Международный
научный журнал

Изучение характеристики, состава и свойств Ангренского каолина марки АКФ-78


Study of the characteristic, composition and properties of Angrena kaolin brand AKF-78

Цитировать:
Изучение характеристики, состава и свойств Ангренского каолина марки АКФ-78 // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Муталов Ш.А. [и др.]. 2019. № 12(69). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8517 (дата обращения: 05.07.2020).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

Разработан спосб получения сернокислого алюминия из каолина, определениы химические составы каолина марки АКС-78 и разработана технологическая схема процесса получения коагулянта из каолина. Такой коагулянт по совокупности физико-химических и технологических показателей не будет уступать очищенного сульфата алюминия, такой коагулянт не гигроскопичен, не слеживается и не пылит.

ABSTRACT

A method for producing aluminum sulphate from fortifled kaolin was developed, chemical compositions of kaolin of the AKS-78 brand were determined, and a technological scheme for the process of producing coagulant from kaolin was developed. Such a coagulant in terms of physical, chemical and technological parameters will not be inferior to purified aluminum sulfate, such a coagulant is not hygroscopic, does not cake and does not dust.

 

Ключевые слова: коагуляция, дегидратация,  полиакриламид, выщелачивание.

Keywords: coagulation, dehydration, polyacrylamide, leaching.

 

Вода играет решающую роль во многих процессах, протекающих в природе, и в обеспечении жизни человека. В промышленности воду используют как сырье и источник энергии, как хладоагент, растворитель, экстрагент, для транспортирования сырья и материалов и др.

Вследствие антропогенного воздействия природная вода загрязняется различными веществами, что приводит к ухудшению ее качества.  В случае необходимости перед использованием воды в промышленности ее очищают в соответствии со специфическими требованиями данного производства [1].

Современная экология, увы, оставляет желать лучшего – все загрязнения биологического, химического, механического, органического происхождения рано или поздно проникают в почву, водоемы. Запасы «здоровой» чистой воды с каждым годом становятся все меньше, в чем играет определенную роль постоянное использование бытовой химии, активное развитие производств. В стоках содержится огромное количество токсичных примесей, удаление которых должно быть комплексным, многоуровневым.

Одной из наиболее важных операций в современной технологии обработки воды является коагуляционная очистка. В последние годы увеличивается потребление коагулянтов для нейтрализации и обезвреживания сточных вод на предприятиях химической, авиационной, автомобильной, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности [2].

Большой интерес представляют кислотные, и в частности, сернокислотные методы переработки высокремнеземистого глиноземсодержащего сырья, которые позволяют относительно просто осуществлять селективное разделение глинозема и кремнезема на первом технологическом переделе – сульфатизации. В то же время при переработке алюминиевого сырья кислотными методами возникает ряд трудностей: отделение сернокислого раствора от высокоремнеземистого шлама, очистка сернокислых растворов от железа, сложность термических процессов при обжиге сернокислых солей алюминия, трудность регенерации серной кислоты, а также необходимость применения кислотоупорной аппаратуры.

Поэтому, переработка алюминийсодержащего сырья кислотными методами до сегодняшнего времени не получила широкого распростронения в промышленности.

С ростом промышленности, городского и жилищного строительства значительно возрастает потребность народного хозяйства Узбекистана и соседних государств в коагулянтах, предназначенных для водоочистки. Используемый обычно для этой цели сульфат алюминия получают преимущественно из гидроксида алюминия, который является дефицитным и дорогостоящим продуктом. В связи с этим возникла настоятельная необходимость в разработке новых способов получения коагулянтов из недефицитных видов природного сырья, в частности из обогащенных каолинов Ангренского месторождения, запасы которых огромные.

Поэтому мы в качестве сырья используем первичный обогащенный каолин Ангренского месторождения для производства коагулянтов. Обозначение продукта AKF – 78, сертификация продукта  O’zDsi 1056:2014 следующего химического состава %:

масовая доля %  Al2O3  - до 32;

масовая доля %  Fe2O3   - 0,4-0,08;

масовая доля %  SiO2  - 47-55;

масовая доля % TiO2 – 0,45.

