CC BY
2УДК 661.862.522:006.354
АЛЮМОСИЛИКАТЛАРГА ТЕРМИК ИШЛОВ БЕРИШ ВА ХЛОРИД КИСЛОТАЛИ ПАРЧАЛАШ ЖАРАЁНИНИ УРГАНИШ
Шамшидинов Исраилжон Тургунович НамМКИ, т.ф.д, профессор, +998981501661, [email protected]
Мамаджанов Зокир Нематжанович НамМКИ, PhD, доцент, +998913512155, [email protected]
Аннотация. Маколада Говасой гилларидан коагулянт-алюминий сульфат олиш технологияси ишлаб чикиш максад килинган. Концентрланган хлорид кислота билан алюмосиликат гилларини парчаланиш жараёни урганилган ва махсулот олишнинг технологик схемаси ишлаб чикилган.
Аннотация. С целью разработки технологии получения коагулянта - сульфата алюминия из Гавасайской глины изучено разложение алюмосиликатной глины, предварительно увлажненной концентрированной соляной кислотой, и разработана технологическая схема получения продукта.
Abstract: In order to develop a technology for producing a coagulant - aluminum sulfate from Gavasai clay, the decomposition of aluminosilicate clay, pre-moistened with concentrated hydrochloric acid, was studied, and a technological scheme for obtaining the product was developed.
Калит сузлар: алюмосиликатлар, каолин, бентонит, глинозем, глинозем, коагулянт, сульфат алюминия, темир (III), сув тайёрлаш, когоз ишлаб чикариш, алюмосиликатларни хлорид кислотали кайта ишлаш.
Ключевые слова: алюмосиликаты, каолин, бентонит, глинозем, глинозем, коагулянт, сульфат алюминия, железо (III), водоподготовка, производство бумаги, солянокислотная переработка алюмосиликатов.
Keywords: aluminum silicates, kaolin, bentonite, alumina, alumina, coagulant, aluminum sulphate, iron (III), water treatment, paper manufacture, hydrochloric acid processing of aluminosilicates.
КИРИШ
Урта Осиёда, хусусан Узбекистонда мономинерал гиллар гурух,ига кирувчи каолинит, монтмориллонит ва аллофанга булинган алюмосиликатлар кенг таркалган. Алюмосиликатлар таркибидаги компонентлар тури ва микдорига боглик х,олда турли хилдаги саноат ва халк хужалиги мах,сулотларини ишлаб чикаришда хомашё сифатида ишлатилади[ 1,2,3].
Алюмосиликатларга кислотали, хусусан, сульфат кислотали ишлов бериш оркали улардан сув тозалаш, когоз ва бошка корхоналарда коагулянт сифатида ишлатиладиган алюминий сульфат олинади [4,5,6].
Бундай жараён учун таркибида темир бирикмалари (айникса, Fe2) бирикмалари кам булган, асосий кимпонент алюминий оксидга бой булган алюмосиликатлар талаб этилади[7].
Таркибида темир бирикмалари куп булган, шу билан бир каторда бошка ишлаб чикариш тармокларининг мух,им хомашёси х,исобланган компонентлари (масалан, калий бирикмалари кишлок хужалиги учун энг керакли минерал угит х,исобланади) булган
алюминий оксид буйича камбагал алюмосиликатларни кайта ишлаш ва уларни самарали махсулотларга айлантириш мухим ахамият касб этади [8].
АСОСИЙ ЦИСМ
Наманган вилояти худудида таркиби ва хоссалари жихатдан хилма-хил булган алюмисиликатлар мавжудлиги, уларнинг хоссалари, захираси ва фойдаданиш имкониятлари батафсил урганилган ва урганиш давом этмокда. Бундай хомашёларни кайта ишлаш оркали халк хужалиги учун самарали махсулотларга айлантириш устида ишлаш бугунги етишиб чикаётган кимёгар ва кимёгар-технологларнинг олдида турган мухим вазифалардан биридир [9,10,11,12,13].
Шу максадда илмий-тадкикот ишни бажаришда Говасой алюмосиликат гилларини хлорид кислотали кайта ишлаш жараёнини ургандик. Бунинг учун таркибида, огирлик % хисобида: Al2Oз = 19,56; SiO2 = 61,35; Fe2Oз = 2,70; FeO = 1,87; ^ = 4,21; MgO = 1,46; TiO2=1,29; СаО = 0,02 ва бошкалар булган гилдан фойдаландик. Гил яхшилаб майдаланди. Дастлаб унга термик ишлов бериш жараёни урганилди. Хомашёга термик ишлов бериш натижалари 1 -жадвалда келтирилган.
1-жадвал
Говасой гилига темик ишлов бериш технологик курсаткичлари ва унинг кимёвий
таркиби (бошла^ич хомашё 100 грамм)
Куйдириш харорати, ОС Куйдириш вакти, минут Массанинг камайиши Куйдирилган гилнинг кимёвий таркиби, %
г % Fe2Oз FeO SiO2 ^2 MgO
400 60 2,18 2,18 20,00 2,76 1,91 62,71 4,30 1,31 1,39
400 120 2,64 2,64 20,09 2,77 1,92 63,01 4,32 1,32 1,40
500 60 3,36 3,36 20,24 2,79 1,94 63,48 4,36 1,34 1,41
500 120 3,70 3,70 20,31 2,80 1,94 63,71 4,38 1,34 1,41
600 60 4,16 4,16 20,41 2,82 1,95 64,01 4,38 1,34 1,41
700 60 4,24 4,24 20,43 2,82 1,95 64,07 4,40 1,35 1,42
800 60 4,24 4,24 20,43 2,82 1,95 64,07 4,40 1,35 1,42
Гил куйдирилганда унинг таркибидаги каолинит юкори актив булган метакаолинитга айланади:
А\2812ЮЪ (ОН)4 450~550с > А12Ю3 ■ 28Ю2 + 2Н2Ю
Х,осил булган метакаолинитга кислотали ишлов берилганда осонлик билан парчаланиб тегишли тузларга айланади.
Гилга термик ишлов бериш натижасида хосил буладиган учувчан фракция 4% гача боришини кузатиш мумкин. Одатдаги таркиби жихдтдан алюминий оксидга бой алюмосиликатларга термик ишлов берилганда учувчан фракция 10-12% гача етиши кузатилган. Демак, Говасой гилининг таркибидаги SiO2 нинг асосий кисми эркин холатдаги кремнезем тарзида булади. Эркин холатдаги кремнеземни гидробойитиш усули билан хомашё таркибидан ажратиб ташлаш ва хомашё асосий компонентларининг микдорини ошириш мумкин.
Термик ишлов берилган Говасой гилини хлорид кислотали парчаланиш жараёни урганилди. Бунинг учун 25% ли хлорид кислота ва 30,91% ли сульфат кислота эритмаларидан фойдаланилди. Жараённинг асосий технологик курсаткичи сифатида кислотанинг хомашёга стехиометрик меъёри ва кислота концентрациясининг парчаланиш жараёнида махсулот сифатида олинадиган коагулянт - алюминий сульфат таркибидаги Al2O3 ва чуктириш, фильтрлаш ва ювиш натижасида олинадиган шлам таркибидаги Fe2O3
лар унумига богликлиги олинди (2-жадвал).
Хлорид кислота эритмасида олдиндан куйдирилган гил сую; фазанинг катти; фазага нисбати (С:^) 2,9:1 булган шароитда 80ОС хароратда 1 соат давомида парчаланади.
