Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

УДК669.712 КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА КРАСНОГО ШЛАМА ФТОРИДНЫМ МЕТОДОМ Л.А. Пасечник, И.С. Медянкина, В.М. Скачков, С.П. Яценко, Н.А. Сабирзянов Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия Аннотация Рассматривается возможность применения фторидной металлургии ккрасным шламам глиноземного производства для извлечения ценных компонентов. Исследованы процессы взаимодействия гидрофторида аммония с основными минералообразующими компонентами красного шлама. Ключевые слова: красный шлам, гематит, гидрофторид аммония, фтор- и оксофторферраты аммония INTEGRATE D RECYCLING O F RED MUD BY FLUORINATION L.A. Pasechnik, I.S. Medyankina, V.M. Skachkov, S.P. Yatsenko, N.A. Sabirzyanov Institute o f Solid State Chemistry o f the Ural Branch o f the RAS, Yekaterinburg, Russia Abstract The article deals with the possibility of using fluoride metallurgy to alumina production red mud to extract valuable components. Processes of interaction of ammonium hydrofluoride with the mai n ore-forming c omponents of red mud have been investigated. Keywords: red mud, hematite, ammonium hydrofluoride, fluorine and ammonium oxoftorferrate. Глиноземное производство - это одно из направлений промышленности, которое вносит наиболее значительный вклад в ухудшение экологической обстановки. При переработке исходного сырья образуются твердые, жидкие и газообразные отходы. Твердые отходы - красные шламы (КШ) копятся на значительных площадях, угрожая близлежащим территориям, а их содержание обходится в миллиарды рублей. В то же время шламоотвалы можно отнести к техногенным месторождениям. Современные требования по утилизации техногенных образований ставят задачи по поиску новых наиболее перспективных технологий с получением промышленно значимых продуктов, которые найдут конкретного потребителя. Красные шламы глиноземного производства могут быть источником для дополнительного извлечения глинозема, получения кремнезема, железосодержащих пигментов, строительных материалов по разным схемам переработки. Разрабатываемые нами в течение ряда лет подходы показали перспективность блочных схем, направленных на получение конкретного конечного продукта, комбинированием которых можно обосновать комплексную утилизацию красных шламов глиноземного производства [1]. В литературе имеются сведения о перспективности применения фторирования для вскрытия рудных материалов, содержащих в качестве основных компонентов кремнезем - кварцевые пески и диатомит, глинозем - каолины и другие цеолиты. Для получения флюорита и бора рекомендуется переработка датолитового концентрата. Фторидные комплексы большинства наиболее распространенных металлов отличаются высокой прочностью, при этом часть реакций идет в обычных условиях. Технологически фторирование отличает относительная простота выполнения процесса спекания, при том что фторирующий реагент, например гидрофторид аммония (NH 4 HF 2 ), при температурах выше 130°С находится в расплавленном состоянии. Оценка особенностей физико-химического поведения фторидных соединений и условий их синтеза приведены для некоторых соединений [2]. В Институте проводятся исследования процесса фторидной переработки КШ под действием гидрофторида аммония при умеренных температурах не более 550°С с образованием фторида алюминия, глинозема и наночастиц аморфного кремнезема. Промежуточные фазы и конечные продукты были изучены комплексом аналитических методов (рентгенофазовый, электронно-микроскопический, химический). По данным термогравиметрического анализа в результате нагревания смеси гидрофторида аммония с КШ при массовом соотношении исходных веществ равном 2:1 химические процессы начинаются уже при температурах ниже 80°С. Для более детального изучения протекания химических реакций было проведено сопоставление эффектов фторирования КШ и Fe2O3 (гематита) как его основного компонента (рис. 1). Термоэффекты реакций фторирования можно разделить на три основные группы: 1. Эндоэффекты при 80-150°С, связанные с дегидратацией проб, накладываются на экзоэффекты, связанные с образованием гексафтороферрата аммония (NH 4 ) 3 FeF 6 и комплексными и простыми фторидами металлов из состава шлама (NH 4 ) 3 AlF 6 , (NH 4 ) 2 SiF 6 , (NH 4 ) 2 TiF 6 и CaF 2 . 2. Эндоэффект в интервале температур 220-260°С на термограмме смеси с КШ обусловлен разложением NH 4 HF 2 , взятого в избытке по отношению к содержанию Fe 2 O 3 в шламе. 89