БОР ШИКІЗАТЫН ҚЫШҚЫЛДЫҚ ЫДЫРАТУ

көптеген салаларында, соның ішінде химия, жеңіл, ағаш, металл өңдеу, машина

жасау, құрылыс материалдары өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Бірақ бүгінгі күнде бор кен орындарының көпшілігі жабылған және құрамындағы бордың мөлшері азайған. Сондықтан құрамында бор оксиді аз бор шикізаттарын өңдеудің тиімді әдістерін табу бүгінгі күннің өзекті мәселесі болып табылады.

құрамынан пайдалы компоненттерді бөліп алу, ыдырау үдерісінің оптимальды параметрлерін таңдау

және кен өңдеудің технологиялық негіздерін орнату.

МАҚСАТЫ

МІНДЕТІ

1) Данбуритті кеннің химиялық және минералогиялық құрамын талдау;
2) Данбуритті күкірт, тұз және сірке қышқылдарымен өңдеу нәтижесінде алынған негізгі өнім бор қышқылының шығымын және кальций, магний, сульфат иондарының және бор оксидінің мөлшерлерін анықтау;
3) Данбуритті күкірт, тұз, сірке қышқылдармен өңдеу үдерісіне күйдіргенге дейін және одан кейін жағдайда ыдырату факторларының әсерлерін құрамынан пайдалы компоненттерді таңдамалы бөліп алу мақсатында рентгенфазалық талдау нәтижелерінің негізінде зерттеу;
4) Данбуритті күкірт, тұз және сірке қышқылдармен өңдеудің принципиалды сызбанұсқасын талдау.

ЗЕРТТЕУ НЫСАНЫ

Данбуритқұрамды шикізат.

Fe2(SО4)3 +4H2O CaO·B2O3·2SiO2 + H2SO4 + 2H2O → 2H3BO3 +CaSO4 +

2SiO2  FeO·TiO2 + 2H2SO4 → FeSO4 + TiOSO4 + 2H2O Тұз қышқылымен данбуритті ыдырату әдісінің басқа әдістерден ерекшелігі үдеріс нәтижесінде түзілетін қалдықтар өте аз болады. Кальций хлориді ерітіндіде қалып, кремний екіоксиді тұнбаға бөлініп, таза ортобор қышқылы мен бор хлориді алынады. Оны келесі химиялық реакциялардан көруге болады:   CaO * B2O3 * 2SiO2 + 8HCl → CaCl2 + 2BCl3 + 2SiO2 + 4H2O 3CaO * B2O3 * SiO2 + 6HCl → CaCl2 + 2H3BO3 + SiO2 СaO·B2O3·2SiO2 + 2HCl + 2H2O → CaCl2 + 2H3BO3 + 2SiO2 СaO + 2HCl → CaCl2 + H2O   СaO·Fe2O3·2SiO2 + 8HCl → CaCl2 + 2FeCl3 + 2SiO2 + 4H2O   CaO·MgO·3B2O3 + 4HCl + 7H2O → 6H3BO3 + CaCl2 + MgCl2 Данбуритті сірке қышқылымен ыдыратудың ерекшелігі – пайдалы компоненттерді бөліп алудың таңдамалығы. Сірке қышқылы кремний екіоксидімен әрекеттеспей, кальциймен ацетат түзе ерітіндіге өтеді де, кристалгидрат түзеді. Бор қышқылының тұнбасы таза күйінде бөлінеді:   CaOB2O3  2SiO2 + 2CH3COOH + 2H2O  Ca(CH3COO)2 + 2H3BO3 + 2SiO2  

кері тоңазытқыш;
4 – электрмотор;
5 – араластырғыш;
6 – қыздырғыш;
7 – байланыстырушы

термометр;
8 – реле;

Бюхнер құйғысы;
5 – буферлі кеңістік.

