Кинетика выщелачивания кремнезема гидрофторидом аммония из железорудных хвостов обогащения

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Отходы обогащения железной руды с высоким содержанием кремнезема (более 50% SiO2) складируются в огромных количествах в отвалах, оказывая негативное влияние на экологию и экономику производства. В работе предложено гидрохимическое обескремнивание хвостов мокрой магнитной сепарации титаномагнетитов, обеспечивающее получение чистого аморфного кремнезема при переработке отходов с регенерацией реагента – гидрофторида аммония NH4HF2. Выщелачиванием 10%-м раствором NH4HF2 в выбранных условиях степень извлечения SiO2 достигала 45%. Анализ экспериментальных данных с применением ряда распространенных кинетических уравнений показал смешанный режим течения процесса выщелачивания кремнезема в интервале температур 313–363 K, для которого лимитирование химической реакции растворения SiO2 одновременно сдерживается диффузионными процессами на границе раздела фаз. Обновление поверхности частиц сырья в модели “сжимающегося ядра” путем перемешивания для отвода продуктов протекающих реакций фторирования положительно сказывается на эффективности процесса.

About the authors

И. С. Медянкина

Институт химии твердого тела УрО РАН

Author for correspondence.
Email: lysira90@mail.ru
Russian Federation, Екатеринбург

Л. А. Пасечник

Институт химии твердого тела УрО РАН

Email: lysira90@mail.ru
Russian Federation, Екатеринбург

References

  1. Meshalkin V.P., Bobkov V.I., Dli M.I., Fedulov A.S., Shinkevich A.I. Computer-assisted decision-making system of optimal control over the energy and resource efficiency of a chemical energotechnological system for processing apatite–nepheline ore wastes // Theor. Found. Chem. Eng. 2021. V. 55. № 1. P. 62 [Мешалкин В.П., Бобков В.И., Дли М.И., Федулов А.С., Шинкевич А.И. Компьютеризированная система принятия решений по оптимальному управлению энергоресурсоэффективностью химико-энерготехнологической системы переработки отходов апатит-нефелиновых руд // Теорет. основы хим. технологии. 2021. Т. 55. № 1. С. 67].
  2. Kinnunen P.H.M., Kaksonen A.H. Towards circular economy in mining: Opportunities and bottlenecks for tailings valorization // J. Clean. Prod. 2019. V. 228. P. 153.
  3. Li Y., Li S., Zhao X., Pan X., Guo P. Separation and purification of high–purity quartz from high-silicon iron ore tailing: An innovative strategy for comprehensive utilization of tailings resources // Process Saf. Environ. Prot. 2023. V. 169. P. 142.
  4. Fall M., Celestin J.C., Pokharel M., Toure M. A contribution to understanding the effects of curing temperature on the mechanical properties of mine cemented tailings backfill // Eng. Geol. 2010. V. 114. № . 3. P. 397.
  5. Young G., Yang M. Preparation and characterization of Portland cement clinker from iron ore tailings // Constr. Build. Mater. 2019. V. 197. P. 152.
  6. Li W.S., Lei G.Y., Xu Y., Huang Q.F. The properties and formation mechanisms of eco–friendly brick building materials fabricated from low – silicon iron ore tailings // J. Clean Prod. 2018. V. 204. P. 685.
  7. Borges P.H.R., Ramos F.C.R., Caetano T.R., Panzerra T.H., Santos H. Reuse of iron ore tailings in the production of geopolymer mortars // Rev. Esc. Minas. 2019. V. 72. P. 581.
  8. Silva F.L., Araujo F.G.S., Teixeira M.P., Gomes R.C., Kruger F.L. Study of the recovery and recycling of tailings from the concentration of iron ore for the production of ceramic // Ceram. Int. 2014. V. 40. № 10. P. 16085.
  9. Zhang X., Han Y., Sun Y., Lv Y., Li Y., Tang Z. A novel method for iron recovery from iron ore tailings with pre–concentration followed by magnetization roasting and magnetic separation // Miner. Process. Extr. Metall. Rev. 2020. V. 41. № 2. P. 117.
  10. Yang G., Deng Y., Wang J. Non-hydrothermal synthesis and characterization of MCM-41 mesoporous materials from iron ore tailing // Ceram. Int. 2014. V. 40. № 5. P. 7401.
  11. Svetlakova K.I., Mediankina I.S., Pasechnik L.A., Buldakova L. Yu., Yanchenko M. Yu. Synthesis and photocatalytic activity of the Co-containing materials based on amorphous SiO2 // Mendeleev Commun. 2023. V. 33. № 2. P. 269.
  12. Li Y., Li S., Zhao X., Pan X., Guo P. Separation and purification of high-purity quartz from high-silicon iron ore tailing: An innovative strategy for comprehensive utilization of tailings resources // Process Saf. Environ Prot. 2023. V. 169. P. 142.
  13. Щербакова Т.И., Васенева И.Н. Способ получения биогенного кремнезема // Теорет. основы хим. технологии. 2020. Т. 54. № 2. С. 185. [Shcherbakova T.P., Vaseneva I.N. A Biogenic Silica Synthesis Method // Theor. Found. Chem. Eng. 2020. V. 54. № 2. P. 297.]
  14. Li G.H., Rao M.J., Li Q., Peng Z.W., Jiang T. Extraction of cobalt from laterite ores by citric acid in presence of ammonium bifluoride // Trans. Nonferrous Met. Soc. Chin. 2010. V. 20. P. 1517.
  15. Kemp D., Cilliers A.C. Fluorination of rare earth, thorium, and uranium oxides and phosphates from monazite: a theoretical approach // Adv. Mater. Res. 2014. V. 1019. P. 439.
  16. Smorokov A., Kantaev A., Bryankin D., Miklashevich A., Kamarou M., Romanovski V. A novel low-energy approach to leucoxene concentrate desiliconization by ammonium bifluoride solutions // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2023. V. 98. № 36. P. 726.
  17. Laptash N., Maslennikova I. Hydrofluoride decomposition of natural materials including zirconium-containing minerals // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2016. V. 112. P. 012024.
  18. Медянкина И.С., Пасечник Л.А., Сабирзянов Н.А. Особенности фторирования гематита в составе красного шлама // Перспективные материалы. 2016. № 4. С. 67.
  19. Smorokov A., Kantaev A., Bryankin D., Miklashevich A., Kamarou M., Romanovski V. A novel low-energy approach to leucoxene concentrate desiliconization by ammonium bifluoride solutions // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2023. V. 98. № 3. P. 726.
  20. Andreev A.A., Diachenko A.N. Conditions for the production of pigmentary titanium dioxide of rutile and anatase modifications by ilmenite processing with ammonium fluoride // Theor. Found. Chem. Eng. 2009. V. 43. № . P. 707.
  21. Островский Г.М., Лаптева Т.В., Зиятдинов Н.Н. Проектирование оптимальных химико-технологических систем в условиях неопределенности // Теорет. основы хим. технологии. 2014. Т. 48. № 5. С. 527. [Ostrovsky G.M., Lapteva T.V., Ziyatdinov N.N. Optimal design of chemical processes under uncertainty // Theor. Found. Chem. Eng. 2014. V. 48. № 5. P. 583.]
  22. Medyankina I.S., Pasechnik L.A. Hydrofluoride processing of tailings from wet magnetic separation of titanomagnetite to obtain amorphous silicon dioxide // ChemChemTech. 2023. V. 66. № 2. P. 70.
  23. Levenspiel O. Chemical Reaction Engineering. NY: John Wiley & Sons Inc., 1999.
  24. Liu Z.X., Yin Z.L., Xiong S.F., Chen Y.G., Chen Q.Y. Leaching and kinetic modeling of calcareous bornite in ammonia ammonium sulfate solution with sodium persulfate // Hydrometallurgy. 2014. V. 144–145. P. 86.
  25. Dickinson C.F., Heal G.R. Solid–liquid diffusion controlled rate equations // Thermochim. Acta. 1999. V. 340–341. P. 89.
  26. Мурашевич А.Н. Исследование и разработка способа получения белой сажи из кремнезема. Дис. … канд. хим. наук. Минск: Белорусский технол. ин-т им. С.М. Кирова, 1978.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences