автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Теоретическое обоснование и разработка технологий получения реагентов на основе алюминатов кальция для очистки сточных вод

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ПО КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ И ОБОГАЩЕНИЯ

Мусина Умут Шайхисдамовна

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ РЕАГЕНТОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНАТОВ КАЛЬЦИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

в

Специальность 05.16.03 - металлургия цветных

и редких металлов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алматы 1994 г

Работа выполнена в Казахском Национальном техническом университете Министерства народногб образования Республики Казахстан

Научный руководитель: доктор технических наук,

Официальные оппоненты: член-корр. HAH PK,

доктор технических наук, профессор Пономарева Е.И.

кандидат химических наук Лапшина И.З. Ведущее предприятие: Казахский Национальный

< Государственный университет км. Аль-Фараби Залита диссертация состоится u^^f/// 1S94 г

hs заседании специализированного Совета Д.53.17.01 при Институте металлургий и обогащения HAH PK

in PI/ гт.о STT^aQW

420100, г.Алматы,'ул.Шевченко,23/33

С диссертацией моюю ознакомиться в библиотеке Института металлургии и обогащения HAH PK

профессор НУРКЕЕВ С. С.

Автореферат разослан ¿>/{ttfß ? 3934 г

М.М.Спивак

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Экологическая обстановка практически всех промышленных регионов Казахстана характеризуется повышенным загрязнением воздушного и водного бассейнов. Большое количество отходов предприятий энергетического комплекса, черной и цветной металлургии, химической промышленности скапливается в отстойниках, хвостохрзнилищая и золоогваяах, под которые отторгаются огромные площади плодородных земель. На сегодняиний день в отвалах накоплено более 17 млрд. тонн только металлургических отходов. В результате длительного хранения обводненных отходов, вредные вещества. проникают далее в подземные воды.

В практике очистки промстоков широко применяются реагентные методы, например, с использованием глинозема, щелочных реагентов (известь, сода), коагулянтов (сульфат алюминия, железный купорос). Производство последних з Казахстане практически отсутствует.

Наибольший экологический эффект может дать внедрение в практику очистки сточных вод реагентов, полученных в результате комплексной переработки низкокачественных алюминийсодержавдх видов сырья (бокситов Северного Казахстана, глин разнообразных составов) , отходов различных производств (например, отвального слача ПАЗа), осадков после очистки сточных вод (например, сульфоалюми-натных шламоз), позволяющих проводить глубокую очистку как концентрированных, та-: и слабоминерализованных вод.

Проведенные исследования выполнялись в соответствии с:

- т?оиг\7> лпглпгч(3\/чг\т** Мт/тлтттзлтиотю РРОО ио 1000— Л ООП Г'Т4 ..... ^ - (- - - ' ~ - - - -* - - ' " - - '..... - ■ - -

"Разработка и внедрение алюмокальциевых реагентов для очистки промышленных сточных вод от вредных примесей";

- программой научно-исследовательских работ Министерства Народного образования Республики Казахстан на 1991-1995 гг;

- тематикой научно-исследовательских работ лаборатории "Экология и рациональнее использование минерального сырья" Казахского Национального технического университета.

Цель работы: теоретическое обоснование и разработка технологий получения эффективных реагентов, в т.ч. глинозема, с заданными физико-химическими свойствами, сочетающих высокие сорб-ционные и коагуляционные свойства, что позволит использовать их для очистки промстоков от вредных примесей и интенсифицировать некоторые .переделы глиноземного производства (например, фильт-

рации и промывки шлама, каустификации содоеых и обес-кремнивания алюминатных растворов).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ существующих способов переработки низкокачественных алюминийсодержалдах видов сырья на глинозем и оценка возможности их переработки для получения других эффективных реагентов;

- синтез мономинералов системы Са0-А1г0з и разработка технологий получения реагентов на их основе из низкокачественных видов сырья и отходов производств-,

- изучение процесса очистки модельных и реальных растворов от сульфат-ионов, хрома (У1), фтора, катионов металлов;

- изучение свойств алюминатов кальция при взаимодействии с растворами глиноземного производства.

-.Научной новизной обладают следующие результаты, явившиеся теоретической основой нового направления исследований по переработке, алюминийсодержащих видов сырья и отходов производств на эффективные реагенты для очистки промышленных сточных вод:

- вычислены энергии кристаллических решеток минералов системы Са0-А1г0з: СзА, С12А7, СА, САг, САб;

- изучены термодинамические и кинетические закономерности твердсфазовых реакций образования неустойчивого ЗСаО АЬгОз;

- проведен термодинамический анализ взаимодействия алюминатов кальция с сульфат-ионами, исследованы свойства алюминатов кальция в процессе очистки;

** впопиуе .предложены способы получения п^яг^нтов от-п*отки промстоков и кзустифихзщм содовых растворов из алюминийсодержа-щих видов сырья: краснооктябрьского боксита и отвального шлама ПАЗа, из попутного продукта глиноземного производства - гидрогранатового шлама, из глины и отхода карбидного производства; .

- впервые показана возможность использования золы от сжигания бурого березовского угля в качестве эффективного реагента для удаления сульфат-ионов, конкурентноспособного по отношению к извести;

- впервые исследованы условия процесса осаждения ионов 5042~, Г", Сг (У1), катионов металлов из модельных и реальных растворов реагентами: зависимость влияния рН, времени агитации, дозировки реагентов, природы растворов и др. на эффект очистки вод;

- исследованы кинетические особенности и процесс взаимодей-

ствкя алшкнзтоъ каяьцкя о содошэт раствора!.:« с целью извлекши глитюзома: определены скорости кх разлсглккя, зелкчшш экер-го аазвац::!:; плотность, удельна" поверхность, пористость &зя-кинатов калы»:?. и кх кюмов, • г.<-зволивго:е усозсриекствовать передел лроухвкя гягасзекйого проиаводстга.

лостсьер.мссть полу^еншх рояультат-та. Для поучения фагового ¡1 зепеызешгого составов к фгапко-гетиачс-ских сгс'Астс тзердах продуктов и растворов применяли химический, кр'тамлооптдаеский, ргитгенсструктурйчй, электроыю;.:п;фоскопичес;г.1:й, петрографический, поро)!э?о:"чос]'Г 'й, БЭТ, терхсграшкстрическкй, потенцисмет-рический Ыегода &аел;:за, позволившие изучить процессы я подтвердить достоверность подученных разу .штатов.

Практкчес :гл ценноеть результатов ксслодглза:пгл:

- разработана- технология совместной переработки красноок-тлбрьсксго боксита и отвального кеша ПАЗа о получен;-:-.-:,: ашга- • кальциевого шлака (роггента 'Щгабозол" или сауорассь:па;с!чегосл клака) и Ферросилиция. Технологии прошла проверку в опыгно-заводских условиях на заводе В'*ХйНа (Воеточгь:й углехимкческий га-статут, г.Екатеринбург) и института металлургии УРО РАН;

- разработаны способы получения реагентов из' различных каль-Я а.пы;.! I ;н; I й с о д е рх.аь::< видов сырья: гедрограчатового влама

(реагента "А"), глину и извести-пупонка (реагента "Б");

- показана возможность применении отхода ТЭЦ (золу березовских углей) ь качестве эффективного реагента для оччетки вод;

- установлены опткмашгаё условии использования реагентов для очистки промстоков, 'кауелфйкации содовых и обескрекиквания алкшнатных растворов.

Применение предлагаемых в работе эффективных .реагентов позволит заменить дефицитные дорогостоящие соли и во многих случаях, исключить доочистку вод. .

