ПОЛУЧЕНИЕ ФТОРИДА АЛЮМИНИЯ ИЗ КРЕМНЕФТОРИСТОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ И ГИДРАТИРОВАННЫХ ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ
Аннотация
Основной задачей данной работы является определение возможности получения фторида алюминия из кремнефтористоводородной кислоты – отхода производства экстракционной фосфорной кислоты и гидратированного оксида алюминия, который возможно получать кислотной или кислотно-солевой переработкой Кольского нефелинового концентрата. В статье проведен синтез гидратированного оксида алюминия из нефелинового концентрата способом гидросульфатной переработки. Определены фазовый и химический составы полученной пробы. Показано, что гидратированный оксид алюминия имеет аморфную структуру с тенденцией к появлению рефлексов кристаллизующейся фазы, а также повышенное содержание примеси сульфата аммония. Проведен синтез фторида алюминия из гидроксида алюминия марки ГД18 и из гидратированного оксида алюминия, полученного переработкой Кольского нефелинового концентрата. Фторид алюминия, полученный из ГД18, служил пробой сравнения. Проведено исследование по получению фторида алюминия из гидратированного оксида алюминия при технологических параметрах аналогичных применяемым в производстве. Выполнен рентгенофазовый и химический анализ наработанных образцов. Показано, что проба сравнения, полученная из гидроксида алюминия, соответствует высшему сорту фторида алюминия. Выявлено, что при использовании гидратированного оксида алюминия возможно получение фторида алюминия из кремнефтористоводородной кислоты. Показано, что фторид алюминия, полученный из гидратированного оксида алюминия, имеет отклонение от первого сорта по содержанию примесей сульфатов. Предложен способ усовершенствования технологии получения гидратированного оксида алюминия для снижения содержания примесей сульфата аммония. Предложен способ усовершенствования технологии получения фторида алюминия из гидратированного оксида алюминия для снижения содержания свободного Al2O3 и увеличения доли основного компонента. Сделан вывод о возможности применения гидратированного оксида алюминия в качестве замены гидроксиду алюминия марки ГД18 при производстве фторида алюминия.
Для цитирования:
Морозков А.В., Норов А.М. Получение фторида алюминия из кремнефтористоводородной кислоты и гидратированных оксидов алюминия. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 5. С. 56-63. DOI: 10.6060/ivkkt.20256805.6f.
Литература
Tsikin M.N., Brizitskaya N.M., Dolgov V.V., Norov A.M. Processing of fluorosilicic acid – waste from the production of WPA – into marketable products. Transactions of the NIUIF 1919-2014: Collection of scientific papers. NIUIF. M.: Galleya-Print. 2014. P. 535-538 (in Russian).
Morozkov A.V., Norov A.M. Promising methods of processing Kola nepheline concentrate in the current situ-ation. Trudy Kol'skogo Nauchnogo Tsentra RAN. Khim. Materialovedenie. 2020. V. 4. N 3(11). P. 111-115 (in Russian). DOI: 10.37614/2307-5252.2020.3.4.024.
Morozkov A.V., Norov A.M. Comparative analysis of methods for processing Kola nepheline concentrate. Transactions of the NIUIF on the 105th anniversary of the founding of the institute. Vologda: Drevnosti severa. 2024. P. 314-319 (in Russian).
Layner A.I., Chizhikov D.M., Layner Yu.A. Complex sulfuric acid method of processing nepheline concentrate into alumina, soda and potash. Tsvetnye Metally. 1973. N 4. P. 25-30 (in Russian).
Arlyuk B.I., Lainer Yu.A., Pivnev A.I. Complex processing of alkaline aluminosilicate raw materials. М.: Metallurgiya. 1994. P. 7-9 (in Russian).
Firsov A. V, Matveev V.A, Ilyin A.P. Features of the structure of nepheline and the kinetics of its interaction with acids. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2011. V. 54. N 5. P. 39-43 (in Russian).
