RU2601608C1 - Method for complex processing boric plaster - Google Patents

Method for complex processing boric plaster Download PDF

Info

Publication number
RU2601608C1
RU2601608C1 RU2015141651/05A RU2015141651A RU2601608C1 RU 2601608 C1 RU2601608 C1 RU 2601608C1 RU 2015141651/05 A RU2015141651/05 A RU 2015141651/05A RU 2015141651 A RU2015141651 A RU 2015141651A RU 2601608 C1 RU2601608 C1 RU 2601608C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
product
production
temperature
calcium
borogypsum
Prior art date
Application number
RU2015141651/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Сергеевич Гордиенко
Софья Борисовна Ярусова
Андрей Владимирович Козин
Валентина Андреевна Степанова
Илья Александрович Шабалин
Ольга Владимировна Гриванова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Владивостокский государственный университет экономики и сервиса (ВГУЭС)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН), Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Владивостокский государственный университет экономики и сервиса (ВГУЭС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН)
Priority to RU2015141651/05A priority Critical patent/RU2601608C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2601608C1 publication Critical patent/RU2601608C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20Silicates
    • C01B33/24Alkaline-earth metal silicates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to processing of calcium-containing industrial wastes of boric production. Method involves treatment of wastes of boric production with alkali metal hydroxide solution with calcium hydrosilicate formation. Treatment is carried out at ratio of solid and liquid phases 1: (7-10), in autoclave at temperature of 110-120 °C, obtained product is washed with water, filtered and dried. Then product is subjected to thermal treatment. Thermal treatment at 850-1,000 °C provides production of wollastonite. Calcination at temperature above 1,150-1,200 °C provides production of hardening additives in concrete.
EFFECT: technical result is increase of target product yield and expanded range of commercial products.
3 cl, 2 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к технологии переработки кальций- и кремнеземсодержащих техногенных отходов борного производства (борогипса) и может быть использовано при производстве гидросиликатов кальция, волластонита, добавок в строительные материалы, сорбентов и калийных удобрений.The invention relates to a technology for processing calcium and silica-containing industrial wastes of boron production (borogypsum) and can be used in the production of calcium hydrosilicates, wollastonite, additives in building materials, sorbents and potash fertilizers.

Актуальность проблемы комплексной переработки борогипса с получением различных функциональных материалов обусловлена тем, что за годы работы предприятий горнорудной и химической промышленности в нашей стране в связи с недостатком эффективных технологий переработки минерального сырья накоплены миллионы тонн техногенных отходов, которые в настоящее время не перерабатываются. В частности, на Дальнем Востоке России, располагающем запасами уникального минерального сырья, общее количество отходов производства борной кислоты - борогипса - составляет более 50 млн. т с ежегодным пополнением шламохранилищ до 800 тыс.т при существующих объемах переработки датолитовых руд на действующем предприятии ЗАО «ГХК Бор».The urgency of the problem of integrated processing of gypsum with obtaining various functional materials is due to the fact that over the years of work of the mining and chemical industries in our country, due to the lack of effective technologies for processing mineral raw materials, millions of tons of technogenic waste have been accumulated that are not currently being processed. In particular, in the Far East of Russia, which has reserves of unique mineral raw materials, the total amount of boric acid production waste - borogypsum - is more than 50 million tons with an annual replenishment of sludge storages of up to 800 thousand tons with the existing volumes of processing of datolithic ores at the existing enterprise of MCC Boron".

