Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Переработка серпентинита вышеуказанного состава проводился предложенным нами кислотно-щелочным комбинированным способом [7]. Согласно предложенному способу, переработка серпентинита проводится в две стадии. На первой стадии процесс разложения серпентинита проводится растворами сильных минеральных кислот (соляной, серной, азотной) концентрации 15-20 % при температуре 80-90 0C. Процесс переработки ведется при постоянном перемешивании в течение 40 мин соляной кислотой. Кислота подается исходя из расчета растворения всех металлов, находящихся в серпентините. После кислотной обработки полученную суспензию фильтруют, твердую фазу промывают. В этом процессе примерно 57 % исходного сырья переходит в раствор. Выход компонентов в жидкую фазу составляет (мас. %): MgO — 94; Fe 2 O 3 — 97; AbO 3 — 100; & 2 O 3 — 2,01. Количество свободной соляной кислоты в растворе составляет ~ 6,1 % от её исходного содержания. В твердой фазе остаются в основном аморфный кремнезем и неразложившаяся часть сырья. С целью очистки раствора хлористого магния от примесей металлов в него подают исходный серпентинит, примерно в полтора раза превышающий необходимое его количество, нужное для нейтрализации свободной кислоты и цементации металлических примесей. Процесс ведут при постоянном перемешивании при температуре 80 0С в течение 30 мин. В этом процессе свободная соляная кислота вступает в реакцию с серпентинитом, образуя хлорид магния в жидкой фазе и аморфный кремнезем в твердой фазе. При этом хлориды железа и хрома вступают в реакцию с серпентинитом, образуя гидроксиды трехвалентных железа, хрома и смесь MgO и SiO2 в твердой фазе, а также MgCl2 в жидкой фазе. О получении трехвалентного гидроксида железа свидетельствовало также окрашивание пульпы в красно-коричневый цвет. Несмотря на то что в этом процессе pH пульпы доходит до 4-5, химический анализ раствора показал, что после переработки 100 г серпентинита, дальнейшего выщелачивания и промывки осадка остаточное количество железа в фильтрате в пересчете на Fe 2 O 3 составляло ~ 1,5 г. При дальнейшем увеличении количества подаваемого для осаждения железа серпентинита его остаточное содержание в растворе не менялось. По всей вероятности, указанное количество железа в растворе находилось в двухвалентном состоянии, которое при данном значении pH среды не осаждалось. Для конечной очистки раствора хлористого магния в условиях опыта в него подавали Mg(OH)2в количестве, эквивалентном хлористому железу и хрому. Полученный очищенный раствор хлористого магния можно перерабатывать по существующим технологиям. Содержание компонентов промытой твердой фазы, образованной после проведения вышеописанных процессов, приведено в табл. 2. Таблица 2 Содержание компонентов в осадке, мас. % SiO2 Fe2O3 MgO Al2O3 & 2 O 3 CaO n. n. n. 35,57 13,00 31,20 1,60 2,50 - 13,00 Данные табл. 2 показывают, что полученный остаток по составу близок к серпентиниту, поэтому рекомендуется его посылать в процесс переработки серпентинитов растворами кислот. На второй стадии после кислотной обработки серпентинита с целью выщелачивания из остатка кремнезема его обрабатывают каустической содой концентрацииNa2O = 180-220 гдм -3исходя из расчета сохранения соотношенияNa2O : SiO2= 1,5 : 1,0. Процесс ведут при температуре 40-45 оС, постоянном перемешивании в течение 40-45 мин. Полученную при этом пульпу фильтруют, твердую фазу промывают и прокаливают. Получают обогащенный металлами концентрат, в котором содержание полезных компонентов составляет (мас. %): MgO — 23,0; Fe2O3 — 48,76; SiO 2 — 15,82; & 2 O 3 — 12,75. Этот концентрат можно использовать для получения легированной стали, в качестве наполнителя, для производства магнезиальных кирпичей и в качестве компонента краски (охры). В этом процессе выход SiO 2 в раствор составляет примерно 90 мас. %. Полученный в этом процессе щелочно-кремнеземистый раствор охлаждают при постоянном перемешивании до 15-20 оС, получают пульпу, содержащую кристаллический девятиводный метасиликат натрия. Ее фильтруют на центрифуге, твердый остаток упаковывают как товарный продукт. Полученный фильтрат (фугат), в котором содержание Na2O находится в пределах 120-130 гдм -3, а SiO2— 25-30 гдм-3, частично используют для выщелачивания осадка, полученного на первой стадии процесса, а остальную часть подвергают выпарке, корректируют, получают щелочно-кремнеземистый раствор, пригодный для получения девятиводного метасиликата натрия. Из полученного щелочно-кремнеземистого раствора и аморфного кремнезема можно получить также жидкое стекло. С этой целью готовят пульпу, состоящую из метасиликата натрия и аморфного кремнезема при их необходимом модуле. Процесс ведут при температуре 45-60 оС, постоянном перемешивании в течение 35-40 мин. С целью получения кремнезема (белой сажи) из полученного отфильтрованного щелочно - кремнеземистого раствора его подвергают карбонизации. Процесс ведут при постоянном перемешивании при температуре 70-80 оС газо-воздушной смеси, содержащей 12 % CO 2 . В этом процессе получают твердую фазу — белую сажу — и жидкую фазу — кальцинированную соду. Каустификацией кальцинированной соды известковым молоком получают каустическую соду, которую возвращают в процесс. Разработаны и экспериментально обоснованы новые технологические направления кислотно-щелочной переработки серпентинитов с получением полезных продуктов. Разработанная технология переработки серпентинитов, по сравнению с существующими, имеет следующие преимущества с экологической и экономической точек зрения: не проводится предварительная 190