CC BY
137
компонентов (Fe2O3) с гидрофторидом аммония протекает в три стадии. Все основные компоненты красного шлама при взаимодействии с гидрофторидом аммония как с активным фторирующим агентом образуют фторо-и оксофторометаллаты аммония.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке УрО РАН, проект № 15-11-3-20.
Литература
1. Сабирзянов Н.А., Яценко С.П. Гидрохимические способы комплексной переработки боксита. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 386 с.
2. Раков Э.Г. Химия и технология неорганических фторидов. М. МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1990. 120 с.
3. Борисов В.А., Дьяченко А.Н., Кантаев А.С. Определение оптимальных параметров сублимационой очистки гексафторосиликата аммония от примесей // Известия Томского политехнического университета. 2010. Т. 317, № 3. С. 73-76.
Сведения об авторах Пасечник Лилия Александровна,
к.х.н., Институт химии твердого тела УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия, [email protected] Медянкина Ирина Сергеевна,
аспирант, Институт химии твердого тела УрО РАН, г.Екатеринбург, Россия, [email protected] Скачков Владимир Михайлович,
к.х.н., Институт химии твердого тела УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия, [email protected] Яценко Сергей Павлович,
д.х.н., Институт химии твердого тела УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия, [email protected] Сабирзянов Наиль Аделевич,
д.т.н,, Институт химии твердого тела УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия, [email protected] Pasechnik Liliya Alexandrovna,
PhD (Chemistry), Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia,
Mediankina Irina Sergeevna,
PhD student, Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia, [email protected]
Skachkov Vladimir Mikhailovich,
PhD (Chemistry), Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia, vms@weburg. me Yatsenko Sergei Pavlovich,
Dr.Sc. (Chemistry), Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia, yatsenko@ihim. uran.ru Sabirzyanov Nail Adelevich,
Dr.Sc. (Engineering), Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia, [email protected]
УДК 669.112.227.322
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПЕРЛИТОВ
С.А. Сагарунян, И.М. Макарян, А.Г. Арустамян, Э.М. Назарян, А.С. Сагарунян
Институт общей и неорганической химии им. акад. М.Г. Манвеляна Национальной академии наук Республики Армения, Ереван, Республика Армения
Аннотация
Разработан щелочно-кислотный комбинированный способ переработки перлитов. Показано, что термообработкой шихты, состоящей из измельченного перлита и гидроксида натрия, при температуре плавления последнего (3180С) и выше можно выщелачивать из перлита основную часть кремнезема, получать щелочно-кремнеземистый раствор и твердую фазу, которая по составу близка к нефелину. Твердую фазу обрабатывают растворами сильных минеральных кислот (азотной, серной, хлористоводородной), получают растворы солей натрия и алюминия, которые перерабатывают по существующим технологиям, а твердую фазу, состоящую в основном из аморфного кремнезема, обрабатывают щелочно-кремнеземистым раствором, полученным при выщелачивании спека, из которого получают силикаты различных металлов, кремнезем, кальцинированную и каустическую соду; последнюю возвращают в процесс.
Ключевые слова:
перлит, кремнезем, силикат, щелочь, нефелин.
91
RESEARCH OF PROCESSES AND DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY OF COMPLEX PROCESSING OF PEARLITE (PERLITE)
S.A. Saharunyan, I.M. Makaryan, A.G. Arustamyan, E.M. Nazaryan, A.S. Saharunyan
Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of the Republic of Armenia, Yerevan, Armenia Abstract
Complex processing of perlite is conducted by acid-base combined method. It is shown that the heat treatment of the charge consisting of crushed perlite and sodium hydroxide at a temperature of its melting (3180C) and above, bulk of the silica can be leached from the perlite, to obtain an alkaline solution and a siliceous solid phase, which in its composition is closer to the nepheline. The solid phase is treated with a solution of strong mineral acid (nitric, sulfuric, hydrochloric), solutions of sodium and aluminum are obtained, which are processed by the existing technology, and the solid phase generally consisting of amorphous silica is treated with alkaline silica solution obtained by leaching of the cake from which various metal silicates, silica, soda and caustic soda are obtained. It is returned to the process.
