Автоклавний розклад цирконового концентрату в присутностi фториду кальцiю
С целью получения диоксида циркония исследован процесс автоклавного разложенияцирконового концентрата растворами гидроксида натрия в присутствии фторида кальция. Определены оптимальные условия разложения, изучены свойства образующихся продуктов. Показано, что предлагаемый метод позволяет достичь сте...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут газу НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126888 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Автоклавний розклад цирконового концентрату в присутностi фториду кальцiю / Т.В. Павленко, Л.М. Рудковська, А.О. Омельчук, С.Ф. Онiщук // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 5. — С. 50-53. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126888 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Павленко, Т.В. Рудковська, Л.М. Омельчук, А.О. Онiщук, С.Ф. 2017-12-05T16:38:06Z 2017-12-05T16:38:06Z 2010 Автоклавний розклад цирконового концентрату в присутностi фториду кальцiю / Т.В. Павленко, Л.М. Рудковська, А.О. Омельчук, С.Ф. Онiщук // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 5. — С. 50-53. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 0235-3482 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126888 669.053.296:66.046.8 С целью получения диоксида циркония исследован процесс автоклавного разложенияцирконового концентрата растворами гидроксида натрия в присутствии фторида кальция. Определены оптимальные условия разложения, изучены свойства образующихся продуктов. Показано, что предлагаемый метод позволяет достичь степени разложения цирконового концентрата 96–99 %, а также снизить энерго-и ресурсозатраты по сравнению с известными способами переработки. З метою одержання діоксиду цирконію досліджено процес автоклавного розкладу цирконового концентрату розчинами гідроксиду натрію в присутності фториду кальцію. Визначено оптимальні умови процесу розкладу та вивчено хімічні властивості продуктів взаємодії. Показано, що запропонований метод дозволяє досягти ступеня розкладу цирконового концентрату 96–99 %, а також знизити енерго- та ресурсозатрати у порівнянні з відомими способами переробки. The process of zirconium concentrate autoclave decomposition by sodium hydroxide solution at the presence of calcium fluoride for zirconium dioxide production is investigated. The process optimal conditions are determined and the resulting products properties are explored. It is displayed that the proposed method allows to achieve 96–99 % degree of zirconium concentrate decomposition with energy and resources consumption decrease in comparison with known methods. uk Інститут газу НАН України Энерготехнологии и ресурсосбережение Переработка сырья и ресурсосбережение Автоклавний розклад цирконового концентрату в присутностi фториду кальцiю Concentrate Autoclave Decomposition at the Presence of Calcium Fluoride Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Автоклавний розклад цирконового концентрату в присутностi фториду кальцiю |
| spellingShingle |
Автоклавний розклад цирконового концентрату в присутностi фториду кальцiю Павленко, Т.В. Рудковська, Л.М. Омельчук, А.О. Онiщук, С.Ф. Переработка сырья и ресурсосбережение |
| title_short |
Автоклавний розклад цирконового концентрату в присутностi фториду кальцiю |
| title_full |
Автоклавний розклад цирконового концентрату в присутностi фториду кальцiю |
| title_fullStr |
Автоклавний розклад цирконового концентрату в присутностi фториду кальцiю |
| title_full_unstemmed |
Автоклавний розклад цирконового концентрату в присутностi фториду кальцiю |
| title_sort |
автоклавний розклад цирконового концентрату в присутностi фториду кальцiю |
| author |
Павленко, Т.В. Рудковська, Л.М. Омельчук, А.О. Онiщук, С.Ф. |
| author_facet |
Павленко, Т.В. Рудковська, Л.М. Омельчук, А.О. Онiщук, С.Ф. |
| topic |
Переработка сырья и ресурсосбережение |
| topic_facet |
Переработка сырья и ресурсосбережение |
| publishDate |
2010 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Concentrate Autoclave Decomposition at the Presence of Calcium Fluoride |
| description |
С целью получения диоксида циркония исследован процесс автоклавного разложенияцирконового концентрата растворами гидроксида натрия в присутствии фторида кальция. Определены оптимальные условия разложения, изучены свойства образующихся продуктов. Показано, что предлагаемый метод позволяет достичь степени разложения цирконового концентрата 96–99 %, а также снизить энерго-и ресурсозатраты по сравнению с известными способами переработки.
З метою одержання діоксиду цирконію досліджено процес автоклавного розкладу цирконового концентрату розчинами гідроксиду натрію в присутності фториду кальцію. Визначено оптимальні умови процесу розкладу та вивчено хімічні властивості продуктів взаємодії. Показано, що запропонований метод дозволяє досягти ступеня розкладу цирконового концентрату 96–99 %, а також знизити енерго- та ресурсозатрати у порівнянні з відомими способами переробки.