Известен способ переработки гипсосодержащего сырья, в качестве которого используют отход борного производства - борогипс [пат. РФ №2324654, опубл. 2008.05.20], включающий его репульпацию, извлечение дигидрата сульфата кальция в пенный продукт флотацией с применением флотационных реагентов, обезвоживание гипса до полугидрата сульфата кальция, его сушку и измельчение. Дигидрат сульфата кальция избирательно извлекают флотацией с применением флотационных реагентов (смеси натриевых солей жирных кислот - олеат, стеарат, пальметат - в количестве 0,1-0,3 кг на тонну шламов борогипса при их весовом соотношении 2:1,5:0,5 соответственно и жидкого натриевого стекла в количестве 0,02-0,05 кг/т шламов борогипса). Доочистку и перевод солей кальция, содержащихся в шламе борогипса, в сульфат кальция осуществляют обработкой пульпы серной кислотой и гидроксидом кальция в интервале pH 2-7; данная операция позволяет отбелить гипс. Получение товарного продукта - полугидрата сульфата кальция - осуществляют обезвоживанием дигидрата сульфата кальция и сушкой продукта в запарочном аппарате - демпфере - с последующим измельчением. Недостатками данного способа являются: многостадийность процесса; применение дополнительных флотационных реагентов; необходимость дополнительной обработки борогипсовой пульпы серной кислотой и гидроксидом кальция, что влечет за собой дополнительные расходы и приводит к износу оборудования вследствие использования агрессивных реагентов. Кроме того, отсутствует острая потребность в получении гипса по указанной схеме, поскольку существует достаточно большое количество как природных, так и техногенных источников его получения.A known method of processing gypsum-containing raw materials, which use waste boron production - borogypsum [US Pat. RF №2324654, publ. 2008.05.20], including its repulpation, extraction of calcium sulfate dihydrate into the foam product by flotation using flotation reagents, dehydration of gypsum to calcium sulfate hemihydrate, its drying and grinding. Calcium sulfate dihydrate is selectively extracted by flotation using flotation reagents (a mixture of sodium salts of fatty acids - oleate, stearate, palmetate - in an amount of 0.1-0.3 kg per ton of borogypsum sludge with a weight ratio of 2: 1.5: 0.5 respectively, and liquid sodium glass in an amount of 0.02-0.05 kg / t of sludge borogypsum). Post-treatment and conversion of calcium salts contained in the sludge of borogypsum to calcium sulfate is carried out by treating the pulp with sulfuric acid and calcium hydroxide in the range of pH 2-7; this operation allows you to bleach gypsum. Obtaining a marketable product - calcium sulfate hemihydrate - is carried out by dehydration of calcium sulfate dihydrate and drying of the product in a steamer - damper - followed by grinding. The disadvantages of this method are: multi-stage process; the use of additional flotation reagents; the need for additional treatment of borogypsum pulp with sulfuric acid and calcium hydroxide, which entails additional costs and leads to equipment wear due to the use of aggressive reagents. In addition, there is no acute need for gypsum according to this scheme, since there is a fairly large number of both natural and man-made sources of its production.

Известен способ получения из борогипса гипсового вяжущего с повышенной прочностью [пат. РФ №2036178, опубл. 1995.05.27], заключающийся во введении суспензии силикатных бактерий, содержащей около (4-6)·108 клеток/мл "Bacillus mucilaginocus" в количестве 10-40 мл на 1 л суспензии борогипса с Т : Ж = 1 : (15-20) перед автоклавной обработкой последней. Микробиологическую обработку борогипса проводят в течение 2-5 суток с барботированием сжатым воздухом. После завершения процесса осадок борогипса обезвоживают на вакуум-фильтрах и подсушивают при 50°C до влажности 5-7%. Подсушенный борогипс брикетируют на гидравлическом прессе при удельном давлении 120 кгс/см2. Варку борогипса проводят насыщенным паром в автоклаве по режиму: подъем давления до 1,3 атм 0,5 ч, изотермическая выдержка при 1,3 атм 3 ч, сброс давления 0,5 ч. После термообработки и сушки гипсовое вяжущее размалывают в двухкамерной мельнице. Недостатками известного способа являются многостадийность и длительность процесса; необходимость использования силикатных бактерий, требующих длительной подготовки, а также высокие энергозатраты и получение монопродукции - гипсового вяжущего. Кроме того, известный способ не позволяет перерабатывать значительные объемы борогипса.A known method of producing gypsum binder from borogypsum with increased strength [US Pat. RF №2036178, publ. 1995.05.27], which consists in the introduction of a suspension of silicate bacteria containing about (4-6) · 10 8 cells / ml of "Bacillus mucilaginocus" in an amount of 10-40 ml per 1 liter of suspension of borogypsum with T: W = 1: (15- 20) before autoclaving the latter. Microbiological treatment of borogypsum is carried out for 2-5 days with sparging with compressed air. After completion of the process, the precipitate of borogypsum is dehydrated on vacuum filters and dried at 50 ° C to a moisture content of 5-7%. The dried borogypsum is briquetted on a hydraulic press at a specific pressure of 120 kgf / cm 2 . Borogypsum is cooked with saturated steam in an autoclave according to the following regime: pressure increase to 1.3 atm 0.5 h, isothermal exposure at 1.3 atm 3 h, pressure relief 0.5 h. After heat treatment and drying, the gypsum binder is ground in a two-chamber mill. The disadvantages of this method are multi-stage and the duration of the process; the need for the use of silicate bacteria that require long preparation, as well as high energy consumption and the production of single products - gypsum binder. In addition, the known method does not allow to process significant volumes of borogypsum.

