Вестник Кольского научного центра РАН № 4, 2019 г.

О. А. Тимощик, Е. А. Щелокова, Е. В. Черноусенко, А. Г. Касиков 70 http://www.naukaprint.ru/zhurnaly/vestnik/ Экспериментальная часть В работе использовали отвальные гранулированные железо-магнезиальные шлаки комбината «Печенганикель» АО «Кольская ГМК», содержащие, мас. %: 37,5 — SiO 2 , 38,5 — FeO, 7,94 — MgO и 0,4 — суммы меди, никеля и кобальта. В экспериментах использовали измельченный шлак фракции размером менее 80 мкм. Проведенные исследования химической устойчивости шлаков показали, что данный материал легко разрушается при обработке слабой серной кислотой с переходом в раствор преимущественно железа и кремния [3]. Растворение шлака проводили в 10 %-й серной кислоте, соотношение Т:Ж = 1:10, температура 20  С, продолжительность процесса 1 ч. В результате сернокислотного выщелачивания получали растворы (рН = 2), содержащие, г/л: 36,0 — SiO 2 , 37,5 — Fe. Для выделения диоксида кремния из сернокислых растворов выщелачивания шлаков их обезвоживали путем сушки на воздухе при температуре 40–50  С и в сушильном шкафу при температуре 100–250  С. Процесс образования диоксида кремния проходил стадию гелеобразования, а затем обезвоживания геля. В результате получали смесь аморфного кремнезема и сульфата железа (II). Для удаления сульфата железа полученный продукт промывали водой и высушивали до постоянной массы. Для очистки диоксида кремния от Fe(III) и Ca порошок дополнительно обрабатывали 20 %-м раствором соляной кислоты, соотношение Т:Ж = 1:3, температура 60  С, продолжительность процесса 15 мин. Порошки аморфного кремнезема содержали до 93 мас. % SiO 2 и характеризовались высокой удельной поверхностью. Извлечение сульфидов цветных металлов из остатков сернокислотного выщелачивания проводили методом флотации. В качестве флотореагента применяли ксантогенат (400 г/т). Исследования образцов методом ИК-Фурье спектроскопии проводили на спектрофотометре Nicolet 6700 FT-IP в диапазоне волновых чисел от 400 до 4000 см –1 . О дисперсности продуктов судили по результатам измерения свободной удельной поверхности S уд методом низкотемпературной термической десорбции азота БЭТ на лабораторном измерителе удельной поверхности и пористости FlowSorb II 2300. Результаты и обсуждение Экспериментально установлено, что процессы полимеризации и гелеобразования кремнезема в сульфатных растворах протекают достаточно медленно и растворы в течение нескольких суток практически не меняют своей вязкости. Для получения кремнеземов с развитой удельной поверхностью исследовали влияние рН раствора и температуры обезвоживания раствора. Ранее нами установлено, что максимальная степень извлечения диоксида кремния из исходных растворов наблюдается при рН, равном 2 и 7 [4], при этом образцы, полученные в кислой области, характеризуются более развитой удельной поверхностью. Вследствие различного механизма полимеризации кремнезема в кислой и нейтральной областях можно предположить, что это должно сказаться на свойствах кремнеземов. В исходный сульфатный раствор (рН = 2) постепенно добавляли раствор 1N NaOH до рН = 7. Затем растворы обезвоживали при температуре 50  С в течение 2 сут, промывали водой и высушивали до постоянной массы. Полученные результаты представлены в табл. 1. Таблица 1 Table 1 Удельная поверхность ( S уд ), размер ( d пор ) и объем ( V пор ) пор в зависимости от условий получения аморфного кремнезема Specific surface area ( S s ), pore size ( d pore ) and pore volume ( V pore ) depending on the conditions for obtaining amorphous silica рН d пор , нм d pore , nm V пор , см 3 /г V pore , cm 3 /g S уд , м 2 /г S s , m 2 /g 7 2,31 0,82 142,4 2 2,56 0,25 384,77