Разработаны техничес-яе условия для получении опытно-промш-ленной партии реагентов, технологические регламенты на проектирование промышленного производства реагента "Шлабозол"; реагента "А"; сульфата алюминия и гипса из осадков после очистки сточный вод. Разработан проект вражакжейся печи для производства реагентов "Л" и"Е".

На эщау выносятся следующие положения:

- обоснование выбораисходного сырья, технологическая, схема

.■■.- --6 - - :

и способы переработки алочинийсодержацего сырья и отходов производств на эффективные реагенты для-очистки сточных вод;

- результаты исследований применения реагентов для счистки вод от сульфат-ионов, фтора, хрома (У1) и др. и интенсификации некоторых переделов глиноземного производства.

Апробация работк.' Основные положения диссертационной работы долояеш и обсуждены на Всесоюзной конференции "Эффективные технологии, способы и средства, обеспечивающие современные требования к экологии.при- разработке -месторождений полезных ископаемых" (г.Москва, 1990); Всесоюзном Совещании Очистка бытовых и производственных сточны: ■ вод" (Уфа, 1990); семинаре "Экология окружающей среды Алма-Аты и области" {Алмагы, 1992), Республиканской научно-технической -конференций.-"Очистка и использование сточных ьод ^населенных мест и проьшредлр штий" (Алматы, 1993).

Публикации.- По-теме диссертационной работ:, опубликовано 7 печатных работ, получено3-авторских„свидетельства СССР, 1 положительное реиение на выдачу патента, ■ - • . .

Структура и обьом диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих'выводов, списка литература (156 наименований) и приложений. Работа изложена на 164 страницах машинописного'текста,'врючая 33 рисунка и 16 таблиц. Содер-ягт 32 приложения, включая 19 рисунков и" 4 таблица.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Анализ литературных данных о способах переработки низкокачественного алиыщшйсодеркащего,сырья показал, что большинство ■разработанных схем переработки сырья на глинозем не нашло промышленного внедрения в силуряда причин: многостаучйности, больших материальных потоков,' высокой себестоимости глинозема и др. Технологи! же получения других реагентов из ашошнийсодеркащега ;. сырья для очистки вод раж 'з пракиместаг не предлагались. Имеются .- лишь отдельные данные.-по применению некоторых алюминатов кальция, солей алюминия и различных кальцийсодериащих отходо„ для селективного удадения примесей, _ также использование глинозема в качестве сорбента для очистки вод.

Основу предлагаемых нами реагентов представляют твердые растворы замещения. Наибольшей способность» к замещению (изоморфизмом) и самый многочисленный ряд тзердах растворов замещения

образуют оксадо Са. патом Al, Fe, Si. Соединения, в который координация Са2+ неустойчивая я яелоотсашнзя, обладая? т»кой гг'сатацпснкой ахтивноегь», что слссо5ствус - повызенио их сорО-Кйонзнх к ксагул.с!1;сонк!'.:х свойств.

3 связи с этам, для получения рвагоятов occf- i шксрес пред-етазляс? яхвгящезя :-:а территории Кагачотпза отязэтй- и кальдай-содеркгцпе вяли ачрья: бокситы красиосппяС ог.ого !,!ес?оретд(?н:и, вузальдуй аирч ветви стакан;-: Ш5а, гидрогранатс^л шюк, долы от сдагякш Сурыч бпрезозских углей л др.

Окрика зтих зйлов сырья к продуктов кс переработки по предлагаем ' на,.. спссоЗйм дана в таблице 1.

Представлена реоульгатн ^оследоваияй физико-химических свойств мккораков системы СаО-А1гОз и реагентов на sot основе. Выполнен ;-ер:лоли:гм;:ч5С.ккЛ акгакя получения в&устсйчкзого СдЛ з системах СаЭ j - A] 2O3; СаСОз - с/ -AI2O3, Щ l)s- /-А1 »Оз.

Установлено, что bhco:íS3 моножкеральксаи?, с3а (50%) -остл-гается : рп испог^гозании (/-AlgOg я СдО. Темиерстурз процесс а не ,.,j.Er.:;a превыкеть 1S00°C, т.к. СзЛ легло порокох-:" 3 С12А7, выделяя ври этом до 00% СаО. По «кокк»» кексгсркн авторов-, :''зА является тверрл: рпсгвс-.зм -¿зи&грн'.ш оаО а СцгЛ?.

Вздисяеш игергия крвсгдодоеск&с ¡xxzetox н зке-ргии 1Я рзгру-пс-ккя о кспогыюзгккем цг::-:тд Борпа-ГаЗера минералов лстемь: огзО-Л1г0а. прочность которых асвглгается з ряд/ Сс-\<Сх2Л7<СЛ<СЛ2<САб.

rep.v циклический лгагиз 'зэаюждейспгкя минералов, яапрякер, с сульфат-¡ío.'íaMí /¡оказал, что наибольшей ачтшйость» с.ладно? еысойзоснозянэ мингрелы С3Д и С12А7. Возмокиость самопроизвольного протекания реакции при н.у. кроанализнрозаш по условной реакции: хСаО yAl203+(x+3y)t¡2Sai-xGaLo4+y/U2(S04)o+(x+3y)H20 (1) Для срази !ия аналогична рассчитало ззаикодейотзиз сульфат-йснов с ферритами и силиката,!!! казьцкя. Судя но отрицательным значениям энергии Гиббса a S°?.gS> «Дк/шзь: С3А—645, IS; С12А7--352,СА- -190,3; САг—136,3; CgF- -3S0; JP- -109,7; C3S--504, л.; C2S- -287,7; CS- -287,7; CS- -103,7 - ammam, ферриты и сшдакаты к.аьция могут в".:кмодействовагь с сульфат-конами.

Выбор схемы совместной перзработгаг низкесачествекного боксита к отвального шама ПАЗа с редеяяе~-?я их химическим и ми. ,залог -еским составом. Оксид атагания, входящий в состав сырья, момю пе,, ¿вести способами спекания и.л. плавления ссотве'.-твующих

Химический и фааозий состав сырья и продуктов его переработки

Таблица 1

Сырье

Продукты

Химический состав,%

Б10- СаО Гс20з АЬОг ппп

Сезово-мшюралогкческьЛ состав

Боксит

Огваньный шлам

1.2* 2,93 1,38 13,43 41,74 38,3 Ре^СЪ-гсматит, «^Юа, А1(0Н)4 -гид-

оарпшшт, А1£5120л-(0Н)// - каодыит, ГоС0,-С1!лер"т

18,27 38,04'0,18 22,95

4,78 1ь, 78 В свеккм ш маг ко ант, СаО,

15% СзА+С31?, дб бГСа(ОЬ>. Старый влам гидратвроаав.корродвроЕан.

