CC BY
64
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ____________________________________2008, том 51, №10_________________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 558.611:541.183
Д.Д.Расулов, Э.Д.Маматов, А.С.Курбонов, академик АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидов ХЛОРИРОВАНИЕ АРГИЛЛИТОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЧАШМА-САНГ (ТАДЖИКИСТАН)
Алюминийсодержащее сырье (нефелины, каолины и сиаллиты) взаимодействует с газообразным хлором при температуре 700-800°С [1,2].
Для снижения температуры хлорирования применяют различные активирующие добавки - нефтепродукты, фосген, уголь, четыреххлористый кремний, полухлористую серу, четыреххлористый углерод и др. [3 ].
Из восстановителей можно подобрать такую добавку, которая позволит резко снизить температуру хлорирования и селективно извлекать ценный компонент руды.
Хлорирование в присутствии восстановителей указывает на то, что до сих пор механизм активирующего действия восстановителей достаточно не выяснен. Видимо, вводимый восстановитель сначала взаимодействует с оксидами, восстанавливая последние до состояния низшей валентности или даже до металла, затем продукт восстановления реагирует с хлором. На наш взгляд, хлор реагирует с оксидом, вытесняя кислород, роль восстановителя сводится к связыванию выделившегося кислорода, выводя его из зоны реакции. На самом деле, реакция хлорирования оксидов, по-видимому, является более сложным процессом, потому что хлорирование в присутствии восстановителей происходит значительно быстрее.
Целью настоящей работы является изучение условий разложения аргиллитов месторождения Чашма-Санг газообразным хлором с целью селективного разложения и получения хлоридов алюминия и железа раздельно, которые могут быть использованы в качестве коагулянта, а также после дальнейшей обработки для получения глинозема или сырья для синтеза других веществ.
Результаты химического и минералогического анализов показывают, что составляющими аргиллитовых пород являются: кварц, каолинит, гематит, оксиды алюминия и железа, которые составляют: Л1203 -31.5%; БегОз - 8.75%. Химический состав аргиллитов месторождения Чашма-Санг приведен в таблице.
Для проведения серийных исследований пробу предварительно измельчали в лабораторной мельнице, после чего разделяли на фракции и прокаливали при температуре 600 -8000С в течение 50-60 мин и обрабатывали газообразным хлором. Газообразный хлор подавался из баллона через осушительные склянки с концентрированной серной кислотой. Регулировка скорости подачи хлора осуществлялась реометром, предварительно отградуированным по сухому хлору. Затем газ подавался в зону реакций реактора.
Таблица
Химический состав аргиллитов месторождения Чашма-Санг
Компоненты
Содер- жание, %масс СЧ О АІ2О3 БЄ2Оз №20 К2О Са0 МеО Т102 2пО ВаО СиО СГ2О3 П.п.п
42.60 31.5 8.75 0.1 2.95 1.0 1.0 0.6 0.6 0.3 0.01 0.03 10.5
Продукты возгона конденсировались в холодной части реактора и холодильнике, орошаемом через рубашку холодной водой. Отходящие газы после реакции улавливались в поглотителях сначала с 10%-ым раствором щелочи, а затем 5-7%-ным раствором иодида калия. Количество хлора в поглотителях определялось объемным иодометрическим методом.
Влияние температуры на степень хлорирования оксидов, входящих в состав аргиллитов месторождения Чашма-Санг, изучали в пределах 400-1000°С, содержание восстановителя в шихте составляло 50%, размер частиц аргиллитов и угля был одинаков - 0.1 мм. Результаты опытов приведены на рис.1а.
В изученных интервалах температур степень извлечения оксидов возрастала: Лl203 -от 13.9 до 72.4% и Бе203 - от 25.8 до 96.2%. В интервале температур 400-500°С степень извлечения оксидов увеличивалась в два раза, составляя: Л1203 - 10.2-27.7% и Бе203 - 28.853.2%. Максимальная степень извлечения оксидов алюминия и железа достигалась при температуре 1000°С: Л1203 - 78.4% и Бе203 - 97.2%. Значительное влияние температуры на процесс хлорирования оксидов наблюдалось в интервалах температур 500-700°С.
Степень хлорирования оксидов алюминия и железа в зависимости от продолжительности хлорирования изучали в интервале от 20 до 120 мин (рис.1б). Постоянными факторами этого процесса были: температура - 800°С, размер частиц - 0.1 мм и содержание восстановителя - 50%. В изученных интервалах продолжительности процесса степень извлечения оксидов увеличивалась: оксид алюминия - от 11.6 до 76.8% и оксид железа - от 27.1 до 96.8%.
