CC BY
19
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2014, том 57, №11-12_
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 521.633
А.С.Курбонов, А.М.Баротов, З.Т.Якубов, Э.Д.Маматов, академик АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидов
УКСУСНОКИСЛОТНОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ОБОЖЖЁННОГО ДАНБУРИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
Представлены результаты исследований разложения предварительно обожжённого концентрата данбурита Ак-Архарского месторождения Таджикистана уксусной кислотой. Найдены оптимальные условия разложения данбуритового концентрата.
Ключевые слова: концентрат данбурита - переработка - уксусная кислота - разложение - извлечение.
В последние годы производство бора и его соединений значительно расширилось в связи с их использованием в ядерной технике, при промышленном изготовлении топлива ракетных двигателей, особо твёрдых и жаропрочных сплавов, качественных сталей, борсодержащих бензинов, термостойких продуктов полимеризации, а также в связи с их применением в качестве катализаторов.
Для промышленного производства соединений бора часто используют галогенные борные руды, гидроборацитовые, датолитовые, а также данбуритовое и турмалиновое сырьё, сопочные грязи и борсодержащие воды.
В зависимости от характера борного сырья и содержания в нём бора методы переработки этого сырья существенно различаются. Разложение данбурита с целью переведения большого количества содержащегося в нём бора в раствор - наша главная задача. Так как данбурит является бедной бор-содержащей рудой, мы использовали комплексный метод переработки сырья с различными минеральными кислотами, при этом кроме борной кислоты в раствор переходят другие полезные продукты.
Ранее в работах [1-3] было изучено взаимодействие данбуритов Ак-Архарского месторождения Таджикистана с серной, соляной и азотной кислотами.
В настоящей работе приведены результаты иследования разложения обожжённого данбури-тового концентрата уксусной кислотой.
Материал и методы исследований
Химический и минералогический составы сырья были определены объёмным, пламенно-фотометрическим и РФА методами анализов. Химический состав данбуритового концентрата (в мас%): В2О3 - 17.41; 8102 - 46.8; А^Оз - 2.45; Ре20з - 2.67; БеО - 1.68; СаО - 23.6; МеО - 0.75; ТЮ2 -0.15; МпО - 0.29; К2О - 0.1; Ка2О - 0.03; Р2О5 - 0.11; п.п.п. - 3.56. Основными борными минералами месторождения Ак-Архар являются: данбурит - СаОВ2О3281О2, частично датолит -2СаОВ2О3281О2Н2О, пироксены - СаОТеО-28Ю2, гранат - 3СаО-Бе2О3-38Ю2, кальцит - СаСО3 и в
Адрес для корреспонденции: Курбонов Амиршо Сохибназарович. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2, Институт химии АНРТ. E-mail: amirsho_77@mail.ru.
меньшей мере присутствует гидроборацит - CaO•MgO•3B2O3•6H2O (или CaMgB6O11•6H2O). Пустая порода представлена гипсом - CaSO4•nH2O, карбонатами кальция - CaCO3, глинистыми минералами (гидрослюда - (Na)Al2(AlSi3)•O10[(OH)2•H2O]), монтмориллонитом - (OH)4Si8Al4O20•nH2O и кварцем -SiO2.
Выщелачивание данбурита уксусной кислотой проводили в термостатированном реакторе -сосуде с рубашкой ёмкостью 0.20 л, снабженном мешалкой и обратным холодильником.
После достижения необходимой температуры исходный материал загружали в реактор и добавляли к нему уксусную кислоту в определённом соотношении. По окончании процесса кислотного разложения пульпу фильтровали и определяли химический состав твёрдой (остатка) и жидкой (алик-вотной) фаз [4,5]. В экспериментах масса навески концентрата данбурита составляла 5 г.
Термическую обработку данбуритового концентрата проводили при температуре 900-1050°С в течение 50-60 мин. При термической обработке данбуритового концентрата происходит ряд изменений и процесс разложения протекает быстрее с высоким выходом полезных компонентов.
При разложении концентрата данбурита дозировку кислоты рассчитали, исходя из содержания в нём оксидов бора, кальция, железа и алюминия с учётом превращения их в ацетаты. Вследствие неполного разложения минералов пустой породы становится возможным дозировать кислоту в количестве 100-150% от стехиометрического количества. При такой дозировке, крупности частиц руды не более 0.1 мм и температуре не ниже 100°С за 35-45 мин в раствор переходит около 91.5% B2O3 в виде борной кислоты.
