Телефон: +7 (383)-312-14-32

Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 20(106)

Рубрика журнала: Технические науки

Секция: Технологии

Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3, скачать журнал часть 4, скачать журнал часть 5, скачать журнал часть 6

Библиографическое описание:
Абжанова М.У., Исабаева М.А. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКА ФОСФОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА // Студенческий: электрон. научн. журн. 2020. № 20(106). URL: https://sibac.info/journal/student/106/181994 (дата обращения: 29.11.2020).

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКА ФОСФОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Абжанова Молдир Умиртаевна

магистрант, факультет химических технологий и естествознания, Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова,

Казахстан, г. Павлодар

Исабаева Манар Амангельдиевна

канд. хим. наук., проф., Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова,

Казахстан, г. Павлодар

Переработка фосфоритового сырья на элементарный фосфор характеризуется значительным количеством побочных продуктов и отходов: фосфатного шлака, фосфорного шлама, котрельного молока и др. Это объясняется не только неоднородностью исходного сырья со сложным вещественным составом, но и отсутствием совершенных способов предварительной подготовки сырья для электротермической возгонки фосфора. Переработка фосфоритового сырья на желтый фосфор сопровождается образованием на 1 т фосфора 25–27 кг его соединений, 10–12 т шлака, до 170 кг фосфорного шлама и др. Работа предприятий фосфорной промышленности на неподготовленном сырье при малоэффективной работе электрофильтров приводит к высокому выходу шламов. Это обусловливает значительные потери, снижение коэффициента использования сырья. Кроме того, существующая технология электротермического производства фосфора применима к переработке только кусковых фосфоритов, при предварительной подготовке которых (дробление, измельчение, грохочение, транспортировка и др.) потери составляют более 40 %. Мелкие фракции накапливаются в отвалах. Выход этих фракций составляет 35–44 % от добытой руды, на отдельных участках 46–48 %.

Одной из главных причин образования вредных отходов является низкое качество исходного сырья – фосфоритов бассейна Каратау. Известно, что нестабильные по химическому и минералогическому составу, склонные к обеднению по фосфору, содержащие значительное количество балластных пород фосфориты относятся к труднообогатимому сырью. В настоящее время не имеется реализованных на производстве способов обогащения фосфоритов. Это обусловлено природой их генезиса: слоистое строение фосфоритоносных пачек многочисленных месторождений бассейна, тонкое перемежающееся залегание с чередованием обогащенного по фосфату слоя с пустой и цементирующей породой и кварцем, тесное прорастание минералов породы в фосфатном веществе.

Как видно, самым многотоннажным отходом является именно шлак, который скапливается в специально организованных шлакоотвалах. Ведущая роль в проблеме использования фосфорных шлаков принадлежит промышленности строительных материалов [1–5], потребляющей большое количество промышленных отходов минерального происхождения. Однако из-за низких цен на строительные материалы для предприятий более удобным является складирование отходов. В связи с этим не менее актуальным является расширение номенклатуры выпускаемой продукции из отходов производств, в составе которой должны присутствовать продукты с высокой добавленной стоимостью [6].

Одним из экономически целесообразных и перспективных направлений, в настоящее время, является переработка шлаков на минеральные наполнители, в частности на белую сажу. Потребность мировой промышленности в аморфном кремнеземе (SiO2) составляет примерно 1 млн т в год и имеет тенденцию к значительному росту, так как аморфный кремнезем является многоцелевым материалом и применяется в различных отраслях промышленности, в том числе в области высоких технологий. [7]. Помимо традиционного использования диоксида кремния в качестве синтетических наполнителей значительно увеличивается потребление нанодисперсного химически чистого диоксида кремния при изготовлении световодов - оптических волокон. На основе оптического волокна выпускаются детали приборов для радиоэлектронной, приборостроительной и других отраслей промышленности. В процессе переработки фосфорных шлаков на осажденный диоксид кремния образуются два отхода технологии – карбонатно-силикатные кеки и промывные воды, содержащие полифосфаты натрия, которые могут быть использованы в технологическом процессе получения триполифосфата натрия. Основными операциями являются: вскрытие шлака раствором карбоната натрия; промывка карбонатно-силикатного кека; очистка содово-силикатного раствора от алюминия; осаждение диоксида кремния; промывка осажденного диоксида кремния [6].

Также фосфорные шлаки являются весьма перспективным сырьевым источником не только соединений кремния, но также и редкоземельных металлов, производство которых в настоящее время во всем мире является одним из актуальнейших. Растущая популярность гибридных и электрических автомобилей, ветровых турбин и компактные люминесцентные лампы вызывает увеличение спросa и цен на РЗM.

Из присутствующих в фосфорном шлаке редкоземельных элементов к группе легких лантаноидов относятся лантан, церий, празеодим, неодим, европий и гадолиний, к группе тяжелых — иттербий и лютеций. При этом в конечном продукте от скандия до лютеция и иттрия, т. е. от легких РЗМ к тяжелым, концентрирование возрастает, увеличиваясь в ~ 2 раза.

Это обстоятельство является важным, если учесть, что металлы группы тяжелых РЗМ присутствуют в природном сырье в значительно меньшем количестве и имеют большую ценность.

 

Список литературы:

  1. Строительные материалы из шлаков фосфорного производства Казахстана / В. А. Сухов // Комплексное использование минерального сырья. – 1979. – №8. – С. 75–79.
  2. Бетоны на фосфорношлаковых вяжущих, активизированных комплексными добавками / С. Т. Сулейменов и др. // Комплексное использование минерального сырья. – 1981. – № 3. – С. 76–78.
  3. Крыжановская И. А. Применение электротермофосфорного шлака в производстве цемента. / И. А. Крыжановская. – М.: Стройиздат, 1978. – 53 с.
  4. Ахметов Т. Г., Порфирьева Р. Т., Гайсин Л. Г. Химическая технология неорганических веществ: учеб. пособие: в 2 т./ Т. Г. Ахметов, Р. Т. Порфирьева, Л. Г. Гайсин. – М. : Высшая школа, 2002.
  5. Jiang X. J., Yun Y., Hu Z. H. Development of non-autoclaved aerated concrete by alkali activated phosphorus slag // Advanced Materials Research, 2011. – Vol. 250–253. – P. 1147–1152.
  6. Саргелова Э. А., Бочевская Е. Г., Абишева З. С., Загородняя А. Н., Каршигина З. Б., Шарипова А. С. Переработка шлака фосфорного производства с получением минеральных наполнителей и попутным извлечением ценных компонентов / Э. А. Саргелова, Е. Г. Бочевская, З. С. Абишева, А. Н. Загородняя, З. Б. Каршигина, А. С. Шарипова // Труды Кольского научного центра РАН,  2019 (1) –  С. 302–310.
  7. Harris T. The outlook for HDS and EDS grades of precipitated silicas in the North American and West European tire markets presented at Functional Tire Fillers, 2001. – 224 p.

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом