Исследование и разработка процессов извлечения железа из бокситовых руд и красных шламов

Толстокулакова, Анна Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Исследование и разработка процессов извлечения железа из бокситовых руд и красных шламов
ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Исследование и разработка процессов извлечения железа из бокситовых руд и красных шламов"

На правах рукописи

Толстокулакова Анна Владимировна

□□3465544

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ИЗ БОКСИТОВЫХ РУД И КРАСНЫХ ШЛАМОВ

Специальность 25.00.13- Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

. 1.,,.,,' ----■J

Иркутск - 2009

003465544

Работа выполнена в Иркутском государственном техническом университете

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

доктор технических наук, профессор Зайдес Семён Азикович доктор технических наук, профессор Чикин Андрей Юрьевич кандидат технических наук, доцент Власова Вера Викторовна

СФУ Институт цветных металлов и материаловедения

Защита состоится «16» апреля 2009 г в 10-00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.073.02 в Иркутском государственном техническом университете по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИрГТУ

Автореферат разослан « 14 » марта 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.М.Салов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В настоящее время истощаются запасы добываемого высококачественного минерального сырья. По этой причине промышленность вынуждена перерабатывать низкосортные бокситовые руды с высоким содержанием соединений железа (до 25%), что приводит к значительному увеличению роста накапливаемых в отвалах глиноземного производства крупнотоннажных отходов - красных шламов.

Окислы железа в условиях технологического процесса производства глинозема рассматриваются, в основном, как примеси бокситового сырья, затрудняющие отделение и промывку красного шлама; кроме того, они могут взаимодействовать со щелочными и алюминатными растворами, образовывая ряд химических соединений. В результате этого, помимо основного компонента гематита (Те;Оз), шламы являются концентраторами многих ценных металлов, таких, например, как титан, кремний, алюминий, редкоземельные элементы и ДР-

Многочисленные исследования в области переработки бокситов и красных шламов были выполнены С.И. Кузнецовым, А.И. Лайнером, Л.П. Ни, Н.С. Шморгуненко, В.А. Майзель, В.И. Корнеевым, А.Г. Сусс и мн. др.

Отсюда следует, что актуальной для алюминиевой промышленности остается задача поиска альтернативных малоотходных способов переработки бокситовых руд, а также решение проблемы утилизации красных шламов с целью селективного извлечения из них железосодержащих компонентов.

Цель и задачи исследования

Целью данного исследования является разработка технологических решений, позволяющих добиться селективности извлечения железа из бокситовых руд и красных шламов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработать оптимальные режимы количественного извлечения железа из бокситов и красных шламов с применением выпускаемых промышленностью реагентов: четыреххлористого кремния, ацетонитрила, соляной кислоты.

2. Выявить основные факторы, влияющие на селективность извлечения железосодержащих компонентов из бокситов и красных шламов четыреххлори-стым кремнием.

3. Осуществить сравнительный анализ вещественного состава исходных минеральных комплексов и продуктов хлорирования.

4. Разработать технологические схемы переработки бокситов и утилизации красных шламов, включающие стадию их обезжелезнения.

Идея работы заключается в усовершенствовании химических способов обогащения бокситов путем их избирательного обезжелезнения на основе применения эффективной хлорирующей системы - четыреххлористого кремния.

Объект исследования

Объектами исследования являлись: смесь бокситов (уральского, тиман-ского и греческого месторождений); красные шламы (ОАО «УАЗ»).

Методы исследований

Методы изучения вещественного состава руд, минерального и фазового состава продуктов их хлорирования и остаточных шламов следующие: рентгеновская порошковая дифрактометрия; инфракрасная спектроскопия (ИКС); атомно-эмиссионная спектроскопия; химический фазовый анализ; масс-спектрометрия с индукционно-связанной плазмой (ICP-MS); просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения. Для количественной обработки результатов экспериментов применяли методы математической статистики и пакет прикладных программ Microsoft Excel.

Достоверность полученных результатов

Обеспечивается применением современных инструментальных физико-химических методов исследования; сходимостью результатов аналитических и термодинамических расчетов, лабораторных и укрупненных лабораторных испытаний; воспроизводимостью результатов лабораторных экспериментов; применением для оценок погрешностей уравнений теории ошибок; анализом статистически представительного числа образцов боксита, красного шлама и образующихся из них продуктов.

Научная новизна

1. Впервые изучены основные закономерности и направления химических и фазовых превращений, протекающих в ходе взаимодействия четырех-хлористого кремния с гематитом бокситовых руд и красных шламов, приводящего к образованию кристаллогидратов хлорида железа (II) и повышающих качество бокситов.

2. Обнаружено образование аэросила при взаимодействии четыреххло-ристого кремния с минеральным комплексом боксита и красного шлама.

3. Установлен микроэлеменгный состав продуктов переработки красного шлама; показана возможность извлечения из него стронция и меди; обнаружено обогащение остаточных шламов цирконием.

Практическая значимость результатов работы

1. Выявлены и оптимизированы условия селективного извлечения железа из боксита и красного шлама, при воздействии четыреххлористого кремния.

2. Предложена технологическая схема, позволяющая включить в начало процесса переработки боксита на глинозём стадию избирательного извлечения железа, приводящую к обогащению боксита алюминийсодержащими минералами и предотвращающую образование красных шламов.

3. Предложена технологическая схема переработки красных шламов на технически полезные продукты.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- Способ обогащения бокситов алюминийсодержащими минералами, основанный на селективном хлорировании их балластного компонента - гематита - в легко извлекаемые хлориды железа, и позволяющий в значительной

степени предотвращать образование отвальных шламов и изменять их вещественный состав.

- Результаты изучения строения и структурных составляющих аэросила, образующегося при взаимодействии четыреххлористого кремния с минералами боксита и красного шлама.

- Основы новой технологии переработки красных шламов на промыш-ленно-полезные продукты, позволяющей извлекать из них стронций и медь и обогащать остаточные шламы цирконием.

Апробация работы

Результаты исследований доложены и обсуждаемы на международной научно-практической конференции ОАО «РУСАЛ ВАМИ» "Ресурсосберегающие и природозащитные технологии в производстве алюминия, магния и сопутствующей продукции" (С-Петербург, 2006 г.); региональных научно-технических конференция "Перспективные технологии получения и обработки материалов" (ИрГТУ, 2004-2008 гг.); научно-практических конференциях «Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств» (ИрГТУ, 2007, 2008 гг.); на объединенном заседании кафедр Обогащения полезных ископаемых и инженерной экологии и Машиностроительных технологий и материалов (ИрГТУ, 2008 г.).

Публикации

Основные теоретические и практические результаты исследований по теме диссертации изложены в 10 работах, в том числе статья в рецензируемом журнале, включенном в перечень ВАК РФ.

Структура u объём работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 134 наименований, приложений, содержит 119 страниц, включая 26 рисунков, 15 таблиц.

Благодарность. Автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность доктору химических наук В.К. Турчанинову за постоянную поддержку и консультации на протяжении всей работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введешш диссертационной работы обоснованы актуальность темы и цель диссертации, дана её структура и краткое содержание, представлены основные положения, выносимые на защиту, сформулированы научная новизна и практическое значение работы.

Первый раздел посвящен анализу современных технологий переработки бокситовых руд, способов их обезжелезнения и утилизации отходов - красных шламов. Большое внимание уделено существующим проблемам и задачам устойчивого развития предприятий алюминиевой промышленности в условиях обеднения «богатых» высококачественных руд и повышающихся требований к охране окружающей среды. В заключительной части раздела определены задачи настоящего исследования.

Во втором разделе обоснован выбор хлорирующей системы для селективного извлечения соединений железа из бокситовых руд. Представлены результаты физико-химических исследований процесса взаимодействия четырех-хлористого кремния с минеральным комплексом бокситов.

