Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в республике имеется широкая как природная, так и техногенная сырьевая база для производства яовых неорганических материалов в частности, фарфора, ггеклокристаллических материалов. Нередко техногенное сырье :одержит основного целевого компонента значительно больше, чем природное. Одним из таких отходов является фосфоритная мелочь, образующаяся в процессе термической подготовки сырья при производстве желтого фосфора. В отвалах фосфорных заводов юга Казахстана накоплено около 5,5 млн т фосфоритной мелочи. Фосфоритная мелочь по содержанию Рг05 не уступает товарной руде, поэтому утилизация ее имеет огромное народнохозяйственное значение как с экономической, так и с экологической точек: зрения.
Одним из вариантов решения данной проблемы является вовлечение некондиционного фосфатного сырья Каратау в фарфоровое производство республики, которое основано на привозном сырье. Использование природных и синтетических фосфатов в фарфоровом производстве позволит расширить сырьевую базу, снизить температуру обжига и улучшить физико-механические свойства.
Качество фарфора зависит от качества применяемого сырья и поэтому требует особую подготовку и чистоту сырья. При обжиге керамической массы присутствие карбонатов способствуют газовыделению, что отрицательно сказывается на микроструктуре. В связи с этим содержание карбонатов в сырье для фарфора должно быть минимальным и температура декарбонизации не выше 1000С. Содержание Fe203 не больше 0,1%
Имеются работы по использованию природных фосфатов для получения фарфора. Однако отсутствуют данные по использованию синтетических фосфатов, недостаточно сведений по очистке фосфатов от таких примесей как карбонаты, "красящие оксиды" - ИегОз и др.
В связи с вышеизложенным, получение из некондиционного фосфатного сырья очищенных от примесей фосфатов кальция и разработка технологии получения фарфора на их основе являются одним из актуальных задач, требующих своего решения.
Цель работы: Настоящее исследование посвящено разработке технологических основ получения фарфора с применением синтетических фосфатов, полученных при переработке некондиционного фосфатного сырья. В связи с этим необходимо исследование процессов декарбонизации фосфоритов в случае применения природных фосфатов, а также обогащение некондиционных фосфоритов Каратау,
4.
предусматривающее получение фосфатов кальция с минимальны! содержанием примесей. Необходимы исследования взаимодействия системе, содержащей синтетический фосфат и природные минераль изучение поведения минералов при нагревании в фосфатно-силикатны системах, формирования структуры фарфора в процесс высокотемпературных взаимодействий природных минералов синтетическим фосфатом.
В связи с вышеизложенным в задачи исследования входило:
- изучение процесса декарбонизации Аксайского и Туйесайског
месторождений и определение оптимальных услови;
декарбонизирующего обжига;
разработка технологических основ получения фосфатного концентрат из некондиционных фосфоритовых руд Каратау, с последующи! получением из него чистой экстракционной фосфорной кислоты.
изучения условий получения очищенного от "красящих оксидов дикальцийфосфата из фосфорнокислых растворов;
построение полной диаграммы состав-свойство изотермического разрез 1200С для системы CaHP04-Si02- АІ^ігС^ОН^ методом симплекс решетчатого планирования эксперимента и выявление закопомерностеї взаимодействия в системе;
-диаграммный анализ физико-механических свойств образцов системі CaHP04-SiOr Al2Si205(OH)4;
- разработка технологии получения фарфора.
Научная новизна состоит в следующем:
- разработаны технологические основы и схема получения фарфора
на основе осажденных фосфатов кальция: температура ]230С,
продолжительность выдержки 1 час;
-получено обобщенное уравнение, описывающее влияние совокупности факторов на степень декарбонизации фосфоритов;
- разработаны физико-химические и технологические основы
обогащения фосфоритов путем селективного разделения основного
фосфатного вещества фосфоритов от минералов-примесей; осаждения
фосфатов кальция из фосфорнокислых растворов;
-выполнен анализ модели взаимодействия в системе СаНРСХ» - Si02 A]2Si205(OH)4 с построением диафаммы состав-свойство изотермической разреза 1200С, с выявлением образования упрочняющих минерало: анортита и муллита;
-определены закономерности взаимодействия в бинарных системах СаНР04- Si02; Si02-Al2Si205(OH)4; CaHP04-Al2Si205(OH)4Ha изотермическом разрезе 1200С.
Положения диссертации, вынесенные на защиту:
5.
метод анализа обобщенной модели процесса декарбонизирующего обжига и оптимизации технологических параметров;
моделирование диаграммного анализа в фосфатно-силикатных системах с построением диаграммы состав-свойство, изотермического разреза 1200С системы CaHP04-Si02-AbSi205(OH)4;
метод диаграммного анализа физико-механических свойств материалов;
разработка технологии получения фарфора на основе синтетических фосфатов кальция.
Практическая ценность. Разработаны технологические основы переработки некондиционного фосфатного сырья на фосфаты кальция, которые используются в качестве сырья для получения фарфора. Разработан метод диаграммного анализа физико-механических свойств готового продукта. На основе анализа областей диаграмм состав-свойство системыСаНР04- БЮг- AbSiaC^OH^ с наиболее высокими показателями разработаны способы получения фарфора с использованием синтетического дикальцнйфосфата. Проведены опытные испытания получения фарфора на основе фосфатов кальция.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на международной конференции "Chemrawn VIII" (Москва, 1992, сентябрь); на конференции молодых ученых Института химических наук им. А.Б. Бектурова МН-АН РК (Алматы, 1998, май); на научно-технической конференции "Конструкции и технология получения изделий из неметаллических материалов" (Обнинск, 1998, сентябрь)
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 9 научных работ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 7 глав,
заключения и приложения. Во введении показана актуальность темы,
:формулированы цель и задачи работы. В первой главе рассмотрены и
эбобщены литературные сведения по переработке некоіщиционного
фосфатного сырья, характеристике сырья и применению фосфатов для
получения фарфора. В литературе недостаточно сведений по очистке
фосфатного сырья от вредных примесей для производства фарфора.
Этсутствуют систематические исследования по использованию
