Главная страница
Сведения об авторах

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПИЩЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРИ ОТТИРКЕ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ПЛЕНОК В ПРОЦЕССЕ ОБОГАЩЕНИЯ КВАРЦЕВОГО ПЕСКА

Бондаренко С. Н., Научно-исследовательский институт строительных материалов, Минск, Беларусь
Шабловский В. О., Тучковская А. В., Пап О. Г., Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета, Минск, Беларусь
Бондаренко Т. В., Научно-исследовательский институт биоорганической химии Национальной академии наук Республики Беларусь, Минск, Беларусь

Во всем мире месторождения, имеющие запасы высококачественных кварцевых песков, для использования которых не надо проводить обогащения, все более и более истощаются. Поэтому в большинстве стран кварцевые пески как для литейного, так и стекольного производства предварительно обогащают на специализированных предприятиях.
Общим требованием ко многим сырьевым материалам, содержащим диоксид кремния, является их чистота и однородность состава. Наличие некоторых примесей в составе кварцевого песка — узловая проблема при определении возможности его использования в промышленности. Например, критерием пригодности кварцевого песка для производства качественного прозрачного стекла считается низкое содержание в нем оксидов железа, которое регламентируется требованиями ГОСТ 22551-77 в соответствии с преимущественной областью применения стекла. На практике задача обогащения природного кварцевого песка с содержанием SiO₂ более 98% сводится к максимальному снижению содержания оксидов железа в обогащаемом сырье.
Схемы обогащения кварцевых песков и песчаников чрезвычайно разнообразны, однако при их реализации необходимо учитывать связь между характером технологической схемы, содержанием основного компонента (SiO₂) и распределением железа (Fe₂O₃) между основными группами железоносителей.
Как показывает практика обогащения, для каждого типа природных песков можно подобрать схемы и режимы, которые в зависимости от форм физико-химического связывания железа в минералогических компонентах сырья обеспечивают получение целевого концентрата требуемого качества.
Наиболее трудно удаляются железосодержащие загрязняющие примеси, которые присутствуют в виде прочной оксидной и/или гидроксидной пленки, обволакивающей зерна кварца, и адсорбированные на поверхности песчинок гидроксиды, а также другие кислородсодержащие соединения железа.
Практика эксплуатации разрабатываемых месторождений показывает, что качество кварцевого песка с учетом возможности обогащения, и в частности эффективного удаления железосодержащих примесей, недооценивается. Эта недооценка обусловлена формальной интерпретацией геологических данных по общему содержанию в исходном природном сырье Fe₂O₃. Для выбора эффективной схемы обогащения сырья более важным оказывается не количественное содержание оксидов железа, а то, в каком виде эти соединения находятся в составе сырья и насколько эффективен на данной конкретной технологической стадии процесс удаления соединений железа, связанных с частицами кварца.
Сравнительный анализ технологических процессов обогащения природного сырья ряда разрабатываемых месторождений показывает наличие некоторых общих особенностей. Процесс обогащения кварцевых песков включает, как правило, одну общую операцию — процесс оттирки, который проводится в специально предусмотренных для этих целей контактных чанах. По существу, процесс оттирки представляет собой абразивную очистку поверхности зерен песка с последующим удалением с поверхности глинистых примесей (примазок) и пленки, состоящей из оксидов и гидроксидов железа, путем интенсивного перемешивания пульпы. Оксиды и гидроксиды железа, отлагаясь на поверхности кварцевых зерен, образуют прочно связанные с минералом пленочные образования. На эти пленочные образования часто приходится значительная часть общего содержания железа в обогащаемом сырье. Поэтому очистка поверхности зерен песка при обогащении является необходимой операцией во всех реализуемых на практике технологических схемах. Задача данной работы состояла в разработке дешевой и экологически безопасной добавки, повышающей эффективность процесса оттирки.
В исследованных нами природных кварцевых песках железосодержащие загрязняющие примеси в основном присутствуют в виде мелкодисперсной глинистой составляющей, а также в крупных частицах и комочках глины, которые легко удаляются (не менее 50% общего содержания исходного примесного железа) в процессах оттирки и промывки водой. Анализ содержания железа показал, что после удаления глинистой составляющей значительная часть оксидов и гидроксидов железа на этой стадии сосредоточена в минеральной форме, представляющей собой пленочную структуру на поверхности зерен кварца. Частичное удаление этой примесной пленки в процессе обогащения можно реализовать по традиционной схеме, включающей механическую очистку поверхности путем оттирки и одновременной отмывки водой. Однако в случае преобладания пленочного источника загрязнения песка железом проведение глубокого обогащения по существующим схемам и режимам часто трудно технически реализуемо и экономически невыгодно.
Для более эффективного и полного удаления железосодержащих пленок нами были подобраны оптимальные режимы оттирки и опробована возможность существенной интенсификации процесса оттирки за счет использования в качестве жидкой пульпообразующей фазы раствора, содержащего в своем составе побочные продукты некоторых пищевых производств, в частности образующиеся в процессе ректификации этилового спирта.
Это концентрат основных и промежуточных примесей, содержащий примеси высших спиртов (сивушное масло), сложные эфиры карбоновых кислот, карбоновые кислоты, альдегиды, фурфурол. По физико-химическим показателям он соответствует ТУ BY 0190239501.098—2005. Состав основных компонентов концентрата приведен в табл. 1.