По данным метода рассеивания рентгеновских лучей исследуемый боксит состоит из трёх основных компонентов - диаспора, гематита и бёмита. Достаточно уверенно идентифицируются с помощью рентгенограммы также анатаз, ТЮ2 и кальцит, СаС03 (табл. 1). Наличие в образце кальцита подтверждается кроме того, данными ИК-спектроскопии. Исследования процесса хлорирования проведены на образцах боксита Уральского алюминиевого завода следующего химического состава, (% масс.): А1203 53,3; Fe203 20,8; СаО 4,1; Si02 3,9; ТЮ22,0; ппп 15,9%. Смесь боксита и четыреххлористого кремния в соотношении 1:4 (масс.) нагревали во вращающемся автоклаве до температуры 180-280°С в течение 60-120 мин. По данным реттенофазового анализа в образцах боксита, подвергнутого взаимодействию с четыреххлористым кремнием, надёжно идентифицируются диаспор и бёмит. Анатаз и хлорит также полностью сохраняются. При оптимальных условиях хлорирования четыреххлористым кремнием гематит в образцах (см. табл. 1) присутствует в следовых количествах. В указанном интервале температур он практически полностью превращается в хлориды. Основным хлорсодержащим продуктом его реакции с четыреххлористым кремнием является хлорид железа (II), который существует в виде двух кристаллогидратов FeCl2-nH20, где (п=2,4). Отмечено также образование хлорида железа (III), но этот результат не воспроизводится. Это обстоятельство позволяет полагать, что реакция образования FeCl2 протекает с участием материала автоклавной бомбы:

2Fe203 + 3SiCl4 -> 4FeCl3 + 3Si02 2FeCl3 + Fe —> 3FeCl2 Отделение хлоридов железа от остальных минералов проводили экстракцией. В качестве экстрагента использовали ацетонитрил, MeCN. Он, как показали физико-химические исследования, полностью извлекает хлориды железа

из образца хлорированного боксита. Поэтому, в качестве объективной характеристики глубины превращения гематита в хлорид железа использована потеря массы (Дт) хлорированного образца при экстракции. Некоторые данные о влиянии на Am температуры процесса представлены на рис. 1. Видно, что для исчерпывающего хлорирования гематита четыреххлористым кремнием достаточно нагревания реакционной смеси до температуры ~220°С.

Температура, °С

Рис. 1. Влияние температуры процесса хлорирования на выход хлоридов железа (% от общей массы хлорированного боксита) при экстракции ацетонитрилом (продолжительность процесса-90 мин).

Таблица 1. Результаты расчета порошковой дифрактограммы образцов боксита

Боксит исходный Боксит хлорированный FeCl3-2H20 FeCl2-2H20 Диаспор 5-355 Гематит 13-534 Бёмит 21-1307 Шамозит Аиатаз 21-1272 Примечания

d, А I d,A / d,A I d,A I dj / dA I d,A / dj / d,A /

9.96 3 слюда

7.00 7 7.05 100

6.07 11 6.04 15 6.11 100

5.67 30 5.6 60

4.78 95 4.80 100

4.6В 11 4.70 25 4.71 13 4.67 20

4.51 10 4.51 50

3.66 15 3.66 10 3.70 6 3.63 7 3.66 25

3.02 9 3.05 25 3.05 40 кальцит

2.882 15 2.92 16 2.88 50

2.792 4 2.770 25 2.75 100

2.688 43 2.692 15 2.69 100 2.678 40

2.310 50 2.311 65 2.30 6 2.32 33 2.317 56

2.285 2

2.200 13 2.200 5 2.22 8 2.201 30

2.142 15 2.15 6 2.141 60

2.127 41 2.128 45 2.13 33 2.137 52

2.073 54 2.071 45 2.08 8 2.08 67 2.077 49 2.070 2

2.035 24

1.967 12 1.980 6

1.908 5 1.901 3 2.011 10

1.887 3 1.890 8 1.894 10 1.892 35

1.690 14 1.69 20 1.690 60 1.699 20

1.598 7 1.570 4 1.596 16

1.566 5 1.570 4 1.555 70

1.520 7 1.522 8 1.527 6 1.521 30

Примечание: В первой строке таблицы под названиями диаспора, гематита, бёмита, анатаза приведены их номера карточек в картотеке PDF [22].

Условия съёмки образцов: дифрактометр ДРОН-3, Fe излучение, Мп-фильтр.

В интервале температур 200-240°С процесс завершается за 60-90 мин. Совместное использование результатов рентгенофазового анализа и значений потери массы Am позволяет оценивать в конкретных условиях оптимальное соотношение (масс.) боксита и четыреххлористош кремния, при котором процесс происходит до конца с полным исчезновением жидкой фазы. Относительно невысокий выход хлоридов железа согласуется с химическим составом исходного боксита.

Остаток, полученный после извлечения хлоридов железа, назван обез-железненным или «белым» бокситом. Состоит он из гидроокисей алюминия -диаспора и бёмита, а также аморфного кремнезёма. Таким образом, «белый» боксит обогащается алюминийсодержащими минералами. Примесным к ним минералом является анатаз. Кальцит и хлорит содержатся в образцах белого боксита по отношению к основным веществам в следовых количествах. Слабая окраска данного боксита определяется примесью анатаза.

В третьем разделе представлены результаты сравнительных физико-химических исследований красного шлама, и продуктов его взаимодействия с четыреххлористым кремнием. С целью поиска иных, кроме ацетонитрила эффективных экстрагентов изучен комплексообразующий реагент, содержащий карбонипьную группу - З-гадрокси-2-метил-4-пирон.

По данным рентгенофазового анализа основным компонентом исследуемого красного шлама является гематит, следующими по содержанию - шамозит, высокожелезистый хлорит, искусственно полученная фаза гидроалюмосиликата натрия (далее ГАСН), сидерит, кальцит, железистый гидрогранат. Как примеси в шламе присутствуют гиббеит и рутил.

Взаимодействию с четыреххлористым кремнием подвергали образцы красного шлама Уральского Алюминиевого завода следующего химического состава, (% масс.): Fe20345,8; А12Оэ 13,0; Si02 10,1; СаО 10,8; Ti024,8;Na20 4,1; п.п.п. ~11,4. Процесс хлорирования красного шлама осуществляли путём авто-клавирования его смеси с четыреххлористым кремнием в интервале температур от 180 до 280°С. Окраска шлама изменялась при этом от кирпично-красной до коричневой. По этой причине хлорированный шлам назван «коричневым» шламом. По результатам рентгенофазового анализа «коричневый» шлам содержит, в основном, хлорид железа (FeCl2). Меньшую его часть составляют хлорит (Fе6А14О]о(OII)s) и галит (NaCl). Отметим, что хотя относительное содержание галита в реакционном продукте невелико, процесс взаимодействия красного шлама с четыреххлористым кремнием, в отличие от бокситов, уже нельзя назвать селективным.

При температурах 200-280°С гематит, входящий в состав красного шлама, полностью превращается в хлорид железа (II), существующий в виде двух кристаллогидратов - FeClrnHjO, где п=2,4. При более высоких температурах (>280"С) шлам постепенно меняет цвет от коричневого к зелёном}', и далее к пепельно-коричневому (температура ~330'С). Эта цветовая гамма обусловлена окислением двухвалентного железа в решетке шамозита до трёхвалентного. Вероятно, в условиях автоклавирования при t>300°C происходящие изменения в

структуре шамозита сопровождаются образованием гематита. Действительно, выход хлорида железа (II) при МОО'С повышается примерно до 50% (от общей массы коричневого шлама). Среди примесей исходного красного шлама в составе коричневого шлама, полученного при оптимальных температурах, отсутствуют сидерит и ГАСН. Взамен ГАСН образуется галит, №С1, количество которого выше, чем других примесных минералов. По-видимому, это объясняется реакцией четыреххлористого кремния с аморфными формами ГАСН. Другие алюминийсодержащие минералы (шамозит, железистый хлорит, гиббсит (следы)), а также рутил и кальцит сохраняются при указанных условиях в составе