НАТИЖА
Гилдаги компонентларнинг хлорид кислота эритмасида парчаланишидан тегишли металларнинг хлоридлари х,осил булади. Гилдаги компонентларга нисбатан бериладиган хлорид кислота стехиометрик меъёри 100% ни ташкил этганда эритмадаги хлорид кислота концентрациясининг (10% дан 25% гача) ортиши билан темир бирикмалари буйича унум 42,2 дан 59,3% гача, алюминий бирикмалари буйича унум эса 47,5 дан 83,0% гача ортиши кузатилади. 20% ли хлорид кислота эритмасида парчаланиш жараёнида кислотанинг стехиометрик меъёри 90% гача камайтирилганда алюминий буйича унум 72,9% гача, темир буйича унум эса 40,5% гача пасаяди. Худди шу шароитда кислотанинг стехиометрик меъёри 105% га оширилганда алюминий буйича (83,9%) ва темир (57,8%) буйича унумлар сезиларли даражада ошиши кузатилмайди. Тажриба натижалари алюмосиликат гилларининг хлорид кислотали парчаланиш жараёнида оптимал концентрация 20%, гилга нисбатан кислотанинг стехиометрик меъёри 100% булишини таъминлаш максадга мувофиклигини курсатади.
Парчаланиш жараёнида х,осил килинган бутка фильтрланади. Фильтрлашдан ажратиб олинган шлам сув билан ювилади ва куритилади. Ундан курилиш материаллари олишда ва бошка максадларда фойдаланилиши мумкин.
Фильтрлаш жараёнидан олинган фильтрат таркибидаги хлоридларни сульфатли тузларга айлантириш максадида олдиндан сульфат кислота эритмаси билан ювиш оркали сульфат ионларига туйинтирилган анионитдан утказилади. Бунинг натижасида х,осил килинган эритма таркибидаги ортикча кислотани нейтраллаш ва темир бирикмаларини чуктириш максадида эритма бур билан рН = 4,5+5 гача нейтралланди. Нейтраллаш жараёнида темирнинг 90-95% кисми, алюминийнинг 4-6% кисми чукади.
2-жадвал
Мах,аллий алюмосиликат гилларини хлорид кислота билан кайта ишлаш технологик параметрлари ва оралик эритмалар х,амда мах,сулотларнинг кимёвий таркиби (Наманган вилояти, Чуст тумани, Говасой гиллари)
Кислотанинг хомашёга нисбатан стехиомет рик меъёри, % HCl эритма-сининг концен- трацияси, % С к нисбати Бущанинг сувда эрийдиган кимпонентлари таркиби, % Унум, %
AI2O3 Fe2O3 FeO K2O T1O2 MgO AI2O3 буйича Fe2O3 буйича
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
100 10 5,2 1 1,62 0,19 0,06 0,04 - 0,05 47,5 42,2
100 15 3,5 1 3,41 0,31 0,09 0,06 - 0,08 71,8 49,2
100 20 2,6 1 4,85 0,43 0,13 0,07 0,01 0,12 82,3 55,1
100 25 2,1 1 5,73 0,54 0,15 0,08 0,01 0,14 83,0 59,3
90 20 2,4 1 4,45 0,34 0,14 - - 0,13 72,9 40,5
105 20 2,75:1 4,58 0,59 0,12 0,08 - 0,11 83,9 57,8
Нейтраллашга бериладиган бур олдинда СО2 билан туйинтирилади. Бунинг натижасида бурдаги СаСО3 эритмага утади, темир, алюминий бирикмалари чукади:
СаСО3 + СО2 + Н2О = Са(НСО3)2 Эритма кисми нейтраллаш жараёнида ишлатилади, чукма кисмини алюмосиликатларни кислотали парчалаш жараёнига берилиши мумкин.
Анионитдан утган эритмадаги темир бирикмаларининг шлам таркибига утказиш куйидагича содир булади:
Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 = 2Fe(OH^ + 3CaSO4^ + 6CO2Î
Шламдаги темирни килотали ишлов бериш оркали ажратиб олиниши ёки шламдан кора металлургияда флюсга кушиб тугридан-тугри фойдаланилиши мумкин.
Нейтралланиш жараёнида эритма рН кийматининг 5 дан ортиши алюминий чукишининг ортишига, бу эса махсулот унумини камайишига олиб келади. Аксинча рН кийматининг 4 дан камайиши эритмада куп микдордаги темир колишига, бу эса махсулот таркибида темир микдорининг ортишига олиб келади.
