CC BY
53
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2013, том 56, №4_
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 546.273
У.Х.Усмонова, Э.Д.Маматов, А.Курбонбеков, академик АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидов
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ИСХОДНОГО И ОБОЖЖЁННОГО ДАНБУРИТА
СЕРНОЙ КИСЛОТОЙ
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
Представлены результаты исследования и сравнительная оценка выщелачивания исходной и обожжённой породы данбурита серной кислотой.
Ключевые слова: порода данбурита - разложение - степень извлечения - серная кислота.
Таджикистан богат сырьем, содержащим бор. Одним из таких месторождений является Па-мирское месторождение Ак-Архар, содержащее данбурит.
В современном мире бор и его соединения широко применяют в производстве высококачественного и специальных сортов стекла, эмалей, глазурей. Антисептическая способность борных соединений широко используется в медицине.
В связи с использованием бора и его соединений в разных отраслях увеличивается спрос на переработку борсодержащего сырья и, в том числе, данбурита. Известно, что борсодержащее сырьё можно перерабатывать различными способами [1,2], и в работах [3,4] изучено разложение концентрата данбурита соляной кислотой.
Целью данной работы является изучение сернокислотного разложения исходной и обожжённой породы данбурита. Руду сначала измельчали до определенного размера частиц, затем разлагали серной кислотой (соотношение данбурита и H2SO4 равно 1:3, дозировка кислоты - 100% от стехио-метрического количества). Изучено взаимодействие исходного и предварительно обожжённого дан-бурита серной кислотой.
Установлено влияние температуры, продолжительности процесса и концентрации серной кислоты на степень извлечения компонентов из состава исходной и обожжённой породы данбурита. Химический состав исходного данбурита приведён в таблице.
Таблица
Химический состав исходного данбурита месторождения Ак-Архар
Компоненты
Содержание, мас% B2O3 SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO CaO MgO TiO2 MnO K2O Na2O P2O5 Ппп.
10.4 59.8 1.27 2.2 1.39 19.6 0.75 0.15 0.29 0.1 0.03 0.11 3.91
Адрес для корреспонденции: Маматов Эргаш Джумаевич, Усмонова Умеда Хуршедовна. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2, Институт химии АН РТ. E-mail: [email protected], umeda0288@mail. ru
Влияние температуры. Разложение исходного данбурита серной кислотой изучено в интервале температур 30...110°С при концентрации Н^04 40% в течение 60 мин. При 30°С степень извлечения оксидов В203 составила 4.64%; Бе203 - 15.56%; А1203 - 7.63%; СаО - 3.46%. При температуре 95°С степень извлечения оксидов увеличивалась, составив: В203 - 11.93%; Бе203 - 23.57%; А1203 -17.65%; Са0 - 5.71% (рис.1а). Также изучено разложение обожжённого данбурита (при 980°С) серной кислотой при вышеуказанных условиях и концентрации Н2804, равной 30%. При 30°С степень извлечения оксидов составила (в мас%): В203 - 25.87; Бе203 - 44.48; А1203 - 22.47; Са0 - 9.7. При увеличении температуры до 95°С степень извлечения оксидов составляла, в %: В203 - 42.96; Бе203 -57.82; А1203 - 35.31; Са0 - 19.89 (рис.2а). Дальнейшее увеличение температуры привело к снижению извлечения оксидов.
£
30
я
о
ч в 25
и
а
о 20
к
в
в
т 15
а
п
Я м 10
В
Я
В 5
ш
В
н 0
и
а)
х—х—
0 15 30 45 60 75 90 105 120
Температура, С
еа о
ч
и
а о
к
В
а Т а П ва
м
Я В
а
а
а Н
и
30 25 20 15 10 5 0
б)
X-*-
*-А3
♦-♦!
*--X-х-Х4
0 15 30 45 60 75 90 Продолжительность процесса, мин
30
о4
Я О
525 «
а
2 20
«
X
а
Т 15 ш П Я
В 10
Я
X
V г-
В 5
ш
н
и
0
в)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 Концентрация кислоты (И2804), %
Рис.1. Зависимость степени извлечения оксидов из состава исходного данбурита от: а) температуры; б) продолжительности процесса и в) концентрации Н2804. 1 - В203; 2 - Ре203; 3 - А1203; 4 - Са0.
2
2
2
3
Продолжительность процесса. Влияние продолжительности процесса на степень извлечения оксидов из состава исходной и обожжённой породы данбурита изучено в интервале 15-90 мин, где заметно увеличивается степень извлечения всех оксидов. При продолжительности процесса 90 мин, концентрации Н2804 40% и температуре 95°С из исходного данбурита извлечение оксидов составило (в мас%): В2О3 - 11.56; Ре20з -23.57; А^Оз - 17.65; СаО - 5.5 (рис.1б).