Известна технология переработки борогипса с получением волластонита и диоксида серы [а.с. СССР 1446129, опубл. 1987.05.23], которая включает термообработку борогипса путем прямого электронагрева при 1250-1300°C в течение 25-30 мин, охлаждение полученного расплава со скоростью 3-5 град/мин и улавливание диоксида серы. Недостатками известной технологии являются многостадийность процесса (предварительная грануляция и дегидратация борогипса), высокие температуры дегидратации (220°C) и термообработки борогипса (1250-1300°C), связанные со значительными энергозатрами.The known technology of processing borogypsum with the production of wollastonite and sulfur dioxide [and.with. USSR 1446129, publ. 1987.05.23], which includes the heat treatment of gypsum by direct electric heating at 1250-1300 ° C for 25-30 minutes, cooling the melt at a speed of 3-5 deg / min and collecting sulfur dioxide. The disadvantages of the known technology are the multi-stage process (preliminary granulation and dehydration of borogypsum), high dehydration temperatures (220 ° C) and heat treatment of borogypsum (1250-1300 ° C) associated with significant energy consumption.

Известен описанный в патенте РФ №2090501, опубл. 1997.09.20 способ переработки кальцийсодержащих отходов производства фосфорных удобрений (фосфогипса) с получением тонкодисперсного волластонита путем гидрохимического взаимодействия кальцийсодержащих отходов с кремнеземсодержащими отходами производства фтористого алюминия в присутствии гидроксидов металлов I и II групп, аммония или их смесей и хлорида натрия при молярном соотношении CaO/SiO2, равном (0,8-1,0):1, СаО/ОН-, равном (0,5-2,0):1, OH-/NaCl, равном (0,5-2,0):1, при температуре 70-100°C в течение 1-3 ч при соотношении твердой и жидкой фаз, равном 1:(3-5), с получением гидросиликата кальция, который отфильтровывают, промывают, сушат и прокаливают при 950-1050°C в течение 40-60 мин. Способ позволяет получить волластонит высокой степени чистоты, белизны и однородности по размерам частиц. К недостаткам известного способа следует отнести необходимость использования исходного сырья двух видов, взятого из двух различных техногенных источников, и двух реагентов, что усложняет способ и повышает себестоимость готовой продукции за счет расходов на транспортировку, к тому же при транспортировке, погрузке и разгрузке техногенного сырья загрязняется окружающая среда.Known described in the patent of the Russian Federation No. 2090501, publ. 1997.09.20 a method for processing calcium-containing wastes for the production of phosphorus fertilizers (phosphogypsum) to produce finely dispersed wollastonite by hydrochemical interaction of calcium-containing wastes with silica-containing wastes from the production of aluminum fluoride in the presence of metal hydroxides of groups I and II, ammonium or mixtures thereof and sodium chloride at a molar ratio of CaO / SiOO in the CaO / SiO molar ratio 2 , equal to (0.8-1.0): 1, CaO / OH - , equal to (0.5-2.0): 1, OH - / NaCl, equal to (0.5-2.0): 1 , at a temperature of 70-100 ° C for 1-3 hours with a ratio of solid and liquid phases equal to 1: (3-5), with a floor cheniem calcium silicate, which is filtered, washed, dried and calcined at 950-1050 ° C for 40-60 min. The method allows to obtain wollastonite of a high degree of purity, whiteness and uniformity in particle size. The disadvantages of this method include the need to use two types of feedstock, taken from two different man-made sources, and two reagents, which complicates the method and increases the cost of the finished product due to transportation costs, moreover, it is polluted during transportation, loading and unloading of man-made materials Environment.

Наиболее близким к заявляемому является описанный в патенте РФ №2550188 способ переработки борогипса путем обработки исходного сырья стехиометрическим количеством гидроксида натрия либо гидроксида калия при соотношении твердой и жидкой фаз 1:(19-20) в течение 1-3 часов при комнатной температуре с получением гидросиликата кальция (CSH), проявляющего сорбционные свойства по отношению к тяжелым металлам.Closest to the claimed is the method described in RF patent No. 2550188 for processing borogypsum by treating the feedstock with a stoichiometric amount of sodium hydroxide or potassium hydroxide with a ratio of solid and liquid phases 1: (19-20) for 1-3 hours at room temperature to obtain hydrosilicate calcium (CSH), exhibiting sorption properties in relation to heavy metals.

