Механохимическое разложение каолинита серной кислотой

• Автор: Лоухина, Инна Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Сыктывкар
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общая характеристика каолинитов

1.1.1. Геологоминералогическая характеристика каолинитов

1.1.2. Особенности структуры каолинита.

1.1.3. Кислотноосновные свойства поверхности каолинита

1.2.0сновные способы и методы вскрытия каолинитового сырья с целью

извлечения алюмооксидного компонента

1.2.1. Щелочные способы извлечения оксида алюминия из каолинита

1.2.2. Сернокислотные способы переработки каолинитов.

1.3. Физикохимические процессы, протекающие при механической обработке твердых тел.

1.3.1. Деформация твердых тел при различных видах механического
воздействия
1.3.2. Механическое диспергирование твердых тел
1.3.3. Взаимосвязь процессов диспергирования и активации твердых тел
1.3.4. Методы оценки эффективности механической активации
1.4. Краткая характеристика активирующих аппаратов
ф 1.5. Теоретические основы механохимических процессов.
1.6. Особенности механической активации каолинита.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Характеристика каолинита Пузлинского месторождения, отбор и
предварительная обработка пробы.
2.2. Изучение минерального, гранулометрического, дисперсного и химического составов исследуемого каолинита.
2.2.1. Минеральный состав каолинита
2.2.2. Гранулометрический состав каолинита.
2.2.3. Дисперсный состав каолинита.
2.2.4. Химический состав каолинита.
2.3. Изучение особенностей структуры каолинита Пузлинского месторождения
2.3.1. Результаты рентгенофазового анализа каолинита.
2.3.2. Изучение структуры и степени упорядоченности исследуемого каолинита
методом РФА
2.3.3. Результаты изучения структуры исследуемого каолинита методом ИК спектроскопии
ф 2.3.4. Результаты оценки степени упорядоченности каолинита методом ИК
спектроскопии
2.3.5. Результаты комплексного термического анализа каолинита
2.3.6. Результаты изучения каолинита методами оптической и сканирующей электронной микроскопии
2.4. Методика проведения механической активации каолинита и совместной механохимической активации каолинита в присутствии серной кислоты.
2.4.1. Механическая активация каолинита в аппаратах различного типа
2.4.2. Совместная механохимическая активация каолинита в присутствии
. серной кислоты.
2.5. Методика и результаты извлечения алюминия в раствор из продуктов МА и СМХА каолинита
ф 2.5.1. Квалификация химических реактивов, использованных при проведении
активации и количественного анализа
2.5.2. Методика извлечения алюминия из продуктов МА и СМХА каолинита.
2.5.3. Методика определения содержания алюминия в сернокислом растворе колориметрическим методом
2.5.4. Методика определения содержания общего железа в сернокислом
растворе колориметрическим методом.
ф 2.5.5. Результаты определения содержания общего железа в сернокислом
растворе.
2.6. Результаты изучения структуры, состава и физикохимических свойств продуктов активации каолинита.
2.6.1. Результаты РФА и определения размеров блоков когерентного рассеяния рентгеновских лучей в продуктах активации
2.6.2. Методика оценки степени аморфизации кристаллической структуры каолинита в продуктах активации
2.7. Результаты изучения кислотноосновных свойств поверхности каолинита и продуктов активации методом потенциометрического титрования.
2.8. Оценка удельной поверхности каолинита и продуктов МА каолинита.
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОВЕДЕНИЯ МА
И СМХА КАОЛИНИТА ПА СТЕПЕНЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ.
3.1. Влияние вида механического воздействия и величины удельной подводимой
энергии в процессе МА каолинита на степень извлечения алюминия
3.2. Особенности СМХА каолинита в присутствии концентрированной серной
кислоты и влияние параметров активации на степень извлечения алюминия.
3.3 Влияние параметров загрузки реактора, количества и способа введения
кислоты на результаты извлечения алюминия из продуктов СМХА каолинита
3.4. Результаты изучения каолинита и продуктов его активации в ЦПМ методами оптической и сканирующей электронной микроскопии
ГЛАВА 4. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ В ХОДЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ И СОВМЕСТНОЙ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ КАОЛИНИТА.
4.1. Кислотноосновные свойства поверхности исходного каолинита и каолинита, обработанного кислотой
4.2. Кислотноосновные свойства продуктов МА каолинита
4.3. Результаты изучения ИК спектров продуктов МА каолинита.
4.4. Результаты изучения ИК спектров продуктов СМХА каолинита.
4.5. Основные результаты работы
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Объем н структура работы. Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов две главы, выводов, списка литературы 2 ссылки и приложения. Диссертация изложена на 1 странице, содержит 5 таблиц и рисунка. Глава 1. Каолины глинистые горные породы, на и более состоящие из минералов группы каолинита, являются одним из важнейших видов нерудного минерального сырья 2. Название сырья произошло от названия хребта Каолинг Высокая гора в Китае, где издавна добывали каолин для производства фарфора. От слова каолин, которое используют в качестве товарного названия каолинитового сырья и обозначения полезного ископаемого, Джонсон в г. По происхождению каолины подразделяют на первичные, образовавшиеся на месте выветривания полевошпатных пород и вторичные, сформировавшиеся в результате переотложения первичных каолинов 4. Первичные каолины содержат большее количество акцессорных минералов, чем вторичные. Наиболее часто в качестве примесей в каолинитовых отложениях встречаются следующие минералы калиевый полевой шпат микроклин, ортоклаз, галлуазит, гидрослюда, кварц, опал, халцедон, рутил, ильменит, диаспор, гиббсит, железистые минералы лимонит, гематит, сидерит, циркон, карбонаты щелочноземельных металлов и другие 5. Каолиниты широко используются в промышленности, как в виде необогащенного сырья, так и в товарном виде, то есть после механического обогащения или химической обработки. Основными потребителями каолинита являются бумажная, огнеупорная, керамическая, цементная, резиновая, фарфоровофаянсовая, косметическая, электротехническая, кожевенная и химическая отрасли промышленности 2, 6, 7. Идеализированная модель структуры каолинита впервые была предложена Л. Полингом 8. Каолинит относится к классу слоистых силикатов с двухслойным пакетом, в группу каолинитовых минералов входят диккит и накрит 9. Характерной особенностью структуры минералов каолинитовой группы является наличие каолинитового слоя, строение которого представлено на рис. Каолинитовый слой образован комбинацией
ОДИН К одному сетки кремнекислородных тетраэдров 5 , и сетки алюмокислородных октаэдров, содержащих гидроксильные группы
АОН4 . Такое строение слоя обусловливает его ярко выраженный полярный характер, также отмечается тенденция слоя к изгибу . В октаэдрической сетке пустот заполнены ионами А, пустот остается вакантной, тетраэдрическая сетка полностью заселена ионами 4. Основное отличие структуры каолинита от диккита и накрита состоит в типе упаковки каолинитовых слоев, а именно, на период повторяемости по оси с структуры каолинита приходится один слой, а у диккита и накрита, соответственно, два и шесть слоев. Элементарная ячейка каолинита содержит один слой, имеющий триклинную симметрию. Параметры элементарной ячейки каолинита по данным Б. Гудиера и М. А. Даффина 8 равны а. А, Ь. А, со7. А, а. В каолините каждый последующий слой смещен по оси а по отношению к предыдущему на 3. Нижние и верхние основания А0Ноктаэдров развернуты в противоположные стороны на углы 6. Сами октаэдры сжаты но оси с и вытянуты в плоскости аЬ и размеры их общих ребер меньше, чем у неискаженных. Ь и развернуты на угол . Катионы алюминия смещены из центров октаэдров к ОНгруппам базальных оснований октаэдров, а катионы кремния к базальным основаниям тетраэдров. Указанные отклонения от идеального структурного мотива отвечают требованиям достижения максимальной устойчивости всего кристаллического ансамбля при сочленении сеток в слои, а слоев в пакеты и кристаллиты. СП при 4, М при 3. А 0,0Н при 2, А
Рис. Каолинитовый слой в проекции перпендикулярно оси Ь а, в проекции перпендикулярно оси а б. Схематическое изображение последовательности слоев в каолините в . Каолинитовые пакеты между собой соединяются силами, имеющими частично характер водородных связей, частично электростатических 8. В то же время допускается существование водородных связей, которые образуются между атомами кислорода тетраэдрической сетки и гидроксогруппами октаэдрической сетки смежных пакетов 9, . А О при 0.