Установлено, что при разложении предварительно обожжённой породы степень извлечения оксидов заметно выше, чем из исходного материала. Извлечение оксидов из обожжённого данбурита при продолжительности процесса 90 мин, концентрации H2SO4 30% и температуре 95°С составило (в мас%) : В203 - 41.9%; Бе203 - 56.87%; А1203 - 34.12%; СаО - 22.5% (рис.2б). От 60 до 90 мин степень извлечения оксидов оставалась неизменной.
70
и60 о
ч
§50 Ы
3 40
35 а
£ 30
п еа
Я 20
Л 35
£10
н
и 0
а)
—1-1-1-1-1-1-1-1
0 15 30 45 60 75 90 105 120
Температура, С
еа о ч я и
а о
к
X
а Т а П еа
м
.а х
а X а Н
и
70 60 50 40 30 20 10
б)
♦ 1 *3
0 15 30 45 60 75 90 105 Продолжительность процесса, мин
о4
Й о
ч
и »
о
№ =
и Т
и Ч й
го
■а я и С
и н
и
70 60 50 40 30 20 10
в)
0 -|-1-1-1-1-1-1-1-
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Концентрация кислоты (Н2804) %
Рис.2. Зависимость степени извлечения оксидов из состава обожжённого данбурита от: а) температуры; б) продолжительности процесса и в) концентрации Н2804. 1 - В203; 2 - Ре203; 3 - А1203; 4 - Са0.
2
2
4
4
0
2
Влияние концентрации H2SO4. Изучена зависимость степени извлечения оксидов от концентрации серной кислоты. Концентрация серной кислоты изменялась от 5 до 70 мас%. При изменении концентрации кислоты от 5 до 40% степень извлечения оксидов исходного данбурита возрастала до максимального значения, составив: Б20з - 5.28-11.93%; Fe2O3 - 8.89-23.57%; Al2O3 - 7.01-17.65% и CaO - 3.46-5.71% (рис.1в).
Из предварительно обожжённой породы данбурита максимальное извлечение оксидов наблюдалось при концентрации H2S04 30%, продолжительности процесса 60 мин и составило: B203 -13.26-42.96%; Fe203 - 26.68-57.82%; AI2O3 - 9.87-35.31% и CaO - 8.6-19.7%. При дальнейшем увеличении концентрации серной кислоты степень извлечения оксидов не изменилась (рис.2в).
Результаты исследования показали, что степень извлечения оксидов из состава обожжённой породы данбурита несколько выше, чем из исходного материала. Это обосновывается тем, что при высокой температуре происходит активация минералов данбуритовой породы.
Таким образом, исходя из результатов проведенных опытов, можно рекомендовать следующие условия для сернокислотного разложения исходной породы данбурита: температура 95°С, продолжительность 60 мин, концентрация H2SO4 - 40% и для обожжённого данбурита: температура термообработки 980°С, длительность термической обработки 60 мин, температура 95°С, продолжительность 60 мин, концентрация H2SO4 30-40 % (размер частиц - 0.1 мм; дозирование серной кислоты -100% от стехиометрического количества). Сравнительная оценка сернокислотного разложения исходного и обожжённого данбурита показывает, что при разложении предпочтительным является обожжённая данбуритовая порода, при котором степень извлечения оксида бора выше. Поэтому считаем целесообразным работать с предварительно обожжённым данбуритом.
Поступило 12.03.2013 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Николаев А.В. Физико-химическое изучение природных боратов. - М.-Л.: Изд.АН СССР, 1947.
2. Гаркунова Н.В., Кононов Д.П., Житкова Т.Н., Плышевский Ю.С. - IV Всесоюзн. сов. «Химия и технология неорганических соединений бора. Тез. докл. - Рига, 1982, с.52.
3. Маматов Э.Д., Ашуров Н.А., Шарипов А. - Материалы междунар.научно-практ. конф. «Сино и мировая цивилизация». - Душанбе, 2006, с.79-81.
4. Маматов Э.Д., Ашуров Н.А., Курбонов А.С., Ятимов П., Мирсаидов У.М. - ДАН РТ, 2008, т.51, №4, с.271-273.
У.Х.Усмонова, Э.Д.Маматов, А.Курбонбеков, У.М.Мирсаидов
ТАЧ,ЗИЯИ МАЪДАНИ ДАНБУРИТ ВА ДАНБУРИТИ СУЗОНИДАШУДА БО
КИСЛОТАИ СУЛФАТ
Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон
Натичахои тахкик ва баходихии мукоисавии тачзияи маъдани данбурит ва маъдани пешакй сузонидашуда бо кислотаи сулфат оварда шудааст.
Калима^ои калиди: маъдани данбурит - тацзия- дарацаи цудошавй - кислотаи сулфат.
U.Kh.Usmonova, E.D.Mamatov, A.Kurbonbekov, U.M.Mirsaidov DECOMPOSITION OF THE DANBURITE ORE AND THE BURNT DANBURITE
WITH SULFURIC ACID
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
In this article, present investigation results and comparative assessment of the danburite ore and the preliminary burnt danburite decompositions by sulfuric acid.
Key words: danburite ore - decomposition- degree of the extraction - sulfuric acid.
