Физико-химические основы разложения боросиликатных руд соляной и серной кислотами

• Автор: Усмонова, Умеда Хуршедовна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Душанбе
• Количество страниц: 102 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Настоящая работа является продолжением научно-исследовательских работ, проводимых в Институте химии им.В.И.Никитина АН Республики Таджикистан в области комплексной переработки боратных руд.
Области применения борных соединений (боратов) чрезвычайно многочисленны и разнообразны.
Столь разнообразное применение борных соединений связано со специфическими свойствами боркислородной группы, поведением боратных ионов в водной среде, способностью образовывать устойчивые перекисные соединения и рядом других свойств борсодержащих соединений.
Из всего многообразия областей применения боратов выделяются наиболее крупные: стекольное производство, изготовление стекловолокна и других стеклоподобных материалов (глазурей, эмалей и т.п.), моющих и отбеливающих средств.
Бораты также широко применяются для придания огнеустойчивости стройматериалам, бумаге и в частности, тканям и материалам на основе целлюлозы. Бура и борат аммония используются в различных огнестойких составах, используемых в производстве пенопластов, древесностружечных плит, для пропитки деревянных, текстильных изделий и других горючих материалов. Бура широко используется при тушении пожаров в качестве составляющего компонента огнегасящих средств.
Бор является важным микроудобрением, играя исключительно большую роль в жизни растений. Для большинства фруктовых, масличных, технических и фуражных культур он необходим как один из жизненно важных элементов, за исключением семейства цитрусовых, которое вообще не переносит бор. Отсутствие бора в почве приводит к образованию пробкового слоя на грушах и яблонях, к снижению урожайности многих технических культур, таких как сахарной свеклы, льна; к задержке роста кукурузы, клевера и люцерны,

ухудшению качества арахиса. Наличие бора увеличивает морозоустойчивость фруктов и овощей.
Бор вносится в землю как в лимоннорастворимой, так и в водорастворимой форме; он применяется вместе с удобрением, а также используется для внекорневой подкормки.
Исследования показали, что боратные стекла - ценный материал для электронной техники. В расплавленном состоянии из них можно вытягивать длинные стеклянные нити, что может найти применение в оптоэлектронике и волоконной оптике.
Бораты применяются для производства гончарных изделий. Установлено, что качественные глазурные покрытия с температурой обжига ниже 1000° С можно получить только с высоким содержанием ВгОъ - 20% и выше.
С использованием технического дибората кальция разработан метод для получения малорастворимого октабората калия и кальция, который является основным плавнем в легкоплавких глазурях.
В настоящее время разработаны различные способы переработки борсодержащего сырья, такие как щелочные, кислотные и экстракционные.
При кислотных способах переработки борсодержащего сырья используют серную, соляную, азотную и другие минеральные кислоты, которые дают возможность селективного разделения и отделения оксида бора от кремнезёма на стадии обработки руды кислотой.
Ранее сотрудниками Института химии им.В.И.Никитина АН Республики Таджикистан было изучено кислотное разложение данбуритового концентрата. Непосредственно кислотное разложение данбурита не изучено.
Разработка эффективных способов переработки данбуритовой руды соляной и серной кислотами с извлечением составляющих её полезных компонентов является актуальной задачей.
Целью настоящей работы является изучение процессов разложения борсодержащей руды - данбурита соляной и серной кислотами, нахождение

оптимальных параметров процесса разложения, изучение кинетики процессов и разработка технологических основ переработки руды.
Основными задачами исследования являются:
- изучение химического и минералогического составов данбуритовой руды;
изучение физико-химических свойств данбуритовой руды до и после
обжига и конечных продуктов кислотной переработки на основании данных рентгенофазового и дифференциально-термического методов анализа с целью избирательного извлечения их составляющих;
- изучение влияния процесса термической обработки на переработку
данбуритовой руды соляной и серной кислотами;
- изучение кинетики процесса разложения предварительно обожжённой
данбуритовой руды соляной и серной кислотами;
- разработка принципиальной технологической схемы переработки
данбуритовой руды соляной и серной кислотами.
Научная новизна работы.
Изучены процессы разложения данбуритовой руды соляной и серной кислотами. Показаны вероятности протекания реакции по изменению величины энергии Гиббса (ДО) и установлены возможные механизмы химических реакций процесса кислотного разложения борсодержащей руды, результаты которых обоснованы физико-химическими методами анализа. Разработана принципиальная технологическая схема переработки данбуритовой руды кислотными способами.
Практическая значимость работы.
Результаты исследования могут быть использованы при получении различных продуктов из боросиликатных и боратных руд, также при разработке технологии переработки борсодержащего сырья.
Основные положения, выносимые на защиту:
- результаты химических, минералогических и физико-химических исследований данбуритовой руды и продуктов её разложения соляной и

Изменения в составе обожжённой породы данбурита связна с переходом минералов из а-модификации в Р- или у-формы, которые отличаются хорошей растворимостью. Минерал кварц наиболее подвержен этим изменениям, при высоких температурах он превращается в более активную форму, которая начинает частично взаимодействовать с оксидом кальция.

38 23
Рис.2.3. Штрих-диаграмма данбуритовой руды Ак-Архарского месторождения:
1 - данбурит, 2 — датолит, 3 — гидрослюда, 4 - кальцит, 5 — кварг/.
Рис.2.4. Штрих-диаграмма данбуритовой руды Ак-Архарского месторождения после предварительного обжига: 1 — данбурит, 2 — датолит, 3 — гидрослюда, , 4 — кальцит, 5 — кварц.