнаруженные в Сыннырском (Республика Бурятия) и Сакунском (Забайкальский край) массивах нефелиновых сиенитов в начале 60-х годов прошлого столетия [8]. Главная трудность в технологии переработки сыннырита связана с тем, что калий и алюминий находятся преимущественно в калиевом полевом шпате, массовая доля которого в руде может достигать до 75—80%.

В связи с этим необходимость поиска новых технологических решений или совершенствования существующих технологий по переработке сыннырита обусловлена разными причинами: во-первых, переработка данного сырья по традици-

онной нефелиновой схеме не представляется возможной из-за разности минерального состава и физико-химических свойств этих руд; во-вторых, существующие в настоящее время технологические приемы при переработке упорного калийсодержащего алюмосиликатного сырья (вскрытие калиевых полевых шпатов) подразумевают применение высоких температур, использование в качестве флюсующих добавок дорогих соединений (карбонаты кальция, калия), образование при дальнейшем кислотном разложении спеков огромного количества соединений кальция в виде отходов [9, 10].

В работе [11] нами был обоснован и предложен способ термохимического обогащения сыннырита с использованием в качестве добавки доломита (CaMg(CO3)2). Данный способ позволил сократить температурный параметр относительно метода спекания алюмосиликатного сырья с кальцитом на 100—150 °С, однако при последующей сернокислотной обработке искусственного кальций-и магнийсодержащего кальсилит-лейцито-вого концентрата (спек) кальциевый компонент добавки связывался анионом SO4-2 в гипс и загрязнял образующийся аморфный кремнезем.

В настоящей работе приведены результаты исследований по термохимическому активированию упорного высококалиевого алюмосиликатного сырья (сынныри-та) в присутствии магниевого минерала — магнезита (MgCO3) с получением искусственного магнийсодержащего кальсилит-лейцитового концентрата. Использование в качестве сырьевой добавки магнезита на стадии термохимического обогащения сыннырита позволит получить кислоторастворимый концентрат, обогащенный магнием, удешевить процесс за счет снижения температуры спекания и исключить при последующей сернокислотной обработке спеков образование твердых отходов в виде гипса. Кроме то-

го, магний в процессе взаимодействий в полном объеме попутно будет выделен в отдельный готовый продукт — сульфат магния.

Методы и материалы

Исследованная нами проба сынны-рита была представлена псевдолейцито-выми породами Калюмного месторождения Сыннырского массива светло-серого и светло-фиолетового цветов. По данным ранее проведенных минералогического и рентгенофазового анализов было подтверждено, что основными минеральными составляющими сыннырита являются микроклин и ортоклаз из группы калиевых полевых шпатов (64,2%) с общей химической формулой К[А^308] и калиевая разновидность нефелина К[А^Ю4], кальсилит (23,6%). Обнаружено присутствие небольшого количества примесей в виде биотита (К(М^е)3^3АЮ1?][0Н,Н2) и эгирин-диопсида (Ca(Mg,Fe)Si2О6). Определен химический состав технологической пробы сыннырита, % масс.: SiO2 — 52,45; А1203 — 23,64; К20 —19,25; Р205 — 2,83; Na2O — 1,00; СаО — 0,63; MgO — 0,11; ТЮ2 — 0,09 [11].

В качестве флюсующей добавки использовали магнезит Савинского месторождения (Иркутская область). Разведанные запасы магнезита России, учитываемые Госбалансом, распределены на территории страны крайне неравномерно, большинство из них сосредоточены в Сибирском регионе (94,3%). На долю уникального Савинского месторождения кристаллического магнезита в Иркутской области приходится 75,1% и запасы этих пород могут обеспечить производство на сотни лет [12].

Термический анализ исходных материалов проводился на оборудовании ЦКП БНЦ СО РАН методами термогравиметрии (ДГ) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) с применением синхронного термического ана-

лизатора STA 449 F1 Jupiter (NETZSCH, Германия). Данный термический анализ позволяет выявить и исследовать фазовые превращения, протекающие в образцах при нагревании или охлаждении по термическим эффектам и потерям массы. Нагрев образцов до 850 °С производили со скоростью 10 град/мин в атмосфере аргона.