Результаты исследований
Результаты исследований влияния различных физико-химических факторов на уксуснокис-лотное разложение данбурита приведены на рис.1
Влияние температуры. Изучение влияния температуры на ход реакции в пределах от 20 до 100°С (рис. 1а) показало, что данбурит начинает вскрываться уже при температуре 20-25°С. Руду обрабатывали 18-20% уксусной кислотой в течение 45 мин. С ростом температуры степень извлечения компонентов в раствор возрастает и при 100^ составляет (в %): B2O3 - 90.05; Fe2O3 - 88,2; Al2O3 - 93.5 и СаО - 95.4.
Влияние длительности процесса. Изучение зависимости степени извлечения компонентов при разложении данбурита от продолжительности процесса при 100°С и концентрации кислоты 15-20% показало, что уже при продолжительности процесса 15 мин с момента взаимодействия CH3COOH с данбуритовым концентратом вскрываемость достигает (в %): B2O3 - 45.4; Al2O3 - 56,2 Fe2O3 - 40.9 и СаО - 61,8 (рис.1б). При увеличении времени кислотной обработки сырья до 45 мин степень извлечения всех компонентов увеличивается и достигает максимального значения (в %): B2O3 - 90.05; Al2O3 - 93,5; Fe2O3 - 88.6 и СаО - 95.2. Дальнейшее увеличение длительности процесса не привело к увеличению степени разложения оксидов.
Влияние концентрации уксусной кислоты. Результаты исследования влияния концентрации уксусной кислоты и её дозировки показывают, что увеличение концентрации от 5 до 93% существенно изменяет степень вскрытия руды. Выявлено, что оптимальной концентрацией кислоты, вводимой в реакционную массу, является ~20%, при этом степень извлечения достигает максимального значе-
Доклады Академии наук Республики Таджикистан
2014, том 57, №11-12
ния (в %): Б20з - 90.1; Л120з - 93.9; Бе203 - 87.5 и СаО - 94.2 (рис.1в). Дальнейшее увеличение концентрации уксусной кислоты не приводит к существенному изменению степени извлечения компонентов.
10 20 30 40 50 60 70 90
Концентрация
Рис.1 Зависимости степени извлечения оксидов Б20з, Ре203, Л1203 и СаО из состава концентрата обожжённого данбурита от: а) температуры; б) продолжительности процесса; в) концентрации СНзС00Н (размер частиц < 0.1 мм; температура - 100°С; продолжительность процесса - 45 мин.
По результатам проведённых исследований по уксуснокислотному разложению данбуритово-го концентрата можно рекомендовать следующие условия: продолжительность процесса - 45 мин; продолжительность обжига - 60 мин; температура обжига - 950-980°С; температура разложения -100°С; 140-150% стехиометрическое количество уксусной кислоты и концентрация кислоты -15-20 мас%.
Поступило 03.11.2014 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Маматов Э.Д., Ашуров Н.А., Курбонов А.С., Ятимов П., Мирсаидов У.М. - ДАН РТ, 2008, т.51, №4, с.271-273.
2. Ашуров Н А., Маматов Э.Д., Курбонов А.С., Ятимов П., Мирсаидов У.М. - ДАН РТ, 2008, т.51, №6, с.432-435.
3. Усманова У.Х., Маматов Э.Д., Мирсаидов У.М. - ДАН РТ, 2012, т.55, №5, с.378-381.
4. Алимарин М.П., Ромм М.И. Методика определения бора в силикатных минералах и борных породах. - М.-Л.: Гостехиздат, 1932.
5. Химический анализ силикатных материалов. - Под ред. д.х.н. А.К.Баева. - Минск: Полыма, 1983, 35 с.
А.С.Курбонов, А.М.Баротов, З.Т.Якубов, Э.Д.Маматов, У.М.Мирсаидов
ТАЧ,ЗИЯИ КОНСЕНТРАТИ ДАНБУРИТИ СУЗОНДАШУДА БО
КИСЛОТАИ СИРКО
Институти химияи ба номи В.И.Никитин Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон
Дар макола натичах,ои тадкикоти тачзияи консентрати данбурити пешакй сузондашудаи кони Ак-Архари Точикистон бо кислотаи сирко оварда шудааст. Шароитх,ои муносиби тачзияи консентрати данбурит бо кислотаи сирко муайян карда шудаанд.
Калима^ои калиди: консентрати данбурит - коркард - килотаи сирко - тацзия - истихроц.
A.S.Kurbonov, A.M.Barotov, Z.T.Yakubov, E.D.Mamatov, U.M.Mirsaidov ACETIC-ACID DECOMPOSITION OF BURNT DANBURITE CONCENTRATE
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The results of researches of the decomposition as a preliminary of burnt by acetic acid of danburite concentrate in the Ak-Arkhar mining of Tajikistan are presented. It is found optimal conditions of the danburite concentrate decomposition.
Key words: danburite concentrate - conversion - acetic acid - decomposition - extraction.
