Дніпропетровськ-1999

Дисертацією є рукопис.

доктор технічних наук, доцент

Пивоваров Олександр Андрійович

технологічний університет, професор

кафедри хімічного опору матеріалів

і захисту від корозії

спеціалізованої вченої ради Ебіч Ю.Р.

1. Обгрунтувати науково-технологічне дослідження, для чого:

а) провести аналіз речовинного складу механічно збагаченої сировини і на основі фізико-хімічних досліджень вибрати найбільш сприятливу;

б) виконати термодинамічний аналіз систем Fe-Si-Na-Al-Mn-Mg-K-C-O-N і Fe-Si-Na-Al-Mn-Mg-K-Н-O-N, що дозволить вибрати попередні оптимальні умови процесу (температуру, тиск і співвідношення компонентів) для лабораторних досліджень;

в) дослідити кінетичні закономірності процесів автоклавного і сірчанокислотного вилужування;

г) експериментальними дослідженнями з`ясувати вплив температури, тривалості процесу і співвідношення компонентів на технологічні показники.

2. Розробити технологічну схему одержання оксиду заліза хімічним збагаченням залізовмісних концентратів. На дослідній установці відпрацювати і випробувати працездатність запропонованої технології.

3. Провести техніко-економічну оцінку одержання оксиду заліза хімічним збагаченням залізовмісних концентратів.

Наукова новизна роботи:

- виявлено закономірності впливу фізико-хімічних властивостей вихідної сировини на якість порошків оксиду заліза;

- проведено термодинамічний аналіз рівноважних систем для процесів автоклавного та сірчанокислотного вилужування в діапазоні температур 300-1200 К, тиску 0,01-1,6 МПа;

- проведено кінетичний аналіз процесу знекремнювання залізовмісних концентратів та на основі отриманних результатів розрахована тривалість процесу хімічного збагачення;

- виявлено вплив процесу механічної активації концентратів хімічного і механічного збагачення на якість кінцевого продукту;

- показано, що комбінування термічних та хімічних факторів при збагаченні залізовмісних концентратів дозволяє одержати порошки оксиду заліза, які відповідають технічним вимогам до вихідної сировини при виробництві феритів, акумуляторів і в порошковій металургії.

Практичне значення одержаних результатів. Науково-обгрунтовано та розроблено технологію отримання порошків оксиду заліза хімічним збагаченням залізовмісних концентратів. Визначено оптимальні режими процесів спікання, вилужування і промивання концентратів, вироблено умови їхнього регулювання. Розроблено рентабельну технологічну схему хімічного збагачення залізовмісних концентратів з руд Кривбасу, яка забезпечує одержання продукту, що відповідає вимогам до сировини при виробництві феритів, акумуляторів і виробів порошкової металургії. Роботоспроможність та ефективність розробленної технології підтверджено виготовленням у НДІ Механобрчермет (м. Кривий Ріг) дослідної партії порошку оксиду заліза. Високу якість порошку підтверджено випробуваннями в Інституті проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича (м. Київ) та в Львівському відділенні джерел струму інститута проблем матеріаловедення НАН України. Отримані порошки оксиду заліза можуть бути використані для виготовлення феритів, NiFe акумуляторів та накопичувачів. Високу якість отриманних порошків підтверджено актами випробувань.

Технологічна схема одержання порошка оксиду заліза носить універсальний характер, складається з стандартного устаткування та легко може упроваджуватись на будь-якому гірничо-збагачувальному комбінаті.

Ідеї, що належать співавторам, разом з якими опубліковані наукові праці, у дисертації не використовувались.

Апробація роботи. За матеріалами дисертації опубліковано 9 робіт, у тому числі 7 статей (1 депонована) та 2 тез доповідей.

Основні положення дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на ІІ Міжнародній науково-практичній конференції "Теорія і практика рішень екологічних проблем у гірничодобувній і металургійній промисловості", м. Дніпропетровськ, 1995 р; на IX Міжнародній конференції "Удосконалення процесів і апаратів хімічних, харчових і нафтохімічних виробництв", м. Одеса, 1996 р.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, 6 розділів основного тексту, висновків, списку використаних джерел ( найм.) та 9 додатків. Робота викладена на сторінках машинописного тексту, до якого входять таблиць, малюнків.

