Получение и свойства аморфного кремнезема при сернокислотной переработке нефелинсодержащего сырья

• Автор: Янчилин, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. Нефелин и нефелинсодержащее сырье. Аморфный кремнезем и структурообразование в растворах кремневой кислоты.

1.1. Нефелин и нефелинсодержащее сырье

1.1.1. Основные сведения о нефелине и нефелинсодержащих породах.

1.1.2. Распространенность нефелина в природе. Химический состав некоторых нефелинсодержащих пород.

1.1.3. Физические свойства нефелина

1.1.3.1. Минералогическая классификация нефелина.

1.1.3.2. Химическое строение нефелина

.3.3. Кристаллическое строение и физические характеристики нефелина

1.1.4. Химические свойства нефелина

.4.1. Взаимодействие нефелина с кислотами
.4.2. Взаимодействие нефелина с солями и основаниями.
.4.3. Другие химические свойства нефелина
1.1.5. Основные тенденции мирового производства и использования нефелинсодержащего сырья.
1.1.6. Производство нефелинового концентрата.
1.1.7. Способы переработки и пути использования нефелина и нефелинсодержащих продуктов
I.1.7. . Получение глинозема из нефелинового сырья щелочными способами.
II.7.2. Получение глинозема из нефелинового сырья кислотными способами
1.1.7.3. Получение аморфного кремнезема из нефелина.
1.1.7.4. Коагулянты на основе нефелина
1.1.7.5. Использование нефелинового сырья в производстве конструкционных материаловV
1.1.7.6. Другие перспективные пути использования нефелинсодержащего сырья .
1.2. Аморфный кремнезем и структурообразование в растворах кремневой кислоты
1.2.1. Природа кремнезема, его основные физические и химические свойства
1.2.1.1. Полиморфные модификации кремнезема
1.2.1.2. Основные физические и химические свойства кремнезема
1.2.2. Аморфный кремнезем разновидности, получение и использование
1.2.2.1. Разновидности аморфного кремнезема.
1.2.2.2. Способы получения аморфного кремнезема.
1.2.2.3. Основные области использования аморфного кремнезема
1.2.3. Модели структурообразования в растворах кремневой кислоты. Методы исследования и описания процессов структурообразования.
.3.1. Коллоидная агрегация
.3.2. Полимеризация.
.3.3. Методы исследования процессов структурообразования
.3.4. Методы описания процессов структурообразования
1.2.4. Влияние различных факторов на структурообразование в растворах кремневой кислоты
1.2.4.1. Влияние величины .
.4.2. Каталитическое влияние ионов , Н и ОН.
1.2.4.3. Влияние размеров частиц и концентрации i2.
1.2.4.4. Влияние температуры.
1.2.4.5. Влияние электролитов.
1.2.4.6. Влияние смешиваемых с водой органических растворителей.
I.2.5. Особенности структурообразования в атомосиликатных системах
. Заключение
Глава II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
П.1. Исходные вещества и экспериментальные методики.
IIЛ .1. Объекты исследования и реагенты
И. 1.2. Экспериментальные методики.
П.1.3. Описание исследовательского оборудования
П.2. Результаты эксперимента и обсуждение
II.2.1. Изучение закономерностей процесса разложения нефелинового концентрата серной кислотой
.2.1.1. Характеристика образцов нефелинового концентрата
II. 2.1.2. Определение степени разложения нефелинового концентрата
II. 2.1.3. Установление фазового и химического составов
кислотонерастворимых остатков и получаемых продуктов сернокислотного
разложения нефелинового концентрата.
II. 2.1.4. Выбор оптимальных условий процесса сернокислотного разложения нефелинового концентрата
II.2.2. Изучение структурообразования кремнекислотных растворов, получаемых при разложении нефелинового концентрата серной кислотой
.2.2.1. Структурообразование под воздействием повышенных температур.
.2.2.2. Структурообразование в присутствии концентрированной серной
кислоты.
II. 2.2.3. Структурообразование в сернокислотных растворах нефелинового концентрата в присутствии оксида алюминия
И.2.3. Получение аморфного кремнезема и квасцов в процессе сернокислотного разложения нефелинового концентрата.
.2.3.1. Характеристики аморфного кремнезема, получаемого различными способами
.2.3.2. Получение квасцов
ИЗ. Предлагаемая технологическая схема получения аморфного кремнезема из нефелинового концентрата и краткая экономическая оценка эффективности производства.
.3.1. Принципиальная технологическая схема
.3.2. Материальный баланс производства аморфного кремнезема из нефелинового концентрата
.3.3. Оценка экономической эффективности предлагаемой технологии
ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА


Хибинская группа Хибинское, Кукисвумчорское Апатитнефелиновые породы Нефелиновый концентрат комбината . КияШалтырское Кемеровская область Уртиты, ийолиты Концентрат обогащения . Горячегорская Красноярский край Лейкократовые, тералиты, тералитсиениты, полевошпатовые уртиты . Концентрат магнитный . Тежсарское Армения Нефелиновые и псевдолейцитовые сиениты, пегматиты Концентрат химический . Тулуюльская Кемеровская область Тералитсиениты Ювиты, фойяиты Концентрат магнитнофлотационный . Андрюшкина речка Красноярский край Берешиты Концентрат магнитнофлотационный . Мухалевское Бурятия Уртиты Концентрат обогащения . НижнеБурульзайское Бурятия Ийолитуртиты Концентрат обогащения . Баянкольское Тува Ийолитуртиты, ювиты . Таблица 1. Химический состав нефелинов из некоторых зарубежных месторожде ний. Месторождение Химический состав, масс. Физические свойства нефелина. I. 1. Минералогическая классификация нефелина. По классификации минералов, разработанной проф. Штрунцем 4, нефелин относится к классу VIII Силикаты, подклассу УИШ Тектосиликаты, группе У1Н1. Нефелин, серия йошикайта. По другой распространенной классификации, предложенной проф. Дана 3, нефелин принадлежит к классу Тектосиликаты с А1 основой, подклассу . Фелдшпатоиды и подобные минералы и группе . Группа нефелина. Рисунок 1. СаА . Этот вывод иллюстрирует рисунок 1. Б Юг кварц i нефелин КАЮ4 кальсилит СаА. Грани пирамиды и заштрихованные области на рисунке 1. Результатом кристаллизации расплавов 2 область, лежащая в плоскости полевых шпатов и насыщенная по диоксиду кремния будут являться только полевые шпаты. Наконец, расплавы, расположенные в области 3 ненасыщенные по диоксиду кремния, дают при кристаллизации смесь полевых шпатов и фелдшпатоидов. В природе сопутствующими нефелину минералами обычно являются кальцит, альбит, апатит, биотит, роговая обманка, канкринит и содалит 3. Химическое строение нефелина. Идеальная формула нефелина во многих литературных источниках представляется как ЫаАЮг 5, . Так как калий всегда присутствует в нефелине в некотором количестве, то часто химическую формулу нефелина записывают эмпирически также как ИазКАЮ , . В более общем виде состав нефелина выражается как К. Аз2ИЮ2, где Ыа и К п О 0. Однако среди природных нефелинов очень немногие имеют такой идеализированный состав, поэтому для изучения строения и свойств минерала часто прибегают к его синтезу лабораторным способом , , . Формула природного нефелина в общем виде может быть записана как КхЫауСа2А1птОз2, при х КДК, у НаДМа и т. К, Ыа,. ДК, ДЫа,. При записи этой формулы пренебрегали малым количеством других катионов, которые также могут входить в состав минерала . Кристаллическое строение и физические характеристики нефелина. Кристаллическая структура нефелина подобна структуре тридимита, в котором примерно половина атомов кремния замещена атомами алюминия . Отрицательный заряд сбалансирован ионами щелочных металлов, при этом пустот в решетке заняты меньшими по размеру ионами натрия, тогда как оставшаяся 1Л преимущественно занята большими по размеру ионами калия . Рисунок 1. Атомная структура нефелина 7, , . Рисунок . Р, размеры кристаллической ячейки а . А и с 8. А 3, 8, ,. Нефелин обычно имеет светлосерую окраску, но бывает также бесцветным встречаются розовые, бурые и зеленые оттенки. Кристаллы нефелина обладают жирным блеском, у выветренных образцов блеск тусклый. У нефелина излом раковистый, твердость по Моосу 5. Температура плавления чистого нефелина равна С, присутствие примесей значительно ее понижает . Энтропия нефелина . Ср 8. Джмоль , скрытая теплота плавления кДжмоль, вычисленные приближенно ир 4 кДжмоль и 3Р кДжмоль . Нефелин оптически моноосный минерал с отрицательным оптическим знаком, показатель преломления равен 1. Нефелин характеризуется наличием четырех модификаций , , . Выше С устойчива кубическая модификация, которую называют также акарнегиитом аЫагОАЬОзЗЮг, ниже этой температуры обычная гексагональная форма р2ОАзЮ2. При быстром охлаждении перегретого расплава нефелина при температуре 0 С получена триклиническая модификация, иногда называемая Ркарнегиитом.