Mayorov D.V., Morozkov A.V. Investigation of the kinetics of sulfuric acid decomposition of nepheline. Trudy Kol'skogo Nauchnogo Tsentra RAN: Tekhnich. Nauki. 2023. V. 14. N 1. P. 157-162 (in Russian). DOI 10.37614/ 2949-1215.2023.14.1.028.
Velyaev Yu.O., Mayorov D.V., Matveev V.A. Study of the kinetics of silicic acid polymerization during sulfuric acid processing of nepheline. Auditorium. 2014. N 1(1). P. 33-38 (in Russian).
Rimkevich V.S., Pushkin A.A., Churushova O.V. Complex processing of nepheline concentrates by hydrochem-ical method. Gornyj informacionno-analiticheskij byullet-en. 2016. N 8. P. 346-359 (in Russian).
Khamizov R.Kh., Khamizov S.Kh., Vlasovskikh N.S. Results of research and prospects of acid-salt processing of low-quality bauxites and other alumina-containing raw materials in a closed reagent cycle. Collection of works Nonferrous metals and minerals - 2019 [Cvetnye metally i mineraly – 2019]. Krasnoyarsk: OOO "Nauch.-innovats. tsentr". 2019. P. 163-172 (in Russian).
Khamizov R.Kh., Vlasovskikh N.S., Moroshkina L.P., Khamizov S.Kh. Scientific grounds and prospects for closedcircuit processing of alumina-containing raw materials with the decomposition of salt and acid-salt types, Proceedings of 32-th International ICSOBA Conference."New Challenges of Bauxite, Alumina and Alumini-um Industry and Focus on China". 2014. P. 249-258.
Velyaev Yu.O., Mayorov D.V., Kometiani I.B. Structural and acid-base properties of aluminum-silicon com-pounds obtained by acid processing of nepheline. Fizika Khim. Stekla. 2022. V. 48. N 5. P. 597-606 (in Russian). DOI: 10.31857/S0132665121100711.
Mayorov D.V., Morozkov A.V. Study of the process of autoclave leaching of Kola nepheline concentrate with ammonium hydrosulfate solution. Transactions of the NIUIF on the 105th anniversary of the founding of the institute. Vologda: Drevnosti severa. 2024. P. 296-306 (in Russian).
Matveev V.A., Mayorov D.V., Velyaev Yu.O., Zakharov V.I. Sulfuric acid methods for complex processing of nepheline-containing raw materials. Apatity: Izd. KNC RAN. 2017. 155 p. (in Russian).
Yakovlev K.A., Solovyov A.V. Study of surface characteristics of aluminum hydroxide obtained by solid-phase hydrolysis. Vestn. Kuzbass. Gos. Tekhn. Univ. 2014. N 2(102). P. 79-82 (in Russian).
Matveev V.A. Features of phase transformations of amorphous aluminum hydroxide obtained by ammoniza-tion of potassium alum. Khim. Tekhnol. 2008. V. 81. N 8. P. 1253-1257 (in Russian). DOI: 10.1134/S107042720808003X.
Matveev V.A., Mayorov D.V. Obtaining aluminum oxide with a low content of impurities based on the pro-cessing of aluminum ammonium alum isolated from nepheline. Tsvetnye Metally. 2018. N 11. P. 45-50 (in Russian).
Matveev V.A., Shulyak D.V., Mayorov D.V., Knyazeva A.I. Study of physicochemical properties of aluminum hydroxides obtained by solid-phase hydrolysis of its salts. Zhurn. Prikl. Khim. 2015. V. 88. N 9. P. 1263-1270 (in Russian). DOI: 10.1134/S1070427215090050.
Yakovlev K.A., Mayorov D.V. Effect of surface tension on structural and surface properties of hydrated alumi-num oxide obtained by the interaction of aluminum salts with gaseous ammonia. Trudy Kol'skogo Nauchnogo Tsentra RAN: Tekhnicheskie nauki. 2023. V. 14. N 2. P. 259-264 (in Russian). DOI: 10.37614/2949-1215.2023.14.2.049.