Известный способ предусматривает возможность получения только одного товарного продукта, причем с недостаточно высоким выходом, который составляет 60-67%.The known method provides for the possibility of obtaining only one marketable product, and with insufficiently high yield, which is 60-67%.

Задачей изобретения является создание эффективного способа переработки борогипса с возможностью получения нескольких товарных продуктовThe objective of the invention is to create an effective method for processing borogypsum with the possibility of obtaining several commercial products

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении выхода основного целевого продукта при одновременном расширении ассортимента товарной продукции.The technical result, the invention is aimed at, is to increase the yield of the main target product while expanding the range of marketable products.

Указанный технический результат достигается способом переработки борогипса путем его обработки в течение 1-3 часов стехиометрическим количеством гидроксида щелочного металла по уравнению реакции синтеза гидросиликата кальция: с последующим выделением полученного твердого продукта, его промыванием водой при 60-70°C и сушкой при температуре 80-85°C в течение нескольких часов, в котором, в отличие от известного реакцию проводят при соотношении твердой и жидкой фаз Т : Ж = 1 : (7-10) в автоклаве при температуре 110-120°С и давлении 1,5-2,0 атм, при этом полученный продукт подвергают дальнейшей термической обработке.The specified technical result is achieved by the method of processing borogypsum by processing it for 1-3 hours with a stoichiometric amount of alkali metal hydroxide according to the equation for the synthesis of calcium hydrosilicate: followed by isolation of the obtained solid product, washing it with water at 60-70 ° C and drying at a temperature of 80- 85 ° C for several hours, in which, in contrast to the known reaction is carried out at a ratio of solid and liquid phases T: W = 1: (7-10) in an autoclave at a temperature of 110-120 ° C and a pressure of 1.5-2 , 0 atm, with this floor enny product is subjected to further heat treatment.

В одном из вариантов осуществления способа термическую обработку полученного продукта проводят при 850-1000°С в течение 1-2 часов с получением волластонита.In one embodiment of the method, the heat treatment of the resulting product is carried out at 850-1000 ° C for 1-2 hours to obtain wollastonite.

В другом варианте осуществления способа полученный продукт подвергают термической обработке при температуре 1150-1200°С в течение 1-2 часов и измельчают с получением тонкодисперсной упрочняющей добавки в бетон.In another embodiment of the method, the resulting product is subjected to heat treatment at a temperature of 1150-1200 ° C for 1-2 hours and crushed to obtain a finely divided reinforcing additive in concrete.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Отходы производства борной кислоты (борогипса), содержащие дигидрат сульфата кальция CaSO4·2H2O (до 70 мас. %) и аморфный кремнезем SiO2·nH2O (до 30 мас. %), или, в пересчете на окислы СаО и SiO2, в соотношении 0,81:1, смешивают с раствором щелочи, преимущественно KOH либо NaOH. Исходные компоненты берут в стехиометрическом соотношении, необходимом для осуществления реакции образования гидросиликата кальция, согласно уравнениям (1) и (2):Wastes from the production of boric acid (borogypsum) containing calcium sulfate dihydrate CaSO 4 · 2H 2 O (up to 70 wt.%) And amorphous silica SiO 2 · nH 2 O (up to 30 wt.%), Or, in terms of CaO and SiO 2 , in a ratio of 0.81: 1, is mixed with a solution of alkali, mainly KOH or NaOH. The starting components are taken in the stoichiometric ratio necessary for the formation of calcium hydrosilicate, according to equations (1) and (2):

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где k, m, n, q - стехиометрические коэффициенты в приведенных химических уравнениях данного процесса.where k, m, n, q are stoichiometric coefficients in the given chemical equations of this process.

Процесс проводят при соотношении твердой и жидкой фаз Т : Ж=1 : (7-10), регулируя концентрацию щелочи (KOH, NaOH) таким образом, чтобы концентрация в растворе сульфата щелочного металла (K2SO4 либо Na2SO4), образующегося в качестве побочного продукта, не превышала его предельной растворимости.The process is carried out at a ratio of solid and liquid phases T: L = 1: (7-10), adjusting the concentration of alkali (KOH, NaOH) so that the concentration in the solution of alkali metal sulfate (K 2 SO 4 or Na 2 SO 4 ), formed as a by-product, did not exceed its ultimate solubility.