Рентгенофазовый анализ (РФА) исходных веществ и продуктов спекания определяли с помощью рентгеновского дифрактометра D8 ADVANCE Bruker AXS, Германия (излучение Cua графитовый монохроматор).

Комплексонометрическое определение ионов магния проводили с помощью трилона Б (0,025 Н) в присутствии индикатора кислотный хром темно-синий по изменению окраски из розовой в синюю [13]. Содержание оксидов алюминия, кремния, железа, фосфора, титана в растворах определяли фотометрическим методом на спектрофотометре ПЭ-5300ВИ (ЭКОХИМ, Россия) с предварительным разложением в платиновых тиглях в присутствии безводных соединений тетра-борнокислого натрия и углекислого натрия. Ионы кальция и натрия были определены методом атомно-абсорбционной спектрометрии на спектрометре Solaar M6 фирмы Thermo Electron Corporation (Великобритания) с предварительным разложением в микроволновой системе MARS 6 фирмы CEM Corporation (США).

При термодинамической оценке вероятности протекания реакции взаимодействия основного минерала сыннырита — микроклина с магнезитом использовали метод Темкина-Шварцмана и справочные термодинамические данные соответствующих соединений [14, 15].

Результаты

и обсуждение результатов

Определен состав и термические свойства технологической пробы магнезита

5000-1Q00-

i

30 ч 40

29/(град.)

Рис. 1. Рентгенограмма магнезита

Fig. 1. X-ray pattern of magnesium carbonate

Савинского месторождения. По данным рентгенофазового и химического анализов установлено, что минеральная проба представлена в основном фазой карбоната магния с содержанием оксида магния до 46,61%.

По результатам термического анализа пробы магнезита методами термогравиметрии (ДГ) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) выявлено, что первый эндотермический пик при температуре 640 °С соответствует процессу диссоциации карбоната магния с образованием оксида магния (рис. 2). Потеря массы на первой ступени термодеструкции (49,36%) меньше, чем следовало бы ожидать при разложении стехиометрического и химически чистого карбоната магния (теоретически рассчитанная потеря массы 52,4%). Кроме того, вторая ступень характеризует-

Таблица 1

Химический состав магнезита Савинского месторождения Chemistry of magnesium carbonate from the Savinskoe deposit

ся небольшой потерей массы, что говорит о наличии примеси в виде карбоната кальция.

Карбонат кальция образует меньшее количество углекислого газа в расчете на одинаковую массу («15%). При этом отдельный пик, соответствующий разложению карбоната кальция на кривых не может быть выделен вследствие близких условий термодеструкции карбонатов магния и кальция. Кроме того, на термограмме присутствует второй эндотермический пик при 680 °С, который соответствует разложению небольшого количества карбоната железа. Полученные данные хорошо согласуются с результатами исследований магнезита Саткинского месторождения и гидромагнезиальных пород Халиловского месторождения [16, 17].

Термодинамическую оценку вероятности протекания реакции взаимодейст-

Компонент MgO CaO SiO2 Al2O3 Fe2O

Массовая доля, (%) 46,61 0,84 1,56 0,38 0,75

Рис. 2. Термограмма разложения магнезита

Fig. 2. Heat pattern of magnesium carbonate decomposition

вия основного составляющего сынны-рита — микроклина К[А^308] с магнезитом проводили по методу Темкина и Шварцмана, по которому изобарно-изо-термический потенциал определяется по формуле:

Л( = Лн098 - А5098 --Т (М0 Ла + М1 ЛЬ + М2 АС + М-2 Ас) Были проведены термодинамические расчеты изменения свободной энергии Гиббса для реакции:

К[А^308] + 3MgCO3 ^ K[AlSi2O6] +

+ Mlg2SiO4 + MgO + 3С02. Полученные отрицательные значения изменения свободной энергии Гиббса (табл. 2) подтвердили термодинамическую

возможность протекания реакции и указали на возможность перевода калиевого шпата в кислоторастворимую лейци-товую форму К[А^206] и образования наряду с лейцитом форстерита (Mg2SiO4), оксида магния (MgO).