The process of zirconium concentrate autoclave decomposition by sodium hydroxide solution at the presence of calcium fluoride for zirconium dioxide production is investigated. The process optimal conditions are determined and the resulting products properties are explored. It is displayed that the proposed method allows to achieve 96–99 % degree of zirconium concentrate decomposition with energy and resources consumption decrease in comparison with known methods.
|
| issn |
0235-3482 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126888 |
| citation_txt |
Автоклавний розклад цирконового концентрату в присутностi фториду кальцiю / Т.В. Павленко, Л.М. Рудковська, А.О. Омельчук, С.Ф. Онiщук // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2010. — № 5. — С. 50-53. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT pavlenkotv avtoklavniirozkladcirkonovogokoncentratuvprisutnostiftoridukalʹciû AT rudkovsʹkalm avtoklavniirozkladcirkonovogokoncentratuvprisutnostiftoridukalʹciû AT omelʹčukao avtoklavniirozkladcirkonovogokoncentratuvprisutnostiftoridukalʹciû AT oniŝuksf avtoklavniirozkladcirkonovogokoncentratuvprisutnostiftoridukalʹciû AT pavlenkotv concentrateautoclavedecompositionatthepresenceofcalciumfluoride AT rudkovsʹkalm concentrateautoclavedecompositionatthepresenceofcalciumfluoride AT omelʹčukao concentrateautoclavedecompositionatthepresenceofcalciumfluoride AT oniŝuksf concentrateautoclavedecompositionatthepresenceofcalciumfluoride |
| first_indexed |
2025-11-25T04:29:28Z |
| last_indexed |
2025-11-25T04:29:28Z |
| _version_ |
1850503727111208960 |
| fulltext |
Óêðà¿íà çà ïîêëàäàìè öèðêîí³ºâî¿ ñèðîâè-
íè çàéìຠîäíå ç ïðîâ³äíèõ ì³ñöü ó ñâ³ò³ òà ïåð-
øå ñåðåä êðà¿í ÑÍÄ [1]. Îòðèìàíèé ç íå¿ öèð-
êîí³ºâèé êîíöåíòðàò º îñíîâíèì äæåðåëîì äëÿ
âèðîáíèöòâà ä³îêñèäó öèðêîí³þ, öèðêîí³þ òà
ñïîëóê íà éîãî îñíîâ³. Âèá³ð òåõí³÷íî ìîæëè-
âèõ òà åêîíîì³÷íî îáãðóíòîâàíèõ ñïîñîá³â ïåðå-
ðîáêè öèðêîí³ºâî¿ ñèðîâèíè îáìåæåíèé âèñî-
êîþ õ³ì³÷íîþ ñò³éê³ñòþ âèõ³äíèõ ì³íåðàë³â
öèðêîí³þ (íàïðèêëàä, öèðêîíó ZrSiO4 ).
Ñåðåä â³äîìèõ ñïîñîá³â ðîçêëàäó öèðêîíîâî-
ãî êîíöåíòðàòó ðîçð³çíÿþòü ñï³êàííÿ ç ôòîðî-
ñèë³êàòàìè, õëîðóâàííÿ òà ëóæí³ ìåòîäè [2]. Äëÿ
áàãàòüîõ ç íèõ õàðàêòåðí³ áàãàòîñòàä³éí³ ïðîöå-
ñè, ïîâ’ÿçàí³ ç çàñòîñóâàííÿì â íèõ âèñîêîàêòèâ-
íèõ (àãðåñèâíèõ) ðåàãåíò³â, ùî ðîáèòü ö³ òåõíî-
ëî㳿 äîñèòü òðóäîì³ñòêèìè òà åêîëîã³÷íî íåáåç-
ïå÷íèìè. Çà âèìîãàìè ñüîãîäåííÿ îäíèì ç íàé-
âàæëèâ³øèõ êðèòåð³¿â äîñêîíàëîñò³ òåõíîëî㳿 ïå-
ðåðîáêè öèðêîíó º ¿¿ åêîëîã³÷íà áåçïåêà [3].
Âåëèêà ê³ëüê³ñòü äîñë³äæåíü ïðèñâÿ÷åíà
âèâ÷åííþ ïîâåä³íêè öèðêîíó â ëóæíîìó ñåðå-
äîâèù³ â ã³äðîòåðìàëüíèõ óìîâàõ.  [4] ïîêà-
çàíî, ùî öèðêîí âçàºìî䳺 ç ëóãàìè â àâòîêëàâ-
íèõ óìîâàõ ç óòâîðåííÿì öèðêîíîñèë³êàò³â ìå-
òàë³â çã³äíî ð³âíÿííÿ:
ZrSiO4 + 2MeOH = Me2ZrSiO5 + H2O,
äå Ìå — Na, K.
Ïðè òåìïåðàòóðàõ 300–380 �Ñ öèðêîí ðåà-
ãóº ç ðîç÷èíàìè ³íøèõ ëóæíèõ òà ëóæíîçåìåëü-
íèõ ìåòàë³â. Íàïðèêëàä, â³í ðîçêëàäàºòüñÿ
ã³äðîêñèäîì êàëüö³þ ç óòâîðåííÿì ä³îêñèäó
öèðêîí³þ (ZrO2) òà äâîõêàëüö³ºâîãî ñèë³êàòó
(2 CaO·SiO2·5H2O) [5].
Äàíå äîñë³äæåííÿ ïðèñâÿ÷åíå ðîçðîáö³ òà
âèâ÷åííþ ïðîöåñó àâòîêëàâíîãî ðîçêëàäó öèð-
êîíîâîãî êîíöåíòðàòó ðîç÷èíîì ã³äðîêñèäó
íàòð³þ â ïðèñóòíîñò³ ôòîðèäó êàëüö³þ.