Поскольку эффективность синтеза, осуществляемого при комнатной температуре, невысока, для активизации процесса и увеличения выхода целевой продукции процесс проводят в автоклаве при температуре 110-120°C и давлении 1,5-2,0 атм, при этом выход гидросиликата кальция как основного целевого продукта достигает 95%. Время обработки 1-3 часа.Since the efficiency of the synthesis carried out at room temperature is low, to activate the process and increase the yield of the target product, the process is carried out in an autoclave at a temperature of 110-120 ° C and a pressure of 1.5-2.0 atm, while the output of calcium hydrosilicate as the main target product reaches 95%. Processing time 1-3 hours.

Условия проведения реакции в значительной мере влияют также на структуру и свойства получаемых продуктов, модификация которых определяет их назначение и возможную область применения.The reaction conditions also significantly affect the structure and properties of the products obtained, the modification of which determines their purpose and possible scope.

Образующийся в результате автоклавного синтеза гидросиликат кальция отделяют фильтрованием, промывают водой, нагретой до 60-70°C, фильтруют и сушат при температуре 80-85°С в течение нескольких часов.The calcium hydrosilicate formed as a result of autoclave synthesis is separated by filtration, washed with water heated to 60-70 ° C, filtered and dried at a temperature of 80-85 ° C for several hours.

В зависимости от состава используемого гидроксида, из фильтрата в качестве побочного продукта выделяют сульфат калия, который может найти применение в качестве удобрения, в металлургии и стекольном производстве, либо сульфат натрия, применяемый в производстве синтетических моющих средств, при получении целлюлозы, в текстильной, кожевенной, стекольной промышленности и в цветной металлургии.Depending on the composition of the hydroxide used, potassium sulfate, which can be used as a fertilizer in metallurgy and glass production, or sodium sulfate used in the manufacture of synthetic detergents, in the production of cellulose, in textile, leather, is isolated from the filtrate as a by-product. , glass industry and non-ferrous metallurgy.

Щелочная обработка борогипса в автоклаве при 110-120°C позволяет получить продукт, обладающий выраженной сорбционной активностью по отношению к ионам тяжелых металлов, который может найти применение в качестве сорбента.Alkaline treatment of borogypsum in an autoclave at 110-120 ° C allows to obtain a product with pronounced sorption activity with respect to heavy metal ions, which can be used as a sorbent.

Высушенный гидросиликат кальция прокаливают при 850-1000°C в течение 1-2 ч с получением волластонита. Выход волластонита как целевого продукта в этом случае составляет 85-95%.The dried calcium hydrosilicate is calcined at 850-1000 ° C for 1-2 hours to obtain wollastonite. The yield of wollastonite as the target product in this case is 85-95%.

При прокаливания полученного гидросиликата кальция при температуре 1150-1200°C в течение 1-2 ч с последующим измельчением получают тонкодисперсный порошок на основе волластонита и псевдоволластонита (высокотемпературной модификации волластонита), который может быть использован в качестве добавки в бетон, способствующей увеличению предела прочности бетона при его сжатии и изгибе.By calcining the obtained calcium hydrosilicate at a temperature of 1150-1200 ° C for 1-2 hours, followed by grinding, finely dispersed powder is obtained on the basis of wollastonite and pseudowollastonite (high-temperature modification of wollastonite), which can be used as an additive in concrete, which increases the tensile strength of concrete when it is compressed and bent.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет с высоким выходом получить из техногенных отходов борного производства ряд продуктов, включая волластонит, гидросиликатный сорбент, упрочняющую добавку в бетон, а также в качестве побочных продуктов калийное удобрение либо добавку, применяемую в производстве синтетических моющих средств, при получении целлюлозы, в текстильной, кожевенной, стекольной промышленности и в цветной металлургии.Thus, the proposed method allows a high yield to be obtained from industrial wastes of boron production for a number of products, including wollastonite, hydrosilicate sorbent, a reinforcing additive in concrete, as well as potassium fertilizer or an additive used in the manufacture of synthetic detergents in the production of cellulose , in the textile, leather, glass industry and in non-ferrous metallurgy.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами конкретного осуществления.The proposed method is illustrated by the following examples of specific implementation.