1. Реагент 5,43 58,4 3,52 0,70 31,40 ",55 70X0, А, £0-30%0,, А,, В-СеБ Л СаГо51»0й ."Шасозол" или * ■. ~ у 2

2. саюрассыпащийоя

шлак 3,08 50, 97 5, 40 0,29

3. ОС-18

Гидрогранатовый шлам

Ре' 82,8, 17,27. 1,8 36,ад" 3,45 0,6

Реагент"А" 0,01 81,55 и/о я/о

18,0 45,40 5,70 7,0

53,07 0,7 - 6,4

Известь-пушонка 1,77 78,4 - 0,4

Реагент "Б^аз, 5 54, 26 5, 7 3,59

Береьов- ' екая 'зола Глина

3-3,04 7,22 С¿1,0,А, ¿-С^Б

17,06 39,74 77,9-78,0?- С,Л5„Н,,~20% СаСОз, -VI сульфатов и силикатов каль"ия

36,8 1,64 С,гА}> СаО

9,0 14,9 СЛБ,С3А, С^, стеклореза

17,23 22,55 каолинит

0,60 18, ез СаО + ¡,£0, Са(0Н)л

7,25 5,7 - 0.40?, -а3А, СгА5

- о -

л:;5о в гцолочерзстзсрт'е соединения - агаошгы натрия иаи калымя дхя переработка im глиясэем, либо в адажйати кальция, ггаячзсяеся эффжтивждо рсэтелтгш лая счистки прс&стокев. Вслее перспектшш яеляотся втоосй ""'ть - получение амминатоз кас»-цвя, s. к. з качестве юд^ЗдешвсА хгвеотьсоэд&доэгй (40% CslO добзвкк ко'это отход лрогзэдцелза - отезлькый шлам ПАЗа.

Из-за позюзнного содержания РегС.ч (15-20S) и SiCg (9-11Х) з сырьевых компонентах целесообразно ярсводояке jtasiai в злектро--дугозь:х ленах с получением алшскааьцневого шлака и ферросилиция (f€), хорото сгделя .>«£< вследствие различия удедьуг.ч лсссв лри температуре 170СсС и времени ладсрал:: G0 мин. Пслуч-?х;;е г'члков заданных ссстагсз стлпчается только готовая':''.' с"0"гетстеу;е::ия; компонентов. ^ля получения саморассмплЕцегоал клала (идущего ¡¡а нззлечение глинозема) л;;;хта соответствует '¡егоогаму стяаленн-о отбзгьккЗ nmav: ¡5ококт-1 :0,27 из расчета получения СзА и 30" J-C-yS. Основой реагента "Шлабогод" для очистки зал является СзЛ пр:: масс. отз. гя,7ты отчальный плам: Сихит-! : 0, л 4 (табл.1).

Изучены киаеттг.а, фаэозь'л изменения и олтпмнзирозан процесс получения высскоэ^екгкзкого реагента "А" из псяутнсго продукта глиноземного производства - гидрогрзаатовего плама.

Термсвразнмстрнческим, îaKC <• порометричосли;.! (БЗТ) метода-«! анализа установлены оптимальные условия термсоброСогка (температура 800- 100Э°С, время 30-60 мин), поззолшу® получить реагент, который обладает развито? удельной поверхностью (25G-350 м2/г), хорогики сорбцвонньага и козгуляцшпшки свойствен. Основными мквералогичесгаш фазами шчученкого реагентз являются Сц^А? и СаО. Образование СзА термодинамически чегозкежно. Сорбцзои'-ые свойства реагента объясняется высокой дисперсностью и структур-яыми особенностями СХ2Л7, обладающего способность» содержать воду даже при 14С0°С, подобно цеолиту. Повышение температчрн термообработки - вьгаз 1000°С с личает удельную поверхность реагента с S80 до 100 м2/г за счет упорядоченности кристаллических решеток С12Л7 и СгЮ.

Кроме того, реагенты заданного минералогического состава могут быть получеиу из других видов сырья, в частности, из глины и извести-пулгаккл, составы которых приведены в таблице 1. Мзвесгь-пушенка является отходом карбидного производства - отсеа негашеной извести с размером частиц менее 5 км. Оптимальными условиями

синтеза реагента "Б" (при ыасс.отн. ¡шихты глина:известь-1:£.38) являются: температура термообработка 1200°С, гремя кадеркага 50 мни. Созовь. состав реагента представлен в таблице 1.

Благодаря уникальиш свойства:.! золи от скитания бурых березовских углей: высокому содержаний СаО (до 60Х), в т.ч.до 12% свободного СаО; фазовому составу - гадратациоако активаш СзА-5,3а, СзЗ 2,3%; до £0% - высокоосновкой злшоферриткей фс. »'; удельной поверхности мя/г, она рекокендовайа качестве

э$феют«шого сорбента для глубокой очистки вод.

Акитиосгп, прелагаемых реагентов для оадш протехетшх с, чнях бсл ucc.riezosa.3acb на ыодзхыш и реальны.* растворах.

Экспериментальные исследования подтвердили термсдикамичес-иэ расчеты с н®5бользе.. активности «шерагов СзА и С12А7 по отношении к примесям.

Известен традиционный способ кейтрси.лзацил и удаления из растворов сульфат-ионов известью в зиде каюрастворимого (1,8 г/дм3) гипса СаВО,- 2Р-0 дашь до 1300-1500 кг/да3 при ЩК [20.12-]-500 'т/дм3. Теоретически менее растворными, чем гипс, являю-^я-сулгфаты бария и стронция. Однако приме* чю:е солей бария и стронция апологически нецелесообразно в связи с токсичностью этих элементов и вредно«®», их производства.

Глубокая очистка, растворов предлагь<«ши реагента-,;*! от судь-фт-ионов происходит в интервале рН 11-13 за счет образования трудкорастворт,-;ого соединения - эттриш-ита ил., соли Какало -ЗСаО Л1203 ЗСа504 (37-33)К20.'

Исследования показали, что интенсивное осаддевие сульфат-ионов протекает в первые'30 мин агитации, за счет высокой скорости гидратации минералов и интенсивного взаимодействия кальция с сульфат-иона'-.'ч с образованием гипса кис из концентрированных,так и слабоминералкзованник вод. Степень счистки от сульфат-ионов увеличивается при отстаивании и,ли очень медленной агитации, что необходимо для зароди.-'образования аттрингита.

При введении самого активного минерале СзА в количестве 1-5 г/дм3 очистка воды от сульфат-конох, с исходной концентрацией [3042~3-Э75 мг/ду.3 достигл уровня ТЩК-500 мг/дм3, при дозировки . 20 г/дм3 - следовой концентрации .

Обнаружено., , что на процесс. очистки от БО^2" влияет минерали-Д&ация растворов. В-свява скатим готовши. ...ь модельные раствор", с

с5042"3-1200 иг/дм3 и ийпользовапись соли СаЗОд, кагзо.а, кгзод.

Установлено, что из раствора Са50.1 очистка от ионов 2С42~ вьтяэ, чем из «сдельных растворов, содержащих сульфаты калия и катркя. Это связано с тем, >тто при ввер^нни реагента, (например, в к. льциевьй раствор) дополнительно I .одятся ионы Са2'1", способ-ствуюцне крнстачлкзации эттртагата. В присутствии ионов.Ка+ и К+ степень очистки снюхается и ухудшается процесс коагуляции, что связано, по-видимому .сменыпим зарядом этих катионов, чем катиона Са2+. При введении ачюмокашдарвого минерала в N3-, К-, Са-, а1-рг.створы степень счистки повышается в последовательности: чем выше заряд катиона электролита Ма<К<Са<А1, тем большей коагуляцион-ной способность» обладав® система и тем ниже £ -потенциал двойного электрического слоя на границе раздела фаз. Степень осэзде-ния сульфат-иснеа из концентрированных растворов выше, чем :;з слабоминегализсванных. При введении избытка одноименных ионов в раствор (3042- или Са2'1") процесс ссосаадения сульфат-ионов в виде эттринглга улучшается.

Процессы очистки и отстаивания улучшается в присутствии ионов хлора. Ионы С1~, вводимые в исследуемый раствор в виде СаСЗг ЫаС1 и НС1, способствуют процессу образования эттпингита.