Для сравнения с бокситом более подробно исследовано извлечение хлорсодержащих соединений «коричневого» шлама ацетонитрилом. На рис. 2 показана зависимость потери массы (Дт) «коричневого» шлама, в результате обработки ацетонитрилом от температуры, при которой протекала реакция исходного шлама с четыреххлори-стым кремнием. Из рис. 2 видно, что эта зависимость имеет два почти горизонтальных участка. Один, сходный с присущим бокситу, в интервале температур 220-280'С, а другой при 1>300'С. Это свидетельствует о протекании двух процессов, приводящих к хлориду железа (II). Если учесть химический состав исходного красного шлама, то можно сделать вывод, о том, что в области низких температур выход хлорида железа (И) не полный, и только при 1>300'С он достигает своего максимума. Для извлечения из «коричневого» шлама хлорсодержащих продуктов (хлоридов железа и галига) кроме ацетонитрила, использованы растворы мальтола (3-гидрокси-2-метил-4-пирона) и растворы соляной кислоты различной концентрации. Обработка «коричневого» шлама ацетонитрилом показала, что он извлекает хлориды железа (II) и галит. Выход РеСЬ из хлорированного продукта при этом практически количественный. Мальтол извлекает только хлорид железа (И). Подкисленная вода, как и ацетонитрил, извлекает хлориды железа и галит. При обработке «коричневого» шлама 10% НС1 из шлама извлекаются за исключением шамозита все остальные компоненты.

Содержание металлов в составе «коричневого» шлама и полученных из него продуктов (табл. 2) определяли атомно-эмиссионным методом.

Из данных, приведенных в табл. 2 следует, что ацетонитрил эффективно извлекает железо из «коричневого» шлама. Это подтверждает результаты рент-генофазового анализа. В случае чистого кристаллогидрата РеСЬ-2НгО содержание железа должно составлять 33%, а в случае РеСЬ'4Н20 - 28%.

«коричневого» шлама.

аь 5040 ¿30 20

1-4—Г 30

0 1

Я 180 200 220 240 260 280 300 320 340 31 Температура, 'С

Рис. 2. Влияние температуры процесса хлорирования на выход хлоридов железа (% от общей массы коричневого шлама) при экстракции ацетонитрилом (продолжительность процесса -90 мин.).

Таблица 2. Макрокомпонентный состав различных шламов и их раство-

римых фракций

Анализируемый материал Содержание определенных элементов, % масс.

Ре А1 Т1 Са N3

коричневый шлам 40 9 6 3 2 0,8

Растворимые в ацетонитриле фракции 29 *

Остаточный шлам 3 35 8 1,0 1 0,1

Растворимые в 10% соляной кислоте фракции остаточного шлама 8 0,2 7 3,5 0,3 0,07

Конечный шлам 0,2 45 0,5 0,4 0,06 0,01

*- ме обнаружен из-за быстрой гидратации образца

Эксперименты свидетельствуют, что содержание железа в растворимой фракции составляет 29%. Это означает, что ацетонитрилом железо извлекается из коричневого шлама преимущественно в виде кристаллогидрата РеСЬ^НгО. Так как железо в остаточном после обработки ацетонитрилом шламе еще входит в состав шамозита и хлорита, то этот остаточный шлам дополнительно обрабатывали 10% соляной кислотой для более полного извлечения железосодержащих компонентов из коричневого шлама. Из табличных данных (см. табл. 2) видно, что разбавленной соляной кислотой извлекается дополнительно 8% железа. В конечном шламе, образующимся после обработки ацетонитрилом и соляной кислотой железо присутствует в следовых количествах (0,2%, см. табл. 2). Кремний концентрируется в остаточном и, в особенности, в конечном шла-мах. В чистом кремнеземе (8Ю2) содержание кремния составляет 46%.

По данным экспериментов в шламе, после обработки ацетонитрилом и соляной кислотой, содержание кремния равно 45% (см. табл. 2). Таким образом, конечный шлам представляет собой практически чистый кремнезем с небольшой примесью оксидов алюминия и титана. Эти оксиды по существу нацело отмываются 10% соляной кислотой.

Содержание микроэлементов в коричневом шламе и в полученных из него продуктах оценено с помощью атомно-эмиссионного спектрального анализа и масс-спектрометрии с индукционно-связанной плазмой.

Коричневый шлам содержит преимущественно стронций и цирконий (рис. 3). В меньших количествах обнаружены ванадий, хром, никель, медь, цинк, иттрий, некоторые лантаноиды и свинец. Данные двух методов о микроэлементном составе коричневого шлама хорошо согласуются между собой по большинству элементов, содержание которых превышает 60 г/т (см. рис. 3). Растворимая в ацетонитриле часть шлама обогащается стронцием и медью. Практически не растворяются или слабо растворяются в нем цирконий, лантан, церий, иттрий, неодим, барий и никель. В раствор полностью переходит только

700 600 500 400 300 200 100 а

700 600 500 400 300 200 100 0 1200

1000 800 600 400 200 О

. т г . , . 1 . .....1.-,

Т Т Т Т . Т

* f *-

Бс V Сг № Си 1п Эг Y 1т 1л Се № РЬ Ва ЫЪ НГ

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 О

Бс V Сг № Си Ъп Эг У Ъг Ьа Се Ш РЬ Ва Элемент

Рис. 3. Микроэлементный состав коричневого шлама (а) и его растворимой в ацетонитриле части (б), нерастворимой в ацетонитриле части (в) и остаточного шлама, полученного последующей обработкой ацетонитрилом и 10% соляной кислотой (г).

медь. Стронций извлекается ацетонитрилом примерно на половину (см. рис. За, б). Остаточный после обработки ацетонитрилом шлам обогащается цирконием, иттрием, церием (см. рис. Зв). При последовательной обработке коричневого шлама ацетонитрилом и 10% раствором соляной кислоты в нерастворимом продукте остается преимущественно цирконий (рис.Зг). Его содержание в остаточном шламе (0,06%) практически совпадает с содержанием магния (0,05%) и кальция (0,06% масс.).

В четвертом разделе представлены результаты исследования строения кремнеземного порошка, образующегося при взаимодействии четыреххлористо-го кремния с минеральным комплексом красного шлама. Поскольку этот порошок является продуктом превращения газообразного че-тыреххлористого кремния, он отнесён к аэросилам. Элементный состав полученного аэросила определен атомно-эмиссионным спектральным анализом.

Аэросил представляет собой изотропное, тонкодисперсное вещество. Методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения изучены два по-разному обработанных образца.

Образец I - из коричневого шлама с помощью сухого ацетонитрила извлекали основные его компоненты - хлориды железа (1а). Остаточный шлам 1а обрабатывали 10% раствором соляной кислоты (50°С, 40 мин) для растворения примесных к кремнезёму минералов и фаз (16). Полученный продукт 16 представляет собой практически чистый кремнезём. Образец II - полученный кремнезёмный порошок подвергали воздействию мощного ультразвукового облучения. По данным электронной микроскопии все изученные образцы полидисперсны, а их строение обусловлено наличием разнообразных по размеру и форме структурных составляющих: от коллоидных частиц до крупных агрега-

Типичные электронные микрофотографии образца 16 показаны на рис. 4 и 5.

Наиболее мелкие частицы исследуемого кремнезёма образуют свободно-дисперсную систему; имеют практически одинаковый размер (~10 нм); неравномерно распределены относительно крупных агрегатов и обладают формой, близкой к сферической (см. рис. 4а, б). Последнее является прямым указанием на аморфную форму кремнезёма. Крупные агрегаты обладают самым разнообразным строением. Отдельные их внешние участки представляют собой ансамбль из мелких первичных частиц, сохраняющих свой размер (~10 нм). Тип контакта между ними соответствует начальному этапу коагуляционного процесса. Такие участки пронизаны большим количеством пор. Распределение пор по размеру, сопоставимому с размером первичных частиц, выражено слабо. В целом, пространственная структура таких участков отвечает плотной случайной упаковке отдельных первичных частиц - коллоидному агрегату (см. рис. 4в).

