Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

В. И. Пак, аспирант, кафедра цветных металлов и золота, эл. почта: pak_vyacheslav@mail.ru
С. С. Киров, доцент, кафедра цветных металлов и золота, канд. техн. наук, эл. почта: kirovss@list.ru
О. И. Мамзурина, кафедра металловедения цветных металлов, эл. почта: mamzur309@mail.ru
А. Ю. Наливайко, старший преподаватель, кафедра цветных металлов и золота, канд. техн. наук, эл. почта: nalivaiko@misis.ru

В работе изучены закономерности кристаллизации гексагидрата хлорида алюминия (ГХА) из растворов солянокислотного выщелачивания каолиновых глин российских месторождений. Способ основан на уменьшении растворимости хлорида алюминия при увеличении концентрации растворителя за счет введения в раствор газообразного хлороводорода. Определены величины периода индукции кристаллизации в зависимости от режимов процесса. По результатам проведенных испытаний выявлено, что проведение кристаллизации в изотермическом режиме сокращает индукционный период кристаллизации на 8 мин. Получены зависимости содержания алюминия и хлора в системе от продолжительности процесса. Определены значения коэффициента усвоения хлора раствором: в изотермическом режиме — 61 % и в политермическом — 46 %. Изучено влияние режимов процесса на степень кристаллизации (степень осаждения) ГХА из раствора. Максимальное значение степени кристаллизации 97 % получено при изотермическом режиме. Исследованы зависимости изменения скорости кристаллизации гексагидрата хлорида алюминия при различных режимах ведения процесса. Построена математическая модель процесса кристаллизации AlCl₃·6H₂O, позволяющая прогнозировать его эффективность в рамках предлагаемой технологии. На основании полученных данных рассчитана энергия активации процесса кристаллизации ГХА. Для заданных условий она равна 6 кДж/моль, что может свидетельствовать о диффузионном характере процесса.