Влияние количества угля в шихте на хлорирование оксидов алюминия и железа из состава аргиллитов изучали при постоянной температуре. Содержание восстановителя в шихте изменялось от 5 до 60% (рис.1.в). При увеличении количества содержания угля от 5 до 40% степень извлечения оксидов алюминия и железа возрастала и составляла: Л1203 - от 8.7 до 65.2% и Бе203 - от 26.2 до 87.6% соответственно (рис.1в). Максимальная степень извлечения достигалась при содержании угля в шихте 50-60% и составляла: Л1203 - 74.6% и Бе203 -94.7%. В процессе хлорирования использовали уголь Зиддинского месторождения, который проявил хорошую восстановительную способность.
Влияние размера частиц на степень хлорирования оксидов алюминия и железа изучали при температуре 800°С и при продолжительности процесса 120 мин. Содержание восста-
новителя в шихте составляло 40-50%. Измельченный аргиллит разделяли на следующие фракции: 0.5, 0.2, 0.16, 0.1 и 0.063 мм (рис.1г).
Как показали результаты опытов, с уменьшением размера частиц от 0.5 до 0.063 мм постепенно увеличивалась степень извлечения оксидов, достигая максимального значения для Л1203 - 72.8% и Бе203 - 95.5% соответственно.
Рис.1. Зависимость хлорирования оксидов Л1203 и Бе203 месторождения Чашма-Санг от: температуры (а), продолжительности процесса хлорирования (б), содержания восстановителя (в) и размера частиц аргиллита (г).
Для определения расхода подаваемого хлора в следующей серии опытов изучали влияние количества подаваемого хлора на хлорируемость оксидов алюминия и железа, входящих в состав аргиллитов месторождения Чашма-Санг. Количество подаваемого хлора изменялось от 2 до 16 мл/мин. Результаты хлорирования приведены на рис. 2. Как показали результаты опытов, максимальное хлорирование оксидов наблюдается при расходе хлора 1213 мл/мин, где степень извлечения оксидов достигала: Л1203 - 72-94% и Ре203 - 96-97%. Отходящие газы после реакции хлорирования улавливались двухступенчатым поглощением сначала 10%-ным раствором щелочи, затем 12-15%-ным раствором иодида калия. Количество хлора в поглотителях определяли объемным иодометрическим методом. При дальнейшем увеличении расхода хлора степень извлечения Л1203 и Бе203 практически не изменялась, а наоборот, затруднялся процесс улавливания отходящего непрореагированного хлора.
1 □□
30 -20 -1 □ -
□ -I--------1---------1---------1
□ 5 10 15
Расход хлора, мл/мин
Рис. 2. Зависимость степени извлечения оксида алюминия и железа от расхода хлора.
Таким образом, исходя из вышеизложенных результатов, можно рекомендовать следующие условия для хлорирования аргиллитов месторождения Чашма-Санг: температура 700-750°С, продолжительность хлорирования оксидов - 100-120 мин, содержание восстановителя в шихте - 30-40% и размер частиц - 0.063 мм.
Агентство по ядерной и радиационной Поступило 05.09.2008 г.
безопасности АН Республики Таджикистан
ЛИТЕРАТУРА
1. Маматов Э.Д., Бобоев Х.Э., Мирсаидов УМ. - ДАН РТ, т. 43, № 1-2, Душанбе, 2000, с. 27-30.
2. Азизов Б.С. Сафиев Х.С., Мирзоев Б. - Тез.докл. XVII научно-отчетной конференции преподова-телей. - Душанбе, 1989, ч.1,с.64.
3. Безукладников А.Б., Шлерман Л.Д., Романовская М.Г. Исследование хлорирования северонежско-го боксита. Сб. избр. научн. трудов «Производство магния» Л.: ВАМИ, 1979, № 104, с. 49-55.
Д.Д.Расулов, Э.М.Маматов, А.СДурбонов, У.М.Мирсаидов ОМУЗИШИ ХЛОРОНИДАНИ АРГИЛЛИТ^ОИ ЧАШМА-САНГ (ТОЧИКИСТОН)
Дар макола усули хлоронидани маъдани аргиллити Чашма-Санг оварда шудааст. Тасдик карда шудааст, ки хлоронидан яке аз усули хуби, бо рох,и селективй х,осил наму-дани хлориди алюминий ва хлориди ох,ан мебошад.
D.D.Rasulov, E.D.Mamatov, А-S.Qurbonov, U.M.Mirsaidov CHLORINATION ARGILLITE DEPOSITS OF CHASHMA-SANG MINE (TAJIKISTAN)
This article presents the chlorination process of the argillite deposits of Chashma-Sang mining. It has been researched that the chlorination is one of the best methods to use, because the way of producing selective aluminum chloride and iron chloride.
