20.07.2018
В ходе возведения частного жилого здания и разработке интерьера, необходимо принимать во внимание все требования, которые...


20.07.2018
Биметаллическими радиаторами называют батареи, созданные из нескольких сплавов: стального и алюминиевого. Сталь применяют с целью...


19.07.2018
Гибка металла, в особенности, листового, считается технологичной процедурой, в ходе которой из прокатного листа можно получить ту...


18.07.2018
Металлические изделия самой разной функциональности для краткости называются метизы. Группа охватывает широчайший ассортимент,...


18.07.2018
Сегодня на рынке выбор покрытий для пола является попросту колоссальным, среди самых востребованных вариантов следует отметить...


17.07.2018
Инверсионная крыша является «кровлей наоборот». Если говорить простыми словами, то основным её отличием, сравнивая со стандартной...



Процесс спекания глин с известью и содой

18.06.2018
С химической точки зрения этот процесс принципиально не отличается от процесса спекания только с известью. Дробленая кремнеземистая глиноземсодержащая руда (глина) смешивается с карбонатом кальция и карбонатом натрия в таких соотношениях, чтобы процентный состав этой смеси приблизительно соответствовал (исключая посторонние компоненты) смеси двухкальциевого силиката и алюмината натрия NaAlO2. Затем смесь нагревается и выдерживается при высокой температуре в течение того времени, которое необходимо, чтобы перевести максимальные количества натрия и глинозема в растворимое состояние в разбавленном растворе карбонатов щелочей, а другие компоненты, присутствующие в смеси, сделать минимально растворимыми. Температура при этом не очень высока и не превышает температур, необходимых для спекания с известью. Так же как и ранее, здесь основной функцией извести является связывание кремнезема в соединения, нерастворимые во время выщелачивания глинозема. Фазовые превращения двухкальциевого силиката в том случае, когда он образуется, не ведут к рассыпанию спека в порошок. Спекшаяся масса обычно значительно менее плотная, чем в спеках только с известью. Она довольно хрупкая, пористая и, если не пережжена, легко дробится.

Грим, Мейчин и Брэдли изучали влияние минерального состава глин в этом процессе и пришли к следующим выводам.

Введение углекислого натрия в процесс щелочной экстракции в том виде, как он практикуется в методе спекания с известью, приводит к снижению температуры, при которой глина реагирует с остальными компонентами спека, по сравнению со спеком с одной известью. Хорошее извлечение глинозема в этом процессе получено из разновидностей глин, богатых глиноземом (диаспоровых и бокситовых), при температурах обжига 1000° C. Спеки из каолинитовых глин требуют несколько более высоких температур, в то время как спеки, приготовленные из иллитовых и монтмориллонитовых глин, должны обжигаться при температуре 1200—1300° С для получения хотя бы удовлетворительного извлечения глинозема. Это хорошо согласуется с тем, что каолинит при дегидроксилизации переходит в плохо окристаллизованное состояние, в то время как иллит и монтмориллонит сохраняют свою структуру после дегидратации вплоть до очень высоких температур. Если сырье содержит некоторое количество натрия, то процесс спекания с содой и известью выгоднее простого спекания с известью даже при использовании трехслойных глинистых минералов. Все выводы, касающиеся монтмориллонитов, относятся к глиноземистой разновидности минералов.

Извлечение глинозема из каолинитовых и гиббсит-каолинитовых глин при спекании с известью и содой может достигать 90% в том случае, если они содержат немного железа и лишены примеси других глинистых минералов. Извлечение глинозема из галлуазитовых и монтмориллонитовых глин также может быть выше 90%, но более высокий выход глинозема получить труднее. Наиболее высокий выход глинозема из иллитовых глин на 10—12% ниже, чем из других глинистых минералов. Выход глинозема из глин, состоящих из смеси глинистых минералов, хорошо согласуется с цифрами, вычисленными по их минеральному составу на основе данных по чистым минералам.

Диаспоровые и гиббсит-каолинитовые глины дают почти одинаковый выход глинозема при обжиге как при 1000°С, так и при 1300° С. Чистые каолинитовые глины дают выход глинозема 75% при обжиге до 1000° С, при увеличении температуры обжига до 1100° C и выше он не возрастает. Из монтмориллонитовых глин при температуре обжига до 1100° C глинозем совершенно не извлекается, при 1200°С извлечение составляет 50%, а при 1300° — 90%. Иллитовые глины, подобно монтмориллонитовым, для получения хороших выходов глинозема требуют спекания при температуре выше 1200° С.

В спеках, полученных при температуре 1100° C, увеличение времени выдержки при наивысшей температуре обжига вызывает только небольшое увеличение выхода глинозема из диаспоровых глин, умеренное увеличение из глин, сложенных гиббситом, каолинитом и галлуазитом, и очень резкое улучшение извлечения из иллитовых глин. Независимо от времени выдержки из монтмориллонитовых глин при обжиге до 1100° C глинозем не извлекается совершенно.