Экспериментальные исследования по термохимическому активированию сын-нырита в присутствии магнезита проведены при массовых соотношениях сын-нырит : магнезит, равных 2:1, 3:1 и на крупности шихты, содержащей 39,63% и 86, 54% кл. — 0,04 мм (табл. 3).

Спекание проводили в камерной лабораторной электропечи СНОЛ 12/12-В в течение 4 ч в диапазоне температур 900—1200 °С.

Таблица 2

Значения изменения свободной энергии Гиббса (AGT0) при разных температурах для реакции взаимодействия микроклина с магнезитом Variation in the Gibbs free energy value (AGT0) at different temperatures of interaction between microcline and magnesium carbonate

Температура, °С 800 900 1000 1100 1200 1300

AGT0, кДж/моль -706,60 -829,74 -954,73 -1081,30 -1209,25 -1338,37

Таблица 3

Гранулометрический состав магнезитово-сынныритовой шихты

Grain size composition of magnesium carbonate-synnyrite charge material

Класс крупности, мм Выход класса крупности,%

№ 1 № 2

+0,071 15,02 -

-0,071 + 0,04 46,35 13,46

-0,04 39,63 86,54

На рис. 3 и 4 приведены рентгенограммы кальсилит-лейцитовых концентратов, полученных при спекании сын-нырита и магнезита крупностью 39,63% класса — 0,04 мм и массовом соотношении 3:1 и 2:1. Как видно из рис. 3, при соотношении 3:1 практически полное превращение минералов калишпатовой группы в лейцит происходит при температуре 1175 °С. Увеличение флюсующей добавки на 8% (соотношение 2:1) позволяет снизить температуру разложения на 25 °С (1150 °С). Полученные кальсилит-лейцитовые концентраты имеют рыхлую структуру и не требуют дополнительного измельчения.

Далее было проведено спекание шихты при тех же массовых соотношениях сыннырита и магнезита, но при более тонком измельчении (86,54% класса — 0,04 мм). При соотношении 3:1 полное разложение минералов КШП и образование лейцита достигается при температуре 1150 °С (рис. 5), а при соотношении 2:1 — при температуре 1100 °С (рис. 6).

Таким образом, при спекании магне-зитово-сынныритовой шихты разложение минералов калиево-шпатовой группы с образованием лейцита (К[А^206]) сопровождается отщеплением из алюмо-силикатного каркаса одной молекулы кремнезема ^Ю2), которая связывается

1900 1800 1700 1600 1500

300 200 100

Сыннырит: Магнезит

3 : 1

Л КС

■«-JUxlJ

J

JI - Лейцит КС — Кальсшшт Ф - Форстерит МК - Микроклин ОМ - Оксид магния ОР — Ортоклаз

► 1175°С

JI

Wf^Jll Т wWn*AJ

10 20 30 26/(град.) 40 50 60 70

Рис. 3. Ренгенограммы кальсилит-лейцитовых концентратов, полученных при спекании шихты при массовом соотношении 3:1 и крупности 39,63% кл. -0,04 мм

Fig. 3. X-ray patterns of calcilite-leucite concentrates in baking of charge material at mass ratio of 3:1 and content of 39.63% of size -0.04 mm

1300 1200 1100

200 100 0

10

Сынныриг: Магнезит 2:1

• 1150°С

ом

1

Of1 Л - Лейцит

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

КС — Кальсшшт

Ф Форстерит ф 1100 °С

МК - Микроклин ОМ - Оксид магния ОР — Ортоклаз

ОМ

20

30

40

50

60

70

28/(град.)

Рис. 4. Ренгенограммы кальсилит-лейцитовых концентратов, полученных при спекании шихты при массовом соотношении 21 и крупности 39,63% кл. -0,04 мм

Fig. 4. X-ray patterns of calcilite-leucite concentrates in baking of charge material at mass ratio of 2:1 and content of 39.63% of size -0.04 mm

оксидом магния в двухмагниевый силикат — форстерит (Mg2SiO4).

