CC BY
9
УДК 628.161.2
Зайцева Я.В., Кутафина Ю.О., Винокурова О.В., Почиталкина И.А.
СВОЙСТВА НЕРАСТВОРИМОГО ОСТАТКА ПОСЛЕ КИСЛОТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ВЫСОКОКРЕМНИСТОГО ФОСФАТНОГО СЫРЬЯ
Зайцева Яна Владимировна, магистр кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Кутафина Юлия Олеговна, магистр кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Винокурова Ольга Владимировна, аспирантка кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Почиталкина Ирина Александровна, доцент кафедры технологий неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва, e-mail: pochitalkina@list.ru; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Проведены исследования нерастворимого остатка, полученного послекислотной экстракции фосфорита Полпинского месторождения. Показано, что нерастворимый остаток представляет собой альфа-кварц и может использоваться в качестве попутного продукта для силикатной промышленности. Ключевые слова: фосфорит, кислотное разложение, нерастворимый остаток, альфа-кварц
CHARACTERISTICS OF INSOLUBLE RESIDUE AFTER ACID EXTRACTION OF HIGH-SILICON PHOSPHATE RAW MATERIALS
Zaytseva Y.V., Kutafina J.O., Vinokurova O.V., Pochitalkinal.A.. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
A research of the insoluble residue left as a result of the Polpinskyphosphorite acid extraction has been conducted. The insoluble residue revealed itself as a-quartz that can be used in silicate industry as a by-product. Keywords: phosphorite, acid decomposition, insoluble residue, alpha-quartz
Кремнезем ^Ю2) является одним из наиболее распространенных соединений в природе, его содержание в земной коре составляет 12 %, он входит в состав горных пород в виде различных силикатов или в виде смесей с другими минералами (фосфориты, флюориты, граниты, алюмосиликаты и др.) [1, с. 11]. По внешнему виду он отличается стеклянным блеском, иногда с жирным отливом, излом его кристаллов раковистый, спайность несовершенная, твердость по шкале Мооса равна 7, плотность минерала составляет 2,6 — 2,65 г/см3 [2, с.1] удельная поверхность изменяется в широких пределах от 50 см2/г до 100 м2/г.
Целью работы являлось изучение состава и физико-химических свойств нерастворимого остатка, полученного после азотнокислотного разложения высококремнистого фосфорита Полпинского месторождения.
Объектами настоящих исследования являлись 2 образца: измельченный вышеуказанный фосфорит с диаметром частиц -(0,071)^2,00 мм и нерастворимый остаток, полученный после
взаимодействия фосфорита с азотной кислотой 0,1 М в течение 30 мин при температуре 25 оС и интенсивном перемешивании, размер его частиц составлял-(0,071)^1,70 мм.
Методом порошковой дифракции определен фазовый состав фосфорита (рис. 1): он включает гидроксикарбонатапатит (56,4 %), альфа-кварц (32,7 %), глинистые (7,3 %) и прочие примеси.
Элементный состав исследуемого образца фосфатного сырья, определенный методом РФлА, представлен в таблице 1.
Результаты ранее выполненных исследований полпинского фосфорита [3, с. 4] показали, что его первичное обогащение ситовым методом рассева не эффективно, в силу равномерного распределения компонентов по фракциям, характерного для минерального сырья осадочного происхождения. Поэтому по достижении коэффициента разложения фосфорита равного 98-99 % предполагается выделение инертной примеси - альфа-кварца из кислотной вытяжки.
Таблица 1. Элементный состав полпинского фосфорита (%, масс)
C O F Na Mg Al Si P S K Ca Fe
7,15 52,89 0,10 0,17 0,23 1,63 10,51 7,08 0,17 0,76 16,90 2,52
Известно, что примеси кварца в процессе кислотной экстракции фторсодержащего фосфатного сырья вызывают серьезные технологические проблемы. Это связано с образованием гелеобразных фторсиликатов, увеличивающих вязкость системы, и тем самым, ухудшающих реологические характеристики образующейся суспензии [4].
Благодаря тому, что исходное фосфатное сырье содержит незначительное количество фтористых соединений (0,10 %масс), возможность взаимодействия ЫБ с ЗЮ2 с образованием кремнегеля стремиться к нулю. Это упрощает технологию кислотной переработки полпинского фосфорита [5, с. 4].
Выделение нерастворимого остатка из азотнокислотной суспензии предполагается осуществлять методом фильтрования. Для повышения его эффективности целесообразно использовать на стадии разложения фосфорит укрупненного помола с диаметром частиц 2,00-3,00 мм.
Исследованы физико-химические свойства нерастворимого остатка после кислотного разложения для определения его дальнейшей области применения.
Определено, что нерастворимый остаток имеет светло серый цвет, его насыпная плотность составляет 1,453г/см3. Согласно результатам РФА нерастворимый остаток представлен одной фазой -альфа-кварцем [6, с.3]. Текстурные характеристики нерастворимого остатка: удельная поверхность образца иобъем пор, определенные методом низкотемпературной адсорбции азота, составляют 10,50 м2/г и 0.017 см3/г соответственно [7, с.2]. По результатам РФлА содержание БЮ2 в
нерастворимом остатке составляет 98,6% масс.
Вывод: для вовлечения в производство минеральный удобрений высокоремнистого фосфатного сырья необходимо осуществлятьего комплексную переработку с получением минерального фосфорсодержащего удобрения и (из промытого нерастворимого остатка) попутного продукта - стекла, например, марки пирекс.
***Изучение элементного состава образцов фосфорита Полпинскогоместорождения выполнено на оборудовании Центра коллективного пользования имени Д. И. Менделеева.
Список литературы.
1. Зверев В.А., Е.В. Кривопустова, Т.В. Точилина. Оптические материалы. Часть 2. Учебное пособие для конструкторов оптических систем и приборов. - СПб: СПб НИУ ИТМО, 2013. - 248 с.
2. http://www.metalrf.ru/doc/liteinye-materialy-d7796.htm
3. Петропавловский И. А., Почиталкина И.А., Кондаков Д.Ф., Свешникова Л.Б., Киселев В. Г., Ряшко А. И. Оценка возможности обогащения и химической переработки некондиционного фосфатного сырья на основе исследования химического и минералогического состава. // Химическая промышленность сегодня. 2012. №4, с. 5-8
4.Технология фосфорных и комплексных удобрений. / Под ред. С.Д. Эвенчика и А.А. Бродского. М.: Химия, 1987. 464 с.
5. И.А. Почиталкина, И.А. Филенко, И.А. Петропавловский, Д.Ф. Кондаков. Реологические характеристики суспензий в процессах кислотной переработки фосфорита Полпинского месторождения. // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2016. Т. 59. № 10. С. 41-46.
6. И. А. Почиталкина, Д. Ф. Кондаков, О. В. Винокурова. Поведение примесей фосфорита Полпинскогометорождения в процессе кислотной экстракции //Журн. неорган. химии. 2018.Т. 63. № 5. С. 1-4.
7. Почиталкина И.А., Кондаков Д.Ф., Артамонова О.А., Винокурова О.В. Текстурно-структурные характеристики фосфорита Полпинского месторождения //Журнал неорганической химии, М. Наука, 2017, том 62, № 11, с. 1503-1506.
