CC BY
32
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2013, том 56, №5__________________________________
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 521.633-546.273
Академик АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидов, Д.Н.Худоёров*, Э.Д.Маматов **
ЩЕЛОЧНОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ДАНБУРИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА
Агентство по ядерной и радиационной безопасности АН Республики Таджикистан, Таджикский национальный университет,
Институт химии им.В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
Изучен процесс выщелачивания концентрата данбурита с едким натром. Найдены оптимальные условия процесса выщелачивания концентрата данбурита месторождения Ак-Архар взаимодействием с ЫаОИ.
Ключевые слова: щелочная обработка - концентрат данбурита - извлечение.
В литературе известны кислотные и щелочные методики переработки борсодержащих минералов, применяющиеся на практике как эффективные и экономически выгодные способы. Эти методы переработки борсодержащего сырья также могут быть применены и для данбуритов Таджикистана [1-5].
Для расширения номенклатуры продуктов, получаемых из борсодержащего сырья, в частности из данбуритов, наиболее приемлемым методом является щелочная переработка сырья.
Настоящая работа посвящена щелочной переработке данбуритового концентрата месторождения Ак-Архар Таджикистана.
Суть данного исследования заключается в установлении минералогического состава данбуритового концентрата методом химического анализа и РФА, разработке методики разложения с NaOH и установлении влияния различных факторов на процесс переработки данбуритового концентрата.
При изучении минералогического состава исходного данбурита методом химического анализа и РФА установлено, что главными рудообразующими минералами данбуритов являются: данбурит, датолит, аксинит, гидроборацит, гранат, пироксены, гидрослюда (или геденбергит), монтмориллонит, кальцит, кварц [6].
Содержание химических элементов в растворах, полученных при выщелачивании, определяли согласно методикам, приведенным в [7].
Химический состав данбуритового концентрата является довольно сложным и в основном состоит из оксидов породообразующих элементов (табл.).
Таблица
Элементный состав данбуритового концентрата, масс/%
B O 2 3 SiO 2 3 О <N < Fe O 23 FeO CaO MgO TiO 2 MnO KO 2 NaO 2 PO 2 5 Ы Ы Ы
17.4 46.8 2.45 2.67 1.68 23.6 0.75 0.15 0.29 0.14 0.03 0.11 3.6
Адрес для корреспонденции: Маматов Эргаш Джумаевич. 734063, Республика Таджикистан, г.Душанбе, ул.Айни, 299/2, Институт химии АНРТ. E-mail: [email protected].
Минералогический состав данбуритового концентрата:
данбурит - CaOB2O32SiO2 или СаВ2^Ю4)2 - 75.6%;
датолит - 2CaOB2O32SiO2H2O или Са2В2(0Н)^208 - 4.5%;
гидроборацит - CaOMgO^B^^^O или CaMgB^n-бН^ - 0.3%;
аксинит - Са2(Fe,Мn)Al2(0H)B3SІ40l5(0H) - 5%;
гранат - 3CaOFe2O33SiO2 - 8%;
пироксены - CaOFeO2SiO2 - 4%;
монтмориллонит - (OH)4Si8Al4O20nH2O - 1% и
гидрослюда - (Na)Al2(AlSi3)-Oi0[(OH)2-H2O], кварц - SiO2 - составляют остальную часть, также наблюдаются следы гипса - CaSO4nH2O.
Для получения информации о возможности протекания реакций щелочной обработки данбу-ритового концентрата предварительно были рассчитаны стандартные термодинамические величины: энтальпия (AH0298), энтропия(AS0298) и свободная энергия Гиббса (AG0298). Результаты расчётов термодинамических характеристик свидетельствуют о возможности протекания реакций щелочной обработки данбуритов.
После составления химических реакций щелочной обработки данбуритового концентрата и расчёта стандартных термодинамических величин (AH0298), (AS0298) и (AG0298) провели стехиометрический расчёт реакций образования боратов, алюмината натрия и других соединений. Показано, что для разложения i г данбуритового концентрата средний расход щёлочи (NaOH) составляет 2-3 г.
Лабораторное выщелачивание данбуритового концентрата проводили 5-40% раствором NaOH в термостатированном реакторе с рубашкой, которая снабжена мешалкой и обратным холодильником для поддержания постоянной температуры.
Результаты исследования пробной щелочной обработки данбуритового концентрата показали, что оксиды, входящие в состав данбурита, практически полностью разлагаются гидроксидом натрия и образуются соответствующие соли.
Процесс выщелачивания исходного данбурита и его концентрата изучали в зависимости от температуры, продолжительности процесса выщелачивания и концентрации гидроксида натрия. Результаты приведены на рисунке.