Другие поверхностные фрагменты крупных агрегатов образованы из большого числа тесно контактирующих между собой частиц, форму и размер которых невозможно определить (см. рис. 4г). Вероятно, они возникают за счет зарастания мест контакта в результате образования силоксановых (81-0-81) связей. Такие пограничные участки агрегатов характеризуются крупными порами, ориентированными произвольно. Наконец, центральные области крупных глобул (до 800 нм), сросшихся между собой, обусловлены участками с сильно уплотнённой структурой.

тов, протяженность которых достигает э-ш мкм.

Рис. 4. Изображения структурных составляющих шлама 16:

а - пространственное распределение, б - первичные частицы, в - поверхностные фрагменты агрегата, г - крупные агрегаты.

Ультразвуковое диспергирование позволило дополнить полученные результаты. Воздействие ультразвука на кремнезёмный порошок 16 разрушает приповерхностные слои агрегатов с образованием глобул в основном двух ше- г"'Ш

размеров - 30-60 и 200-300 _ в ^jflfBÉ^ - '' Рис. 5. Изображение струк-нм (рис. 5а, б). Разрушение F *МЕЭМ| 5 турных составляющих при

ультразвуком более глубо- Ш É iffilifliM • воздействии на обРме«11

козалегающих слоев arpe- к лЖё&ШШШяШШ^ - >.п,!ра_,«>ка.

_ г |Г цр^н^мг* а - связанно-дисперсная

гатов приводит к образо- f ^F - система.

ванию зародышей капил- * ^ б - капиллярно-дисперсная

лярно-дисперсной системы life,;,, ^ , . система,.

(см. рис. 56, в). Она состоит ' в - межглобулярные про-

из крупных глобул (-250 межутки.

нм), чаще неправильной

формы. В совокупности с вышесказанным это свидетельствует об изменении размеров частиц на последовательно происходящих стадиях коагуляции.

В пятом разделе представлены технологические схемы обезжелезнения бокситов и комплексной переработки красных шламов, проанализированы возможные направления использования обезжелезненного боксита и продуктов переработки красного шлама.

Результаты проведенных исследований процессов взаимодействия высокожелезистой составляющей бокситов - гематита (РегОз) и четыреххлористого кремния, приводящего к образованию в «буром» боксите хлорида железа (II) и последующего его извлечения экстракцией, позволили разработать технологическую схему обезжелезнения бокситовых руд. Согласно схеме обезжелезнения (рис. 6) хлорид железа (FeCl2) избирательно извлекается из боксита на первой стадии технологического процесса производства глинозема.

Боксит j ~ SiCl4_

Автоклавирование J-

Бурый боксит

MeC=N _ t -

Обезжелезнение

Белыйтоксит ЩС\п

Рис. 6. Схема обезжелезнения бокситовых руд, подвергнутых обработке четыреххлористым кремнием.

Ключевые моменты предложенной схемы по сравнению с традиционными будут заключаться в возможности обогащения бокситов алюминийсодер-жащими компонентами; предотвращении таи значительном снижении количества отвального шлама, что делает ненужными затраты на его хранение и на мероприятия по охране окружающей среды; большой избирательности на оксид железа с количественным выходом железосодержащего концентрата, который послужит для самых разнообразных целей. Обезжелезненный (белый) боксит может быть использован, как по своему основному назначению - для получения глинозема, так и для производства кремнеземных порошков, как огнеупорный или строительный материал и др.

Утилизацию красных шламов в работе предполагается осуществить по технологической схеме их комплексной переработки со стадией предварительного обезжелезнения (рис. 7).

Красный шлам

(РеС12-2Н20, РеС12-4Н20 шамозит, галиг)

Коричневы' 1 шлам

Органический экстрагент ^ (МсС _

ЭксТракция Филь1рация_

Н20

Остаточный шлам

Промывка 1

Фильтрация

Растворимая орг. фаза (РеСЬ-МеСИ)

ВакуумЬушка

РеСЬ

Упаривание 1

N301

Нерастворимый остаток 10%НС1

Фильтрация

Конечный шлам

1Г~

Растворимая часть

ею.

Прокаливание прИ|80°С

Прокаливание при 600°С

I .

БезОз

аморфный продукт

Рис. 7. Технологическая схема комплексной переработки красных шламов.

Предложенная технология позволяет достичь количественного извлечения хлорида железа, организовать переработку шлама в металлургических аппаратах с минимальными капиталовложениями, выбрать желаемые направления переработки компонентов в соответствующие продукты, обогатить шламы редкоземельными элементами или извлекать их. В дальнейшем это поспособствует поиску эффективных путей для извлечения из отвальных шламов таких редкоземельных металлов, как цирконий, стронций, иттрий, церий. Ожидаемый экономический эффект технологической схемы переработки красных шламов с учетом извлечения железа и снижения негативного воздействия на окружающую среду от хранения шламов в отвалах составит более 2,27 млн.руб/год.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В результате проведенных исследований разработаны основы технологии селективного извлечения железа из бокситовых руд и красных шламов. Научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. В результате взаимодействия боксита и красного шлама с четыреххло-ристым кремнием при повышенных температурах и давлении происходит избирательное хлорирование гематита, Ре203, с образованием кристаллогидратов хлорида железа (II).

2. Образовавшийся хлорид железа (II) легко и селективно извлекается из минерального комплекса субстратов с помощью комплексообразующих агентов, содержащих циано- или карбонильную группу.

3. После удаления железа из природного боксита образуется «белый» боксит, обогащенный диаспором и бемитом, и содержащий аморфный кремнезем. Таким образом, обезжелезняя боксит, предотвращается образование отходов - красных шламов и открывается возможность вовлечь в переработку низкокачественное сырьё.

4. Обработка красного шлама четыреххлористым кремнием приводит к «коричневому» шламу, из которого после удаления железа легко получается кремнеземный порошок - используемый в современном производстве продукт. Совместно с железом из «коричневого» шлама извлекаются стронций и медь, а остаточный шлам обогащается цирконием.

5. Образовавшийся в гетерофазных условиях кремнеземный порошок представляет собой аэросил. Первичные частицы аэросила имеют размер ~10нм и форму близкую к сферической, что свидетельствует об аморфной форме данного кремнезема. Наноразмерные частицы вступают в процесс коагуляции, приводящий к коллоидным агрегатам, глобулам размером 100-200 нм и беспористым крупным агрегатам, связанным между собой через рыхлые или уплотненные мостики и достигающие протяженности 1000-2000 нм.

6. Сведения об оптимальных режимах и продуктах взаимодействия четы-реххлористого кремния с веществами боксита и красного шлама позволили сформулировать общие научные основы технологии и предложить схемы, позволяющие обогащать низкокачественные руды алюминийсодержащими минералами и тем самым вовлекать их в производство глинозема; предотвращать образование крупнотоннажных отходов глиноземного производства или произ-

водить их комплексную переработку на технически полезные продукты; получать как продукт превращения четыреххлористого кремния аэросил с нанораз-мерными первичными частицами. Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Толстокулакова, A.B. Обогащение бокситов алюминийсодержащими минералами посредством избирательного процесса хлорирования / A.B.Толстокулакова // Сборник докладов региональной научно-технической конференции «Перспективные технологии получения и обработки материалов». - Иркутск.: Изд-во ИрГТУ, 2006.-С.159-161.

2. Толстокулакова, A.B. Обезжелезнение бокситов и красных шламов посредством избирательной реакции хлорирования / А.В.Толстокулакова // Материалы международной научно-практической конференции, ОАО «РУСАЛ ВАМИ» «Ресурсосберегающие и природозащитные технологии в производстве алюминия, магния и сопутствующей продукции».-С-Петербург.: 2006,- С. 320-323.

3. Толстокулакова, A.B. Избирательное хлорирование оксидов железа красных шламов тетрахлорсиланом / А.В.Толстокулакова // Вестник ИрГТУ.- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007, №1, т.2,- С. 34-36.

