Химико-технологические основы утилизации магнезиальносиликатных отходов, образующихся при добыче минерального сырья

• Автор: Хартукова, Арина Алексеевна
• Шифр специальности: 03.00.16, 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 196 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Аналитический обзор.

1.1 .Влияние добычи минерального сырья и отходов горнодобывающей промышленности на окружающую среду.
1.2. Природные гидросиликаты магния. Общие сведения, химический состав, распространенность

1.2.1. Общие сведения о серпентините.

1.2.2. Общие сведения о талькохлорите.

1.3. Некоторые пути переработки серпентинита и талькохлорита.

1.3.1. Известные схемы переработки серпентинита

1.3.2. Некоторые пути переработки талькохлоритов

1.3.3. Активация природных минеральных сорбентов.
1.4.Выводы из аналитического обзора.
1.5.Цели и задачи работы
Глава 2. Методики проведения исследования и объекты исследования
2.1. Методика проведения основного эксперимента.
2.1.1. Методика выщелачивания минералов
2.1.2. Методика получения высоко чистой окиси магния.
2.2. Методики проведения исследования физикохимических и сорбционных свойств полученных продуктов
2.3. Объекты исследования
2.3.1. Серпентинит.
2.3.2. Талькохлорит
Глава 3. Изучение кислотного разложение слоистых гидросиликатов магния серпентинита, талькохлорита минеральными кислотами.
3.1. Изучение параметров кислотного разложения серпентинита минеральными кислотами
т
3.1.1. Исследование влиян ия параметров выщелачивания на кинетику разложение серпентинита серной кислотой.
3.1.2. Изучение фазового и химического состава твердого продукта, получаемого при разложении серпентинита серной кислотой.
3.1.3. Исследование влияния параметров выщелачивания на кинетику разложение серпентинита соляной кислотой и изучение фазового состава полученных продуктов
3.2 Изучение кинетики выщелачивания талькохлорита серной и соляной
кислотами и фазового состава полученных продуктов
3.3. Количественное описание кинетики растворения слоистых
гидросиликатов магния
Глава 4. Изучение параметров пористой структуры кремнеземсодержащих
продуктов кислотного разложения природных слоистых гидросиликатов магния.
4.1. Параметры пористой структуры кремнезмного остатка, полученного при выщелачивании исходного и термообработанного серпентинита серной кислотой.1 1
4.2. Параметры пористой структуры кремнезмного остатка, полученного при выщелачивании исходного и термообработанного серпентинита соляной кислотой
4.3. Параметры пористой структуры кремнезмного остатка, полученного при выщелачивании исходного и термообработанного талькохлорита серной и соляной кислотами.
Глава 5. Изучение возможных путей применения продуктов кислотного разложения природных слоистых гидросиликатов магния отходов
горнодобывающей промышленности
5.1.Изучение адсорбционных свойств кремнеземных продуктов.
5.1.1. Исследование осветляющей способности кремнеземных продуктов, полученных при кислотной обработке серпентинита и талькохлорита
0
5.1.2. Исследование сорбции тяжелых металлов продуктами выщелачивания природных гидросиликатов магния.
5.2. Основы получения особо чистого оксида магния
5.3. Новые вяжущие композиции на основе серпентинита.
ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЯ


К числу таких отходов относятся гидросиликаты магния, являющиеся основными объектами изучения в настоящей диссертационной работе. Природные гидросиликаты магния. Силикаты представляют наиболее многочисленный класс, включающий около одной трети всех известных минералов. В силу своей необычайно широкой распространенности в составе горных пород они составляют примерно земной коры . Среди силикатов распространены минералы с пластинчатым, листовым или чешуйчатым строением слюда, серпентинит, каолинит и близкие к нему минералы глин, тальк, хлориты, а также ряд других минералов. В структурном отношении все они характеризуются наличием слоев сложенных тетраэдрами 8Ю4, соединенными тремя вершинами в бесконечную Группировку С Простейшей формулой 8ЦО0 рисунок 4. Связь между кремнекислородными слоями, осуществляемая преимущественно катионами, входящими в решетку этих силикатов, менее прочна, чем связь внутри кремнекислородных слоистых силикатов, в результате чего возникает способность этих минералов расщепляться по плоскостям спайности. Рисунок 4 Кремнекислородный слой гексоганального типа. В химическом отношении эти минералы являются гидроксилсо держащим и силикатами и алюмосиликатами магния, калия, железа и других элементов. Все основные минералы серпентиновой группы имеют состав, отвечающий формуле 6i8, причем в природных образцах замещение одного из указанных элементов какимлибо другим очень невелико. В структурном отношении все серпентины представляют собой, по существу, триоктаэдрические аналоги каолинита. Среди серпентинов существуют три основные полиморфные модификации хризотил, антигорит и лизардит их различия касаются деформаций решетки и морфологии кристаллов. Свое название серпентин получил в связи с характерным обликом поверхности многих серпентинитов, напоминающих спину змеи . Для характеристики этой группы сходных минералов в качестве собирательного
термина используется название серпентин, тогда как породы, состоящей главным образом из серпентина, называют серпентинитами. Генезис серпентинита образование серпентина происходило при химическом взаимодействии минералов основных пород, а именно оливина и пироксена , , с кислыми газами пары воды и углекислый газ, выделявшимися при извержении магмы кислых пород. Этот процесс сопровождался значительным увеличением объема, что, в свою очередь, вызывало растрескивание породы и по свежим трещинам опять начинался процесс образования серпентина, который продолжается до тех пор, пока вся масса не осерпентиновается рисунок 5 . Рисунок 5. Схематичный разрез интрузии кислой магмы в основную. Химический состав серпентина серпентины описываются формулой 3 2i 2Н. В процентном соотношении химический состав серпентина можно представить , i . Н . Однако соотношение компонентов может несколько колебаться. В виде примесей почти всегда присутствуют и 3 до нескольких процентов, но встречаются весьма богатые железом разновидности ферросерпентины и ферроантигорит, затем i до десятых долей процента вильямсит, СоО, гораздо реже АОз до 5. СаО, изредка Сг2Оз хромоантигорит, и др. Комплексные анионы силикатов подгруппы серпентинов представлены двумя слоями кремний кислородных тетраэдров. Тетраэдры i4 соединяются друг с другом тремя общими вершинами и образуют плоский слой непрерывной протяженности в двух измерениях подобно гексагональной сетки. Все тетраэдры в этом слое обращены в одну сторону и соединяются с бруситовым слоем, в котором с одной стороны два из каждых трех гидроксилов заменяются атомами кислорода, представляющими собой вершины тетраэдров i рисунок 6. Расстояние по нормали между сложными слоями такого типа равно примерно 7,3 А. Атомы ионы внутри пакетов обладают прочной ковалентной связью, почти полостью компенсированной. На наружных сторонах пакетов ионы кислорода в каждом тетраэдре связаны с двумя ионами кремния, поэтому не остается валентной связи для достаточно прочного сцепления пакетов друг с другом. Они связываются между собой очень слабыми остаточными вандервальсовыми силами, благодаря чему у всех слоистых силикатов наблюдается весьма легкая расщепляемость на тончайшие пластинки волокна.