Кислотовскрываемый кальсилит в этих условиях не вступает реакцию с компо-

нентами реакционной системы. Полученные магнийсодержащие кальсилит-лей-цитовые концентраты становятся пригодными для дальнейшей кислотной обра-

Сыннырит: Магнезит

3 : 1

КС -Кальсипиг Ф - Форстерит МК - Микроклин ОМ — Оксид магния ОР - Ортоклаз

• 1175°С

ом

1150 °С

26/(град.)

Рис. 5. Ренгенограммы кальсилит-лейцитовых концентратов, полученных при спекании шихты при массовом соотношении 3:1, крупности 86,54% кл. -0,04 мм

Fig. 5. X-ray patterns of calcilite-leucite concentrates in baking of charge material at mass ratio of 3:1 and content of 86.54% of size -0.04 mm

Сыннырит: Магнезит

2:1 JI - Лейцит

КС -Кальсшшт Ф — Форстерит МК - Микрокпин ОМ - Оксид магния ОР - Ортоклаз

• 1100°С

ом

10 20 30 2в/(град.) 40 50 60 70

Рис. 6. Ренгенограммы лейцит-кальсилитовых концентратов, полученных при спекании шихты при массовом соотношении 2:1, крупности 86,54% кл. -0,04 мм

Fig. 6. X-ray patterns of leucite-calcilite concentrates in baking of charge material at mass ratio of 2:1 and content of 86.54% of size -0.04 mm

бавки при термохимическом разложении калиевых полевых шпатов. Теоретические исследования легли в основу разработанного способа термохимического активирования упорного высокалиевого алюмосиликатного минерального сырья (сыннырита) с получением кислотораст-воримого магнийсодержащего кальси-лит-лейцитового материала. Данный способ активирования позволяет повысить эффективность термохимического разложения за счет снижения температуры процесса на 150—250 °С относительно известных способов. Кроме того, использование магнезита позволит при последующем сернокислотном разложении спеков выделить весь магний в сульфат магния в качестве дополнительного продукта.

ботки с получением глинозема и солей калия. Спекание шихты при соотношении сыннырит : магнезит, равном 2:1, и крупности измельчения шихты 86,54% класса — 0,04 мм позволяет снизить температуру термообработки с образованием кислоторастворимых соединений на 150— 250 °С относительно известных аналогов (спекание с карбонатом кальция — 1250—1300 °С [10]; термическое разложение без добавки — 1300—1350 °С [9]).

Заключение

Впервые на основании физико-химических методов (ДСК, ДТА, РФА) анализа природного минерала магнезита и расчетов термодинамического равновесия в системе «K[AlSi3O8] — MgCO3» обоснован его выбор в качестве сырьевой до-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сизяков В. М. Химико-технологические закономерности процессов спекания щелочных алюмосиликатов и гидрохимической переработки спеков // Записки Горного института. — 2016. — № 217. — С. 102—112.

2. Santos W. O., Mattiello E. M., Costa R. F., Abrahao W.A.P. Thermal and chemical solubilization of verdete for use as potassium fertilizer // International Journal of Mineral Processing. 2015;140:72-78. DOI 10.1016/j.minpro.2015.05.003.

3. Silva A. A.S., Medeiros M. E., Sampaio J. A., Garrido F. M. S. Verdete from cedro do abaete as a source of potassium: characterization, thermal treatment and reaction with CaO // Materia. 2012;17:1061-1073.

4. Santos W. O., Mattiello E. M., Vergutz L., Costa R. F. Production and evaluation of potassium fertilizers from silicate rock // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2016;179(4):547— 556. DOI 10.1002/jpln.201500484.

5. Jena S.K., Dhawan N., Rath S.S., Rao D.S., Das B. Investigation of microwave roasting for potash extraction from nepheline syenite // Separation and Purification Technology. 2016;161:104-111. DOI 10.1016/j.seppur.2016.01.039.

6. Yuan B., Li C., Liang B., Lu L., Yue H. R., Sheng H. Y., Ye L. P., Xie H. P. Extraction of potassium from K-feldspar via the CaCl2 calcination route // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015;23(9):1557—1564. DOI 10.1016/j.cjche.2015.06.012.

7. Матвеев В. А., Майоров Д. В., Бричкин В. Н., Горбунова Е. С. Хибинские рисчорриты — перспективное сырье для получения калийных удобрений, глинозема и других продуктов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — СВ 19. — С. 146—152.

8. Антропова И. Г., Алексеева Е. Н., Доржиева О. У., Гуляшинов П. А., Палеев П.Л. Общая характеристика месторождений глиноземного сырья республики Бурятия и перспективы их освоения // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2018. — № 11 (часть 2). — С. 357—362. DOI 10.17513/mjpfi.12505.

9. Сафрыгин Ю. С., Степанова Н. И., Филоненко Л.А., Поляковский В. Я., Захаров В. И. Авторское свидетельство 1761671 СССР, МКИ5 C 01 F 7/26. Способ получения сульфата калия и глинозема из сыннырита. № 4827152/26; заявл. 21.05.90; опубл. 15.09.92, Бюл. № 34.

10. Константинова К. К., Никифоров К.А., Мохосоев М. В. Авторское свидетельство 1421693 СССР, МКИ5 С 01 F 7/26. Способ переработки сыннырита. № 4237719/31-02; заявл. 31.03.87; опубл. 07.09.1988, Бюл. № 33.

11. Антропова И. Г., Алексеева Е. Н., Будаева А. Д., Доржиева О. У. Термохимическое обогащение ультракалиевого алюмосиликатного сырья (сыннырита) с использованием магний-содержащих добавок природного происхождения // Обогащение руд. — 2018. — № 6. — С. 14—19. DOI 10.17580/or.2018.06.03.

12. Щербакова Т.А., Шевелев А. И. Сырьевая база магнезита в России и перспективы ее развитие // Георесурсы. — 2016. — Т. 18. — № 1. — С. 75—78. DOI 10.18599/grs.18.1.14.

13. Тихонов В. Н. Аналитическая химия магния. — М.: Наука, 1973. — 256 с.

14. Морачевский А. Г., Сладков И. Б. Термодинамические расчеты в металлургии: Справочник. — М.: Металлургия, 1993. — 137 с.

15. Binnewies M., Mike E. Thermochemical data of elements and compounds. 2002. p. 928.

16. Красновских М. П., Кетов А. А., Кетов Ю. А., Вайсман Я. И. Термическое разложение магнезита и доломита Саткинского месторождения // Вестник Пермского университета. Химия. — 2017. — Т. 7. — Вып. 2. — С. 145—151. DOI 10.17072/2223-1838-2017-2-145-151.

17. Митина Н.А., Лотов В.А. Исследование изменения фазового состава, свойств и гидравлической активности при термической обработке магнезиальных материалов // Новые огнеупоры. — 2017. — № 6. — С. 53—59. ЕШЗ

REFERENCES

1. Sizyakov V. M. Chemical engineering regularities in baling of alkaline aluminum silicates and hydrochemical processing of cakes. Zapiski Gornogoinstituta. 2016, no 217, pp. 102—112. [In Russ].

2. Santos W. O., Mattiello E. M., Costa R. F., Abrahao W. A.P. Thermal and chemical solubilization of verdete for use as potassium fertilizer. International Journal of Mineral Processing. 2015;140:72—78. DOI 10.1016/j.minpro.2015.05.003.

3. Silva A. A. S., Medeiros M. E., Sampaio J. A., Garrido F. M. S. Verdete from cedro do abaet6 as a source of potassium: characterization, thermal treatment and reaction with CaO. Materia. 2012;17:1061—1073.

4. Santos W. O., Mattiello E. M., Vergutz L., Costa R. F. Production and evaluation of potassium fertilizers from silicate rock. Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2016;179(4):547—556. DOI 10.1002/jpln.201500484.

5. Jena S. K., Dhawan N., Rath S. S., Rao D. S., Das B. Investigation of microwave roasting for potash extraction from nepheline syenite. Separation and Purification Technology. 2016;161:104— 111. DOI 10.1016/j.seppur.2016.01.039.

6. Yuan B., Li C., Liang B., Lü L., Yue H. R., Sheng H. Y., Ye L. P., Xie H. P. Extraction of potassium from K-feldspar via the CaCl2 calcination route. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015;23(9):1557—1564. DOI 10.1016/j.cjche.2015.06.012.