4. Толстокулакова, A.B. Биологически активный препарат железа из красного шлама - отхода глиноземного производства / А.В.Толстокулакова, С.А.Муха, С.А.Зайдес // Материалы докладов научно-практической конференции «Технологическая механика материалов» - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007,- С. 170-173.

5. Толстокулакова, A.B. Синтез биологически активного железосодержащего препарата на основе красного шлама / А.В.Толстокулакова, А.С.Муха, С.А.Зайдес // Вестник ИрГТУ,- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007, №2,- С. 21-23.

6. Толстокулакова, A.B. Селективное хлорирование железосодержащих компонентов красных шламов / А.В.Толстокулакова // Материалы докладов научно-практической конференции «Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических производств» - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007.-С. 254-256.

7. Толстокулакова, A.B. Обезжелезнение боксита на основе реакции с тетрахлорсиланом / А.В.Толстокулакова, Л.В.Шведкова, С.А.Зайдес // Вестник ИрГТУ,- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008., №3,- С. 21-24.

8. Толстокулакова, A.B. Электронная микроскопия аэросила - продукта реакции тетрахлорсилана с веществами красного шлама / Л.В.Шведкова,

A.В.Толстокулакова, С.А.Зайдес, В.К.Турчанинов // Сборник докладов региональной научно-техшгческой конференции «Технологическая механика материалов».-Иркутск.: Изд-во ИрГТУ, 2008,- С.193-198.

9. Толстокулакова, A.B. Двухстадийный синтез металлосодержащих нанострук-турных материалов/ А.В.Толстокулакова, Л.В.Шведкова, Ю.Л.Гармазов,

B.К.Турчанинов // Материалы международного форума «Нанотехнологии-2008». Москва, 2008.-С.114-117.

10. Заявка 2008107217 Российская Федерация, МПК8С 01 G 49/10, С 22 В 7/00. Способ переработки красных шламов / Толстокулакова A.B., Гармазов Ю.Л., Турчанинов В.К., Зайдес С.А.- приоритет от 26.02.08.

Подписано в печать 12.03.2009. Формат 60 х 90 /16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Зак. 94. Поз. плана 4н.

ИД № 06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Толстокулакова, Анна Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

Содержание

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ БОКСИТОВ И КРАСНЫХ ШЛАМОВ

1.1. Основное глиноземное сырье.

1.2. Технология производства глинозема.

1.3. Современные способы обезжелезнения бокситовых руд.

1.4. Отходы глиноземного производства как техногенное минеральное сырье.

1.5. Современные способы утилизации красных шламов.

1.6. Выводы и постановка задачи диссертационной работы.

2. ИЗБИРАТЕЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЧЕТЫРЁХХЛОРИСТОГО КРЕМНИЯ С МИНЕРАЛЬНЫМ КОМПЛЕКСОМ БОКСИТА

2.1. Минералогическая характеристика исследуемого боксита.

2.2. Реагенты и методологический аспект экспериментальных исследований.

2.3. Минеральный и фазовый состав продукта взаимодействия боксита с четы-реххлористым кремнием.

2.4. Способы обезжелезнения хлорированного боксита.

Выводы

3. НОВЫЙ СПОСОБ ОБЕЗЖЕЛЕЗНЕНИЯ КРАСНОГО ШЛАМА

3.1. Физико-химические характеристики исследуемого красного шлама.

3.2. Процесс хлорирования красного шлама четыреххлористым кремнием.

3.3. Минеральный и фазовый состав хлорированного красного шлама.

3.4. Способы выделения железа из хлорированного шлама.

3.5. Микроэлементный состав продуктов переработки красного шлама.

Выводы

4. АЭРОСИЛ - КАК ПОБОЧНЫЙ ПРОДУКТ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

КРАСНОГО ШЛАМА С ЧЕТЫРЕХХЛОРИСТЫМ КРЕМНИЕМ

4.1. Аэросилы - продукты гидролиза и окисления четыреххлористого кремния, их строение и свойства.

4.2. Элементный состав аэросила, образующегося при взаимодействии четыреххлористого кремния с гематитом красного шлама.

4.3. Строение и структурные составляющие аэросила, полученного при взаимодействии четыреххлористого кремния с красным шламом.

Выводы

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ОБЕЗЖЕЛЕЗНЕНИЯ БОКСИТОВ И КРАСНЫХ ШЛАМОВ

5.1. Оценки и сопоставление тепловых эффектов реакции четыреххлористого кремния с оксидами алюминия, железа и титана.

5.2. Технологическая схема обезжелезиения боксита, подвергнутого взаимодействию с четыреххлористым кремнием.

5.3. Перспектива практического использования обезжелезненного боксита.

5.4. Технологические возможности утилизации обезжелезненного красного шлама.

5.5. Расчет экономической эффективности от внедрения предложенной технологической схемы переработки красных шламов.

Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование и разработка процессов извлечения железа из бокситовых руд и красных шламов"

Нет отходов и отбросов, а есть сырьё, не нашедшее своего хозяина»

Д.И.Менделеев

Глиноземное производство, являясь наиболее крупномасштабным, одновременно характеризуется невысокой комплексностью использования своего сырья. Глинозем, получаемый как полупродукт для производства алюминия путем электролиза или для других целей, производится из боксита по принятому во всем мире способу Байера, основанному на гидротермально-щелочном методе вскрытия. Этот способ считается одним из наиболее развитых гидрометаллургических промышленных процессов. Однако, он имеет существенный недостаток - образование значительных объемов красного шлама, который до сих пор использовался только в небольшом количестве. Выход получаемого красного шлама зависит от состава бокситовой руды и колеблется в пределах от 1,2 до 1,6 тонн на каждую тонну полученного глинозема. При этом транспортировка, хранение шлама и природоохранные мероприятия, требуют значительных капитальных затрат. Таким образом, способ Байера не обеспечивает комплексную переработку бокситового сырья.

К тому же, в настоящее время истощаются запасы добываемого высококачественного минерального сырья. По этой причине промышленность вынуждена перерабатывать низкосортные бокситовые руды с высоким содержанием соединений железа (до 25%), что приводит к значительному увеличению роста накапливаемых в отвалах глиноземного производства крупнотоннажных отходов - красных шламов.

Окислы железа в условиях технологического процесса производства глинозема рассматриваются, в основном, как примеси бокситового сырья, затрудняющие отделение и промывку красного шлама; кроме того, они могут взаимодействовать со щелочными и алюминатными растворами, образовывая ряд химических соединений. В результате этого, помимо основного компонента гематита (Ре203), шламы являются концентраторами многих ценных металлов, таких, например, как титан, кремний, алюминий, редкоземельные элементы и др.

Цель и задачи исследования

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

Объект исследования

Объектами исследования являлись: смесь бокситов (уральского, таманского и греческого месторождений); красные шламы (ОАО «УАЗ»),

Методы исследований

Достоверность полученных результатов

Научная новизна

1. Впервые изучены основные закономерности и направления химических и фазовых превращений, протекающих в ходе взаимодействия четыреххлористого кремния с гематитом бокситовых руд и красных шламов, приводящего к образованию кристаллогидратов хлорида железа (II) и повышающих качество бокситов.

3. Установлен микроэлементный состав продуктов переработки красного шлама; показана возможность извлечения из него стронция и меди; обнаружено обогащение остаточных шламов цирконием.

Практическая значимость результатов работы

3. Предложена технологическая схема переработки красных шламов на технически полезные продукты.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- Способ обогащения бокситов алюминийсодержащими минералами, основанный на селективном хлорировании их балластного компонента — гематита - в легко извлекаемые хлориды железа, и позволяющий в значительной степени предотвращать образование отвальных шламов и изменять их вещественный состав.

Апробация работы

Публикации

1 '

Заключение Диссертация по теме "Обогащение полезных ископаемых", Толстокулакова, Анна Владимировна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В результате взаимодействия боксита и красного шлама с четыреххлористым кремнием при повышенных температурах и давлении происходит избирательное хлорирование гематита, Ре203, с образованием кристаллогидратов хлорида железа (II).