Говасой гилини хлорид кислотали кайта ишлашнинг принципиал схемаси ва жараённинг моддий баланси 1-расмда тасвирланган.
Алюмосиликат гилини кислотали кайта ишлаш амалга ошириладиган реакторга 2,23 т 25% ли хлорид кислота эритмаси, 1 т гилни 600ОС хароратда куйдирилишидан хосил килинган 0,96 т бошлангич хомашё ва реактордаги С:^ ни 2,90:1 нисбатда ушлаб туриш учун юборилган 0,63 айланма эрималар хам келиб тушади. Реакторда парчаланиш жараёни 80ОС хароратда 1 соат давом эттирилади. Бу пайтда реактордан чикадиган 0,073 т сув буги ва водород хлориддан иборат аралашма тозалаш курилмасига юборилади ва зарарсизлантирилган холда атмосферага чикарилади. Реакторда хосил килинган 3,747 т буткадан фильтрлаш йули билан 1,014 т чукма ажратилади,
уни 300 кг сув билан ювиш оркали таркибида 20% намлиги булган 0,936 т шлам чикариб юборилади. Уни куритилади ва ундан курилиш материали сифатида ёки бошка максадларда фойдаланилиши мумкин. Фильтрат эса йиггичга узатилади (1-фильтрат).
Буткани фильтрлашдан хосил килинган 2,733 т фильтрат 30,91% ли 2,421 т сульфат кислота эритмаси утказиш оркали сульфат ионлари билан туйинтирилган анионитдан утказилади. Натижада таркибида алюминий ва темир сульфатлари булган 2,924 т эритма олинади ва уни нейтраллагичга берилади. Бу эритмадаги ортикча кислотани нейтраллаш ва темирни чуктириш учун нейтраллагичга таркибида 95% CaCO3 булган 0,302 т бур ва карбонат ангидрид берилади. Нейтралланиш жараёнида 0,19 т СО2 ва буг ажралиб чикади хамда 3,036 т суспензия хосил булади. Суспензиядан фильтрлаш йули билан 0,68 т шлам ва 2,356 т фильтрлат ажратилади.
Фильтрат йиггичга узатилади. Йиггичга шунингдек 0,378 т 1-фильтрат ва шламдаги алюминий сульфатни 0,204 т сув билан ювиш оркали хосил килинган 0,252 т эритма хам келиб тушади. Йиггичдаги 0,63 т эритма реакторга узатилади. Ювилган шлам таркибида 14% намлик ва 2,3% атрофида Fe2O3 булади. Шламни кайта ишлаш оркали темирни ажратиб олиниши мумкин.
Нейтралланган ва фильтрдан утган 2,356 т фильтрат буглатгичга узатилади. Ундаги 1,28 т сувни буглатилишидан 1,076 т суюкланма олинади ва у критсталлизаторга узатилади. ^айнок суюкланмадан 0,032 т буг ажралиб чикади ва 1,044 т кристалл холатдаги коагулянт олинади. Коагулянт таркибида 14,4% Al2O3, 0,04% Fe2O3, 0,02% FeO булади.
1-расм. Алюмосиликат гилларини хлорид кислотали кайта ишлаш усули билан коагулянт ишлаб чикаришнинг принципиал схемаси
ХУЛОСА
Шундай килиб, утказилган тажрибалар натижаларига асосланган х,олда таркибида Al2O3 микдори нисбатан кам булган хдмда кислотали ишловда кийин парчаланадиган алюмосиликат гилларини хлорид кислотали кайта ишлаш жараёнининг оптимал шароитини куйидагига белгилаш мумкин: алюмосиликат гилини термик ишлов бериш харорати 600ОС, хлорид кислота эритмаси концентрацияси 25% HCl, гил таркибидаги катионларга нисбатан бериладиган хлорид кислотаси стехиометрик меъёри 100%, парчаланиш харорати 80ОС ва парчаланиш вакти 1 соат. Натижада алюмосиликат гили
таркибидаги алюминийнинг 82% ва темирнинг эса 55% микдорини эритмага утказилади. Хрсил килининган эритмани ионинтли усул билан сульфатлаштириш, уни нейтраллаш ва темир бирикмаларини чуктириш йули билан амалдаги фойдаланилаётган коагулянтлар ДАСТ (ГОСТ) ига мувофик келадиган алюминий сульфат тузи олиниши мумкин.