В качестве исходного сырья были взяты отходы борного производства (борогипс) состава (масс. %): SiO2 32,2; СаО 28,4; SO3 31,3; Fe2O3 2,7.Wastes of boron production (borogypsum) of the composition (wt.%) Were taken as feedstock: SiO 2 32.2; CaO 28.4; SO 3 31.3; Fe 2 O 3 2.7.

Синтез проводили в автоклаве Parr Instrument 4848 (USA).The synthesis was carried out in an autoclave Parr Instrument 4848 (USA).

Рентгенограммы полученных продуктов снимали на автоматическом дифрактометре D8 ADVANCE с вращением образца в Cu Kα-излучении. Рентгенофазовый анализ (РФА) проводили с использованием программы поиска EVA с банком порошковых данных PDF-2.X-ray diffraction patterns of the obtained products were recorded on a D8 ADVANCE automatic diffractometer with rotation of the sample in Cu K α radiation. X-ray phase analysis (XRD) was performed using an EVA search program with a PDF-2 powder data bank.

Изучение морфологических характеристик образцов проводили с помощью сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения Hitachi S5500, снабженного приставкой для сканирующей просвечивающей микроскопии и энергодисперсионным спектрометром Thermo Scientific.The morphological characteristics of the samples were studied using a Hitachi S5500 high resolution scanning electron microscope equipped with an attachment for scanning transmission microscopy and an Thermo Scientific energy dispersive spectrometer.

При расчете сорбционной емкости синтезированного продукта (гидросиликата кальция) использовали результаты, полученные методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС) на двулучевом спектрометре SOLAAR Мб (Thermo, США).When calculating the sorption capacity of the synthesized product (calcium hydrosilicate), we used the results obtained by atomic absorption spectrometry (AAS) on a SOLAAR Mb double-beam spectrometer (Thermo, USA).

Специально подготовленные образцы мелкозернистого бетона с полученной предлагаемым способом тонкодисперсной добавкой испытывали на сжатие и изгиб с помощью комбинированной машины типа 1.0244 компании Testing (Германия).Specially prepared samples of fine-grained concrete with the finely dispersed admixture obtained by the proposed method were tested for compression and bending using a combination machine type 1.0244 from Testing (Germany).

Пример 1Example 1

В пластиковый реакционный сосуд вносили навеску борогипса 200 г и добавляли 2000 мл раствора гидроксида калия с концентрацией 40 г/л (Т : Ж = 1 : 10). Синтез проводили при температуре 110°C, давлении 1,5 атм в течение 3 ч. Образовавшийся продукт реакции промывали (70°C), фильтровали и сушили при температуре 85°C в течение 4 часов. Выход гидросиликата кальция при указанных условиях составляет 88,9%. Полученный продукт с удельной поверхностью 46,0 м2 · г-1 использовали в качестве силикатного сорбента для извлечения ионов Cu2+, Mn2+, Zn2+, Ni2+, Cd2+ (условия сорбции: сорбат - хлоридные соли соответствующего металла с начальной концентрацией ионов 200 мкг · мл-1, соотношение твердой и жидкой фаз Т : Ж = 1 : 400, температура 20°C, время сорбции 3 ч). Величины сорбционной емкости силикатного сорбента по отношению к ионам Cu2+, Mn2+, Zn2+, Ni2+, Cd2+ составляют через указанный промежуток времени соответственно 1.2, 0.4, 0.6, 1.35 и 0.63 ммоль · г-1 (степень извлечения 97.8, 28.6, 55.6, 99.3, 87.8%).A 200 g sample of borogypsum was introduced into a plastic reaction vessel and 2000 ml of a potassium hydroxide solution with a concentration of 40 g / l was added (T: W = 1: 10). The synthesis was carried out at a temperature of 110 ° C, a pressure of 1.5 atm for 3 hours. The resulting reaction product was washed (70 ° C), filtered and dried at a temperature of 85 ° C for 4 hours. The yield of calcium hydrosilicate under these conditions is 88.9%. The resulting product with a specific surface area of 46.0 m 2 · g -1 was used as a silicate sorbent for the extraction of Cu 2+ , Mn 2+ , Zn 2+ , Ni 2+ , Cd 2+ ions (sorption conditions: sorbate - chloride salts of the corresponding metal with an initial ion concentration of 200 μg · ml -1 , the ratio of solid and liquid phases T: W = 1: 400, temperature 20 ° C, sorption time 3 hours). The values of the sorption capacity of the silicate sorbent with respect to ions of Cu 2+ , Mn 2+ , Zn 2+ , Ni 2+ , Cd 2+ are 1.2, 0.4, 0.6, 1.35 and 0.63 mmol · g -1 (degree recoveries 97.8, 28.6, 55.6, 99.3, 87.8%).

Для получения волластонита продукт синтеза обжигали при температуре 850°C в течение 2 ч.To obtain wollastonite, the synthesis product was calcined at a temperature of 850 ° C for 2 h.

Для получения добавки в бетон продукт синтеза обжигали при температуре 1200°C в течение 2 ч и измельчали. Результатом введения полученной добавки в мелкозернистый бетон в количестве 3,5% является увеличение предела прочности бетона при сжатии до 35% и при изгибе до 50%.To obtain an additive in concrete, the synthesis product was calcined at a temperature of 1200 ° C for 2 hours and ground. The result of introducing the obtained additive into fine-grained concrete in an amount of 3.5% is an increase in the tensile strength of concrete in compression to 35% and in bending to 50%.

Пример 2Example 2

В пластиковый реакционный сосуд вносили навеску борогипса 200 г и добавляли 1400 мл раствора гидроксида калия с концентрацией 40 г/л (Т : Ж = 1 : 7). Синтез проводили при температуре 120°C (давление 2,0 атм) в течение 1 ч. Образовавшийся продукт реакции промывали (70°C), фильтровали и сушили по примеру 1. Выход гидросиликата кальция при указанных условиях составляет 90,0%. Удельная поверхность полученного продукта составляет 45,0 м2·г-1.A 200 g sample of borogypsum was introduced into a plastic reaction vessel and 1400 ml of a potassium hydroxide solution with a concentration of 40 g / l was added (T: W = 1: 7). The synthesis was carried out at a temperature of 120 ° C (pressure 2.0 atm) for 1 h. The resulting reaction product was washed (70 ° C), filtered and dried in accordance with Example 1. The yield of calcium hydrosilicate under these conditions was 90.0%. The specific surface of the obtained product is 45.0 m 2 · g -1 .

Для получения волластонита продукт синтеза обжигали при температуре 1000°C в течение 1 ч.To obtain wollastonite, the synthesis product was calcined at a temperature of 1000 ° C for 1 h.

На фиг. 1-2 приведены снятые при различном увеличении СЭМ-изображения микрочастиц волластонита, полученного по примеру 2.In FIG. 1-2 shows the SEM images of microparticles of wollastonite obtained in Example 2 taken at various magnifications.

Как видно на представленных изображениях, полученный волластонит состоит из агломератов частиц размером 20-30 мкм, имеющих разнообразную форму. Встречаются единичные игольчатые кристаллы размером от 5 до 30 мкм. Кроме того, в составе образца присутствуют сростки частиц с выраженными гранями, близкими к пластинчатой форме, и массивные сростки частиц (фиг. 2) с развитой пористой поверхностью размером 20-30 мкм.As can be seen in the images presented, the wollastonite obtained consists of agglomerates of particles with a size of 20-30 microns, having a different shape. Single needle crystals from 5 to 30 microns in size are found. In addition, in the composition of the sample there are intergrowths of particles with pronounced faces close to the lamellar shape, and massive intergrowths of particles (Fig. 2) with a developed porous surface of 20-30 microns in size.

Claims (3)

1. Способ переработки борогипса путем его обработки в течение 1-3 часов стехиометрическим количеством гидроксида щелочного металла по уравнению реакции синтеза гидросиликата кальция с последующим выделением полученного твердого продукта, его промыванием водой при 60-70°C и сушкой при температуре 80-85°C, отличающийся тем, что реакцию проводят при соотношении твердой и жидкой фаз, равном 1:(7-10), в автоклаве при температуре 110-120°C и давлении 1,5-2,0 атм, при этом полученный продукт подвергают дальнейшей термической обработке.1. A method of processing borogypsum by treating it for 1-3 hours with a stoichiometric amount of alkali metal hydroxide according to the equation for the synthesis of calcium hydrosilicate, followed by isolation of the resulting solid product, washing it with water at 60-70 ° C and drying at a temperature of 80-85 ° C , characterized in that the reaction is carried out at a ratio of solid and liquid phases equal to 1: (7-10), in an autoclave at a temperature of 110-120 ° C and a pressure of 1.5-2.0 atm, while the resulting product is subjected to further thermal processing. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученный продукт подвергают термической обработке при 850-1000°C в течение 1-2 часов с получением волластонита.2. The method according to p. 1, characterized in that the resulting product is subjected to heat treatment at 850-1000 ° C for 1-2 hours to obtain wollastonite. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученный продукт подвергают термической обработке при температуре 1150-1200°C в течение 1-2 часов и измельчают с получением упрочняющей добавки в бетон. 3. The method according to p. 1, characterized in that the resulting product is subjected to heat treatment at a temperature of 1150-1200 ° C for 1-2 hours and crushed to obtain a hardening additive in concrete.
RU2015141651/05A 2015-09-30 2015-09-30 Method for complex processing boric plaster RU2601608C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141651/05A RU2601608C1 (en) 2015-09-30 2015-09-30 Method for complex processing boric plaster