Keywords:
perlite, silica, silicate, alkaline, nepheline.
Проблема получения глинозема не из бокситового сырья, а из других низкосортных алюминийсодержащих пород имеет большое значение, так как запасы бокситов ограничены. Поэтому в мировой практике возникает необходимость вовлечения в переработку более бедных алюминийсодержащих пород.
Так как в Республике Армения имеются только низкосортные алюминиевые руды, такие как нефелиновые сиениты, перлиты, глины, то авторами настоящей работы предложен способ получения глинозема из перлитов. При этом имелось в виду, что они, по сравнению с нефелиновыми сиенитами и глина, легко доступны, легко поддаются измельчению, а также по выявленным запасам и качеству, низкому содержанию железа и других примесей занимают одно из первых мест в мире.
Ниже, в таблице, приводятся средние химические составы перлитов различных месторождении Армении.
Химические составы перлитов месторождений Армении
Месторождения Содержание компонентов (мас.%)
SiO2 AbO3 Fe2O3 FeO TiO2 CaO MgO Na2O K2O
Арагацкое 74.3 15.9 0.90 0.50 0.50 0.84 0.28 3.20 3.10
Воротанское 73.61 13.72 0.92 - Следы 2.27 0.87 3.54 5.00
Фантанское 73.20 14.40 1.35 - 0.13 1.32 0.25 3.30 3.20
Джраберское 71.36 17.62 1.79 - 0.04 1.13 0.04 3.42 3.60
Из таблицы видно, что перлиты указанных месторождений по составу почти идентичны и содержат много компонентов, преимущественно кремнезем и глинозем. Однако они полностью не используются по назначению и перерабатываются не комплексно. Их в основном используют для получения вспученных перлитов, фильтрующих материалов и как строительный материал.
С целью получения глинозема из низкосортного алюминиевого сырья, снижения материальных и энергетических затрат, расширения ассортимента получаемых продуктов нами разработано новое направление и предложено переработку сырья проводить щелочно-кислотным комбинированным способом [1].
Согласно этому способу готовят шихту, состоящую из перлита и каустической соды, при их весовых соотношениях Na2O : SiO2 = (1.6+2.0) : 1. Шихту спекают в электрической печи при температуре плавления каустической соды (3180С) и выше до 350оС. Процесс спекания ведут в течение 40-45 мин.
В этом процессе основная часть кремнезема (SiO2), находящегося в перлите, вступает в реакцию с каустической содой (№2Окаус.) и после выщелачивания переходит в раствор, который затем перерабатывают на силикаты различных металлов, кремнезем, кальцинированную соду по известным технологиям.
Полученный обогащенный алюминием концентрат, в котором содержание Al2O3 доходит до 30 мас. % и соответствует формуле Na2OAl2O32SiO2, является качественным сырьем для производства глинозема по существующим технологиям. Однако, так как общепринятые технологические схемы переработки указанного концентрата (его спекание с содой и известняком при 1200-1250оС во вращающихся печах) [2] не рентабельны, нами предложено кислотное выщелачивание указанного концентрата.
Кислотное выщелачивание проводят растворами сильных минеральных кислот (азотной, серной, хлористоводородной) при температуре 35-40оС, постоянном перемешивании в течение 40-45 мин.
Процесс переработки концентрата проводят двустадийно: в первой стадии кислоту подают исходя из расчета взаимодействия только с щелочным составляющим концентрата. После завершения процесса полученную пульпу фильтруют, осадок промывают. Получают раствор соли щелочного металла соответствующей кислоты и твердый остаток, содержащий в основном Al2O3, SiO2wH2O. Во второй стадии
92
твердый остаток обрабатывают новой порцией раствора кислоты. Кислоту подают исходя из расчета взаимодействия только с алюминием. Процесс ведут при тех же условиях, как в первой стадии.
