Исследование влияния нормы азотной кислоты на процесс разложения доломитов Дехканабадского месторождения

Введение. Производство магния и его соединений с каждым годом растет, расширяются и области их применения. Главными потребителями соединений магния являются производство огнеупоров, строительная, металлургическая, химическая промышленности и другие отрасли [7]. Кроме этого, соединения магния используются в сельском хозяйстве, медицине, в качества наполнителей в производстве пластических масс, антигололедного и пылеподавляющего средств [2; 11; 9; 8].

Потребность Республики в соединениях магния огромна, носит межотраслевой характер и удовлетворяется только за счет импорта, что связно с затратами валюты. Только для производства дефолиантов закупается около 20 тыс. т бишофита.

В Республике имеются природные ресурсы в виде рапы озер Караумбет и Барсакельмес, сухих смешанных солей озера Караумбет, доломитов для производства гидроксида и солей магния [3].

Наиболее приемлемыми источниками сырья для производства магния и его солей могут служить месторождения Дехканабадского, Шурсуйского, Чустского доломитов, содержащие до 25% карбоната магния.

Каждое месторождение характеризуется специ­фи­ческим химическим, минералогическим составом. Для этого для каждого месторождения необходимо разработать новую технологию, обеспечивающую экономическую рентабельность с учётом минера­логического состава сырья. Приемлемая технология производство магния и его солей из отечественного сырья - доломита еще не разработана.

Поэтому и исследования, направленные на разработку технологии переработки местных доломитов на гидроксид и соли магния являются очень актуальными и востребованными.

Объекты и методы исследования. В связи с особенностью химического состава доломита различных месторождений получение гидроксида магния и его солей целесообразно проводить по схеме, предусматривающей кислотное разложение доломита с использованием химической энергии азотной кислоты. В этом случае растворы выщелачивания, после отделения гидроксида магния, можно использовать для получения жидких азотнокальциевых и комплексных удобрений эффективных для засоленных почв [1].

Для установления химического состава доломитов различных месторождений отобрали доломит с месторождений Дехканабада, Чуста и Шурсу. Химический состав которых, приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Химический состав исходного доломитового сырья

Из таблицы видно, что составы доломитов сильно отличаются по содержанию оксидов магния и кальция, которые составляет 12,83-17,25% и 26,53-39,42%, соответственно.

Для дальнейших исследований использовали доломит Дехканабадского месторождения. Хими­ческий анализ исходных, промежуточных и конечных продуктов проводили известными, апробированными методами [6; 4; 10; 5].

Исследования по азотнокислотному разложению доломита Дехканабадского месторождения проводили 40% кислотой, при температуре 40°С и продолжительности процесса 30 минут.

В таблице 2 приведены результаты влияния нормы азотной кислоты на химический состав жидкой фазы при разложении Дехканабадского доломита.

Табличные данные указывают, что с увели­чением нормы азотной кислоты содержания в растворе всех компонентов доломита снижается, содержание NO₃ повышается с 31,79% до 33,97%, а Т:Ж достигает 305,76. Максимальное содержание окиси магния 3,595% наблюдается при 100% норме 40% азотной кислоты. При этом содержание окиси кальция составляет 9.805%, окиси железа 0,0218%, окиси алюминия 0,073%. 

Таблица 2.

Влияние нормы 40% азотной кислоты на химический состав жидкой фазы

В таблице 3 приведены данные влияния нормы азотной кислоты на химический состав твердой фазы. Из данных таблицы видно, что основными компонентами твердой фазы являются соединения кальция, магния, железа и алюминия. Содержание окиси магния составляет 1,719-0,181%, окиси кальция 40,80-38,05%. При хорошей растворимости соединений магния, соединения кальция, железа и алюминия плохо растворяются в азотной кислоте.

Таблица 3.

Влияния нормы азотной кислоты на химической состав твердой фазы

Из полученных данных видно, что оптимальной нормой 40% азотной кислоты при температуре 40°С и продолжительности процесса разложения 30 минут является 100% от стехиометрически необходимой.

В таблице 4 приведены результаты влияния нормы 40% азотной кислоты на степень извлечения компонентов доломита в раствор при температуре 40°С и продолжительности процесса 30 минут.

Из таблицы видно, что степень извлечения оксида магния при этих параметрах очень высокая, не зависит от нормы азотной кислоты и составляет 99,81-99,98%.

Таблица 4.

Влияния нормы 40% азотной кислоты на степень перехода компонентов доломита в раствор

Степень перехода оксида кальция составляет 98,37-98,48, окислов железа 38,30-46,60%, окислов алюминия 75,00-79,38%, что указывает на то, что для извлечения магния в растворы азотной кислоты достаточно 100% нормы от стехиометрические необходимого количества.

Заключение. Таким образом, проведенные исследования показали возможность получения азотнокислых растворов магния из доломита Дехканабадского месторождения. Для получения максимальной концентрации по нитрату магния необходимо доломит разлагать 40% азотной кислотой при ее норме 100-105% от стехиометрии, при температуре 40^оС и продолжительности процесса 30 минут. При этом степень извлечения оксида магния в раствор составляет 99,81-99,86.