Тези наукових доповідей. 3 Міжнародна наукова конференція аспірантів та студентів. ''Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів''. Донецьк, Україна, 13 - 15 квітня 2004, том 1, с.106 - 107.
Тема:ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИНОЗЕМА ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Н.И. Беломеря, А.Ю. Шевченко, Д. В. Мархайчук., Уваров Д.Р.
Донецкий национальный технический университет
Прикладная экология и охрана окружающей среды
Глинозем является исходным сырьем для производства важнейших видов огнеупоров (муллитовых, муллитокорундовых, корундовых), технической керамики. Основным источником глинозема являются бокситы, алуниты, нефелины, запасы которых в мире в целом ограничены. Украина не располагает промышленными месторождениями этих материалов. Поэтому проблема получения глинозема из нетрадиционных сырьевых источников (таких, как глины, каолины, сланцы, аргиллиты, золы, шлаки ТЭЦ и другие) является весьма актуальной.
В настоящее время наиболее распространенными способами получения глинозема являются: способ Байера (для его осуществления требуются высококачественные бокситы, содержащие небольшое количество сульфидов, карбонатов, органических веществ, имеющих высокий кремнистый модель), способ спекания (позволяющий перерабатывать различные виды алюминиевого сырья) и комбинированные способы на их основе.
В данной работе исследована возможность получения способом спекания глинозема из отходов угледобычи и углеобогащения, общее количество которых в Донецкой области составляет к настоящему времени около 500 млн. т и используется не более 10% ежегодного прироста.
Отходы углеобогащения довольно стабильны по минеральному составу. Они представлены литологическими разновидностями: рагиллиты - 40-55%, углистые аргиллиты - 7-25%, алевролиты - 4-10%, песчаник - 4-10%. Процентное соотношение составляющих оксидов изменяется только в зависимости от содержания угля в отходах. Количество кремнезема составляет 35-50%, глинозема 10-30%, оксидов щелочных и щелочно-земельных металлов 2-8%, оксидов железа 2-10%. Зольность отходов - 67-86%. Гранулометрический состав характеризуется следующим содержанием фракций (мм): 0,01-0,04 ~ 25%, 0,04-0,12 ~ 15%, 0,12-0,25 ~ 12%, 0,25-0,50 ~ 15%, 0,50-1,0 ~ 10%, 1-3 ~ 20%. Содержащийся в отходах углерод (3-30%) частично компенсирует расход топлива, связанный с затратами тепла на спекание шихты. Отходы угледобычи по химико-минералогическому составу близки к отходам углеобогащения, отличаясь от них более высокой зольностью и меньшим содержанием угля.
Проведены предварительные лабораторные исследования, которые показали возможность извлечения 80-85% оксида алюминия от содержащегося в материале. Необходимо проведение дополнительных исследований для отработки технологии с целью повышения эффективности извлечения глинозема и улучшения качества получаемого продукта.
(Ма,К)2ОА1203-28і02 + 4СаС03 = (Ка,К)2ОА1203 + 2(2СаО 8Ю2) + 4С02 Отриманий спік уявляє собою рихлу масу, яка легко роздрібнюється.
Подроблений спік для відділення алюмінатів лужних металів від решти епіку піддавали вилуговуванню. Вилуговування проводилося гарячим насиченим лужним розчином . Після вилуджування необхідно знекремнити розчин, тобто удалити кремнезем, який знаходиться у розчині, для підвищення якості глинозема. Знекремнення проводили у дві стадії. На першій стадії створюються умови для найбільш повної кристлизації гідроалюмосиліката натрію. Друга стадія - це стадія глубокого знекремнення. Знекремнення проводилось довгим кіп'ячінням розчину на електричній плитці.
ЗСаО-А1203т8Ю2(6 - 2 т)Н20 + ЗКа2СЮ3 + 2тН20= =ЗСаС03 + т№28Ю2(ОН)2 + 2НаА1(ОН)4 + 2(2 - т)№ОН Вилучення гідрату алюмінію здійснювалось шляхом карбонізації: протягом 5 годин при температурі 80 С крізь розчин повільно пропускався вуглекислий газ. При цьому сполуки натрію й калію, що міститься в розчині, переводяться у гідрокарбонати, що викликає випадіння гідрату алюмінію в осад. Процес відбувається за трьома наступними реакціями:
2№ОН + С02 = №2С03 + Н20, НаА1(ОН)4 = КаОН + А1(ОН)3, 2Ка2С03 + 2А1(ОН)3 = №20 А1203 2С02 2Н20 + 2№ОН На заключному етапі гідрат відфільтровувався.
Попередні лабораторні дослідження показали, що можна вилучити приблизно 80% оксиду алюмінію, який міститься у глині. Необхідні подальші дослідження, які повинні бути спрямовані на оитимізацію технології, на підвищення ефективності вилучення глинозему.