7. Matveev V. A., Mayorov D. V., Brichkin V. N., Gorbunova E. S. Khibiny rischorrite—promising raw material for production of potassium fertilizers, alumina and other stuff. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2015, Special edition 19, pp. 146—152. [In Russ].

8. Antropova I. G., Alekseeva E. N., Dorzhieva O. U., Gulyashinov P. A., Paleev P. L. General characteristic and development prospects of aluminous deposits in the Republic of Buryatia. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental'nykh issledovaniy. 2018, no 11 (part 2), pp. 357—362. [In Russ]. DOI 10.17513/mjpfi.12505.

9. Safrygin Yu. S., Stepanova N. I., Filonenko L. A., Polyakovskiy V. Ya., Zakharov V. I. Copyright certificate no 1761671 USSR, MKI5 C 01 F 7/26. 15.09.92.

10. Konstantinova K. K., Nikiforov K. A., Mokhosoev M. V. Copyright certificate no 1421693 USSR, MKI5 C 01 F 7/26. 07.09.1988.

11. Antropova I. G., Alekseeva E. N., Budaeva A. D., Dorzhieva O. U. Thermochemical treatment of ultra potassium aluminum silicate mineral synnyrite using natural magnesium-bearing additives. Obogashchenie rud. 2018, no 6, pp. 14—19. [In Russ]. DOI 10.17580/or.2018.06.03.

12. Shcherbakova T. A., Shevelev A. I. Magnesium carbonate resources and their development prospects in Russia. Georesursy. 2016. Vol. 18, no 1, pp. 75—78. [In Russ]. DOI 10.18599/ grs.18.1.14.

13. Tikhonov V. N. Analiticheskaya khimiya magniya [Analytical chemistry of magnesium], Moscow. Nauka, 1973, 256 p.

14. Morachevskiy A. G., Sladkov I. B. Termodinamicheskie raschety v metallurgii: Spravochnik [Thermodynamic calculations in metallurgy: Handbook], Moscow, Metallurgiya, 1993, 137 p.

15. Binnewies M., Mike E. Thermochemical data of elements and compounds. 2002. p. 928.

16. Krasnovskikh M. P., Ketov A. A., Ketov Yu. A., Vaysman Ya. I. Thermal decomposition of magnesium carbonate and dolomite from the Satkin deposit. Vestnik Permskogo universiteta. Khimiya. 2017. Vol. 7, Issue 2, pp. 145—151. DOI 10.17072/2223-1838-2017-2-145-151. [In Russ].

17. Mitina N. A., Lotov V. A. Analysis of change in phase composition, properties and hydraulic activity magnesian materials under thermal treatment. Novye ogneupory. 2017, no 6, pp. 53— 59. [In Russ].

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Гуляшинов Павел Анатольевич1 — канд. техн. наук, младший научный сотрудник, e-mail: gulpasha@mail.ru, Алексеева Екатерина Николаевна1 — ведущий инженер, e-mail: styazhkina82@inbox.ru,

Будаева Арюна Дугаржаповна1 — младший научный сотрудник, e-mail: abud@binm.ru,

Антропова Инна Германовна1 — канд. техн. наук, зав. лабораторией, e-mail: inan@binm.ru,

1 Байкальский институт природопользования Сибирского отделения РАН. Для контактов: Гуляшинов П.А., e-mail: gulpasha@mail.ru.

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

P.A. Gulyashinov1, Cand. Sci. (Eng.),

Junior Researcher, e-mail: gulpasha@mail.ru,

E.N. Alekseeva1, Leading Engineer, e-mail: styazhkina82@inbox.ru,

A.D. Budaeva1, Junior Researcher, e-mail: abud@binm.ru,

I.G. Antropova1, Cand. Sci. (Eng.), Head of Laboratory, e-mail: inan@binm.ru,

1 Baikal Institute of Nature Management of Siberian Branch

of Russian Academy of Sciences, 670047, Ulan-Ude, Buryatia, Russia.

Corresponding author: P.A. Gulyashinov, e-mail: gulpasha@mail.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.