CC BY
6УДК 546.273-521.633
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ АЛЮМИНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ КИСЛОТНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ РУД
Отаев Ш.Д., Пулатов Х.Э., Тагоев М.М., Махиаднабиев С.Д., Мирсаидов У.М.
Институт химии им.В.И.Никитина Национальной академии наук Таджикистана
Экспериментальные работы по растворимости многокомпонентных систем проводились под руководством профессора Солиева Л, которые в Таджикистане являются основанием для обоснования многих технологических параметров [1-3]. Особенно важны работы по прогнозированию фазовых равновесий в многокомпонентных системах методом трансляции [1, 2].
Солиевым Л. подробно изучены фазовые равновесия с участием солей морского типа [24].
Данные по растворимости солевых систем играют важную роль для обоснования и проведения технологических процессов.
В настоящей работе, используя работы Солиева Л. [2-4], проведено сернокислотное разложение алюмосиликатных руд.
Как известно, при сернокислотном разложении алюмосиликатных руд образуются сульфатные соединения алюминия, железа, кальция, натрия и др.
В случае алюмосиликатного сырья можно рассматривать многокомпонентные системы Al2(SO4)з-Na2SO4-K2SO4-Fe2(SO4)з-H2O; Al2(SO4)з-Fe2(SO4)з-H2O и др.
Отдельные изотермы при различных температурах построены для системы Al2O3-SO3-H2O, в которой образуются различные соединения [3].
Классическая диаграмма растворимости Na2SO4-H2O изучена во многих работах и является эвтектической системой с эффектами при 40% Na2SO4 [4].
Изотерма растворимости Al2(SO4)3-H2SO4-H2O при 30°С представлена на рис.1. На диаграмме обнаружены области кристаллизации Al2(SO4)3•18H2O, Al2(SO4)3•16H2O,
Рисунок 1. Изотерма растворимости системы Al2(SO4)3-H2SO4-Н2O при 30°С (Р -Al2(SO4)з-18H2O; S - Al2(SO4)з-16H2O; К - Al2(SO4)з-H2SO4-24H2O; L - Al2(SO4)з-H2SO4-
12H2O).
Как видно из диаграммы (рис.1), в ней образуются области кристаллизации Al2(SO4)3•nH2O, где п=16, 18. Это соединение имеет игольчатую форму и выпускается, как товарный продукт.
Растворимость сульфата алюминия сильно зависит от концентрации серной кислоты, как следует из данных изотермы системы Al2(SO4)3-H2SO4-H2O при 30°С (рис.2).
В системе Al2(SO4)з-Al(OHyH2O (рис.2) [6] найдено соединение 4Al2Oз•3SOз•24H2O.
Рисунок 2. Растворимость системы Al(OH)3-Al2(SO4)3-H2O при ^ °C: 1 - 20; 2 - 40; 3 -
60.
Изотерма системы Al2(SO4)3-Na2SO4-H2O изучена при температуре 40°С и обнаружены области кристаллизации Al2(SO4)3•18H2O и NaAl(SO4)2•12H2O.
На изотерме растворимости Al2(SO4)3-К2SO4-H2O найдены области кристаллизации КAl(SO4)2•12H2O и Al2(SO4)з•18H2O. Изотермы построены при 40°С [7].
Анализ изотерм растворимости сульфата алюминия с участием сульфатов калия и натрия показывает, что растворимость сравнительно малорастворимых щелочных сульфатов возрастает с добавлением сульфата алюминия. Этот факт играет важную роль при сернокислотном разложении алюминийсодержащих руд, где присутствуют минералы, содержащие калий и натрий.
Используя изотермы растворимости с участием сульфата алюминия нами изучено сернокислотное разложение аргиллитов и каолиновых глин и показано преимущество предварительного обжига сырья для кислотного разложения.
На рис.3 и 4 приведены диаграммы извлечения полезных компонентов алюмосиликатных руд до и после обжига. Как видно из диаграмм, при предварительном обжиге степени извлечения оксидов железа и алюминия намного выше, особенно это наглядно видно для аргиллитов и каолиновых глин месторождения Чашма-Санг Таджикистана.
Как известно, каолинсодержащее сырьё - сиаллиты содержат большое количество железа. Как видно из рис.3 и 4, при обработке сиаллитов серной кислотой происходит полное обезжелезование и полученное сырьё можно использовать для фарфорово-фаянсовой промышленности. Как видно из рис.4, для цеолитов и бентонитовых глин нет необходимости в предварительном обжиге, так без обжига степень извлечения А1203 составляет выше 89% [8, 9].
Рисунок 3. Степень извлечения оксидов алюминия и железа из необожженных алюмосиликатных руд (1 - нефелиновые сиениты (м. Турпи), 2 - каолиновые глины (м. Зидды), 3.1 - (м. Миёнаду), 3.2 - (м. Восточные Зидды), 6 - зелёные каолиновые глины (м. Чашма-Санг), 7 - каолиновые глины (м. Чашма-Санг), 8 - цеолиты, 9 - бентониты (м. Шаршар).