Влияние температуры на процесс щелочного разложения данбуритового концентрата изучен в интервале температур от 30 до 90°С. Установлено, что при 90°С и концентрации щелочи 5% в течение i20 мин степень извлечения оксидов является максимальной и составляет (в мас%): оксид железа - б4.75, оксид алюминия - 48.75 и оксид бора - 52.75 (рис.а).
Продолжительность процесса выщелачивания концентрата данбурита с NaOH изучена в интервале от 30 до i20 мин. Показано, что максимальная степень разложения оксидов при температуре 90°C и концентрации щелочи 5% составляет (в мас%): оксид железа - б0.85, оксид бора - 48.25 и оксид алюминия - 38.4i (рис.б).
Зависимость выщелачивания оксидов, входящих в состав данбуритового концентрата, от концентрации щелочи (NaOH) изучали от 5 до 40% щёлочью (NaOH). Показано, что максимальная сте-
пень разложения оксидов при температуре 90°С в течение 120 мин и концентрации щелочи 5% составляет (в мас%): оксид железа - 97.58, оксид бора - 92.04 и оксид алюминия - 83.41 (рис.в).
С і------1-----1-----1------1
Э 10 2С 50 40 =0
Концентрация: щелочи (ЪТаОЕГ), °Л>
Рис. Зависимость степени извлечения оксидов от температуры (а), продолжительности процесса (б) и концентрации щелочи (в) при выщелачивании концентрата данбурита.
Таким образом, на основании проведённых исследований установлен минералогический состав данбурита и его концентрата. Разработаны оптимальные условия их щелочного разложения. Показано, что температура, продолжительность выщелачивания и концентрация щёлочи оказывают существенное влияние на процесс извлечения минералов, содержащихся в составе данбуритовой породы и её концентрата.
Поступило 28.03.2013 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Маматов Э.Д., Курбонов А.С., Худоёров Д.Н., Ашуров Н.А. - Вестник Таджикского национального университета (научн. журнал), 2012, № 1/2 (81), сер. естеств. наук. - Душанбе: Сино, 2012, с. 122-126.
2. Маматов Э.Д., Ашуров Н.А., Шарипов А. - Материалы междунар. научно-практ. конф. «Сино и мировая цивилизация». - Душанбе, 2006, с.79-81.
3. Маматов Э.Д., Ашуров Н.А., Мирсаидов У.М. - Межд. научно-практ.конф. «Перспективные разработки науки и техники». - Przemisl, Польша, 2011, с.58-62.
4. Маматов Э.Д., Ашуров Н.А., Курбонов А.С., Ятимов П.М., Мирсаидов У.М. - ДАН РТ, 2009, т.52, №2, с.116-120.
5. Технология борных соединений: Труды УНИХИМ. - Свердловск, 1976, вып.40, 92 с.
6. Маматов Э.Д., Ятимов П.М. - Материалы V-ой междунар. научно-практ. конф. «Перспективы применения инновационных технологий и усовершенствования технического образования в высших учебных заведениях стран СНГ» - Душанбе, ТТУ, 2011, ч.1, с. 299-301.
7. Гиллебранд В.Ф., Лендель Г.Э., Брайт Г.Ф., Гофман Д.И. Практическое руководство по неорганическому анализу. - М.: Госхимиздат, 1957, 110 с.
У.М.Мирсаидов, Д.Н.Худоёров*, Э.Д.Маматов**
КОРКАРДИ ИШЦОРИИ КОНСЕНТРАТИ ДАНБУРИТ
Агентии амнияти ядрои варадиатсионии Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон,
*Донишгохи миллии Точикистон,
**Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илмх;ои Цум^урии Точикистон
Дар натичаи таткикотхои гузаронидашуда протсесси коркарди ишкории консентрати данбурит бо NaOH омухта шуд. Шароитхои оптималии усули ишкории коркарди консентрати данбурити кони Ак-Архар муайян карда шудааст.
Калима^ои калиди: коркарди ишцорй - консентрати данбурит - цудошавй.
U.M.Mirsaidov, D.N.RHudoyorov*, E.D.Mamatov*
DECOMPOSITION DANBURITE CONCENTRATE WITH SODIUM HYDROXIDE
Nuclear and Radiation Safety Agency, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan,
Tajik National University,
**V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The process of leaching danburite concentrate with sodium hydroxide a studied. The optimal conditions for the leaching process concentrates danburite ores Ak-Arhar interaction with the NaOH.
Key words: caustic treatment - concentrate danburite - extraction.
39S