= 5 г; m (H3BO3) = 1,96г
w = (1,96 /

5) * 100 % = 39, 2 %
 2) Алдын ала күйдірілген данбуритті күкірт қышқылымен ыдырату нәтижесінде:
m (данбурит) = 5,43 г; m (H3BO3) = 3,61 г
w = (3,85 / 5,43) * 100 % = 70,90 %
 3) Күйдірілмеген данбуритті тұз қышқылымен ыдырату нәтижесінде: 
m (данбурит) = 5 г; m (H3BO3) = 2,6 г
w = (2,6 / 5) * 100 % = 52 %
4) Алдын ала күйдірілген данбуритті тұз қышқылымен ыдырату нәтижесінде:
 m (данбурит) = 5,25 г; m(H3BO3) = 4,58 г
w = (4,58 / 5,25) * 100 % = 87,24 %
 5) Күйдірілмеген данбуритті сірке қышқылымен ыдырату нәтижесінде:
m (данбурит) = 5 г; m (H3BO3) = 2,91 г
w = (2,91 / 5) * 100 % = 58,2 %
6) Алдын ала күйдірілген данбуритті сірке қышқылымен ыдырату нәтижесінде:
m (данбурит) = 5,14 г; m (H3BO3) = 4,7 г
w = (4,7 / 5,14) * 100 % = 91,44 %

ыдырау температураларына тәуелділігі  
3.1-сурет. Күйдірілген данбуритті күкірт қышқылымен ыдырату нәтижесінде

оксидтердің бөліну дәрежелерінің ыдырау температураларына тәуелділігі

ыдырау үдерісінің ұзақтығына тәуелділігі
3.2-сурет. Күйдірілген данбуритті күкірт қышқылымен ыдырату нәтижесінде

оксидтердің бөліну дәрежелерінің ыдырау үдерісінің ұзақтығына тәуелділігі

данбуриттің ыдырау дәрежелерінің күкірт қышқылының концентрациясына тәуелділігі
 

тәуелділігі
а) күйдірілмеген данбурит;

б) күйдірілген данбурит

 

б)

а)

ұзақтығына тәуелділігі
а) күйдірілмеген данбурит;

б) күйдірілген данбурит

б)

а)

ұзақтығына тәуелділігі
а) күйдірілмеген данбурит;

б) күйдірілген данбурит

тәуелділігі

бірге кездесетін борқұрамды шикізат – данбуритті органикалық және минералды қышқылдармен

термиялық өңдеу арқылы ыдыратып, жаңа бор шикізатын өңдіру, өңдеу Шалқар кен орнындағы бор-калийлі кендердің табиғатына, құрылымдық, физика-химиялық, кен өндіру және өңдеудің технологиялық ерекшеліктеріне байланысты тұжырымдалды.
1) Алдын ала күйдірілмеген және күйдірілген данбуритті қышқылдық өңдеу нәтижесінде шыққан негізгі өнім – бор қышқылының шығымы есептелді:
Күкірт қышқылымен өңдеу нәтижесінде: w = 39,2 %; w = 70,90 %.
Тұз қышқылымен өңдеу нәтижесінде: w = 52 %; w = 87,24 %.
Сірке қышқылымен өңдеу нәтижесінде: w = 58,2 %; w = 91,44 %.
2) Алынған өнімдер құрамындағы бор, кальций, магний, сульфат иондары мөлшерлері анықталды:
ω (В2О3) = 1,17 %; ССа2+ = 2 моль/л; С Mg2+ = 0,0144 моль/л; С SO42-= 1,16 г/мл
3) Күйдірілген және күйдірілмеген данбуритті қышқылдық өңдеу нәтижесінде шыққан пайдалы компоненттердің үлесі және ыдырату ұзақтығы, температурасы мен қышқыл концентрациясының қышқылдық өңдеу үдересіне әсері рентгенфазалық талдау нәтижелерінен анықталды. Данбуритті алдын-ала күйдіру мен минералды (күкірт, тұз) және органикалық (сірке) қышқылдармен ыдырату үдерістерінің оптимальды параметрлері орнатылды:
- ыдырау ұзақтығы – 60; 60; 45 минут.
- ыдырату температурасы – 95 оС; 95 оС; 60 оC.
- қышқыл концентрациясы – 40 (30); 20 %; 20 %.
- қышқыл мөлшері – стехиометриялық қатынастан 140–150 %;
- термиялық өңдеу ұзақтығы – 50–60 минут;
- термиялық өңдеу температурасы – 950–980 оС.
4) Шалқар кен орны бор-калийлі кендерін және борқұрамды шикізат – данбуритті қышқылдық өңдеудің принципиалды сызбанұсқасы жасалды.