Исследование поведения продуктов переработки железных руд Лебединского и Коршуновского ГОКов при термической обработке их различными кислотами.
, 11 класс, школа №56, г. Магнитогорск.
Научный руководитель доцент, к. т.н. Минеева Иветта Афанасьевна.
Ускоренный рост промышленного производства влечет за собой столь же ускоренное истощение природных ресурсов и образование отходов, состоящих из отвалов пустой породы, сточных вод, пылегазовых выбросов. Причины образования пылегазовых выбросов изучены недостаточно. Неясно, например, какие вещества и в каком количестве выделяются в результате металлургического и других переделов. Улавливание же пылегазовых выбросов и химическая переработка отходов производства может обеспечить выполнение экологических требований по защите окружающей среды и дать возможность получения ценной продукции.
Нами исследовано поведение неорганических соединений, содержащихся в продуктах переработки железных руд Лебединского и Костомукшского ГОКов, при нагреве их до 10000С в смеси с различными реагентами путем проведения дериватографического анализа.
Для того чтобы определить наличие тяжелых металлов в исследуемом сырье и предсказать возможное поведение их оксидов в процессе металлургической переработки, к исследуемому продукту добавлялись азотная или соляная кислоты и соответствующие смеси нагревались до температуры 10000С.
При нагревании нитратных соединений солей щелочных металлов они переходят в нитриты с отщеплением кислорода в интервале температур 380 – 4000С по реакции:
MeNO3 = 2 MeNO2 + O2
Нитраты металлов, стоящих в ряду напряжений правее меди, разлагаются с образованием свободных металлов по реакции:
AgNO3 = Ag + 2NO2 + O2 tразл. = 4440С
4H[Au(NO3)4]*3H2O = 4Au + 16NO2 + 7O2 + 5H2O tразл. = 720С
Нитраты остальных металлов разлагаются до оксидов по реакции:
2 Pb(NO3)2 = 2 PbO + O2 + 4 NO2
Разложение нитратов железа, алюминия, хрома начинается при температурах 90-1000С; нитратов марганца, кобальта и никеля при температурах 140-1500С и наиболее интенсивно эти процессы идут при температуре 140-2000С.
Температуры испарения металлов, карбонилов металлов, их оксидов и хлоридов приведены в таблице 1, из которой следует, что значительное число хлоридов тяжелых и цветных металлов возгоняется в интервале температур 50-3000С.
Таким образом, зная температуры испарения оксидов и хлоридов металлов, исходя из данных дериватографического анализа, можно предположить об их наличии в обрабатываемом сырье и разработать схему фракционного выделения продуктов из обрабатываемых смесей.
Для проведения дериватографического анализа навеска исследуемого вещества смешивалась с заданными количествами реагента, высушивалась на воздухе и направлялась на дериватографический анализ.
Анализ проводился на приборе венгерской фирмы МОМ системы F. PAIIK и др, в котором навеска смеси, помещенная в платиновый тигель, нагревалась воздухом в течение 50 минут от 250С до 10000С. При этом самописцем фиксировалось изменение массы исходного вещества при нагревании, дифференциальное изменение массы и дифференциальное изменение тепловых эффектов.
В качестве реагентов были взяты: азотная, соляная, щавелевая кислоты в соотношении 1:1.
Как следует из результатов дериватографического анализа, при обработке железных руд, концентратов и хвостов вышеназванных месторождений различными реагентами появляется большое количество летучих соединений, которые в процессе металлургической обработки могут возгоняться в атмосферу, причем наибольшее количество летучих компонентов содержат руда, хвосты и концентраты Костомукшского ГОКа. В связи с этим возникает возможность выделения цветных и редких металлов из руд и хвостов различными химико-термическими или другими способами, позволяющими перед плавкой железа избавиться от нежелательных примесей, а полученные продукты направить на извлечение из них цветных и редких металлов.