Ñóòü öüîãî ìåòîäó ïîëÿãຠâ òîìó, ùî â
ã³äðîòåðìàëüíèõ óìîâàõ öèðêîí âçàºìî䳺 ç ëóãîì
òà ôòîðèäîì êàëüö³þ ç óòâîðåííÿì ôòîðîöèðêî-
íàò³â íàòð³þ òà ñèë³êàò³â êàëüö³þ [6]. Ïðîöåñ
âçàºìî䳿 ìîæíà ïðåäñòàâèòè òàêèì ÷èíîì. Ñïî-
÷àòêó â³äáóâàºòüñÿ âçàºìîä³ÿ ôòîðèäó êàëüö³þ ç
ëóãîì ç óòâîðåííÿì àêòèâíèõ àí³îí³â ôòîðó:
CaF2 + 2 NaOH = Ca(OH)2 + NaF.
 ïðèñóòíîñò³ ã³äðîêñèäó êàëüö³þ, ùî
óòâîðèâñÿ, â³äáóâàºòüñÿ ðîçêëàä öèðêîíó ³
óòâîðåííÿ ôòîðîöèðêîíàò³â íàòð³þ.
ZrSiO4 + Ca(OH)2 + 6 NaF =
= Na2ZrF6 + CaSiO3 + 4 NaOH.
Ïåðåòâîðåííÿ, ùî â³äáóâàþòüñÿ â ïðîöåñ³
âçàºìî䳿 öèðêîíó ç ôòîðèäîì êàëüö³þ â ëóæ-
íîìó ñåðåäîâèù³ ïîÿñíþþòüñÿ õ³ì³÷íèìè âëà-
ñòèâîñòÿìè öèðêîí³þ òà ôòîðèä-³îíó. Âèñîêà
õ³ì³÷íà àêòèâí³ñòü ôòîðèä-³îíó òà çäàòí³ñòü
öèðêîí³þ â³äí³ìàòè éîãî ó áàãàòüîõ õ³ì³÷íèõ
ñïîëóê ïîÿñíþº äîñòàòíüî ëåãêå óòâîðåííÿ ôòî-
50 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 5
ÓÄÊ 669.053.296:66.046.8
Àâòîêëàâíèé ðîçêëàä öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòó
â ïðèñóòíîñò³ ôòîðèäó êàëüö³þ
Ïàâëåíêî Ò.Â., Ðóäêîâñüêà Ë.Ì., Îìåëü÷óê À.Î., Îí³ùóê Ñ.Ô.
²íñòèòóò çàãàëüíî¿ òà íåîðãàí³÷íî¿ õ³ì³¿ ÍÀÍ Óêðà¿íè, Êè¿â
Ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ äèîêñèäà öèðêîíèÿ èññëåäîâàí ïðîöåññ àâòîêëàâíîãî ðàçëîæåíèÿ
öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòà ðàñòâîðàìè ãèäðîêñèäà íàòðèÿ â ïðèñóòñòâèè ôòîðèäà êàëü-
öèÿ. Îïðåäåëåíû îïòèìàëüíûå óñëîâèÿ ðàçëîæåíèÿ, èçó÷åíû ñâîéñòâà îáðàçóþùèõñÿ
ïðîäóêòîâ. Ïîêàçàíî, ÷òî ïðåäëàãàåìûé ìåòîä ïîçâîëÿåò äîñòè÷ü ñòåïåíè ðàçëîæåíèÿ
öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòà 96–99 %, à òàêæå ñíèçèòü ýíåðãî- è ðåñóðñîçàòðàòû ïî
ñðàâíåíèþ ñ èçâåñòíûìè ñïîñîáàìè ïåðåðàáîòêè.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: öèðêîíîâûé êîíöåíòðàò, àâòîêëàâíîå ðàçëîæåíèå, ôòîðîöèðêîíàòû
íàòðèÿ, ãèäðîêñèä íàòðèÿ, ôòîðèä êàëüöèÿ, äèîêñèä öèðêîíèÿ.
Ç ìåòîþ îäåðæàííÿ ä³îêñèäó öèðêîí³þ äîñë³äæåíî ïðîöåñ àâòîêëàâíîãî ðîçêëàäó
öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòó ðîç÷èíàìè ã³äðîêñèäó íàòð³þ â ïðèñóòíîñò³ ôòîðèäó
êàëüö³þ. Âèçíà÷åíî îïòèìàëüí³ óìîâè ïðîöåñó ðîçêëàäó òà âèâ÷åíî õ³ì³÷í³ âëàñòè-
âîñò³ ïðîäóêò³â âçàºìî䳿. Ïîêàçàíî, ùî çàïðîïîíîâàíèé ìåòîä äîçâîëÿº äîñÿãòè
ñòóïåíÿ ðîçêëàäó öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòó 96–99 %, à òàêîæ çíèçèòè åíåðãî- òà ðå-
ñóðñîçàòðàòè ó ïîð³âíÿíí³ ç â³äîìèìè ñïîñîáàìè ïåðåðîáêè.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: öèðêîíîâèé êîíöåíòðàò, àâòîêëàâíèé ðîçêëàä, ôòîðîöèðêîíàòè
íàòð³þ, ã³äðîêñèä íàòð³þ, ôòîðèä êàëüö³þ, ä³îêñèä öèðêîí³þ.