Нам необходимо было привести детальное исследование основных технологических процессов. В связи с этим основными направлениями нашего исследования были следующие: физико-химическое исследование по выщелачиванию высокоремнеземистого AKF – 78 серной кислотой, а также выделение оксида алюминия из сернокислых растворов в виде основных солей в процессе гидротермального гидролиза.

Нами разработан способ получения сернокислого алюминия из каолина, в котором в качестве сырья использованы обогащенные каолины Ангренского месторождения сорта АКF-78.

Химический состав каолина марки АКF-78, который использовался в работе в виде сырья следующие (табл. 1):

Таблица 1.

Химический состав каолина марки АКС-78

 

SiO2

TiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

CaO

Na2O

K2O

п.п.п.

 

46,8

0,36

36,9

0,51

0,18

0,24

0,02

0,38

13,2

 

Также нами были проведены химический анализ каолина марки АКF-78, который приведен в таблице 2.

Таблица 2.

Химический анализ каолина марки АКF-78

Наименование показателя

Значение параметров

1

Потеря массы при прокаливании, %

11,86

2

Массовая доля оксида алюминия,  (Al2O3),  %

30,79

3

Массовая доля оксида железа (Fe2O3), %

0,73

4

Массовая доля оксида титана (TiO2)

0,45

5

Массовая доля оксида кремния (SiO2)

53,02

6

Массовая доля оксида кальция (CaO)

1,10

7

Массовая доля оксида магния (MgO)

0,98

8

Массовая доля оксида натрия (Na2O)

0,21

9

Массовая доля оксида калия (K2O)

0,58

        сумма

99,72

 

Нами были проведены рентгенографические исследования  каолина марки АКF-78, которая изображена на рис.1

 

Рисунок1. Рентгенограмма каолина марки АКF-78

 

Исследование процессов дегидратации каолина, сернокислотного выщелачивания обожженного материала, разделения полученной пульпы позволили разработать технологическую схему процесса получения коагулянта из каолина. Схема включает следующие основные операции – предварительную деградацию каолина в муфельной печи, измельчение обожженного материала и последующее сернокислотное выщелачивание 25 %-ной (масс. доли) серной кислотой в лабораторном реакторе, разделение полученной пульпы с применением полиакриламида, упарку и грануляцию сернокислого алюминия в лабораторном барабанном грануляторе – сушилке, в будущем планируется осуществлять сушку в барабанном грануляторе – сушилке (БГС) на предприятии «AMMOFOS-MAXSAM» в городе Алмалыке Ташкентской области.

Обжиг каолина в нашем случае осуществлялся в муфельной печи, где происходит удаление гигроскопической влаги и разрушение кристаллической решетки каолина с удалением гигроскопическй влаги и разрушение кристаллической решетки каолина с удалением выделяющейся влаги. При температуре 750оС и времени обжига 30 минут, обеспечивается превращение Al2O3 в кислотно-растворимую форму на 95-96%.

Охлажденный в воздушном холодильнике дегидратированный каолин направляется на измельчение в лабораторную фарфоровую мельницу. Измельченный в мельнице каолин, просеивался в сите. Продукционный материал имел следующий фракционный состав, в мм:

- 1+0,5, состав % (масс); – 15-20, - 0,5+0,25 - 40% (масс); -0,25+0,15 мм, состав, % (масс) 20, - 0,15 состав 15-20 % (масс).

Измельченный дегидратированный каолин мы обрабатывали сернокислотным раствором в аппарате снабженной мешалкой и обогревом. Сюда добавляли 25%-ный раствор серной кислоты, для приготовления которой используются 93%-ная H2SO4 и промывная вода. Норма расхода кислоты составляет 0,9 от стехиометрически необходимого количества, исходя из содержания кислоторастворимых оксидов Al, Fe и Ti в каолине. Общее время кислотной переработки составляла 90 минут, температура в сосуде 102оС, затем фильтруется, в нее добавляется 1,8%-ный раствор полиакриламида, жидкость упаривают при 500-600 оС, температура получения продукта 80-85оС. Гранулы готового продукта имели размер 0,25-10,0 мм, содержат 23% (масс) Al2SO3+Fe2O3 и 2 % (масс) нерастворимого остатка, серная кислота отсутствует.

Такой коагулянт по совокупности физико-химических и технологических показателей не будет уступать очищенного сульфата алюминия, такой коагулянт не гигроскопичен, не слеживается и не пылит.

Таблица 3.

Влияние температуры обжига на разложение каолина серной кислотой

Температура обжига, оС

Состав растворов г/дм3

Химический состав шламов, %

Извлечение в раствор, %

Al2O3

Fe2O3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

SO3

SiO2

Al2O3

Fe2O3

б/о

2,06

0

0,29

38,2

0,4

0,34

48,86

2,6

0

200

2,5

0,19

0,20

38,43

0,37

0,69

47,40

3,2

10,9

400

3,1

0,17

0,22

41,23

0,37

1,14

48,88

3,9

9,5

500

56,7

0,93

0,15

17,63

0,37

0,99

69,44

76,3

51,8

600

69,2

1,48

0,12

10,4

0,6

0,58

74,44

89,6

81,6

700

72,8

1,58

0,11

12,77

0,43

0,99

73,68

92,0

87,5

800

72,0

1,65

0,15

12,87

0,23

0,1

73,44

91,2

91,0

900

68,6

1,62

0,19

-

-

-

-

86,7

89,6

1000

1,73

0,2

-

-

-

-

-

2,2

10,9

 

В настоящее время проводятся исследования по разработке технологической схемы процесса получения коагулянта из обогащенного каолина. Схема включает следующие основные операции – предварительную деградацию каолина во вращающейся барабанной печи, измельчение обожженного материала и последующее сернокислотное выщелачивание 25%-ной, 50%-ной (масс.доли) серной кислотой и разделение полученной пульпы с применением полиакриламида в реакторах, расположенных последовательно, упарку и грануляцию сернокислого алюминия в барабанном грануляторе –сушилке (БГС)

 

Список литературы:
1. А.И.Родионов, В.Н.Клушин, Н.С.Торочешников «Техника защиты окружающей среды» М.Химия, 1989 г.
2. Т.А. Хван «Промышленная экология» Серия «Учебники и учебные пособия» Ростов на Дону, Феникс, 2003

 

Информация об авторах:

Муталов Шухрат Ахмаджанович Shuhrat Mutalov

д-р хим. наук, профессор, ректор Ташкентского химико-технологического института, Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of Chemical Sciences, Professor, Tashkent Chemical – Technology Institute, Uzbekistan, Tashkent


Атакузиев Темур Азимович Atakuziev Temur

д-р хим. наук, профессор кафедры технологии силикатных материалов Ташкентского химико-технологического института, 100011, Узбекистан, г. Ташкент, Навои проспект, дом 32

Doctor of Chemical Sciences, Professor of Technology of Silicate Materials Chair, Tashkent Chemical-Engineering Institute, 100011, Uzbekistan, Tashkent, Navoiy str., 32


Усманходжаева Ирода Тахирджановна Iroda Usmankhodjaeva

ст. преп. Ташкентский химико-технологический институт, Узбекистан, г. Ташкент

Senior LecturerTashkent Chemical – Technology Institute,  Uzbekistan, Tashkent


Лутфуллаева Наргиза Бахадировна Nargiza Lutfullaeva

ст. преп. Ташкентский химико-технологический институт, Узбекистан, г. Ташкент

Senior LecturerTashkent Chemical – Technology Institute, Uzbekistan, Tashkent


Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович

Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5122

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в: 

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

 

OpenAire