При введении реагента "А" степень очистки достигает уровня ПДК и юже. При введении 5 г/дм3 реагента "А" в натриевый модельный раствор с СБ042"] -1189,5 мг/дм3', остаточная концентрация [БО.з2""} составила 210 мг/дм3. Однако при лодкислении соляной.кислотой до содержания С1~ [727,753 мг/дм3 в этом же натриевом растворе с [3042~3-1189,5 мг/дм3, даже при введении меньшего количества реагента - 3 г/дм3, остаточная концентрация [3042~3 гораздо нике и сос: лвяла 20 мг/дм3, а содержание [С1~3 - не изменилось

Ь растворе, содерясаием сульфат-ионы, в присутствии такого лее количества хлора ч виде КаС1 и введении 3 г/дм3 реагента "А" остаточная концентрация [5042~3 - о8 мг/дм3, при этом содержание ионов хлора не изменялось. Бри анализе раствора через 3 суток остаточная концентрация С5042"3~50 мг/дм3, [С1"3 -355,5 мг/дм3. Лри длительном хранении раствора с осадком остаточная концентрация сульфат-ионов увеличилась, а ионов хлора снизилась, вероятно, за счет частичного замещения анионных позиций БС^2' в эттрингите. Для образования соединения состава СзА ЗСаЙг ЗОНгО необходимо инкубационное время зародшгобразозатя и кристаллизации. Однако

из модельного раствора, содержащего только tCl~3- 727,75 мг/дм3, при введении 5 г/дм3 реагента "А", ионы хлора не удаляются.

Эффективна также очистка реальных пахтных вод с [S042"3-3800 мг/дм3. При дозировке 5 г/дм3, времени агитации 20 мин - остаточная концентрация [30л2~] 120 кг/дм3, при Ют/дм3 - 30 мг/дм3.

Обнаруже-о, что при дозировке реагентов в сухом зиде степень очистки выше, чем в виде пульпы. Это объясняется тем, что энергия Гиббса реакций образования зттрингита из безводных минералов и низкоосновных метастабильных гидроалюминатоз кальция (образующейся в 1-й момент гидратации безводного алюмината) ниже,- чем из в;-сокоссновных гидроалюминатов, с устойчивой, медленно крис-;-таллизующейся структурой.

Предложен возможный механизм взаимодействия алюминатов кальция с SC42": гидратация минерала с образованием гидратов кальция, алюминия и гидроалюминатов кальция; химическое взаимодействие ионов кальция с диссоциированными ионами S0<¿2~ с образованием гипса; сорбция развитой поверхностью метастабильных гидроалюми-натоз кальция мелкодисперсных кристаллов гипса, выполняющих в дальнейшем роль затравки при крис аллизациа зттрингита.

В целях регенерации отработанного реагента "А", представляющего собой сульфоалюминатный шлам, проведена его термообработка при ЭОО-12СО°С в течение 30-60 минут. При этом эттрингит разлагается на сульфат кальция и алюминаты, ■ к. торые мокко повторно. использовать для очистки промстоков от-сульфат-конов. •

Кроме того.сульфоалюминатный шлам может быть использован для получения коагулянта - сульфате алюминия и гипса'разложением илама 20% серной кислотой по реакции (2) при комнатной температуре в течение 30 минут: .

ЗСаО AI2O3 3CaS04 37НгО 4 SH2SO4—'6CaS04+Al2(SG4)3+43H20 (2)

После от зелени, гипса,раствор сернокислого алюминия упаривают и он кристаллизуется в виде Al2(S04)3(i6-lS)H20.

При очистке вод от катионов металлов (Cu, Zn, Pb, Ni и др.) изуч4емне реагенты играют рель сорбентов.

При добавлении per;энта'в.количестве 0,1 г/дм3 в кислые модельные растворы, содеркащ'/е 100 мг/дм3 исследуемых катионов металлов, рН возрастает до 9,3, что обеспечивает удаление ионов металлов по механизму гидратообра&овакия до значений <0,55 мг/дм4"1.

При увеличени.. дозы реагента до 0,8-1,0 г/дм3 (что соответ- ■

ствует рН ~11~И,2), осалдается основная масса сульфат-ионоз (со 180 до 18-80 кг/ди3), остаточноо содержание металлов не превышает 0,05 мг/дм3, в отличие от известкового метода, где даже при дозе извести 0,4 г/дм3 рН возрастае • до 10,2, а содержание катионов металлов превышает 0,05 мг/дм3. Кроме того, по сравнению с известковым методом, в раствор в 2-6 раь! меньше переходят ионы Са^.

Исследования показали, что по мере повышения дозировок реагентов, времени агитации и отстаив&шы степень очистки практически от всех примесей: фтора, хрома, мышьяка и пр. повышается. Методика очистки отработана для доз реагентов 0,1-5 г/дм3, временем агитации не выше 30 мил. Растворы анализировали через 60 мин отстаивания после декантации.

С помощь?-- солей калыдая можно удалить ионы фтора от 100-1000 мг/дм3 лишь до 8-10 мг/дм3 Дефторирование сточньс вод предлагаемыми реагентами происходит,за счет образования различных труд.1сраствсрзя.ых соединений, которые располагается в ряд по по- ■ ВЕкенио растворимости: А1Рз<РеРз<СаР2<Са31Рб 2НгО. При высоких рН>7 образование Са31Рб НгО -.»ермодияамическа маловероятно.

Мнвьяк удаляется из растворов сорбцией, за счет образования з щелочной среде арсекатов и арсешиоз: Са(Аз04)г, Са(А50з)г.

Остаточная концентраты кесжваяежяого хрома в модеяышх растворах составила: при введении минерала С3А в количестве 5 г/дм3 в раствор, содержаедй 100 ыг/дм3 Сг64", после 30 мин агитации и через 60 шш отстаивания - 12 мг/дм3, из слабокондентриро-ванного раствора, содержат,его'5 мг/дм3 Сгб+ через 60 мин отстаивания - 0,1 мг/дм3 Сг5'1".

Полученный осадок содержит: СзАНз(5,14;3,36;2,80;2,30;2,04 А), а тагае с/-С4(А,Сг)Н1з (7,87,3,Е0;3,35;2,863 А) ку-С4(А,Сг)Н1з (7,об; 3,786; 2,868; 2,52;2,48 А И др.), основу КОТОрьОС представляют 4- и^- С4АН13.. где часть атомов алюминия замещена атомами хрома,•на что указывают д1.$раетограымы, линии которых смещены в сторону меныаи углов.

Для очистки рудничной воды Усугли. содержащей 3,3 мг/дм3 трудноудаляемого фтора, был опробован реагент "В", по'внешнему виду напоминающий пористую пемзу. Оптимальные условия очистки:, дозировка реагента Z г/дм3, время агитация 30 мин.' После очистки был получен компактный осадок, составляющей 0,62 от обьема очищенных шахтных вод с влажностью 70-75%, плотностью 2,5 т/гм3,

- и -

обладающий вяжущими свойствами. Остаточная концентрация фтор-конов достигает уровня ПДК - 1,5 мг/дм3

Бее предложенные в работе реагенты были опробованы на модельных и реальных растворах, содержащих ионы Г", Сгб+, А5, 3042" (табл.2) и показали удовлетворительные результаты очистки.