В перечисленных процессах, когда в качестве кислотного реагента используется азотная кислота, протекает следующее взаимодействие:
Na2O • Al2O3-2SiO2 • wH2O + 2HNO3 = 2NaNO3 + Al2O3+2SiO2 • (w+1)H2O,
Al2O3 + SiO2 • wH2O+ 6HNO3 = 2Al(NO3)3 + 2SiO2(w+3)H2O.
Полученные соли выпаривают, получая товарные продукты. При необходимости нитрат алюминия разлагают при температуре 500-550оС, отходящие газы улавливают, получают азотную кислоту, которую возвращают в процесс [3]. Полученный в этом процессе Al2O3 не содержит кремнезем, и его используют для получения алюминия высокой чистоты.
После кислотной обработки концентрата и отделения жидкой фазы твердую фазу, в которой содержание аморфного кремнезема составляет ~75 мас. % (остальное - железо и другие примеси, содержащиеся в сырье), обрабатывают при температуре 45-500С разбавленным щелочно-кремнеземистым раствором, полученным на стадии обогащения сырья. При необходимости раствор корректируют, получая оптимальную концентрацию, необходимую для получения девятиводного метасиликата натрия (Na2OO6i4=200^220 гдм-3, SiO2=110^130 гдм-3). Для кристаллизации девятиводного метасиликата натрия раствор указанной концентрации при постоянном перемешивании охлаждают до 15-20оС. Полученную пульпу фильтруют на центрифуге, товарный продукт упаковывают, а фильтрат с концентрацией №^^=110^120 г дм-3, SiO2 =25^30 г дм-3 частично посылают для выщелачивания спека, а остальную часть подвергают выпарке, корректируют и перерабатывают на девятиводный метасиликат натрия. Обработкой раствора метасиликата натрия получают силикаты различных металлов, кремнезем, кальцинированную и каустическую соду.
Таким образом, на основании проведенных исследований разработана технология комплексной переработки перлита щелочно-кислотным комбинированным способом.
Литература
1. Пат. №2539А Рес. Армения, C01F 7/16, 25.08.2011 // Официальный бюллетень №8, 2011.
2. Лайнер А.И. Производство глинозема. М.: Металлургия, 1978. 344 с.
3. Захаров В.И. Химико-технологические основы и разработка новых направлений комплексной переработки и использования щелочных алюмосиликатов: автореф. дис. ... докт. техн. наук, 1994.
Сведения об авторах
Сагарунян Сергей Александрович,
к.т.н., Институт общей и неорганической химии им. акад. М.Г. Манвеляна НАН РА, г. Ереван, Армения Макарян Ирина Мкртичевна,
Институт общей и неорганической химии им. акад. М.Г. Манвеляна НАН РА, г. Ереван, Армения Арустамян Аннета Георгиевна,
Институт общей и неорганической химии им. акад. М.Г. Манвеляна НАН РА, г. Ереван, Армения Назарян Эдита Мушеговна,
к.х.н., Институт общей и неорганической химии им. акад. М.Г. Манвеляна НАН РА, г. Ереван, Армения, e-mail: [email protected] Сагарунян Алиса Сергеевна,
Институт общей и неорганической химии им. акад. М.Г. Манвеляна НАН РА, г. Ереван, Армения Saharunyan Sergey Aleksandrovich,
PhD (Engineering), Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of the Republic of Armenia, Yerevan, Armenia Makaryan Irina Mkrtichevna,
Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of the Republic of Armenia,
Yerevan, Armenia Arustamyan Annieta Georgyevna,
Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of the Republic of Armenia,
Yerevan, Armenia
Nazaryan Edita Musheghovna,
PhD (Chemistry), Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of the Republic of Armenia, Yerevan, Armenia, [email protected] Saharunyan Alisa Sergeyevna,
Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of the Republic of Armenia,
Yerevan, Armenia
93