АДАБИЁТЛАР
1. Mamadzhanov Z.N. Study of the processes of sulfuric acid processing of local aluminosilicates and obtaining coagulants based on them: Doctor of Philosophy dissertation in technical sciences. - Tashkent, 2018. - 120 р.
2. Dybina P.V. Technology of mineral salts. - M .: Goshimizdat, 1949. - S. 224.
3. Shamshidiov I.T., Mamadaliev A.T., Mamadjanov Z.N. Optimization of the process of decomposition of aluminosilicate of clays with sulfuric acid (Optimization of the decomposition of aluminosilicate clays with sulfuric acid).// «East West» Association for Advanced Studies and Higher Education GmbH. - Vienna (Austria): The First International Conference on Eurasian scientific development, 2014, 11th April. - P. 269-275.
4. Mamadzhanov Z.N., Shamshidinov I.T. Study of the process of aluminum leaching from kaolin clays of the Angren deposit // Universum: technical sciences: electron. scientific. Journal. 2018. - No. 3 (48). - S. 33-36.
5. Kenjayev M, Mirzakulov Kh, Mamadjаnov Z. Study of the process of ammonization of nitrogen-acid solutions of the leaving of the kaolin clays of the Angren deposit // Chemistry And Chemical Engineering. 2019. - № 1. - С. 2-7.
6. Patent №. IAP 05574 (UZ). Method for obtaining feed precipitate // Shamshidiov I.T., Usmanov I.I., Mamadzhanov Z.N. // Publ. 07.31.2015. Bul. № 7.
7. Шамшидинов И.Т, Мамаджанов З.Н, Мамадалиев А.Т. Изучение коагулирующей способности сульфата алюминия полученного из ангренского каолина. // НАУКА XXI ВЕКА: ТЕОРИЯ, ПРАКТИКА, ПЕРСПЕКТИВЫ Сборник статей Международной научно-практической конференции. 2014. - С.48-55.
8. Мамадалиев А.Т., Мамаджанов З.Н. Минерал угитлар ва микроэлементли композицияларни сувдаги эритмаси билан кобикланган тукли чигитларни лаборатория -дала шароитида синаш натижалари //Экономика и социум. - 2022. - №. 2. - С. 93.
9. Соддиков, Ф.Б., Бокижонова, М.И., Мамаджанов, З.Н., & Мирзакулов, Х.Ч. Исследование процесса конверсии растворов насыщенных растворов хлорида натрия из низкосортных сильвинита с углеаммонийными солями. // Universum. Технические науки: электрон. научн. журн. . - 2020. -№ 11. - С. 80.
10. Арисланов А.С. Шамшидинов, И.Т., Мамаджонов, З.Н., Рустамов, И.Т. Способ получения сульфата алюминия из местных бентонитов //International scientific review of the problems of natural sciences and medicine. - 2020. - С. 11-17.
11. I.T. Shamshidinov, Z.N. Mamajanov. Use of low-grade of phosphorites at picking calcium and microelement containing nitrogen-phosphorus fertilizers // - Europaische Fachhochschule, 2014 № 3. - С. 117-119.
12. Арисланов А.С. Шамшидинов, И.Т., Мамаджонов, З.Н. Способ получение сульфата алюминия из местных алюмосиликатов. // Инновационные исследования: теоретические основы и практическое применение. Сборник статей Международной научно-практической конференции. 2020. - С.12-14.
13. Шамшидинов И. Т., Тураев З. Мамажанов З.Н. Технология производства сульфата алюминия из вторичных каолинов в промышленных условиях //Europaische Fachhochschule. - 2015. - №. 6. - С. 87-90.