Artamonov A.V., Morozkov A.V., Norov A.M. Content of impurities in aluminum ammonium alum during hy-drosulfate processing of nepheline concentrate. Abstracts of the conference reports. Fundamental sciences – for a specialist of the new century. Ivanovo: IGKhTU. 2021. P. 167 (in Russian).
Torochkov E.L., Lisin S.V., Kochergin S.A., Petrova N.K. Improvement of the technology of aluminum fluo-ride from fluorosilicic acid. Transactions of the NIUIF 1919-2014: Collection of scientific papers. NIUIF. M.: Galleya-Print. 2014. P. 528-534 (in Russian).
Xu, Dehua, Li, Huiquan, Bao, Weijun, Wang, Chenye. A new process of extracting alumina from high-alumina coal fly ash in NH4HSO4 + H2SO4 mixed solution. Hydromatallurgy. 2016. V. 165. Pt. 2. P. 336-344. DOI: 10.1016/j.hydromet.2015.12.010.
Mccusker L., Von Dreele R., Cox D. Rietveld refinement guidelines. J. Appl. Crystallogr. 1999. V. 32(1). P. 36-50. DOI: 10.1107/S0021889898009856.
Klopotov A.A., Abzaev Yu.A., Potekaev A.I., Volokitin O.G. Fundamentals of x-ray structural analysis in materi-als science: a training manual. Tomsk: Izd-vo Tom. gos. arkhit.-stroit. univ. 2012. P. 207-248. (in Russian).
MVI N. 421-А-114-04. A method of quantitative chemical analysis of mother liquor solutions of aluminum fluo-ride for determining the mass concentration of hydrofluoric acid. (in Russian).
GOST 10398-2016. Reagents and especially pure substances. (in Russian).
GOST 26726-2019. Reagents. Flame photometric method for the determination of sodium, potassium and strontium. (in Russian).
MVI N. 1104-00209438-131-2011. MCHA Measurement of the mass fraction of the basic substance (AlF3) in alu-minum fluoride by the mercurimetric method. (in Russian).
MVI N. 1104-00209438-137-2012. MCHA Measurement of the mass fraction of aluminum oxide (Al2O3) in aluminum fluoride by the complexometric method. (in Russian).
MVI N. 1104-00209438-123-09. MCHA Determination of the mass fraction of silicon dioxide in aluminum fluo-ride by photometric method. (in Russian).
MVI N. 1104-00209438-124-09. MCHA Determination of the mass fraction of iron oxide (Fe2O3) in aluminum fluoride by photometric method. (in Russian).
GOST 19181-78. Technical aluminum fluoride. Technical specifications. (in Russian).
MVI N. 1104-00209438-126-09. MCHA Determination of the mass fraction of phosphates (P2O5) in aluminum fluoride by photometric method. (in Russian).
MVI N. 1104-00209438-136-2012. MCHA Measurement of the mass fraction of losses during calcination in alumi-num fluoride. (in Russian).
Smorokov A.A., Kantaev A.S., Bryankin D.V., Miklashevich A.A. Development of a low-temperature desil-iconization method for the polymetallic slags with a solution of ammonium hydrogen fluoride. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 8. P. 70-76 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226508.6608.
Medyankina I.S., Pasechnik L.A. Hydrofluoride processing of tailings from wet magnetic separation of titan-omagnetite to obtain amorphous silicon dioxide. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 2. P. 70-77 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236602.6706.
Gordina N.E., Melnikov A.A., Gusev G.I., Gushchin A.A., Rumyantsev R.N., Astrakhantseva I.A. Mechano-chemical and plasmachemical processing in the synthesis of catalytic systems based on vermiculite and zirconium oxychloride. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 5. P. 4357 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226505.6612.
