На правах рукописи ЛЕВЧЕНКО МИХАИЛ ЛЕОНИДОВИЧ Выбор оптимальной технологии переработки природных Fe-Mg-алюмосиликатов как сырья для получения пигментов, сорбентов и удобрений Специальность 05.17.01 Технология неорганических веществ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань - 2009 Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Институт минералогии геохимии и кристаллохимии редких элементов» Научный руководитель: кандидат технических наук Губайдуллина Альфия Максутовна Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Хацринов Алексей Ильич доктор технических наук, профессор Ламберов Александр Адольфович Ведущая организация: ГОУ ВПО «Читинский государственный Университет», г. Чита Защита состоится «24» ноября 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212. <...> Среди них можно выделить железомагниевые алюмосиликаты (глауконитсодержащие породы), которые относятся к группе слоистых силикатов с общей кристаллохимической формулой K<1(Fe3+, Fe2+, Al, Mg)2-3[Si3(Si, Al)O10] [OH]2·nH2O. <...> Глауконитсодержащие породы (глины, пески) относятся к числу тех неорганических природных объектов, интерес к изучению которых со временем не ослабевает. <...> Вместе с тем остаются нерешенными вопросы изучения технологических свойств и оценки качества этого класса природных алюмосиликатов, целесообразности применения тех или иных технологий для получения неорганических продуктов. <...> Для успешного внедрения Fe-Mg-алюмосиликатов в различных отраслях промышленности необходимо детальное изучение их текстурно-структурных характеристик, а также поиск путей повышения полезных свойств современными технологическими приемами. <...> Изучение Fe-Mg-алюмосиликатов комплексом современных методов позволяет выявить показатели, влияющие на технологии их переработки и определить оптимальные направления использования этого ценного вида минерального сырья. <...> На основе <...>
Выбор_оптимальной_технологии_переработки_природных_Fe-Mg-алюмосиликатов_как_сырья_для_получения_пигментов,_сорбентов_и_удобрений._Автореферат.pdf
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы В производстве неорганических продуктов (сорбентов,
пигментов, удобрений, строительных материалов, красок и др.) используются
природные силикаты. Среди них можно выделить железомагниевые
алюмосиликаты (глауконитсодержащие породы), которые относятся
к группе слоистых силикатов с общей кристаллохимической формулой
K<1(Fe3+, Fe2+, Al, Mg)2-3[Si3(Si, Al)O10] [OH]2·nH2O. Глауконитсодержащие
породы (глины, пески) относятся к числу тех неорганических природных
объектов, интерес к изучению которых со временем не ослабевает. Причины
этого, заключаются, прежде всего, в многообразии их технологических
свойств.
Полезные свойства Fe-Mg- алюмосиликатов выявлены в России относительно
давно (в начале ХIХ века), однако к настоящему времени эти природные
образования нашли применение, главным образом, как пигментное сырье
зеленого цвета. В промышленных технологиях (сорбенты, наполнители) и в
сельском хозяйстве (минеральные удобрения, кормовые добавки для животных
и птиц) они почти не используются, хотя вследствие своей распространенности
и широкого спектра полезных свойств могут дать весьма значительный
эффект. Благодаря своим химическим и физико-механическим свойствам
(наличию красящих оксидов, активных катионов калия, слоистой
структуре, высокой дисперсности, пористости, ионообменной способности,
водостойкости и др.) Fe-Mg-алюмосиликаты представляют собой ценное
промышленное сырье многоцелевого назначения.
Вместе с тем остаются нерешенными вопросы изучения технологических
свойств и оценки качества этого класса природных алюмосиликатов, целесообразности
применения тех или иных технологий для получения неорганических
продуктов.
Для успешного внедрения Fe-Mg-алюмосиликатов в различных отраслях
промышленности необходимо детальное изучение их текстурно-структурных
характеристик, а также поиск путей повышения полезных свойств современными
технологическими приемами.
Изучение Fe-Mg-алюмосиликатов комплексом современных методов позволяет
выявить показатели, влияющие на технологии их переработки и определить
оптимальные направления использования этого ценного вида минерального
сырья. Все это обуславливает научную актуальность и значимость
решения поставленных в данной работе задач.
Цель работы. На основе детального изучения структурных и кристаллохимических
особенностей природных слоистых Fe-Mg алюмосиликатов,
дать физико-химическое обоснование выбора рациональной технологии их
3
Стр.3
переработки, как сырья для получения пигментов, сорбентов и минеральных
удобрений.
Научная новизна. - Впервые комплексом химических, физических и физико-химических
методов научно обоснован и экспериментально осуществлен
выбор наиболее оптимальной технологии переработки природных Fe-Mg
алюмосиликатов - метод двухстадийной сухой электромагнитной сепарации с
использованием нестандартных механических процессов изменения формы
сырьевых минералов. Для увеличения сорбционных и хромофорных свойств
Fe-Mg-алюмосиликатов в схему включаются стадии химической и термической
активации;
- Впервые проведено исследование и сопоставление свойств природных
Fe-Mg-алюмосиликатов, различающихся по элементному и фазовому составам,
структурным характеристикам, слагающих их минеральных фаз и проявлению
полезных технологических свойств;
- Выявлена взаимосвязь между химическим составом, структурными особенностями,
текстурными характеристиками и технологическими параметрами
Fe-Mg-алюмосиликатов. Установлено, что наиболее важными параметрами,
влияющими на технологию их переработки, являются соотношение
Fe3+/Fe2+ и «инверсия» заселенностей ионов Fe3+ по цис- и транс октаэдрическим
позициям в кристаллической структуре;
- Впервые методом БЭТ (низкотемпературной адсорбции азота при 770 К)
изучены текстурные характеристики Fe-Mg алюмосиликатов (на примере
глауконитов) и продуктов их технологического передела. Установлено, что
при химической активации Fe-Mg алюмосиликатов в среднем на 20 % увеличивается
суммарный объем пор, удельная поверхность и пористость увеличивается
в два раза.
- По разработанной технологии получены: пигменты с показателем маслоемкости
в среднем 24-26 г/на100г продукта, сорбенты с сорбционной емкостью
по нефтепродуктам от 3 до 5,2 кг на 1 кг сорбента (в зависимости от вида
нефтепродукта), минеральные удобрения смешанного состава с массовой
долей питательных веществ (калий; фосфор) не менее 3 % и характеризующиеся
сбалансированным содержанием микроэлементов (Mn, Cu, Co, Ni, B и
др.).
На защиту выносятся:
• методологический подход к комплексному исследованию особенностей
состава, структуры и текстурных показателей природных Fe-Mgалюмосиликатов,
как сырья для получения неорганических продуктов;
• система факторов и критериев, определяющих полезные свойства природных
Fe-Mg алюмосиликатов, служащих основой выбора оптимальных режимов
технологий переработки с целью получения неорганических про4
Стр.4