Таблица 2

Результаты очистки модельных и реальных вод (Актюзского ГОКа)

Примеси мг/дм3

Реагент

Доза, г/дм3

рН после обработки

Остаточная концентрация, ыг/дм^ отстаивание 1 час / 3 сутки

БО«*" Г"

Аэ

Сг

.6+

N1

Са

2п

5 3

2. [БОл2-] Шлак с.р. 3 -1250 "Н'-абозол" 3 о. 3-25,1, "А" 5, [Аз]-0,5

шиш? с.р. з "Шлабозол" 3 "А" 5 Шлак с.р. 5 "Шлабозол" 5

11.8 1843,7

11.9 510,3

4.[Сгб+] -100

11,8 11,9 12,7

11,9

11,5

12,7

12,2

12,3

Т3575 480* 340*

5.Н1

2+

6.2п

2+

0,2 1.0

"А"

0,2 1.°

Са(ОН) р. 10

3,0 151,5 9,88 130,5 11,2 18,8 3,05 199,9 9,90 150,1 10,90 19,79 11,2 190,1

1,7 ОДП -С7739 07Ш1-6.2 0,010 - ■ ь;1 и;01 -

4,4 0,01 -Т^75~О701 -

- - 6.25 ■

СГГОЗ ■

- - 14,02 ■ - 1,ьЬ ■

- - 6,015 ,1, но

93

Н/О

<0,05 60,0 -<0,05 60,0 -

- н/0119,4

- 20,5<0,б5

- 80,СК0,05

- 76,8 0.69

Реаген' , 3 г/дм

РН

взв

сухой остаток

Концентрация, мг/дм"3

Р" [ 5042~ | С1 | СПАВ | А13+1 Си2| РЬ2+1 Мо5*

Вода АГОК 9,15

аде

Зола

Реаг"А"

Реаг"Б"

6,ё 8.5 30 11,1 31 11,0 10 11,1 22

540 10,5 10001500

601 16 3,0 0,1 0,01 0,05 0,2

Шлак с.р.11,2 13 Шлабозол 11,4 12

1 ■ * П^.А^НТ

1970 1400 1400 1480 1410

1,5 1:8 Го

0 9

500 350 - 0.5 0,1 0,1 0,5

480 16 н/о 0,1 сл. 0,&1 0 1

200 10 л/о 0,3 сл. 0,01 0,1

208 . 11 н/о 0,1 0,01 0,01 0,1

250 14 н/0 0,07 0,01 О 01 0 1

191 10 н/0 0,05 0,01,0,01 0,1

- при Увеличении дозиЬвк'.грЕЗГинюв до"6-у Щм^бста--1 точная концентрация достигает ВДК рыбохозяйственного значения

Реагенты "Шлабозол", "А", зола березовских углей были опро-бовиЛЫ в лабораторных условиях.на реальных сточных Водах ряда предприятий г.Алыаты: "Кзыл-Ту", завода низковольтной алпарату-ры, "Злектробитприбор", мегаллофурнитурного (акты прилггастся).

На основании проведенных исследований по очистке вод установлено, что эффективная очистка концентрированных и особенно слабомвнералигованных вод протекает при высоких значениях рН. Возрастание величины рН среде лрк введении алюминатов кальция в водные растворы и высокие ее значения 10-12 независимо от добавления слабых растворов сильлнх кислот и щелочей и разбавления объясняются активностью' коноз кальция и гидролизом алшннатянх ионов, проявляющих буферные свойства.

Для изучения кислотно-основных свойств алюминатов кальция был исполь: зван потенциомгтркческий метод. Определяли концентрация ионов каяьцкя при введении рас.воров (0.1М и 0,01м) кислот НгЗО-а и НС1 и щелочи КОН, све.т.ег,риготоьленгах суспензий (исследуемый минерзл+вода, из расчета достижения предела растворимости Са(0Н)г» ке превьшаюдей 1,2 г'дм3).

Активность ионов кальция для всех минералов, за исключением САб, высокая и по мере разбавления и титрования практически не изменяется. При вьедени:* ¿гон^в К+ в виде КОН активность ионов Са2+ снижается. При полной нейтрализации СаО в растворе, рН постепенно стабилизируется. При добавлении,небольших количеств кислот в водный раствор САб рН снимается до 2-3, что объясняется инертностью минерала и наличием свободной кислоты, высокое значение рН-наличием свободной щелочи при введении КОН. .

Чтобы проанализировать процесс растворения алюминатов кальция был рассмотрен процесс гидратации дифференцированных компонентов системы Сэ0-А1г0з - Н?,0. Т.к. реальные величины активности ионов кальция в растворе при рН больше 14 (16,8-13,3) достаточно высокие и составили 10"1-10"°г кон/дм3, можно заключить, что разновеске полной диссоциации известкового раствора на ионы Са2+ и ОН- практически не достигается, а раньше начинается кристаллизация устойчивой в этих условиях гидратной .¿юрмы оксида кальция Са(0Н)г. При атом активность ионоз кальция изменяется по известной зависимости: ПБСа2+] - 22,9-2рН.

Анализ уравнения показывает, что лри рН-12 разновесна" активная концентрация будет равна ю-1-1, при рН-12,6 достаточно в растворе появиться 10~2-3 ионов кальция, как выпадение гидрок-сида кальция становится возможным.

Гидроксвд кальция дкссощирует в 2 стадии и макет присутствовать в растворе в виде Са2+ и СаОН'*'. Расчеты показал:-:, что

при pH>12 Са(ОН)г диссоциирует не полностью. При рН-12,45 содер-jsamie ионов Са2+,и CaDH+ примерно равное. При этом значении pH растворы обладают максимальной буферной емкостью.

Известно, что при этих значениях pH гидроксокомплексы алюминия находятся в виде различных форм. Так, буферные свойства алюминатов глльция проявляются на границе. pH существования катионов Са2+ и СаОН+ и анионов аНОШа" и АЮг".

Тагам образом, высокий ?*фект очистки промстоков при введении ажомокальцкевых реагентов достигается благодаря сорбционным и коагуляциоинш свойствам калыдая и алюминия.

Ссрбщошше свойства шпатов кальция используются s глипо-гешюй лрошшгеяяоош. В. основном предлагается использовать гидроалюминаты и гидроалюмосилш^аты. кальция и натрия дл.. обескрем-нивания и очистки от вредных примесей алю,..инатных растворов.

Нами исследованы некоторые свойства 'безводен алюминатов кальция: в процессе их выщелачивания содовыми растворами с контролем плотности, пористости и удельной поверхности шламов, каус-тпфикацпн содовых и обескремшш'ания атюмиг. дтных растворов.

И-учены процессы взаимодействия безводных алюминатов кальция о содовым раствором концентрации 120 г/дм3, при температурах 50, 70, 90°С при содовом числе 1.5. .

Установлено, что при температурах 50 и 70°С степень взаимодействия алюминатов кальция с содовым ¡.астворсм снюгается в последовательности: С12А7>СА>СзА>СА2>САб. При температуре 90°С извлечение AI2O3 одинаково для минералов CA и С12Л7, затем снижается для С3А. Шшералы САг и САб с содово раствором в этих условиях практически на взаимодействуют. Для всех минералов критерий Лиллинга-Бедвордса Кп-в<1»за исключением СзА.длг которого Кд-ь-1-Процесс взаимодействия СзА с содовым раствором можно отнести к топохимическому. Образующийся /'•-СаСОз накапливается на поверхности СзА в большом количестве и превращается в балласт, затрудняющий внутреннюю диффузию. Судя по кинетической S-образной кривой можно предположить, что слой СаСОз, достигая критической тол-цикы, периодически сбрасызаеюя, обкатная поверхность минерала и периодически улучшая процесс диффузии фаз.

