Кинетика обезжелезивания сиаллитов с получением облагороженного каолина для производства фарфора

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2012, том 55, №1___________________________________

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 669.054.8.669.713

Член-корреспондент АН Республики Таджикистан Х.Сафиев, Т.С.Маджидов, Х.Э.Бобоев

КИНЕТИКА ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЯ СИАЛЛИТОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ОБЛАГОРОЖЕННОГО КАОЛИНА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФАРФОРА

Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт металлургии» Государственного унитарного предприятия (ГУП) «Таджикская алюминиевая компания»

Приведены результаты изучения кинетики обезжелезивания сиаллитов с получением облагороженного каолина для производства фарфора. Найдено значение кажущейся энергии активации, которое свидетельствует о протекании процесса разложения в смешанной диффузионнокинетической области и раскрывает механизм процесса обезжелезивания, а также является основой для разработки технологии получения облагороженного каолина для производства фарфора из местных сиаллитов.

Ключевые слова: производство фарфора - кинетика обезжелезивания - облагороженный каолин -кислотное разложение - энергия активации.

Процессы растворения и выщелачивания твёрдых веществ в жидкостях находят широкое применение в химической и металлургической промышленности [1-5]. Определение значения кинетических параметров этих процессов позволяет рассчитать и правильно выбрать типы аппаратов, выяснить механизмы реакций и, следовательно, совершенствовать существующие и создавать новые технологические процессы.

На скорость процесса кислотного разложения каолинсодержащих пород оказывают влияние следующие факторы: степень измельчения сырья, температура, гидродинамические факторы, концентрация кислоты, минералогический состав исследуемого материала, загрязняющие примеси в реакторе. Таким образом, скорость процесса зависит от многих факторов, изменяющихся в ходе разложения.

Опыты по изучению кинетики процесса соляно-кислотного разложения сырья проводились в интервале температур 25...96°С при продолжительности 30, 45, 60, 75, 90, 105 и 120 мин. При этом использовали 20%-ую соляную кислоту, дозировка которой составляла 100% от стехиометрического количества для образования БеС13 и А1С13. Кинетические кривые получали по данным извлечения из состава руды Бе2О3, содержание которого в солянокислых растворах определяли трилонометриче-ским методом с применением сульфасалициловой кислоты. Опыты проводили в термостатированном стеклянном реакторе с мешалкой.

Адрес для корреспонденции: Сафиев Хайдар. 734003. Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. ХХакимзаде, 17, Государственное учреждение «НИИ металлургии» ГУП «ТАлКо». E-mail: inmet.talco@mail.ru,

h. safiev@mail. ru.

По завершении процесса обработки для предотвращения дальнейшего взаимодействия НС1 с остатком, полученную пульпу охлаждали и разбавляли дистиллированной водой. Полученные экспериментальные кинетические кривые приведены на рис. 1, из которого видно, что с увеличением температуры степень извлечения железа резко возрастала.

О 20 40 60 Э0 100 120

Рис. 1. Зависимость степени извлечения Ре2О3 от времени при различных температурах разложения.

При продолжительности процесса 120 мин в интервале температур 20...80°С степень извлечения Бе2О3 увеличивалась от 37,8% до 94,6%. Кинетические кривые процесса разложения при температуре до 40°С имели прямолинейный характер, а выше 60°С - параболический. Эти кинетические кривые хорошо описываются уравнением первого порядка:

da/dт = К(1-а),

где: а - степень извлечения; т - время (мин); К - константа скорости извлечения, мин-1.

После несложных математических преобразований уравнение можно представить в виде:

lg (l -а) = -

кт

2,303

На графике зависимости ^(1/(1-а)) от времени (т) (рис. 2а) полученные прямые имеют отрицательный наклон, равный к/2.303. Кажущуюся энергию активации (Е) и предэкспоненциальный множитель к0 определяли графическим методом с использованием уравнения Аррениуса:

К = Ко • г

E

~RT

или:

где Я - универсальная газовая постоянная, кДж/моль; Т - абсолютная температура, К.

Как видно из рис. 2б, точки удовлетворительно укладываются на прямую Аррениуса. По наклону прямой была вычислена кажущаяся энергия активации (Е), которая составила 42.84 кДж/моль. Численное значение энергии активации свидетельствует о протекании процесса разложения в смешанной диффузионно-кинетической области.

На рис. 2б представлена зависимость логарифма константы скорости извлечения (-1§к) от величины обратной абсолютной температуры ((1/Т)' 10 3).

іє_3_.ю

1_а -1*Г

Проведённые исследования раскрывают механизм процесса обезжелезивания и являются основой для разработки технологии получения облагороженного каолина для производства фарфора из местных сиаллитов.

Поступило 14.11.2011 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сафиев Х.С. Физико-химические основы комплексной переработки низкокачественного алюминийсодержащего сырья: Автореф. дисс... д.х.н. - Душанбе, 1997, 48 с.

2. Запольский А.К, Сафиев Х.С., Мирзоев Б. - ДАН ТаджССР, 1984, т.27, №11, с.655-658.

3. А.с. 16683000 (СССР). Способ переработки низкокачественного глиноземсодержащего сырья./ Мирзоев Б., Сафиев Х., Мирсаидов У. и др., 1991.

4. А.с. 1633748 (СССР). Способ переработки алюминийсодержащего сырья./ Мирзоев Б., Сафиев Х., Запольский А.К., Мирсаидов У, 1990.

5. А.с. 17333381 (СССР). Способ переработки алюмосиликатов./ Мирзоев Б., Сафиев Х., Запольский А.К., Мирсаидов У. и др., 1992.

^Сафиев, Т.С.Мачидов, Х.Э.Бобоев

КИНЕТИКАИ БЕОХДНГАРДОНИИ СИАЛЛИТ^О БО ^ОСИЛНАМУДАНИ КАОЛИНИ БОЙГАРДОНИДАШУДА БАРОИ ИСТЕ^СОЛИ ФАХФУР

Муассисаи давлатии «Пажу^ишго^и илмию тащицотии металлургия»-и КВД

«Ширкати Алюминийи Тоцик»

Дар маколаи мазкур натичаи кинетикаи беохангардонии сиаллитхо бо хосил намудани каолинхои бойгардонидашуда барои истехсоли фахфур оварда шудааст. Энергияи фаъолгардонии ин раванд муайян карда шудаст, ки микдораш дар бораи мутааллик будани таксимшавй дар сохди омехтаи диффузионй-кинетикй гувохй медихад ва механизми беохангардониро ошкор сохта, инчунин барои коркарди технологияи каолинхои бойгардонидаи аз сиаллитхои махаллй, асос шуда метавонад.

Калимщои калиди: истеусоли фахфур - кинетикаи беоуангардони - каолини бойгардонидашуда -тацсимшавии кислотаги - энергияи фаъолгардони.

H.Safiev, T.S.Majidov, H.E.Boboev KINETICS OF IRON REMOVALS FROM SYALITS WITH RECEPTION OF THE IMPROVED KAOLIN FOR PORCELAIN MANUFACTURE

State Unit «Research Institute of Metallurgy» State Unitary Enterprise (SUE) "TAlCo"

In this scientific-research work presents the results of the kinetics of iron removals from syalits with reception of the improved kaolin for porcelain manufacturing. Value of seeming energy of activation which testifies to course of process of decomposition in the mixed diffusion-kinetic area is found, and opens the process mechanism iron removals, and also is a basis for working out of technology of reception of the improved kaolin for manufacture of porcelain from local syalits.

Key words: porcelain manufacture - kinetics of iron removals - the improved kaolin - acid decomposition -energy activation from local syalits.