3. После удаления железа из природного боксита образуется «белый» боксит, обогащенный диаспором и бемитом, и содержащий аморфный кремнезем. Таким образом, предотвращается образование отходов глиноземного производства - красных шламов и открывается возможность вовлечь в него низкокачественное сырьё.

5. Образовавшийся в гетерофазных условиях кремнеземный порошок представляет собой аэросил. Первичные частицы аэросила имеют размер ~10нм и форму близкую к сферической, что свидетельствует об аморфной форме данного кремнезема. Наноразмерные частицы вступают в процесс коагуляции, приводящий к коллоидным агрегатам, глобулам размером 100-200нм и беспористым крупным агрегатам, связанным между собой через рыхлые или уплотненные мостики и достигающие протяженности 1000-2000нм.

6. Сведения об оптимальных режимах и продуктах взаимодействия че-тыреххлористого кремния с веществами боксита и красного шлама позволили предложить схемы и сформулировать общие научные основы технологий, позволяющих обогащать низкокачественные руды алюминийсодержащими минералами и тем самым, вовлекать в производство глинозема по методу Байера; предотвращать образование крупнотоннажных отходов глиноземного производства или производить их комплексную переработку на технически-полезные продукты; получать как продукт превращения четыреххлори-стого кремния аэросил с наноразмерными первичными частицами.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Толстокулакова, Анна Владимировна, Иркутск

1. Абрамов, В.Я. Физико-химические основы комплексной переработки алюминиевого сырья / В.Я. Абрамов, Г.Д. Стельмакова, И.В. Николаев. М.: Металлургия, 1985.С.288.

2. Айлер, Р.К. Химия кремнезема / Р.К. Айлер.-М.: Мир, 1982. Т. 1-2.-416с.

3. Айлер, Р.К. Коллоидная химия кремнезема и силикатов / Р.К. Айлер.-М.: Литература, 1959.-345 с.

4. Алпатова, Н.М. // Журнал структурной химии / Н.М.Алпатова, Ю.М.Кссслер.- 1964.- № 2,-С. 190.

5. Антипова, И.А.// Известия академии наук. Серия химическая / И.А.Антипова, С.А.Муха, С.А.Медведева.- 2004. -№ 4. С. 744.

6. Антипова, И.А., Муха С.А., Медведева С.А. // Химия в интересах устойчивого развития / И.А.Антипова, С.А.Муха, С.А.Медведева.- 2005.- Т. 13, № 3. С. 379.

7. Арлюк, Б.И. Комплексная переработка щелочного алюминийсодер-жащего сырья / Б.И.Арлюк, Ю.А. Лайнер, А.И.Певнер,- М.: Металлургия, 1994. -384 с.

8. Бобович, Я.С.// Журнал структурной химии / Я.С.Бобович, Г.Т.Петровский. 1963.- Т.4, № 5.- С.765.

9. Браун, Г. Другие минералы / Г. Браун М.: Мир, 1965. -528 с.

10. Браун, Г. Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов / Г.Браун -М.: Мир, 1965. -28 с.

11. П.Бриндли, Г.В. Рентгеповкие методы изучения и структура глинистых минералов /Г.В. Бриндли.- М.: Мир, 1965. -4 с.

12. Бриндли, Г.В. Каолинитовые, серпентиновые и родственные им минералы / Г.В.Бриндли-М.: Мир, 1965. -70 с.

13. Бриндли, Г.В. Хлоритовые минералы / Г.В.Бриндли.- М.: Мир, 1965.-284 с.

14. М.Власова, А.Г. Инфракрасные спектры неорганических стекол и кристаллов/ А.Г.Власова, В.А. Флоренской.- Л.: Химия, 1972. -50 с.

15. Вредные химические вещества: справочник: / под ред. В.А.Филова. -Ленинград.: Химия, 1989.- 483 с.

16. Воюцкий, С.С. Курс коллоидной химии / С.С.Воюцкий/- М.: Химия, 1964,- 574 с.

17. Глушко, В.П. Термодинамические свойства индивидуальных веществ / В.П.Глушко.- М.: Изд. АН СССР, 1962,- 375 с.

18. Дзисько, В.А. Физико-химические основы синтеза окисных катализаторов / В.А.Дзисько, А.П.Карнаухов, Д.В.Тарасова.-Новосибирск.: Наука, 1978.- 237 с.

19. Деревянкин, В.А. Комплексное использование низкокачественных бокситов / В.А.Деревянкин.- М.: Металлургия, 1972. 240 с.

20. Добош, Д. // Цветные металлы / Д.Добош.- 1968,- №5.- С. 60.

21. Заявка № 2008107217 Российская Федерация, МПК8 С 01 G 49/10, С 22 В 7/00. Способ переработки красных шламов / Толстокулакова A.B. Гармазов Ю.Л., Турчанинов В.К., Зайдес С.А.- приоритет от 26.02.08.

22. Итоги науки и техники. Серия Металлургия цветных металлов. -М.: ВИНИТИ, 1986.- т. 16.- 175 с.

23. Калужский, H.A. Исследование новых процессов и аппаратов в производстве глинозема и попутных продуктов/ H.A.Калужский // Сб. науч. Тр.-Л.: Наука, 1985,- 140 с.

24. Киселев, A.B.// Коллоидный журнал / А.В.Киселев, В.И.Лыгин, Л.Е.Неймари, Л.Б.Слинякова, Чинь Вэнь-хан,- 1958,- Т.20, № 1.- С.52.

25. Киселев, A.B.// Коллоидный журнал / А.В.Киселев, Ю.С.Никитин, Э.Б.Оганесян.- 1966. -Т.28, № 5. -С. 662-665.

26. Китайгородский, А.И. Рентгеноструктурный анализ мелкокристаллических и аморфных тел / А.И.Китайгородский.- М.-Л.: Гостехиздат, 1952.324 с.

27. Корнеев, В.И. Красные шламы свойства, складирование, применение. / В.И.Корнеев, А.Г.Сусс, А.И.Цеховой-М.: Металлургия, 1991,- 121с.

28. Кузнецов, С.И. Физическая химия производства глинозема по способу Байера / С.И.Кузнецов, В.А.Деревянкин.- М.: Металлургиздат, 1961.-123 с.

29. Кырчиков, A.B. Комплексная переработка высокожелезистого бокситового сырья / A.B. Кырчиков, И.В.Логинова // Металлургия легких и тугоплавких металлов. Екатеринбург.: УГТУ- УПИ, 2008. С.54-55.

30. Лазарев, А.Н. Колебательные спектры и строение силикатов /

31. A.Н.Лазарев/- Л.: Наука, 1968,- 237 с.

32. Лайнер, А.И. Производство глинозема / А.И. Лайнер., Н.И.Еремин, Ю.А.Лайнер. -М.: Металлургия, 1978. -344 с.

33. Лапидус, И.И. Тетрахлорсилан и трихлорсилан / И.И.Лапидус, Л.А.Нисельсон.- М.:Химия, 1970.- 126 с.

34. Литтл, Л. Инфракрасные спектры адсорбированных молекул / Л. Литтл.- М.: Мир, 1969. 452 с.

35. Мальц, Н.С. // Цветные металлы / Н.С.Мальц, В.И. Корнееев, А.Г.Сусс, С.Г.Сенников, Н.Б.Фирферова. 1983.- № 10.- С.45-47.

36. Мальц, Н.С.// Цветные металлы / Н.С. Мальц., Б.А.Берпштейн,

37. B.В.Медведев.- 1981.- № 2.- С. 67-61.

38. Мильграм,Б.Л. Комплексное использование минерального сырья / Б.Л.Мильграм,П.П.Герцен, Л.И.Ионоваидр.-М.:Металлургия, 1980,- 148 с.

39. Михеев, В.И. Рентгенометрический определитель минералов / В.И.Михеев.- М.: Госгеолтехиздат, 1957.- 358 с.