"ысокую скор-сть процесса взаимодействия в начальный момеат обеспечивает протекание реакции на внешней поверхности минералов, которая постелено замедляется по мере продвижения процесса

внутрь зерна и осложняется в результате снижения внутренней пористости минерала при высокой какропористости. Процесс "срможе-ния реакции объясняется большим количеством СаСОз и мелкодисперсными частицами соды, зшо'ют-тга развитую' поверхность и структурные полости и пустоты минералов, Процесс извлечения Л1е0з в жидк/и фазу лимитируется диффузией раствора, заключенного в лорах и капиллярах минерала (для СзЛ, С12А7. СА).

Взаимодействие СЛ, САг и САа с содовым раствором лимитируется химическим процессом во всем изученном температуркой интервале, а для минералов с3а и С12А7 - внутренней диффузией. Количество каустифицирозанной щелочи з результате взаимодействия содового раствор'' с низкоссновными минералами САг и САд недостаточно для вскрытия этих минералов. Для разрушения их кристаллических ресе-ток требуется более жесткий ре«ш процесса разложения.

Предложен вероятный механизм взаимодействия аиоминатоз галь-ция, з частности, С12А7 с содовым раствором:

1. адсорбция рас/явора пористой поверхностью минерала;

2. химическое взаимодействие минерала с диссоциированными ионами раствора на сильно развитой его поверхности;

Кинетика химического взаимодействия минерала с содой с образованием ЫаАЮг описывается уравнением: -ё£ /й?- - Ска^О^ [1-СсаС0 3/СсаС%-- Ска^ 3 г/100:> " (2)

(где 5СВ,-свободная часть поверхности реакции ; Б - общая поверхность твердей фазы; Со^со^- концентрация С^СОз; Снаю*- концентрация каустической щелочи;£- извлечение АХгОэ л раствор) и зави- -сит от степени каустифмсации соды и взаимодействия.Л1с0з хНгО с НаОН, т.к. по мере насыщения раствора А1г0з химическая актчв-нос"ь А1-комплексов и поверхность реакции снижаются.

3. образование активированного комплекса процесса;

4. разложение активированного комплекса с образованием СаСОэ;

5. диФФузиоший отвод продуктов реакции через слой СаСОз.

Некоторое сьдаение общей удельной поверхности шама наблюдается лишь в интервале 1-5 мин, когда интенсивно растворяются мелкие частииу минерала и образуются крупные кристаллы_/<-СаС0з(ва-терита), которые со временем перекристаллйзсвыьазтст в ^-СаСОз (кальцит). Общая удельная .поверхность плама-'растет, по свободная поверхность минерала (реак:и:и) снижается. Для С12А7, СзА и СА

диффузионный процесс осложняется тага® снижением внутренней пористости, в результате сорбции мелкодисперсных зерен СаСОз и МагСОз и внедрения их в структурные полости минерала.

Извлечение AI2O3 тз С12А7 при 70°С не превышает.90Х и объясняется разложением алюминатного раствора, находящегося в порах размером 1БО А, хорошо видимых на макрофотографиях. В непромытых шамах обнаружен байерит, вследствие разложения ашоминатного раствора, иэ-эа разных значений .ск раствора, гак.. юченного в порах и в общем обьеме раствора.

Потери AI2O3 при выщелачивали реальны/, шлаков при 90°С можно объявить не только протеканием вторичных реакций - переходом кремнезема в раствор: снияенне извлечения AI2O3 объясняется переходом гидроксида алюминия в менее растворимую модификацию, умекь-вавду» активность еяшишевых комплексоз и карбонатной щелочи, а тага® внутренне;" диффузией, вызванной повышением плотности выщелачиваемого материала, сличением пористости и удельной ловерхко--сти. С повышением температуры возрастает сорбционкая способность алюмината кальция, а такхе сзехеобразозанньк мелкодисперсных карбонатов кальция в форме ватерита, па поверхности которых происходит соссагдение карбонатов натрия, затруднлкдах диффузию растворителя и продуктов реакции через этот слой.

Ьлзкое извлечение AI2.O3 в раствор при температуре 50°С, согласно изотерме растворимости СзАНе-МагСОз -HgO, объясняется высокой концентрацией исходного содового раствора, приводящей к образованию пирсонита СгСОз КагСОз 2Hg0 в виде гексагональных пластин с ')?-1,57, Np-1,5. Процесс выщелачивания С12А7 при 50°С лимчтиру-ется кинетическим процессом и внутренней диф'узией.

Полученный из боксита к шлама саотргсалчаэдаСся глжокальци-евый шлак подвергался выщелачиванию содовым раствором концентрации 120 г/дм' ири 70°С, времени агитации 60 мин, ж:т-4:1. При этом получен алюминатный раствор состава, г/дм3 AI2O3 63,61; NazOoew 118,73; Ka20it 65,4; К,.->0у 58,64; SiOg 1,63; si"S8. Извлечение AI2O3 в жидкую £азу достигло 85,4%.

Благодаря высокой /дельной поверхности и пористости шлама процессы фильтрации и промывки его не осложнялись. Как показали исследования, в порах шлама находится более концентрированный по А2гОз и NazC раствор. В целях уменьшения энергозатрат на упаривание целесообразно проводить фильтрацию и промывку шлама с

подсей горячен ведь; на 1-ю прс.уузку з количестве 43-505 от объема жидкой фззи в плаке, а на упаривание направлять промзоду 2-й стадии промнвкя. 1-й премводу сыеьивать с фильтратом, т.к. б ней концек.рация А1гС,\, 45,1 г/дм3 и НагО 118,8 г/дм3- не н;же, чем з продукционном растЕсре (фи трат®)- соответственно 43,61 и 118,73 г/дм3. Это позволяет увеличить дом> продукционного раствора, идущего на сбескреьашваиие, : лрбонпзацию, сократить обьгм промывных вод, уменьшть расход глектро- ¡5 тепло: ж энергии на транспортировку и упаривание г.. оыывкв;х вод.

Аюсмокаяькиевнй шла:-;, реагент "А" и карбонатный алам опро-бозаш з качестве о^ескремкиваящих агентов. ОСескреуниБание проводилось в автоклавных условиях при температуре времени агитации 4 часа, без дополнительной выдержи при введении клака з количестве 18 г/дм3. Обескреыкенчип раствор содеркая, г/дм3: А12Сз 66,Р- ^агОзобг 120,6; 310;. 0,144;У"31-5Ю. Глубокое обес-кре-инявекке до$¡-1802-1401 достигалось при введении 18 г/дм3 реагента "А" при температуре 100°с. Степень каустификацик содовых растворов, содержащих 5-15 г/дм3 С0з2~, при дозировали::! реагента "А" из расчета мол.отн. СаО:СОз2~-0,?-1,0 к температуре 0О°С составила 35-С6£.

Олышо-ваводскив иегшания по получению рзагеюлез, проведен-I' э на углекоксоз. • участке огтвого завода ВТО1 л з корпусе по! заводских "стаяозок института металлургии УРО РАН, показали практическую суиествимость переработки низкокачественного бокси- , сита.и отвального шлама ПАЗа. Получены алюмекадыщевые гиакя за- , данных составов и «егаллизировашйй фракция - бедный фзрросиаи-цпй марки СС 18 при следующей последовательности процесса: предварительная суша ис. ,дпых компонентов; измельчение их дс крупности J,0l мм; шихтовка бункерным способом; грануляция шихты до ■ крупности 10-15 мм; обжиг окатшшй при 1000-1100°С в течении 60- "• 50 мин с последующи.-,: охлаждением - их в олабовосстансвитсльной ере- ' де для предотвращения окиеяекня металлического железа; плавка прь -. 17СО-1?50°С; раздельный выпуск шлака и металлической фазы из печи. ■

"удоугольнке окатши, состоящие из отвального шлама, • боксита'"4-.' и кокелкч, готовили на тарельчатом наклонном грануляторе.% Смесь материалов увлажняли до;:152. Грагулы. коксовали гу целью восстало-'-';: вления оксидов'пелеза до металла в шахтко?- электрода - й Ш опытно-:"-.?; го завода ВУХШ при температуре в 'слое/ окатышей КД080°С;-времени

- 20 -

коксования 180 мин; потребляемой модности 50 кВт.