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141651/05A RU2601608C1 (en) 2015-09-30 2015-09-30 Method for complex processing boric plaster

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2601608C1 true RU2601608C1 (en) 2016-11-10

Family

ID=57278315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015141651/05A RU2601608C1 (en) 2015-09-30 2015-09-30 Method for complex processing boric plaster

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2601608C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2324654C1 (en) * 2006-07-27 2008-05-20 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет" (ДВГУ) Method of recycling gypsiferous raw materials
RU2550188C1 (en) * 2013-12-30 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method for producing silicate sorbent

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2324654C1 (en) * 2006-07-27 2008-05-20 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет" (ДВГУ) Method of recycling gypsiferous raw materials
RU2550188C1 (en) * 2013-12-30 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method for producing silicate sorbent

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АКАТЬЕВА Л.В., Развитие химико-технологических основ процессов переработки сырья для получения силикатов кальция и композиционных материалов, Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. доктора технических наук, Москва, 2014. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2644169C1 (en) Method of recovery of alkali and aluminum during processing of the red mud obtained in the bayer process using liming and carbonization technology
CA2631190C (en) Recovery of rare earth elements
Álvarez-Ayuso et al. Synthesis of ettringite: a way to deal with the acid wastewaters of aluminium anodising industry
Bukhari et al. A comparative study using direct hydrothermal and indirect fusion methods to produce zeolites from coal fly ash utilizing single-mode microwave energy
CN106457235B (en) For the system and method from ardealite removal of impurity and manufacture gypsum adhesive and product
JP5509310B2 (en) Method for simultaneous production of potassium sulfate, ammonium sulfate, magnesium hydroxide and / or magnesium oxide from kainite mixed salt and ammonia
CN104445311B (en) Clean poly-generation preparation method for flyash with high-content silicon dioxide
Zhu et al. Recovery of alkali and alumina from Bayer red mud by the calcification–carbonation method
RU2727382C1 (en) Method of producing magnesium sulphate from magnesium-containing raw material
CN109052446B (en) Method for preparing calcium-aluminum hydrotalcite by using industrial waste residues as raw materials
RU2634017C2 (en) Method for producing magnesium sulphate and iron-oxide pigments from production wastes
CN105350066B (en) A kind of method that ardealite prepares hemihydrate calcium sulfate crystal whisker
CN105084398B (en) A kind of method of asbestos tailings comprehensive utilization
Cao et al. Extraction of alumina from low-grade kaolin in the presence of lime and NaOH via multi-stage hydrothermal process
CN106629806A (en) Method for producing dihydrate gypsum from waste liquid in laterite nickel ore wet process
CN109505003A (en) The method that stainless steel slag wet process microwave leaching prepares calcium sulfate crystal whiskers
RU2601608C1 (en) Method for complex processing boric plaster
US4238459A (en) Chemical beneficiation of phosphatic limestone and phosphate rock with α-hydroxysulfonic acids
Ayala et al. Synthesis of three commercial products from Bayer electrofilter powders
RU2745771C1 (en) Method of producing a gypsum binder from wastes of metallurgical production
JP2024515557A (en) Formation of cement from non-limestone materials.
RU2723787C1 (en) Method for processing gypsum-bearing wastes from boric acid production
Antropova et al. A new method of obtaining potassium magnesium sulfate and magnesium aluminate spinel from synnyrite, a potassium-rich aluminosilicate raw material
KR100555098B1 (en) Manufacturing method of anhydrite
RU2595682C1 (en) Method of producing wollastonite