Спеки с различными глинистыми минералами, полученные в резко восстановительных условиях, дают одинаковые выходы глинозема со спеками аналогичного состава, обожженными в окислительных условиях.

Наблюдается определенное улучшение выхода глинозема из всяких глин, за исключением глин, содержащих диаспор при увеличении отношения Na2О/Al2O3 от 0,8 до 1,2, хотя иногда были получены и противоположные результаты.

В спеках с каолинитовыми и иллитовыми глинами, в которых отношение CaО/SiO2 меньше 2, выход глинозема намного ниже, но и при отношении выше 2 выход глинозема не велик. Монтмориллонитовые глины в спеках с отношением CaO/SiО2 несколько больше 2 дают резко повышенные выходы глинозема.

Вытяжки из иллитовых и монтмориллонитовых глин содержат несколько больше кремнезема, чем экстракты из других глинистых минералов. Каолинитовые глины, содержащие явную примесь иллита и монтмориллонита, дают вытяжки с более высоким содержанием кремнезема, чем чисто каолинитовые глины, но разница в содержании кремнезема небольшая.

Рентгеновские и оптические данные согласно говорят о том, что в спеках с отношением окиси кальция к кремнекислоте, равным 2, и отношением углекислого натрия к окиси кальция, равным 1, соединение NaAlO2, описанное Браунмиллером и Богом, хорошо развивается только за счет высокоглиноземистых глин (гиббситовых, диаспоровых). В каолинитовых глинах этот алюминат представлен пятикальциевым триалюмина-том, в котором натрий и, возможно, кремнезем присутствуют в виде твердого раствора. В иллитовых и монтмориллонитовых глинах алюминат развивается очень слабо, но состав его почти точно соответствует пятикальциевому три-алюминату.

Алюминат присутствует в спеке в виде неправильных агрегатов и в основной массе, состоящей из отдельных неразличимых кристаллов меньше 1 мк в диаметре.

Избыточное количество натрия по сравнению с отношением Nа2O/А12O3, равным 1, вызывает усиленное развитие алюмината, свойства которого ближе всего отвечают составу NaAlO2.

Двухкальциевый силикат встречается в виде отдельных кристаллов в несколько микронов в диаметре только в спеках, полученных с участием каолинитовых глин. В спеках с иллитовыми или монтмориллонитовыми глинами этот силикат достигает максимальных размеров 20 мк в диаметре. Двухкальциевый силикат присутствует в виде бета-модификации, небольшая часть которой перешла в гамма-модификацию.

В спеках с гиббситовыми и диаспоровыми глинами новые фазы начинают развиваться тотчас же после удаления CO2 и появления CaO и Na2O или, вероятно, даже еще раньше под влиянием воздействия расплава карбоната. Начиная с этого момента, большие количества глинозема извлекаются из спека, делая его относительно низкотемпературным. В спеках из каолинитовых глин развитие новых фаз также начинается до того, как карбонаты будут полностью разрушены. В каолинитовых и гиббситовых глинах новые фазы, по-видимому, образуются непрерывно в интервале нескольких сот градусов без резкого термического эффекта.

В спеках с иллитовыми и монтмориллонитовыми глинами нет интенсивного образования новых фаз до температуры примерно 1200° С; глинозем из таких глин не извлекается до тех пор, пока не будет произведен обжиг выше этой температуры. Кроме того, наблюдается резкая термическая реакция, которая начинается при температуре около 1175° С, соответствующая образованию новых фаз в иллите и монтмориллоните. Это различие термических реакций каолинита, с одной стороны, и иллита и монтмориллонита, с другой, может быть объяснено разницей в характере продуктов дегидратации указанных минералов и разной температурой, необходимой для полного разрушения их структур.

Основная проблема для промышленного применения процессов спекания глин с известью и известью и содой заключается в том, что продукты выщелачивания богаче кремнеземом, чем необходимо для восстановления глинозема до металлического алюминия. Такое затруднение может быть в некоторой степени обойдено очень слабым выщелачиванием спека. Это приведет к большим потерям глинозема в спеке, что невыгодно, хотя спек в дальнейшем может быть использован для некоторых других целей. Он обладает свойствами цемента и может быть использован для производства портланд-цемента. Указывают, что комбинация производства портланд-цемента и извлечения глинозема из глин осуществлена в промышленном масштабе в некоторых скандинавских странах.

Было выполнено большое число работ при попытке найти промышленный процесс удаления кремнезема из продуктов выщелачивания. До сих пор эти попытки, кажется, не увенчались полным успехом.