им
Рисунок 4. Степень извлечения оксидов алюминия и железа из обожженных алюмосиликатных руд (1- нефелиновые сиениты (м. Турпи), 2 - каолиновые глины (м. Зидды), 3.2 - (м. Восточные Зидды), 4 - аргиллиты (м. Чашма-Санг), 5 - аргиллиты (м. Зидды), 7 - каолиновые глины (м. Чашма-Санг).
Исходя из оптимальных параметров процесса кислотного разложения, нами предложена общая принципиальная схема разложения аргиллитов минеральными кислотами (рисунок 5).
Рисунок 5. Принципиальная технологическая схема получения полезных компонентов из аргиллитов месторождения Чашма-Санг разложением минеральными кислотами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Солиев Л. Основные направления в методологии физико-химического анализа сложные и многокомпонентных систем. -Журнал неорганической химии, 1987, т.32, №7, с.1676-1681.
2. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе морского типа методом трансляции. -Книга 1. -Душанбе: ТГПУ, 2000. -247 с.
3. Солиев Л. Прогнозирование фазовых равновесий в многокомпонентных системах морского типа методом трансляции. -Книга 2. -Душанбе, 2011.
4. Горощенко Я.Г., Солиев Л. Экспериментальные данные по растворимости многокомпонентных водно-солевых систем: Справочник. -Т.П. -Кн.2. - СПб.: Химиздат, 2004.
5. Горбунов В.Д., Дружинина Н.Г. Диаграммы растворимости №2804-Н20 // Известия КиргССР. -Серия естественных и техн. наук, 1962, №;4, вып.9, с.93-99.
6. Авербах Г.Д., Стрежнов И.В., Бакина Н.П. Изотерма растворимости А12804-А1(0Н)3-Н20. - Химическая промышленность, 1948, №6, с.6-10.
7. Хрипин Л.А., Лепешков Н.Н. Изотерма растворимости K2SO4-Al2(SO4)5-H2O и Na2SO4-Al2(SO4)3-H2O при 40°С. - Журнал неорганической химии, 1960, т.5, №2, с.481-493.
8. Баротов М.А. Кислотное разложение цеолитов Таджикистана: автореф. дис. канд. техн. наук. -Душанбе, 2006. -21 с.
9. Эмомов К.Ф. Физико-химические основы кислотного разложения бентонитовых глин: автореф. дис. канд. техн. наук. -Душанбе, 2006. -21 с.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ АЛЮМИНИЯ И ОБОСНОВАНИЕ КИСЛОТНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ РУД
В работе использованы многокомпонентные солевые системы, исследованные ранее проф. Солиевым Л., приведены результаты сернокислотного разложения каолиновых глин и аргиллитов. Найдены степени извлечения оксидов алюминия и железа, и дана сравнительная характеристика извлечения полезных компонентов: нефелиновых сиенитов, каолиновых глин, зелёных каолиновых глин, цеолитов и бентонитов. Предложена принципиальная технологическая схема получения Al203+Fe203 из аргиллитов месторождения Чашма-Санг.
Ключевые слова: солевая система, многокомпонентная система, каолиновая глина, аргиллиты, технологическая схема.
THE PHYSICO-CHEMICAL CHARACTERISTICS OF ALUMINUM SULPHATE SOLUTIONS AND SUBSTANTIATION OF ACID DECOMPOSITION OF
ALUMINOSILICATE ORE
Multicomponent salt systems, which are previously studied by prof. Soliev L. used in the work and the results of sulfuric acid decomposition of kaolin clays and mudstones are presented. The extraction yield of aluminum and iron oxides have been found and a comparative characteristics of the extraction of useful components: nepheline syenites, kaolin clays, green kaolin clays, zeolites and bentonites are given. Л basic technological scheme for obtaining of Al203+Fe203 from argillites of the Chashma-Sang deposit has been proposed.
Key words: salt system, multicomponent system, kaolin clay, mudstones, technological scheme.
Сведения об авторах:
Отаев Шохрух Дилшодович — научный сотрудник Института химии им.В.И.Никитина НАН Таджикистана.
Пулатов Хасан Элмуродович - младший научный сотрудник Института химии им.В.И.Никитина НАН Таджикистана.
Тагоев Муроодбек Махмадалиевич — к.х.н., зав. лабораторией Института химии им.В.И.Никитина НАН Таджикистана.
Мирсаидов Улмас Мирсаидович - д.х.н., проф., главный научный сотрудник Института химии им.В.И.Никитина НАН Таджикистана.Тел.: 225-81-05.
About the authors:
Otaev Shokhrukh Dilshodovich - Researcher of Nikitin Institute of Chemistry of the National Academy of Sciences of Tajikistan.
Pulatov Khasan Elmurodovich - Junior Researcher of Nikitin Institute of Chemistry of the National Academy of Sciences of Tajikistan.
Tagoev Muroodbek Makhmadalievich - Ph.D., the Headof the laboratory of Nikitin Institute of Chemistry of the National Academy of Sciences of Tajikistan. Mirsaidov Ulmas Mirsaidovich - Doctor of Chemical Sciences, Professor, Chief Researcher of the Institute of Chemistry named after V.I. Nikitin of the National Academy of Sciences of Tajikistan. Tel.: 225-81-05.