� Ïàâëåíêî Ò.Â., Ðóäêîâñüêà Ë.Ì., Îìåëü÷óê À.Î., Îí³ùóê Ñ.Ô., 2010
ðîöèðêîíàòó íàòð³þ. Öüîìó òàêîæ ñïðèÿº óòâî-
ðåííÿ ï³ä ÷àñ âçàºìî䳿 íåðîç÷èííèõ ñïîëóê
êàëüö³þ ç êðåìíåçåìîì — ñèë³êàò³â êàëüö³þ.
Îòðèìàí³ â ðåçóëüòàò³ ðîçêëàäó öèðêîíó
ôòîðîöèðêîíàòè íàòð³þ ëåãêî ðîç÷èíÿþòüñÿ ó
ðîçáàâëåíèõ ì³íåðàëüíèõ êèñëîòàõ. Íàñë³äêîì
öüîãî º ìîæëèâ³ñòü â³äíîñíî ïðîñòîãî îòðèìàí-
íÿ ê³íöåâîãî ïðîäóêòó ðîçêëàäó öèðêîíîâîãî
êîíöåíòðàòó — ä³îêñèäó öèðêîí³þ. Äëÿ ðîçêëà-
äó öèðêîíó ìîæå áóòè âèêîðèñòàíèé ôòîðèä
êàëüö³þ ïðèðîäíîãî ÷è ñèíòåòè÷íîãî ïîõîäæåí-
íÿ (ôëþîðèò), à òàêîæ òîé, ùî ïîòðàïëÿº ó
â³äõîäè ïðè âèðîáíèöòâ³ öèðêîí³þ ìåòîäîì
êàëüö³ºòåð쳿 [2].
Äëÿ äîñë³äæåííÿ ïðîöåñó àâòîêëàâíîãî
ëóæíîãî ðîçêëàäó öèðêîíîâî¿ ñèðîâèíè â ïðè-
ñóòíîñò³ ôòîðèäó êàëüö³þ áóëî âèáðàíî êîí-
öåíòðàò òàêîãî õ³ì³÷íîãî ñêëàäó, % (ìàñ.):
ZrO2 — 67,0; SiO2 — 31,4; HfO2 — 1,5. Ó íå-
âåëèê³é ê³ëüêîñò³ â íüîìó ïðèñóòí³ òàêîæ Ti,
Cu, Y, Yb. Âèâ÷åííÿ ðîçêëàäó ñèðîâèíè ïðîâî-
äèëè òàêèìè ìåòîäàìè àíàë³çó: õ³ì³÷íèì, ñïåê-
òðàëüíèì òà ðåíòãåíîôàçîâèì.
Ïðîöåñ ðîçêëàäó öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòó
âèêîíóâàëè íà àâòîêëàâíîìó óñòàòêóâàíí³, ùî
ñêëàäàëîñÿ ç 6-òè àâòîêëàâ³â îá’ºìîì 100 ìë,
ôóòåðîâàíèõ ³ç ñåðåäèíè í³êåëåâèìè âñòàâêàìè
(ðèñóíîê).
 àâòîêëàâè çàâàíòàæóâàëè ðîçðàõîâàí³ íà-
âàæêè öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòó, ôòîðèäó
êàëüö³þ òà ðîç÷èí ã³äðîêñèäó íàòð³þ ³ âèòðèìó-
âàëè ïðè çàäàí³é òåìïåðàòóð³ ïðîòÿãîì ïåâíîãî
÷àñó. ϳñëÿ çàê³í÷åííÿ òåðìîñòàòóâàííÿ àâòî-
êëàâè îõîëîäæóâàëè ïðîòî÷íîþ âîäîþ ³
ðîçä³ëÿëè òâåðäó òà ð³äêó ôàçè. Òâåðäó ôàçó
ïðîìèâàëè ãàðÿ÷îþ âîäîþ â³ä íàäëèøêó ëóãó,
à ïîò³ì âèñóøóâàëè ïðè òåìïåðàòóð³ 100–
105 �Ñ, âèçíà÷àëè õ³ì³÷íèé òà ôàçîâèé ñêëàä.
Ðåíòãåíîôàçîâèé àíàë³ç âèêîíóâàëè íà äèôðàê-
òîìåòð³ ÄÐÎÍ-3Ì ç CuÊ�-âèïðîì³íþâàííÿì.
Òâåðäó ôàçó àíàë³çóâàëè ç ìåòîþ âèçíà÷åííÿ
ñòóïåíþ ðîçêëàäó öèðêîíó òà ñêëàäó ïðîäóêò³â
âçàºìî䳿 öèðêîíó ç ôòîðèäîì êàëüö³þ â ëóæ-
íîìó ñåðåäîâèù³. гäêó ôàçó àíàë³çóâàëè íà
âì³ñò ó í³é öèðêîí³þ, à òàêîæ SiO4
4– òà F–.
Âèâ÷åíî çàëåæí³ñòü ñòóïåíÿ ðîçêëàäó êîí-
öåíòðàòó â³ä òðèâàëîñò³ àâòîêëàâóâàííÿ ïðè
ð³çíèõ êîíöåíòðàö³ÿõ âèõ³äíîãî ëóãó. Äîñë³ä-
æåííÿ ïðîâîäèëè ïðè òåìïåðàòóðàõ 300 �Ñ òà
320 �Ñ, çì³íþþ÷è êîíöåíòðàö³þ ëóæíîãî ðîç÷è-
íó â³ä 200 ã/äì3 äî 700 ã/äì3 Na2O. Òðè-
âàë³ñòü àâòîêëàâóâàííÿ ñêëàäàëà 1–6 ãîä.
Ñï³ââ³äíîøåííÿ ð³äêå : òâåðäå (Ð : Ò) çàäàâàëè
â ìåæàõ 4 : 1 òà 5 : 1.
Àíàë³ç ð³äêî¿ ôàçè ïîêàçàâ, ùî ó
ô³ëüòðàòàõ ïîâí³ñòþ â³äñóòí³é öèðêîí³é, à êîí-
öåíòðàö³ÿ SiO4
4– òà F– â³äïîâ³äຠðîç÷èííîñò³
Na4SiO4 òà NaF ó êîíöåíòðîâàíèõ ëóæíèõ ðîç-
÷èíàõ. Õ³ì³÷íèé ñêëàä ïðîäóêò³â ðîçêëàäó öèð-
êîíîâîãî êîíöåíòðàòó âèçíà÷àëè íàñòóïíèì ÷è-
íîì. Íàâàæêó ðîç÷èíÿëè ó ðîçâåäåí³é ñîëÿí³é
êèñëîò³ (2–5 %) òà àíàë³çóâàëè íà âì³ñò ó í³é
ZrO2, SiO2, CaO, Na2O, âòðàòè ìàñè ïðè ïðî-
æàðþâàíí³ ïðè 1000 �Ñ (ÂÏÏ), F–, âèçíà÷àëè
òàêîæ íåðîç÷èííèé çàëèøîê öèðêîíó äëÿ ðîç-
ðàõóíêó ñòóïåíþ éîãî ðîçêëàäó. Çà ñòóï³íü
ðîçêëàäó öèðêîíó ïðèéìàëè ÷àñòêó öèðêîí³þ,
ÿêà ïåðåéøëà ó ðîç÷èí ïðè îáðîáö³ ïðîá îñàä³â
ñóì³øøþ ñ³ð÷àíî¿ òà ïëàâèêîâî¿ êèñëîò ïðè
íàãð³âàíí³ äî çàãàëüíîãî âì³ñòó éîãî â
äîñë³äæóâàíèõ çðàçêàõ.
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 5 51
Çàãàëüíèé âèãëÿä åêñïåðèìåíòàëüíî¿ àâòîêëàâíî¿ óñòàíîâêè
(à) (1 — àâòîêëàâè; 2 — íàãð³âàëüí³ åëåìåíòè; 3 —
êàðóñåëüíà ì³øàëêà; 4 — êîðïóñ òåðìîñòàòó; 5 — êðèøêà
òåðìîñòàòó) òà áóäîâà ¿¿ êîì³ðêè (á) (1 — êîðïóñ àâòîêëàâó;
2 — í³êåëåâà ã³ëüçà; 3 — ãåðìåòèçóþ÷èé çàòâîð; 4 —
êðèøêà àâòîêëàâó; 5 — óù³ëüíþþ÷èé ãâèíò).
Òàáëèöà 1
¹¹
äîñë³äó
Êîíöåí-
òðàö³ÿ,
ã/äì3
NaOH
Âì³ñò ó ô³ëüòðàò³, ã/äì3 Âì³ñò ó òâåðä³é ôàç³, % (ìàñ.) Íåðîçêëàäå-
íèé çàëèøîê,
%
Ñòóï³íü
ðîçêëàäó, %Nà2O SiO2 F– ZrO2 SiO2 CaO Na2O ÂÏÏ F–
1 515 239 0,2 0,9 13,6 9,2 27,4 7,1 11,1 16,5 16,0 40,4
2 750 412 2,1 0,8 18,9 7,7 20,6 14,8 7,7 27,7 5,7 71,7
3 880 523 1,8 0,7 19,2 7,7 23,0 16,0 10,4 23,6 4,6 79,8
4 515 í/à í/à í/à 25,0 14,9 20,0 14,0 8,0 18,5 1,2 96,0
5 750 465 1,3 1,9 24,0 14,5 20,4 16,2 10,0 18,0 0,9 97,8
6 880 502 1,8 1,2 23,6 16,2 19,3 16,2 9,5 18,0 0,5 99,0
Ïðèì³òêà. Òåìïåðàòóðà çðàçê³â ¹¹1–3 — 300 �Ñ, ¹¹ 4–6 — 320 �Ñ. í/à — çðàçêè íå àíàë³çóâàëèñü çà â³äñóòí³ñòþ
ð³äêî¿ ôàçè.
Õ³ì³÷íèé ñêëàä ïðîäóêò³â âçàºìî䳿 öèðêî-
íîâîãî êîíöåíòðàòó ç ôòîðèäîì êàëüö³þ â ëóæ-
íîìó ñåðåäîâèù³ òà ñòóï³íü éîãî ðîçêëàäó íàâå-
äåíî â òàáë.1. Òðèâàë³ñòü àâòîêëàâóâàííÿ 6 ãîä.
Ç ïðèâåäåíèõ äàíèõ âèäíî, ùî ï³äâèùåííÿ
òåìïåðàòóðè ç 300 �Ñ äî 320 �Ñ äîçâîëÿº ïðàê-
òè÷íî ïîâí³ñòþ ðîçêëàñòè êîíöåíòðàò òà äîñÿã-
òè ñòóïåíþ ðîçêëàäó 99 % (äîñë³äè ¹¹4–6).