40. Молнар, Л. Комплексная переработка бокситов / Л. Молнар //Матер. Междунар. научн.-технич. конф. : Будапешт, 1986.- С.259.

41. Муха, С.А.// Химия гетероциклических соединений / С.А.Муха, Н.Н.Чипанина, И.В. Стерхова, Т.Н.Аксаментова, С.А.Медведева, В.К.Турчанинов.- 2006.- Т. 473, № 11,- С. 1635.

42. Научные основы, методы и технологии разделения минеральных компонентов при обогащении техногенного сырья (11лаксинские чтения): Сборник тезисов докладов. -М.: Наука, 1992. -192с.

43. Научные основы, методы и технологии разделения минеральных компонентов при обогащении техногенного сырья (Плаксинские чтения): Сборник тезисов докладов. -Иркутск.: ИрГТУ, 1999,- 124 с.

44. Ни, Л.П. Переработка высокожелезистых бокситов (физико-химия и технология) / Л.П.Ни, М.М.Гольдман, Т.В.Соленко. М.: Металлургия, 1979. - 129 с.

45. Ни, Л.П.Комбинированные способы переработки низкокачественного алюминиевого сырья / Л.П.Ни, В.Л.Райзман.- Алма-Ата.: Наука, 1988, 256 с.

46. Ни, Л.П. Физико-химические свойства сырья и продуктов глиноземного производства/Ни Л.П., Халяпина О.Б.-Алма-Ата.:Наука,1978.-232с.

47. Ни, Л.П. Физическая химия и технология производства глинозема из высококремнистых бокситов и алюмосиликатов / Ни Л.П.- Алматы: Гылым, 2002.- 406 с.

48. Николаев, И.В. Металлургия цветных металлов / И.В.Николаев.-М.: Металлургия, 1997.- 430 с.

49. Николаев, И.В Кислотные способы переработки красных шламов проблемы и перспективы/И.В.Николаев, В.И.Захарова, Р.Т.Хайруллина // Известия вузов. Цветная металлургия. - 2000. -№ 2. -С. 19 - 26.

50. Панов, Д.С. Глиноземное производство как перспективное направление для внедрения ресурсосберегающих технологий / Д.С.Панов, И.В.Логинова // Металлургия легких и тугоплавких металлов.- Екатеринбург: УГТУ- У ПИ, 2008,- С. 61-63.

51. Патент на изобретение 2171805 РФ, МПК7 C07D309/40. Способ получения мальтола / С.А.Медведева, И.А.Антипова, С.А.Муха; заявитель и патентообладатель Иркутский институт химии СО РАН,- № 20001 16746; заявл. 23.06.2000; опубл. 10.08.2001.

52. Патент на изобретение 98122283/02 РФ, MI ПС 6С22В7/00. Способ переработки красного шлама/Лииников О.Д., Яценко С.П., Сабирзянов H.A.: заявитель и патентообладатель Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН; опубл. 10.11.1999.

53. Патент на изобретение 2000118834/02 РФ, МП К 7С22В7/04. Способ утилизации красного шлама глиноземного производства/Щукин B.C.; опубл. 20.02.2002.

54. Патент на изобретение 2001122348/12 РФ. Способ гидрохимической переработки алюмосиликатного сырья / Медведев В.В., Киселев А.И., Ахмедов С.Н. и др.; заявитель и патентообладатель ООО «Алкорус Инжиниринг»; опубл.27.11.2002, Бюл. №33.

55. Патент на изобретение 99120765/02 РФ, МПК 7С22В59/00. Способ извлечения редкоземельных металлов, скандия и иттрия из красных шла-мов глиноземного производства / Орлов С.Л., Энтелис И.Ю., Смирнов Б.Н. и др.; опубл.20.04.2000.

56. Патент № 146.434, Венгрия, 1958.

57. Патент СФРЮ № 33528, заявл. 19.06.78.

58. Патент США № 4670159, МПК C02F 1/54, 1957.

59. Патент ФРГ № 2653762, МПК С 22 В 3/00, опубл. 1978.06.08.

60. Паулинг, Л. Природа химической связи / Л.Паулинг М.: Госхим-издат, 1947. -145 с.

61. Плюснина, И.И. Инфракрасные спектры силикатов / И.И. Плюс-нина,- М.: Московский институт, 1967. 125 с.

62. Пустильник, Г.Л. Комплексная переработка бокситов и другого алюминийсодержащего сырья за рубежом / Г.Л.Пустильник, Т.Е. Нестерова- М.: Центр. Науч-исследов. ин-т информ. и техпико-экон. исследований цв. металлургии, 1972,- 78 с.

63. Пустильник, Г.Л. Новое в технологии и оборудовании глиноземного производства за рубежом / Г.Л.Пустильник, И.З.Певзнер -М.: Цветметин-формация, 1977.-147 с.

64. Рипан, Р. Неорганическая химия / Р.Рипан, И.Четяну,- М.: Издательство Мир. 1972.- 873 с.

65. Разинкин, A.C. / Тез.докл. Алюминий Урала 2005 / А.С.Разинкин, С.П. Яценко, Б.В. Овсянников.- Краснотурьинск: БАЗ ОАО «СУАЛ», 2005,-с. 149-150.

66. Рожкова, Е.В. Новые методы исследования бокситов / Е.В. Рож-кова, К.С.Ершова, О.В.Щербан, М.В.Соболев, JT.C.Солнцева.-М.: Мин-во геол.СССР, 1972. -93 с.

67. Розен, Я.Б. Переработка отходов глиноземного производства / Я.Б.Розен, Н.В.Синелыцикова. М.: ЦНИИцветмет экономики и информ., 1981,- 52 с.

68. Романков, П.Г. Процессы и аппараты химической промышленности / П.Г. Романков, М.И.Курочкина, Ю.Я.Мозжерин.- Н.: Химия, 1989. -560 с.

69. Рудницкая, Е.С.// Геология рудных месторождений / Е.С.Рудницкая, Т.А.Зиборова.- 1967,- Т.9, № 4,- С. 23.

70. Рыскин, Я.И. Водородная связь и структура гидросиликатов / Я.И.Рыскин, Г.П.Ставицкая,- Л.: Наука, 1972. -214 с.

71. Савинкова, Е.И. Переработка минерального сырья и промышленных отходов / Е.И.Савинкова.- Свердловск.: Издание УПИ, 1975.- 136 с.

72. Самсонов, Г.В. Физико-химические свойства окислов / Г.В.Самсонов, Т.Г.Булангова, A.A. Бурыкина,- М.: Металлургия, 1969. -265 с.

73. Сизяков, В.М.// Цветные металлы / В.М.Сизяков, М.В.Смирнов.-1969.- № 10. -С. 47-50.

74. Скобеев, И.К. Научные труды / И.К.Скобеев,- VI.: Издательство литературы по горному делу, 1963.- Вып. 19.- 235 с.

75. Смольянинов, H.A. Практическое руководство по минералогии. Определитель минералов / Н.А.Смольянинов.- М-Л.: Госиздательство геологической литературы, 1948.- 427 с.

76. Совершенствование технологических процессов получения глинозема: Сборник научных трудов. -С-Пб.: ВАМИ, 2005.- 236 с.

77. Солнцева, Л.С.Новые методы исследования бокситов / Л.С.Солнцева, Б Л. Солнцев.-М.: Мин-во геол. СССР, 1972. -73 с.

78. Сусс, А.Г.// ЖПХ / А.Г.Сусс, В.И.Корнеев, Ф.К.Егоров. И.Б.Фирферова,- 1983.-№8.-С. 1877-1878.

79. Сухорукова, Н.В. Физико-химия процессов глиноземного производства/ Н.В.Сухорукова, Н.Л.Бабенко.- Алма-Ата.: Наука, 1967. -254 с.

80. Толстокулакова, A.B. Избирательное хлорирование оксидов железа красных шламов тетрахлорсиланом / A.B.Толстокулакова // Вестник ИрГТУ.- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007, №1, т.2.- С. 34-36.

81. Толстокулакова, A.B. Синтез биологически активного железосодержащего препарата на основе красного шлама / А.В.Толстокулакова. А.С.Муха, С.А.Зайдес // Вестник ИрГТУ.- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007, №2.- С. 21-23.

82. Толстокулакова, A.B. Обезжелезнение боксита на основе реакции с тетрахлорсиланом / А.В.Толстокулакова, Л.В.Шведкова, С.А.Зайдес // Вестник ИрГТУ.- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008., №3,- С. 21 -24.

83. Толстокулакова, A.B. Двухстадийный синтез металлосодержащих наноструктурных материалов/ А.В.Толстокулакова, Л.В.Шведкова, Ю.Л.Гармазов, В.К.Турчанинов // Материалы международного форума «На-нотехнологии-2008». Москва, 2008.-С. 114-117.

84. Уманский, Я.С. Рентгеноструктурный анализ поликристаллов: справочник: / Я.С. Уманский.- М.: Физико-математической литературы, 1961.- 863 с.

85. Фекличев, В.Г. Диагностические спектры минералов / В.Г. Фекличев,-М.: Недра, 1977.-312 с.

86. Фенолов, В.Б.// Сб. науч. тр. Известия сибирского отделения АН СССР / В.Б.Фенолов, Д.В.Тарасова, В.Ю.Гаврилов.- 1978. -Вып. 4,- № 9,-С.116.

87. Филянд, М.А. Свойства редких элементов / М.А.Филянд, Е.И.Семенова.- М.: Металлургия, 1964. -912 с.

88. Фомин, Э.С.// Технико-экономический весгник «Русский алюминий» / Э.С.Фомин, В.С.Апашкин, И.А.Кузнецов, Т.С.Ляпцева.- 2003.- № 18.-С. 35-38.

89. Харада Гэнсабуро,Энтаку Киёси, Томари Macao. Япония. Заявка № 53-32047, опубл. 25.09.79.

90. Широкова, А.Г. Экстракция редких металлов из промпродуктов и отходов переработки бокситов / А.Г. Широкова, H.A. Сабирзянов // Металлургия легких и тугоплавких металлов. Екатеринбург: УГГУ- УПИ, 2008. С. 7577.

91. Шморгуненко, Н.С. Комплексная переработка и использование отвальных шламов глиноземного производства / Н.С.Шморгуненко, В.И. Корнеев.- М.: Металлургия, 1982. 128 с.

92. Шутько, А.П Использование алюминийсодержащих отходов промышленных производств / А.П. Шутько, В.П.Басов.- К.: Тэхника, 1989.- 112 с.

93. Чухров, Ф.В. Гипергенные окислы железа в геологических процессах / Ф.В.Чухров.- М.: Наука, 1975.- 206 с.

94. Яценко, С.П // Тез.докл. Алюмииий Урала 2005 / С.П.Яценко. Н.А.Сабирзянов, А.Г.Широкова.- Краснотурьинск: БАЗ ОАО «СУАЛ», 2005,- С. 107-108.

95. Яценко, С.П.// Тез.докл. Металлургия легких металлов. Проблемы и перспективы / С.П.Яценко, H.A. Сабирзянов,- Москва: МИСиС, 2004.-С. 42-44.

96. Acta Techn. Acad. Sei. Hung., 1966, v. 55 (3-4), p.303-326

97. Aluminium (BRD), 1978, v.54, N10, p.635-637

98. Anon. Chem. Eng. News, 31, 2074, 1953

99. Bridgman P.W. Phys. Rev. 6, 1. 1915

100. Bureau of Mines, Report of Investigations RJ. 7454, 1970

101. Burg A.B. J. Amer. Chem. Soc. 76, 2674. 1954

102. E.N.Harvey. Absorption Studies on Silica Gels, Princeton University. 1941

103. Engineerimg and Mining J., 1965, N 6, p. 151, 166

104. Farmer V.C., Rüssel J.D. // Spektrochim.Acta. 1966. Vol.22, № 3 P.389.

105. Farmer V.C., Russel J.D.// Spectrochim.Acta. 1964. Vol.20, № 7. P 1149.

106. Freiberger Forschungsh., 1970, N 156, S.63-78

107. Freiberger Forschungshefte, 1965, N 103, S. 19-33

108. Grew D.N., Rath N.S.//Canad.J.Chem. 1971. Vol.49, № 6. P.837.

109. Hinkin, 1966, 16, N 5, S. 215-216

110. J.Jap. Inst. Light Metals, 1976, v.26, N 3, p. 150-162

111. J.Jap. Inst. Light Metals, 1977, v.21, N 10, p.465-472

112. Kelsey S.M., Hider R.C., Bloor J.R., Blake D.R., Gutteridge C.N., Newland A.C. // J. Clinical Pharmacy and Therapeutics. 1991. Vol. 16. P. 117.

113. Kistler S. S. J.Phys. Chem., 36, 52-64. 1932

114. Logomerac V.G. JSEC 77: Proc.Int.solventextr.Conf.Torondo, 1977. vol. 2, 516-519

115. Nist Web Book http://webbook.nist.gov/chemistry/

116. Parekh B.K. Goldberger W.M. Inform.Circ.Bur.Mines. U.S.Dep.Inter, 1980, № 8826, s.20-24

117. Powder diffraction file. ICPDS. Philadelphia, 1973.

118. R.A.Van Nordstrand, W.E.Kreger and H.E.Ries. J. Phys. And Colloid. Chem., 55, 621, 1951

119. Shainyan B.A., Danilevich Yu.S., Garmazov Yu.L., Finkelstein A.L., Aisueva T.S., Turchaninov V.K. // J.Minerals and Material. Character. And Eng. 2008. Vol.7, No 2. P. 163.

120. Stegmann M.S. // Spectrochim.Acta. 1973. Vol. 294, № 8. P. 1653.

121. Stubican V., Roy R. // Amer.Mineralog. 1961 .Vol. 46. P.32.

122. Tatsuhiko E., Kazuyoshi Sh., Masayoshi H. J.Jap. Inst. Light Metals, 1978, v.28, N9, p.443-449

123. Thakur R.S. Muralidhar I. Saut B.R. Pradham D. -Vishwakarma, 1977, t.18, N5, s.16-17

124. World Aluminium Abstrakts, 1976, v.9, N 6, p.6

125. Zimmler E. Aluminium, 1980, 56 № 10, p.639-642ljl.

126. Утверждаю еральный директор ООО «Тантал» ^ pö-Л.Гармазов 1/W 2008г.1. Актпроведения укрупненных лабораторных испытаний по автоклавному хлорированию бокситовых руд и красных шламов

127. Результаты укрупненных лабораторных испытаний с варьированием температуры и продолжительности процесса хлорирования представлены в таблице.

128. Технологические параметры способа хлорирования красного шлама ибоксита тетрахлоридом кремнияп/п Параметры способа хлорирования 1. Красный шлам Боксит

129. Температура, °С Время, ч Извлечение,% Температура, °С Время, ч Извлечение,%1 280 2,5 43 160 2,0 102 300 1,0 51 200 1,5 173 300 1,5 57 230 1,0 184 300 2,0 53 230 1,5 245 300 2,5 54 230 2,0 196 320 1,5 48 260 1,0 167 360 1,5 52 280 0,5 12

130. Определен состав хлорированных продуктов с использееанйем рентгенофазового метода анализа, показывающий, избирательное хлорирование гематита, Ре203, в хлориды железа (И, III).

131. В результате укрупненных лабораторных испытаний установлены оптимальные режимы технологического процесса хлорирования бокситовых руд и красных шламов тетрахлоридом кремния:• красный шлам 1=300°С, т=90мин;• боксит -1=230°С, т=90мин.

132. Вед. специалист (Попов Д.П.)1. ООО «Тантал»

Информация о работе

Толстокулакова, Анна Владимировна
кандидата технических наук
Иркутск, 2009
ВАК 25.00.13

Диссертация

Исследование и разработка процессов извлечения железа из бокситовых руд и красных шламов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы