Фтораммонийная технология получения муллита из топазового концентрата

• Автор: Андреев, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08, 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Северск
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Рынок муллита. Применение, основные производители и

потребители муллита

1.2 Особенности структуры и свойства муллита.

1.3 Способы получения муллита.

1.4 Влияние добавок минерализаторов на синтез муллита.

1.5 Влияние оксидов Зс1переходных металлов на прочность

синтетического муллита

1.6 Сырьевые источники, месторождения и их характеристики.
1.7 Влияние добавок топаза на процессы фазообразования в
огнеупорных глинах
1.8 Особенности образования муллита при разложении топаза.
1.9 Структурнофазовые превращения при нагревании топазсодержащих пород
1. Перспективы использования топазовых пород в технологии
алюмосиликатной керамики
Выводы
2 ОБЕСКРЕМНИВАНИЕ ТОПАЗОВОГО КОНЦЕНТРАТА
2.1 Физикохимические основы процесса обескремнивания топазового концентрата
2.1.1 Характеристика исходного концентрата.
2.1.2 Выбор фторирующего агента
2.1.3 Свойства фторида и бифторида аммония.
2.1.4 Фторирование минерального сырья фторидами аммония
2.1.5 Термодинамические расчеты основных реакций.
2.2 Термогравиметрические исследования обескремнивания топазового концентрата.
2.2.1 Взаимодействие окхида кремния с бифторидом аммония
2.2.2 Взаимодействие оксида алюминия с бифторидом аммония.
2.2.3 Взаимодействие смеси А0з и БЮ2 с бифторидом аммония
2.2.4 Взаимодействие топазового концентрата с бифторидом аммония.
2.3 Кинетика обескремнивания топазового концентрата
2.3.1 Математическая обработка экспериментальных данных.
2.3.2 Выбор оптимального соотношения реагентов при обескремнивании.
2.4 Особенности образования муллита из обескремненного топазового
концентрата
Выводы
3 УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ
3.1 Утилизация гексафторосиликата аммония
3.1.1 Получение и свойства гексафторосиликата аммония
3.1.2 Определение равновесного состава газовой фазы реакции фторирования топазового концентрата.
3.2 Исследование процесса сублимациидесублимации гексафторосиликата аммония
3.3 Изучение взаимодействия гексафторосиликата аммония с гидроксидом аммония.
3.3.1 Физикохимические основы процесса поглощения ГФСА раствором аммиака.
3.3.2 Изучение кинетики взаимодействия ЫН41Р6 и ЫН4ОН
3.4 Утилизация тетрафторида кремния
Выводы.
4 РАЗРАБОТКА ФТОРАММОНИЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ МУЛЛИТА ИЗ ТОПАЗОВОГО КОНЦЕТРАТА.
4.1 Опытнопромышленные испытания
4.2 Принципиальнотехнологическая схема процесса.
4.3 Аппаратурнотехнологическая схема процесса.
4.3.1 Технологические операции отделения 1
4.3.2 Технологические операции отделения И.
4.4 Конструктивный расчет основных аппаратов
4.4.1 Выбор конструкционных материалов
4.4.2 Расчет барабанной печи фторирования
4.4.3 Расчет сублиматорадесублиматора.
Выводы
Заключение
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Современное машиностроение, энергетика, химическая и металлургическая промышленность немыслимы без использования высокопрочных, термостойких и износостойких материалов на основе оксидной керамики. В последние годы в развитых странах мира вкладываются значительные средства в разработку технологии тонкой керамики с улучшенными физико-химическими свойствами и создание композиционных материалов в системе волокно - металл. Одним из компонентов для таких материалов является муллит ЗА^Оз^вЮг с соотношением оксидов алюминия и кремния % и % соответственно [1]. Муллит - алюмосиликат, устойчивый при температуре до -°С, обладающий рядом уникальных физико-химических свойств и являющийся одной из основных кристаллических фаз во многих керамических материалах [2]. В настоящее время намечена тенденция к снижению потребления классических огнеупорных материалов (таких как шамотный кирпич) и переход к использованию легковесных огнеупоров. Легковесные огнеупоры обладают меньшей плотностью и вследствие этого меньшей теплопроводностью, что позволяет значительно уменьшить слой теплоизоляции. Наиболее ценным из них является легковесный муллитовый огнеупор, который обладает меньшим коэффициентом теплопроводности (0,1 Вт/м-К) и меньшей плотностью (0,2 . В России по состоянию на год функционировало специализированных огнеупорных предприятий, 3 рудоуправления, 2 института огнеупоров и металлургический предприятий, которые имеют огнеупорные цеха [4]. За период с по годы, вследствие экономического кризиса, часть огнеупорных цехов, особенно по производству шамота, была закрыта или переведена на производство более современных изделий. Особенно пострадали огнеупорные предприятия, не имеющие собственной сырьевой базы. С другой стороны, снижение объемов производства изделий способствовало техническому переоснащению части предприятий. Постепенно изменялась и структура потребления огнеупоров: резко снизились потребности в огнеупорах в машиностроении, в оборонной промышленности, в приборостроении и других отраслях. В то ж время увеличение производства продукции нефтегазового и топливно-энергетического комплекса способствовало внедрению новых технологий в области огнеупорного производства. Для авиационной промышленности стали производиться специальные тигли для плавки жаропрочных титановых и алюминиевых сплавов. При производстве изделий из тонкой керамики и фарфора успешно внедряется огнеупорный припас из муллитокордиерита, имеющий более высокую термическую стойкость, чем у изделий на основе карбида кремния. Однако в период с по год наметилась и тенденция увеличения объемов производства огнеупорных предприятий [5], которая была связана в основном с подъемом производства в России и значительным увеличением экспортных поставок. ОАО «Ьоровичский комбинат огнеупоров». Эти предприятия имеют собственные источники сырья для производства основной продукции, а также оснащены новым импортным оборудованием для производства высококачественной продукции. ОАО «Сухоложский огнеупорный завод» и ОАО «Подольскогнеупор», которые частично обладают собственной сырьевой базой и выпускают разнообразную по ассортименту продукцию. ОАО «Сухоложский огнеупорный завод», кроме выпуска серийных шамотных изделий, специализируется на производстве легковесных и ультралегковесных изделий на основе муллита. ОАО «Семилукский огнеупорный завод» имеет содержание оксида алюминия - %, и пользуется спросом на рынке [5]. Это предприятие является главным производителем муллитовых изделий в России. ОАО «Боровичский комбинат огнеупоров» имеет собственные мощности по добыче сырья, современное импортное оборудование и печи, позволяющие проводить высокотемпературный обжиг при температуре более °С, и является одним из самых лучших предприятий в своей отрасли [6]. ОАО «Первоуральский динасовый завод» является основным производителем динасовых огнеупоров для коксовых печей. Па заводе так же освоено изготовление некоторых видов муллитокорундовых изделий и высокоглиноземистых масс для набивки ковшей. Работая сначала на импортном сырье, завод подобрал отечественные аналоги сырья для получения тиксотропных масс, по качеству не уступающих импортным аналогам [5].