ϳäâèùåííÿ êîíöåíòðàö³¿ ëóãó ç 400 ã/äì3 äî
680 ã/äì3 Na2O ñïðèÿº çá³ëüøåííþ ñòóïåíþ
ðîçêëàäó êîíöåíòðàòó ç 40,4 äî 79,8 % ïðè òåì-
ïåðàòóð³ 300 �Ñ. Ïðè òåìïåðàòóð³ 320 �Ñ çíà÷-
íîãî âïëèâó êîíöåíòðàö³¿ ëóãó íà ñòóï³íü ðîçê-
ëàäó öèðêîíó íå ñïîñòåð³ãàºòüñÿ. Òàêèì ÷èíîì,
ìîæíà çðîáèòè âèñíîâîê, ùî ïðîâåäåííÿ ðîçê-
ëàäó öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòó ïðè 320 �Ñ äîç-
âîëÿº äîñÿãòè âèñîêîãî ñòóïåíþ ðîçêëàäó ïðè
ïîð³âíÿíî íåâèñîêèõ êîíöåíòðàö³ÿõ âèõ³äíîãî
ëóæíîãî ðîç÷èíó (400 ã/äì3 Na2O).
Ðåíòãåíîôàçîâèé àíàë³ç ïðîäóêò³â ðîçêëà-
äó öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòó ïîêàçàâ, ùî îñ-
íîâí³ ôàçè â³äïîâ³äàþòü êîìïëåêñíèì ñïîëóêàì
öèðêîí³þ ç ôòîðîì — Na7Zr6F31, Na2ZrF6 òà
ñèë³êàòàì êàëüö³þ ñêëàäó — CaSiO3·nH2O. Çà-
ëåæí³ñòü ôàçîâîãî ñêëàäó ïðîäóêò³â â³ä êîí-
öåíòðàö³¿ âèõ³äíîãî ëóãó íàâåäåíà â òàáë.2.
Âèÿâëåíî, ùî â çàëåæíîñò³ â³ä êîíöåí-
òðàö³¿ âèõ³äíîãî ëóæíîãî ðîç÷èíó óòâîðþþòüñÿ
ôòîðîöèðêîíàòè íàòð³þ çì³ííîãî ñêëàäó. Çîê-
ðåìà, ïðè ÑNaOH = 400–700 ã/äì3 Na2O ñïî-
ñòåð³ãàºìî óòâîðåííÿ ôàçè Na7Zr6F31, à ïðè
ÑNaOH = 200–350 ã/äì3 Na2O–Na2ZrF6. Öå
ìîæíà ïîÿñíèòè òèì, ùî ãåêñàôòîðîöèðêîíàò
íàòð³þ Na2ZrF6 º íàéá³ëüø ñò³éêîþ ñïîëóêîþ â
ïîð³âíÿíí³ ç ³íøèìè ñêëàäíèìè ñïîëóêàìè, ³
çíà÷íî ëåãøå êðèñòàë³çóºòüñÿ â äîñë³äæóâàíèõ
ðîç÷èíàõ [7].
Ñïîëóêà Na7Zr6F31 ç â³äíîøåííÿì F : Zr =
5,167 ìຠðîìáîåäðè÷íó åëåìåíòàðíó êîì³ðêó ç
ïàðàìåòðàìè à = 0,8569 ìêì, òà � = 107�21�. Ãî-
ëîâíîþ ñòðóêòóðíîþ îäèíèöåþ ó êðèñòàë³
Na7Zr6F31 º êâàäðàòíà àíòèïðèçìà, â ÿê³é â³ñ³ì
àòîì³â ôòîðó ðîçòàøîâàí³ íàâêîëî àòîìó öèð-
êîí³þ [7].
Ãåêñàôòîðîöèðêîíàò íàòð³þ Na2ZrF6 º
íàéá³ëüø ñò³éêîþ ñïîëóêîþ, ÿêà ëåãêî êðè-
ñòàë³çóºòüñÿ ó ðîç÷èí³, äå ïðèñóòí³ ³îíè ôòîðó,
öèðêîí³þ òà íàòð³þ â ê³ëüêîñò³, äîñòàòí³é äëÿ
óòâîðåííÿ ñîëåé öèðêîí³þ [7].
Äàí³ ðåíòãåíîôàçîâîãî àíàë³çó ïðîäóêò³â
âçàºìî䳿 öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòó ç ôòîðè-
äîì êàëüö³þ â ëóæíîìó ñåðåäîâèù³ íàâåäåíî
â òàáë.3.
Âñòàíîâëåíî, ùî âàæëèâîþ îñîáëèâ³ñòþ
òâåðäèõ ôàç, ÿê³ óòâîðþþòüñÿ â ðåçóëüòàò³
âçàºìî䳿 öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòó â ëóæíèõ
ðîç÷èíàõ ç ôòîðèäîì êàëüö³þ º ¿õíÿ âëà-
ñòèâ³ñòü ëåãêî ðîç÷èíÿòèñÿ â ðîçâåäåíèõ
ì³íåðàëüíèõ êèñëîòàõ (2–5 %) ïðè íàãð³âàíí³.
Äàíà îñîáëèâ³ñòü ìîæå ñïðèÿòè á³ëüø ëåãê³é
ïåðåðîáö³ öèðêîí³ºâèõ êîíöåíòðàò³â, øëÿõîì
îñàäæåííÿ ç îòðèìàíèõ êèñëèõ ðîç÷èí³â
52 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 5
Òàáëèöÿ 2
¹ ¹
äî-
ñë³äó
Êîíöåí-
òðàö³ÿ
âèõ³äíîãî
ëóãó,
ã/äì3
Na2O
Ôàçîâèé ñêëàä ïðîäóêò³â
ðîçêëàäó
Êîíöåíòðàö³ÿ
ñîëÿíî¿ êè-
ñëîòè, (%)
1 680 Na7Zr6F31 + CaSiO3 2
2 600 Na7Zr6F31 + CaSiO3 2
3 400 Na7Zr6F31 + CaSiO3 + Na2ZrF6 2–5
4 350 Na2ZrF6 + ñë.ZrO2 + CaSiO3 5
5 300 Na2ZrF6 + ñë.ZrO2 + CaSiO3 5
6 250 Na2ZrF6 + ZrO2 + CaSiO3 10
7 200 Na2ZrF6 + ZrO2 + CaSiO3 10
Òàáëèöÿ 3
Ôàçà Na7Zr6F31 Ôàçà Na2ZrF6
2 � ², % 2 � ², %
18,0 78 19,5 19
21,9 20 20,8 18
25,5 26 22 12
28,3 100 27,1 100
31,6 25 29,7 38
32,7 23 31,1 46
33,9 34 32,7 14
44,4 12 34,7 24
47,0 76 44,4 14
48,8 11 47,0 29
52,7 18 – –
59,3 20 – –
Òàáëèöÿ 4. Ïîð³âíÿííÿ ìåòîä³â ïåðåðîáêè öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòó
Ðåàãåíòè äëÿ
ðîçêëàäó
Êîíöåíòðàö³ÿ
ëóãó, .% (âàã.) Ò, �Ñ Òðèâàë³ñòü àâòîêëà-
âóâàííÿ, ãîä Ð : Ò Ôàçîâèé ñêëàä
ïðîäóêò³â âçàºìî䳿 Ðîç÷èíí³ñòü îñàä³â
NaOH [8] 70 320 288 11 : 1 Na2ZrSiO5 Êîíö. H2SO4
80 320 530 68 : 1 Na2ZrO3 5 % HCl
NaOH + CaF2* 33 320 6 5 : 1 Na2ZrF6 + CaSiO3 2–5 % HCl
50 320 6 5 : 1 Na7Zr6F31 + CaSiO3 2 % HCl
* – çà çàïðîïîíîâàíèì ìåòîäîì.
ã³äðîêñèäó öèðêîí³þ òà ïîäàëüøèì ïðîæàðþ-
âàííÿì éîãî äëÿ îòðèìàííÿ ä³îêñèäó öèðêîí³þ.
Ïðè ïîð³âíÿíí³ îòðèìàíèõ òà ë³òåðàòóðíèõ
äàíèõ (òàáë.4) ìîæíà çðîáèòè âèñíîâîê, ùî çà-
ïðîïîíîâàíèé ìåòîä ðîçêëàäó öèðêîíîâîãî êîí-
öåíòðàòó ôòîðèäîì êàëüö³þ çà ðàõóíîê
ñóòòºâîãî ñêîðî÷åííÿ òðèâàëîñò³ ïðîöåñó òà
çìåíøåííÿ ìàòåð³àëüíèõ ïîòîê³â â ê³ëüêà ðàç³â,
à òàêîæ ìîæëèâîñò³ çàñòîñóâàííÿ â³äõîä³â âè-
ðîáíèöòâà öèðêîí³þ º á³ëüø åíåðãî- òà ðåñóð-
ñîçáåð³ãàþ÷èì ìåòîäîì ïåðåðîáêè â ïîð³âíÿíí³
ç ³íøèìè ñïîñîáàìè ïåðåðîáêè.
Ãîëîâíîþ îçíàêîþ çàïðîïîíîâàíîãî òåõíî-
ëîã³÷íîãî ïðîöåñó º â³äñóòí³ñòü àãðåñèâíèõ ôòî-
ðèäíèõ ñïîëóê, òàêèõ ÿê, HF, SiF4, àáî F2, à
âèõ³äíèé ðåàãåíò — ôòîðèä êàëüö³þ — òâåðäà
êðèñòàë³÷íà ðå÷îâèíà.
Âèñíîâêè
Ïîêàçàíî, ùî çàâäÿêè âèñîê³é ñïîð³äíåíîñò³
öèðêîí³þ äî ôòîðó ðîçêëàä öèðêîíîâîãî êîí-
öåíòðàòó ã³äðîòåðìàëüíèì ìåòîäîì äîö³ëüíî âè-
êîíóâàòè â ïðèñóòíîñò³ ôòîðèäó êàëüö³þ. ßê
ôòîðóþ÷èé àãåíò äëÿ ðîçêëàäó êîíöåíòðàòó ìî-
æå áóòè âèêîðèñòàíèé ñèíòåòè÷íèé ôòîðèä
êàëüö³þ àáî éîãî ñïîëóêè, ùî óòâîðþþòüñÿ ïðè
êàëüö³éòåðì³÷íîìó â³äíîâëåíí³ öèðêîí³þ.
Âèçíà÷åíî îïòèìàëüí³ óìîâè òà ñòóïåí³
ðîçêëàäó öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòó àâòîêëàâíèì
ìåòîäîì â ïðèñóòíîñò³ ôòîðèäó êàëüö³þ: òåìïå-
ðàòóðà ïðîöåñó — 320 �Ñ, òðèâàë³ñòü àâòîêëàâó-
âàííÿ 6 ãîä, êîíöåíòðàö³ÿ âèõ³äíîãî ëóãó —
400–500 ã/äì3 ïî Na2O. Ñòóï³íü ðîçêëàäó êîí-
öåíòðàòó ïðè äàíèõ óìîâàõ ñêëàäຠ96–99 %.
Âèÿâëåíî, ùî ê³íöåâèì ïðîäóêòîì ðîçêëà-
äó ZrSiO4 º ä³îêñèä öèðêîí³þ, ùî ìîæå áóòè
ïðèäàòíèì äëÿ âèêîðèñòàííÿ â õ³ì³÷í³é ïðîìè-
ñëîâîñò³ àáî ïðè âèðîáíèöòâ³ îïòè÷íèõ ìà-
òåð³àë³â, ôóíêö³îíàëüíî¿ êåðàì³êè, òîùî.
Ñïèñîê ë³òåðàòóðè
1. Àæàæà Â.Ì., Âüþãîâ Ï.Í., Ëàâðèíåíêî Ñ.Ä. è
äð. Öèðêîíèé è åãî ñïëàâû : Òåõíîëîãèè
ïðîèçâîäñòâà, îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ (Îáçîð). —
Õàðüêîâ : ÍÍÖ ÕÔÒÈ, 1998. — 89 ñ.
2. Ìåòàëëóðãèÿ öèðêîíèÿ è ãàôíèÿ / Ïîä ðåä.
Íåõàìêèíà Ë.Ã. — Ì. : Ìåòàëëóðãèÿ, 1979. — 208 ñ.
3. Íåõàìêèí Ë.Ã., Öûëîâ Þ.À. Îá ýêîëîãè÷åñêîé
îöåíêå òåõíîëîãè÷åñêèõ ñõåì ïåðåðàáîòêè öèðêîíà
// Öâ. ìåòàëëû. — 1989. — ¹ 9. — Ñ. 81–84.
4. ×óõëàíöåâ Â.Ã., Ìàøêîâ Þ.Ñ. Î âçàèìîäåéñòâèè
öèðêîíà ñ åäêèìè ùåëî÷àìè â ãèäðîòåðìàëüíûõ
óñëîâèÿõ // Æóðí. íåîðã. õèìèè. — 1964. —
Ò. 9, ¹ 6. — Ñ. 1492–1493.
5. ×óõëàíöåâ Â.Ã., Ãàëêèí Þ.Ì. Ãèäðîòåðìàëüíîå
âçàèìîäåéñòâèå öèðêîíà ñ Ca(OH)2 è Mg(OH)2
// Æóðí. íåîðã.õèìèè. — 1967. — Ò. 12, ¹ 12.
— Ñ. 3269–3272.
6. Ïàò. 40810 Óêð., ÌÏÊ Ñ 22 Â 3/00, Ñ 01G 25/00.
Ñïîñ³á ðîçêëàäàííÿ öèðêîíîâîãî êîíöåíòðàòó /
Ò.Â.Ïàâëåíêî, Ë.Ì.Ðóäêîâñüêà, Ð.Ã.Ïàí÷åíêî òà
³í. — Îïóáë. 27.04.09, Áþë. ¹ 8.
7. Ãîäíåâà Ì.Ì., Ìîòîâ Ä.Ë. Õèìèÿ ôòîðèñòûõ
ñîåäèíåíèé öèðêîíèÿ è ãàôíèÿ. — Ë. : Íàóêà,
1971. — 115 ñ.
8. ×óõëàíöåâ Â.Ã., Àëÿìîâñêàÿ Ê.Â. Ïîâåäåíèå
öèðêîíîñèëèêàòîâ íàòðèÿ â ðàñòâîðàõ NaOH ïðè
320 �Ñ // Æóðí. íåîðã.õèìèè. — 1971. — Ò. 16,
¹ 4. — Ñ. 991—996.
Íàä³éøëà äî ðåäàêö³¿ 18.06.09
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2010. ¹ 5 53
Zirconium Concentrate Autoclave Decomposition
at the Presence of Calcium Fluoride
Pavlenko T.V., Rudkovska L.M., Omelchuk A.O, Onishchuk S.F.
Institute of General and Inorganic Chemistry of NASU, Kiev
The process of zirconium concentrate autoclave decomposition by sodium hydroxide solu-
tion at the presence of calcium fluoride for zirconium dioxide production is investigated.
The process optimal conditions are determined and the resulting products properties are
explored. It is displayed that the proposed method allows to achieve 96–99 % degree of
zirconium concentrate decomposition with energy and resources consumption decrease in
comparison with known methods.
Key words: zirconium concentrate, autoclave decomposition, sodium fluorozirconates, so-
dium hydroxide, calcium fluoride, zirconium dioxide.
Received June 18, 2009
|