Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, Россия:

Б. Г. Балмаев, ведущий научный сотрудник, лаборатория физикохимии и технологии алюминия, эл. почта: 3.boris@gmail.com

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:
С. С. Киров, доцент, кафедра цветных металлов и золота, эл. почта: kirovss@list.ru
В. И. Пак, аспирант, кафедра цветных металлов и золота, эл. почта: pakvi@misis.ru
М. А. Иванов, аспирант, кафедра цветных металлов и золота, эл. почта: ivanov@misis.ru

Изучены кинетические закономерности автоклавного выщелачивания каолиновых глин восточносибирских месторождений соляной кислотой в лабораторных и укрупненных условиях. Построена вероятностно-детерминированная математическая модель данного процесса, позволяющая прогнозировать наилучшие его параметры. Лабораторные исследования выщелачивания каолиновых глин соляной кислотой проводили в ампульных автоклавах объемом 50 мл. Укрупненные испытания осуществляли в автоклаве объемом 27 л с импеллерной мешалкой. Получены зависимости скорости реакции взаимодействия каолиновой глины с соляной кислотой от температуры. Определены значения энергии активации и порядка реакции по HCl, показывающие, что в лабораторных условиях процесс протекает в переходной области, а в укрупненных условиях — в диффузионной. Получены зависимости извлечения Al₂O₃ в раствор от скорости перемешивания. Увеличение скорости вращения мешалки с 30 до 90 мин^–1 способствует повышению извлечения глинозема в раствор с 91 до 92,82 %. Построенная математическая модель процесса солянокислотного выщелачивания каолиновых глин адекватно описывает процесс, что подтверждается как статистическими критериями, так и контрольными экспериментами и позволяет минимизировать технологические риски при последующем промышленном внедрении технологии.

Работа проведена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения обязательств по Соглашению о предоставлении субсидии от 2 ноября 2015 г. № 14.581.21.0019 (уникальный идентификатор соглашения RFMEFI58115X0019).

1. Балмаев Б. Г., Пак В. И., Иванов М. А., Смирнов А. А. Испытание экспериментального комплекса получения глинозема по кислотному способу из высококремнистого алюминиевого сырья // Тезисы докладов 9-го международного конгресса «Цветные металлы и минералы». Красноярск, 11–15 сентября 2017. C. 184, 185.
2. Pat. No. 109:8893 CAN. Production of a Purified Alumina-Silica Product and Substantially Pure Aluminum Chloride from Iron-Containing Bauxites, Bauxitic Clays, Kaolinitic Clays and Mixtures Thereof / Weston D. ; 1988.
3. Park K. Y., Jeong J., Choi Y. K., Kang T. W. Kinetic Study on the Extraction of Aluminum from Clay by Hydrochloric Acid // Hwahak Konghak. 1992. № 30 (4). P. 509–516.
4. Al-Zahrani A. A., Abdul-Majid M. H. Extraction of Alumina from Local Clays by Hydrochloric Acid Process // JKAU: Eng. Sci. 2009. Vol. 20, No. 2. P. 29–41.
5. Regina O. Ajemba, Okechukwu D. Onukwuli. Kinetic Model for Ukpor Clay Dissolution in Hydrochlorlc Acid Solution // Journal of Emerging Trends in Engineering and Applied Sciences (JETEAS). Scholarlink Research Institute Journals. 2012. № 3 (3). P. 448–454.
6. Lima P. A., Angélica R., Neves R. Dissolution kinetics of Amazonian metakaolin in hydrochloric acid // Clay Minerals. 2017. № 1. P. 75–82.
7. Сафиев X., Бобоев Х. Э., Гайдаенко Н. В. Кислотное разложение предварительно обожженных каолиновых глин Таджикистана // Докл. АН Респ. Таджикистан. 1995. № 5–6. C. 67–70.
8. Лаптева Е., Юсупов Т. С., Бергер А. С. Физико-химические изменения слоистых силикатов в процессе механической активации. — Новосибирск : Наука, 1981. — 88 с.
9. Pat. 3816605 (A) US. Method of processing aluminumcontaining ores / Belsky M. ; publ. 11.06.1974.
10. Bremner P. R., Eisele J. A., Bauer D. J. // Rept. Invest. Bur. Mines. U.S. Dep. Inter. 1982. № 8694. 3 p.
11. Mahi P., Bailey N. T. Extraction of iron from aluminiferous chloride leach solutions by alamine 336 // Chemistry and Industry (London). 1984. Vol. 1. P. 18–21.
12. Балмаев Б. Г., Тужилин А. С., Киров С. С., Шебалкова А. Ю. Математическое моделирование и оптимизация процесса получения гидроксохлорида алюминия // Цветные металлы. 2017. № 3. С. 57–62.
13. Балмаев Б. Г., Киров С. С., Иванов М. А., Пак В. И. Моделирование процесса фильтрования алюминийсодер жащей солянокислой пульпы // Цветные металлы. 2017. № 10. С. 63–68.
14. Протодьяконов М. М., Тедер Р. И. Методика рационального планирования эксперимента. — М. : Наука, 1970. — 74 с.
15. Малышев В. П. Вероятностно-детерминированное отображение. — Караганда : Гылым, 1994. — 370 с.
16. Шмитько Е. И., Крылова А. В., Шаталова В. В. Химия цемента и вяжущих веществ : учеб. пособие. — Воронеж : ВГАСУ, 2005. — 164 с.
17. Соколова Т. А., Дронова Т. Я., Толпешта И. И. Глинистые минералы в почвах. — Тула : Гриф и К, 2005. — 336 с.
18. Клепиков М. С., Щербаков А. А., Викторов В. В. Влияние гидротермальной обработки каолинов Полетаевского месторождения на их химический и фазовый состав // Башкирский химический журнал. 2013. № 2. С. 31–33.
19. Вольдман Г. М., Зеликман А. Н. Теория гидрометаллургических процессов : учеб. пособие для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М. : Интермет Инжиниринг, 2003. — 464 с.
20. Дьяченко А. Н., Шагалов В. В. Химическая кинетика гетерогенных процессов : учеб. пособие. — Томск : Издательство Томского политехнического университета, 2014. — 102 с.
21. Андреев Г. Г., Дьяченко А. Н., Пермяков О. Е. Курс лекций по химической гетерогенной кинетике. — Томск : Изд.ТПУ, 2008. — 120 с.