Таблица 1

Главные физико-химические показатели концентрата основных и промежуточных примесей

Повышение эффективности оттирки кварцевого природного сырья было достигнуто с использованием в качестве жидкой пульпообразующей фазы водного раствора, содержащего добавку побочного продукта в количестве 10—25% по объему.
Присутствие в составе жидкой фазы (пульпы) комплекса продуктов органического происхождения позволило на стадии оттирки существенно увеличить степень удаления оксидов железа за счет «разрыхления» пленочной поверхностной структуры в результате образования с вышеупомянутыми продуктами органического характера растворимых соединений железа, а также за счет ослабления сил адгезионного взаимодействия железосодержащей пленки с поверхностью кварцевых частиц (табл. 2).

Таблица 2

Результаты обогащения проб кварцевых песков из месторождений Гомельской области РБ

Таким образом, для повышения эффективности процесса обогащения кварцевого сырья по примесям Fe₂O₃ нами предложено использование на стадии оттирки в составе жидкой пульпообразующей фазы дешевых продуктов — отходов производства пищевого спирта, что позволяет «разрыхлить» прочно связанную с поверхностью кварцевых частиц пленочную фазу оксидов железа, увеличить эффективность процесса оттирки и существенно (в 1,5—2 раза) повысить коэффициент обогащения кварцевого сырья.

THE USING OF FOOD PROCESSING INDUSTRY BYPRODUCT FOR REMOVAL OF IRON-RICH FILM IN THE QUARTZ SAND ENRICHMENT PROCESS

Bondarenko S. N., Research Institute of Building Materials, Minsk, Belarus
Shablovskiy V. O., Tuchkovskaya A. V., Pap O. G., Research Institute of Physical and Chemical Problems, Belarusian State University, Minsk, Belarus
Bondarenko T. V., Research Institute of Bioorganic Chemistry, Minsk, Belarus

An environmentally friendly additive has been developed for increasing of effectiveness of sand treatment during the sand enrichment process. The additive is derived from wastes of ethyl alcohol production. The application of this additive enabled the destruction of iron oxide film on the surface of quartz particles, resulting in the increase of enrichment process efficiency by 50—100%.

Главная страница

Сведения об авторах

Бондаренко Сергей Николаевич, канд. хим. наук, зав. сектором, Научно-исследовательский институт строительных материалов, ул. Минина, 23, Минск, 220014, Беларусь. Тел. (17) 226-26-42, факс (17) 226-26-60. E-mail
Шабловский Владимир Ольгертович, канд. хим. наук., зав. сектором неорганических сорбентов и антикоррозионных покрытий, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета, ул. Ленинградская, 14, к. 518, Минск, 220030, Беларусь. Тел./факс (17) 209-55-52. E-mail
Тучковская Алла Васильевна, науч. сотр., Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета, ул. Ленинградская, 14, к. 518, Минск, 220030, Беларусь. Тел./факс (17) 209-55-52
Пап Ольга Георгиевна, мл. науч. сотр., Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета, ул. Ленинградская, 14, к. 518, Минск, 220030, Беларусь. Тел./факс (17) 209-55-52
Бондаренко Тамара Владимировна, мл. науч. сотр., Научно-исследовательский институт биоорганиче-скойхимии НАН Республики Беларусь, ул. Купревича, 5, Минск, 220141, Беларусь. Тел./факс (17) 263-76-19. E-mail

© Независимое агентство экологической информации

Последние изменения внесены 11.07.07