Оклтьши с основнсотьп i,6ô (при отношении Fe:Si-l,ll) я степенью металлизации -ТО-72Х были пропг влены п смеси с кокскксм при 1700-1800°0 в сднс разной руднотермичеокой электропечи. Кок-сик дозировался для довосстанозления оксздоз ».еле а, восстановления кремния на 00%, целочных металлов ка 1С0/. и титана на 50а, а такл.о металлов из золи коксика. Всего было перераОотано более 1 т шчхты и получено 500 кг шлаков двух составов, 200 кг металлической фракция - ферросилиция марки 18 (тасл.1).

На основании полученных, результатов предложена принципиальная схема комплексной переработки епдеритизпеованнын красяоох-тяОрьскпх бокекгог и отвального шама ЕЛЗа (рис. ) с получение;.:, в зависимости ov вютоааккя, шлаков: сгж-^ххягпгягргсоя - для извлечения глинозема и вксс.чолсновкого плакз-реагента "ШлаСозод" ;;ля очкеткк промстоков с последующей утклкза'пой осадка.

В печау. обгшга НО "Кзнл-ïy" (г.Алматы) проведен обжиг гпд-рогралатового илома при температуре SOO-IOOCC в течение- 60 мин с получением реагента А".

Принципиальная схема комплексной переработки /сраогооктябръс.чих бокситов и отвального слама ПАЗа с получение.4.: реагентов для очистки промстоков

ОПАК

Фильтрация алдминатный ¡пл|м

якам Краснооктябрьский - боксит_

йзкедъчени!

Иилуовка

Агломерация

- - 3JEK1

" ?.я

1^0 К 18 для рас кис.ленин стали

oí;

Углер bocçt

:стын витель

ор

обескремнивапие и карронизацил-

промывк

1-я пр.

вода

tja очи^%'<у вод

'льфат- от катионов 'ов \ hieifiajiJiOB и др.

HJ ялк«*

уласивание и кристаллизация

eunc+CnAr, коагулянт

ПДК рыбохозлйстаенных водоемов; ** - на производство цементов

- 23 -" ЕШОДУ

1. Основу предлагаемых реагентов для сшстки под продстаз-лл.'от твердые разори ??«еадепия казьциевого ряда, облодаяаде хорошей гидратацкоппсй ¡зкг-юп сть», в частности, гл'Сл'инзты кагьцяя. Про неон? ¡»рлсч'пл^гггсгой реветск rasparos и энергия их рагруие-няа, (рассзягшиз по иякзу ^орла-Габера), погшаотся в ряду C3í.<Ci2А7<СА<CAg <САб. '.ч-рйздкгдалпескяе и 5кзпер»,г:,и,алыю<> исследования взаимодействия алкмянатсз кальция с сульфат-иолами показали, что наибольшей активность» о&кзд«;Т вусокоосчевпие СэА и С::>п7. Активны та'-зе висо'ссоскоькио сорриты и силикаты кальция.

2. Вода.-е раствори пслкиатсв кальция, га истечением САа, npcí. лк:от буферные свойства в интервале 11-13 ::ри добавлении слабых растворов кислот я целочей, за спет о и*, .пего гидролиза йг,"5о?ерного ягяшив и активности катионов Са2+ и Сайг*". Гри рн 12,45 растх-орц сбладяат мададаашюй буферной емкостью, вероятно, ва счет одновременного присутствия попов Со."*, СаОН+, А1(СН).:Г,А102".

3. 1:3 активность ионсв влияет природа растворов. При введении в ведные растворы ашзшэгез кашля, ионов К* в виде КОН, активность кзиоо Саг^сияикгтся в рееи/ль "ате дополнительного 5iso;'a гидрскснльных ионов и кристаллизаций Са(0Н)г; В водных алюмокапьцне-вых ра^гверг-х, при добавлении электролитов (ító2S0.í,K¿304, Caso*'), сохраняется закономерность; с повышением заряда иона увеличивается коагулирую;1";: способность электролитов На<К<Са<А1 за счет сгпшшия 5 -потенциала двойного сил..

Установлено, что при введения в сульфагсодераадай раствор одноименных колов раствора 1С&г* SO42") степень очистки повышается за счет кристаллизации трудисрастсорпмой соли Кавддо (эт-®ринг..га) - основного продукта глубокой очистки год.

4. Выявлены кинетические особенности взаимодействия безводны:: гязкияатов калыпга с содовым раствором. Jipi температурах 50 и 70°С степень взаимодействия алюминатов ¡;альция с содовым раствором снижается в ряду: С12А7>СА>СзА>СА2>САб. Ползало, что процессы выщелачивания СА,СА?,САа лимитируются хюгтаеским взаимодействием зо всем изученном температурном интервале, а минералов

ЗзА и С12А7 ~ внутренней диффузией. При 30°С процесс выщелачивания Ci-¿A7 лимитируется как кинетикой, так и внутренней диффузией.

5. Разработана технология комплексной переработки коасноок-

тябрьскич бокс, гов и отвального шша ветзи спекала ПАЗа. Определены оптимальные условия электроплавки шихты: температура 1700°С, 1-60 мин. Показано, что в зависимости от соотношения исходных компонентов (масс. ота. к жаш:бокс.чт-1:0,27 из расчета получения С^гА? и ЭСЙ СгЗ) дагдао получить самсрассыпа-юдайсл шлак (масс.отн. отвальный шлай;бо18жг-1;0,44), применяемый для извлечения глинозема или высокоссковный шлак-,.загент "Шлабозол", содержавдай СзА и , который мо.чйт к^ни широкое применение для счисти-! природных и врошшяенвых сточных вгц.

" На опытном заводе ВУЖН Ц-. Екатеринбург), КМ'РАН проведена здект-рсплавка соответствующих ®-;хт с целью получения глюмахаяъциевых шлаков дзух составов и ферросилиция (акт испытаний прилагается).

6. Пазрабстгн способ получения реагента "А" ;-;•?. попутного продукта глиноземного производства - гидрогранат' -его млама. Методе« термогразю/етрвя и БЭТ изучена кине: .ка и оптимизирован процесс т&?иообрг'УХкя. При температуре 800-1000°С к времени ьыдеряки 60 мяк происходят полное разрушение гидрогра .та образованием С12А7 и Сао с удельной поверхностью 350 м2/г.

Получена опытная партия реагента "А" на ГО "Кзыл-Ту" (г.Ал-маты) (акт испытаний прилагается).

7. Показано, что предложенные в работе реагенты ("Шлабозол", "А". "Б", зола березозских углей) обладает еысск;:"н сорбцконныли и коагул;:ционнь,.,и свойства«', что позволило рекомендовать их для очистки сточных вод от различных примесей Ал, С'г0'1), 50^', катионов металлов; до норм ЩК при дозировке реагентов 1-5 г/дм'-* и времени агитации 20-30 мин, • а также для коустифакадага промвод глиноземного производства , . 90-91%, содержащих 6-15 г/дм3 СО32 при температуре 30сС в течение 30 мин и дозировке 70-^00% от стехиометрпче • :и необходимого. Степень каусгифжации значительно вкзе известковой (85%), проводимой ь аналогичных условиях и дозировке,- 130-150% от стехкометрически необходимого количества СаО.

3. Раз работ —£ы способы регенерации сульфозляминатных кланов, получаемых при очистке растворов от сульфат-конов:

- термообработкой при 8С0-1"00°С с получением Св304 и СпАщ;

- разложение).'! шлема 2С£ серной кислотой при комнатной температуре на сульфат алюминия 1 гипс (на данный, спос- 5 разработан технологичен, лй регламент);.

9. .Лля сравнительного анализа себестсим^„ть продуктов пере-

рабстки сырья д^на в стабильных ценах 1990 года, руб/т: себестоимость глинозема составляет 125,94; шлака-реагента - 30,83; реагента "А", полученного из гидрогранатового шама - 137,46; сульфата .алюминия из сульфоалюминатиого шама - 54,25. Стоимость предлагаемых реагентов выше стой/.остп извести, составляющей ?4,80 руб, однако эффект очистки гораздо выгч и макет достигать уровня 11ЛК рнбохозяйственных водоемов, не требуя при этом дополнительного расхода других реагентов.

Экономический эффект на переделе промывки шламов после содового Еыщелаччванк". саморассыпающегося алюмокзльциезого шлака (на данный способ получено АС СС^Р) при производительности предприятия 1 млн.т/год А1£0з составлял' 640С0 руб/год.

10. Разработаны техусловля и техреглачен? для проектирования опытно-промышленного производства реагента "А" для очистки промстоков от сульфат-конов к катионов тяжелых цветных металлов, на основе которых выполнен проект установи! и определены основные' технико-экономические показг\тели производства. Строительство предполагается в ¿лматинской области. Годоват мозкссть установка по товарной продукции составляет 5 тыс.тонн с дальнейшим расширением до 10 тыс. тоня/год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих разработка1?:

1. Нурксез С.С., Коспгяов М.М., Мусина У.Ш. Комплексная пе- , реработка некондиционного боксита и отвального шлама глиноземного производства.- В кн.: Эффективные технологии, способы и средства, ооеспечкза'сщие современные требования к экологии при разработке месторождений' пгаевных ископаемых.-Тез. докл.Всес.конференции. -М. -1990.-С.164.

2. Нуркеев С.С., Костзанов М.М., Мусина У. и. Реагент для очистки промышленных сточных ВоД от сульфат-ионол и ряда катионов металлов.- В кн.: Очистка Оцтсырс и производственных сточных вод.- Тез.докл.кснф.Вавк.обд.пр.БНТО стройшщустрии и др.- Уфа. -1990.- С.57-53. '

3. Нуркеев С.С., Коспаьов М.М,,Цусина У.И. Энергометалдур-гический комплекс на базе углей КАЗ.- Экспрэсобтл."Экология КАТЭКа".- Иркутск.- 1985.- С.51-65. '

4. Нуркеев С.С., Озеров А.И..Коспанов М.М.. Мусина У.Ш.-

Способ очистки сточных вод от сульфат-ионов.- Л.С.СССР N1724597 Л 1. ЕИ Н 13 от 07.04.92. '

5. Нуркеев С.С., Коспанов М.М.,изеров А.И. .Турсунбаев Т.Е , Мусина У.Ш.- Способ получения реагента для каусткфкклции содовых растворов.- Л.С.СССР N 1835789. ДСП. Инф.патент, оюллЛ'7, 1993 г.

0. Спивак Ю.М., Нуркеев С.С., Коспанов М.М., Мусина У.Е.и др. Способ переработки атаиокалыдпепого шла!«.- Л.С. N 1763268, В ЕИ Л 35 от 23.09.92 г.

7. Кузмичев А.Г., Нуркеев.С.С., Мусина У.И. Новые реатенги для очисти! сточных вод от сульфат-ионов, катионов тяжелых цветных металлов и нефтепрод"чтов.- Тез.докл. Всеросс. н-пр.конф. "Очистка и ионизирование природных и сточных вод". Челябинск, 1993.-1С.

8. Мусина У.Ш., Нуркеев С.С. Реагент для очистки промстоков от ионов фтора, мышьяка и катионов тяжелых цгетиых металлов.-Там же.-1С.

9. Мусина -У.И., Нуркеев С.С., БакаевьВ.Н. Реагенты для обезвреживания хромсодерхашх вод на основе модифицированных систем. Тез.докл. Респ. к. т. конф. "Очистка и использование еючкых вод населенных мест и промпредприятий ".- Алматы, 1993.-0.25.

Мусина УшП Шайхислам^ызы

"Кальций алюминаттары кег!з:шде шайынды суларды тазартуга арналран реагекттер алу технологияларынын. теориялы:-; дэлелдеулерх жане жзсал<уы"

Бул жумысты Са0-А120з жуйес1 минералдарыньц к£сиеттер1н зерттеу нэтшседер1 келПрхлген. Соларды^ нег1з1кде мьша тамен-дег! тэменг1 сапачы алюминат крсындылары бар шика зат турлер1 мен енд1р1с ^алдьн^гарьшан шайынды суларды тазарту уш!н ти!мд1 реагенттер алудын технологиялары жасалган:

- Солтуспк ^агакртанныц ь;ызыл октябрь бокситтер! мен Павлодар алюминий гауотыньщ кулдерш б1рактар!лген тарамынк} сыпыркн-ды унтачтаркн (шлам) алюминий-кальций Куалды^тарын (кемесе езшен ез! саудырал атарайтын }^алдкк (шлак) алып глиноземд! сь;?арута немесе асорары кег1здег! реагек? шайынды суды тазарту улпн) жзне ферросилиций алу ма^сатында;

-глинозем енд1р1с1н1^' крсымна энш болып та&матын гидро-гракатткк; унтактан алу;

- саз топырак, лен карбид е:-:д:р!с1н ь^лды^тан алу.

Н=г-?ы крдь:.лрь;л?ан немесе болмааы «йн&раллачдкрклган ер:т:«д:-лерд! фгср-'иондарьшан, мывьяктая. алтк залентт1 хрсмнан, сулъгат-иондзрынан, металл каглондарьшан аса мук^ят тазарту ул:н когары сорбциялы^ яг не кзагуллциялык, кгскэттер! бар реагенттер.

- 26 -

Musina Umut Shaihislamowna

"The theoretical basis and calcium aluminates based elaboration of reagents obtaining technologies for sewage purefying"

In this work the results of Ca0-Al203 system's mineral: properties study are given. On their basis, production technologies of effective reagents for sewage purefying, from low-gua-lity aluminum-containing raw materials and procession wastes:

- from the Northern Kazakhstan's krasnooktyabrskl bauxites and the Pavlodar Aluminum Plant's.caking branch blade slime witt the production of aluminocalcium slags (either self-crumbling slag - for further extract of alumina, or high-basic reagent-slag for sewage purefying) and ferrociliclum;

- from hydrogarnet slime - the accompanied alumina product;

- from clay and carbide waste; have been obtained.

Reagents possess strong sorptional and coagulational features' for deep cleaning of model and real concentrated and Icw-mineralized solutions from ions of fluorine, arsenic, 6-valent chrome, sulphate-ions, metal cations.

n.vy J'asHTy CaTrrao3a,22 3aKa3 , TKpaK TOO 3"3