1. Бричкин В. Н., Сизяков В. М., Облова И. С., Федосеев Д. В. Промышленный синтез тонкодисперсного гидроксида алюминия при переработке алюминийсодержащего сырья // Цветные металлы. 2018. № 10. С. 45–51.
2. Медведев В. В., Ахмедов С. Н., Сизяков В. М., Ланкин В. П., Киселев А. И. Гидрогранатовая технология переработки бокситового сырья как современная альтернатива способу Байер-спекание // Цветные металлы. 2003. № 11. С. 58–62.
3. Лайнер А. И., Еремин Н. И., Лайнер Ю. А., Певзнер И. З. Производство глинозема. — М. : Металлургия, 1978. — 344 с.
4. Suss A. G., Damaskin A. A., Senyuta A. S., Panov A. V., Smirnov A. A. The influence of the mineral composition of lowgrade aluminum ores on aluminium extraction by acid leaching // Light Metals. 2014. P. 105–109.
5. 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.
6. Lima P. A., Angélica R., Neves R. Dissolution kinetics of Amazonian metakaolin in hydrochloric acid // Clay Minerals. 2017. No. 1. P. 75–82.
7. Ajemba R. O. 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. No. 3. P. 448–454.
8. Балмаев Б. Г., Киров С. С., Пак В. И., Иванов М. А. Кинетика высокотемпературного солянокислотного выщелачивания каолиновых глин восточносибирских месторождений в лабораторных и укрупненных условиях // Цветные металлы. 2018. № 3. С. 38–45. DOI: 10.17580/tsm.2018.03.06
9. Demopoulos G. P., Li Z., Becze L., Moldoveanu G., Cheng T. C., Harris B. New technologies for HCl regeneration in chloride hydrometallurgy // World of Metallurgy – ERZMETALL. 2008. Vol. 61, No. 2. P. 89–98.
10. Brown C. J., Olsen D. R. Regeneration of hydrochloric acid pickle liquors by crystallization // Proceedings of the Third International Symposium on Iron Control in Hydrometallurgy held in Montreal. — Montreal, Canada. 2006. P. 831–843.
11. Шебаршова И. М., Левашова Е. В., Таранин И. В., Ласьков С. А., Клещев Е. Г. Опыт освоения технологии регенерации соляной кислоты в псевдоожиженном слое // Сталь. 2013. № 9. С. 96–98.
12. Левинский М. И., Мазанко А. Ф., Новиков И. Н. Хлористый водород и соляная кислота. — М. : Химия, 1985. — 160 с.
13. Иванов М. А., Пак В. И., Наливайко А. Ю. и др. Перспективы использования российского высокремнистого алюмосодержащего сырья в глиноземном производстве // Известия Томского политехнического университета. 2019. № 3. С. 93–102.
14. Guo Y., Lv H., Yang X., Cheng F. AlCl₃·6H₂O recovery from the acid leaching liquor of coal gangue by using concentrated hydrochloric inpouring // Separation and Purification Technology. 2015. Vol. 151. P. 177–183.
15. Cheng H., Zhang J., Lv H., Guo Y., Cheng W., Zhao J., Cheng F. Separating NaCl and AlCl₃·6H₂O crystals from acidic solution assisted by the non-equilibrium phase diagram of AlCl₃ – NaCl – H₂O(–HCl) salt-water system at 353.15 K // Crystals. 2017. Vol. 7, Iss. 8. P. 244–251.
16. Коган В. Б., Фридман В. М., Кафаров В. В. Справочник по растворимости. — М. – Л. : Издательство Академии наук СССР, 1962. — 1961 с.
17. Тихонов В. Н. Аналитическая химия алюминия. — М. : Наука, 1971. — 266 с.
18. Вольдман Г. М., Зеликман А. Н. Теория гидрометаллургических процессов. — М. : Интермет Инжиниринг, 2003. — 464 с.
19. Балмаев Б. Г., Киров С. С., Иванов М. А., Пак В. И. Моделирование процесса фильтрования алюминий содержащей солянокислой пульпы // Цветные металлы. 2017. № 10. С. 63–68. DOI: 10.17580/tsm.2017.10.07.
20. Yuan M., Qiao X., Yu J. Phase equilibria of AlCl₃ + FeCl₃ + H₂O, AlCl₃ + CaCl2 + H₂O, and FeCl₃ + CaCl₂ + H₂O at 298.15 K // Journal of Chemical and Engineering Data. 2016. Vol. 61, Iss. 5. P. 1749–1755.
21. Лайнер Ю. А. Комплексная переработка алюминий-содержащего сырья кислотными способами. — М. : Наука, 1982. — 208 с.
22. Гликин А. Э., Крючкова Л. Ю., Синай М. Ю., Гилле П., Шнайдер Ю. Массовая кристаллизация изоморфно-смешанных веществ // Годичное собрание РМО и Федоровская сессия-2012 / Конференции / Российское минералогическое общество. URL: http://www.minsoc.ru/viewreports.php?cid=988&rid=1435
23. Кекин П. А. Кристаллизация карбоната кальция в технологических водных системах : дис. … канд. техн. наук. — М., 2017.
24. Бурдин И. В., Пойлов В. З. Кинетика политермической кристаллизации карналлита // Вестник Казанского технологического университета. 2006. № 3. С. 13–19.
25. Бричкин В. Н., Куртенков Р. В., Федосеев Д. В. Кинетические закономерности гидрометаллургических процессов при участии газовой фазы и их влияние на выбор технологического режима // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. № 3. С. 97–104.
26. Протодьяконов М. М., Тедер Р. И. Методика рационального планирования эксперимента. — М. : Наука, 1970. — 74 с.
27. Малышев В. П. Вероятностно-детерминированное отображение. — Караганда : Гылым, 1994. — 370 с.
28. Лановецкий С. В. Физико-химические основы технологии кристаллогидратов нитрата магния, марганца и оксидов на их основе : дис. … докт. техн. наук. — Казань, 2014.
29. Linnikov O. D., Rodina I. V., Grigorov I. G., Polyakov E. V. Kinetics and mechanism of spontaneous crystallization of potassium nitrate from its supersaturated aqueous solutions // Crystal Structure Theory and Applications. 2013. No. 2. P. 16–27.