В першому розділі дається аналіз сучасного стану технології отримання порошків оксида заліза з природної сировини - залізовмісних концентратів, отриманих із руд різноманітних родовищ. Однією з основних вимог, що ставляться до сировини при виробництві феритів, акумуляторів і виробів порошкової металургії, є певний хімічний склад (99,0-99,5% оксидів заліза (ІІ) і (ІІІ) та не більше 0,5-1,0% домішок). Основною домішкою залізовмісних руд виступає оксид кремнію масова частка якого складає близько 0,3-10%. Згідно з державними стандартами відносно до порошків оксиду заліза масова частка оксиду кремнію повинна бути не більше 0,1% (у перерахунку за кремнієм 0,047%), в той час як сумарна масова частка усіх інших домішок - не перевищує сотих часток відсотку. Тому основна увага в дисертаційній роботі приділяється стадії знекремнювання сировини.

Аналіз літературних даних показав, що при механічному збагаченні залізовмісних руд неможливо одержати вихідні продукти для порошкової металургії, виробництва феритів і акумуляторів, але ця проблема вирішується хімічним дозбагаченням концентратів після механічного збагачення.

При вивченні розчинності кремнійвмістких матеріалів показано, що з усіх різноманітних мінеральних форм кремнію (кремнезем, родусит, хлорит, біотит, кумінгтонит, актиноліт) кремнезем, який є основною домішкою, практично цілком переходить у розчин, що підтверджує можливість використання для хімічного збагачення магнетитових та мартитових концентратів.

Третій розділ роботи присвячений теоретичним та експериментальним дослідженням автоклавного вилужування залізовмісних концентратів.

Проведений термодинамічний аналіз системи Fe-Si-Na-Al-Mn-Mg-K-H-O-N показав теоретичну можливість повного переходу оксиду кремнію у твердий розчин силікатоутворюючих сполук (рис. 1). Визначено оптимальні параметри процесу, з точки зору термодинаміки: температура вилужування 500-550 К, тиск 1,6МПа і масова частка лугу 0,2 г/м3, при цьому питомі енерговитрати складають 52028,98 - 62121,21 кДж/кг.

Розрахунок кінетичних характеристик і добір кінетичного рівняння, що найбільш повно описує процес автоклавного вилужування, виконаний із використанням різних механізмів гетерогенних процесів. При розрахунку кінетичних характеристик процеса автоклавного вилужування залізовмісного концентрату встановлено, що високе значення коефіцієнта кореляції (rk=0,998) та мінімальне значення середньоквадратичного відхилення (Smin=0,07) відповідає математичним моделям на границі розподілу фаз. Розрахункова уявна енергія активації дорівнює 16888 кДж/моль. У зв`язку з цим, процес знекремнювання, на наш погляд, лімітується дифузією розчинених мінералів із прикордонного шару і притоку до цього шару їдкого натру. Найбільш адекватно цей процес описує рівнянням тримірної дифузії.

Експериментальні дослідження по знекремнюванню концентратів при автоклавному вилужуванні проводилися на автоклавній установці системи Вишневського при температурі до 2500С і тиску 1,6МПа. На підставі проведених досліджень встановлені оптимальні параметри процесу автоклавного вилужування магнетитового і мартитового концентратів. Для магнетитового концентрату температура вилужування 2500С; концентрація NaOH 0,3 г/м3; час вилужування 1,5 год. Для мартитового концентрату температура вилужуваня 2400С; концентрація NaOH 0,25 г/м3; час вилужування 1,0 год. При зазначених параметрах масова частка оксиду кремнію у збагаченому продукті склала 0,19% (0,088% за кремнієм) для магнетитового концентрату 0,15% (0,07% за кремнієм) для мартитового концентрату (табл. 1).

Зрівнюючи фактичні дані, отриманні при автоклавном вилужуванні, та технічні умови поданні до оксиду заліза (табл. 1) приходимо до висновку, що в отриманних порошка оксиду заліза збільшується вміст іонів натрію і тому їх можно використовувати тільки для виготовлення порошків марки ПЖВ 1-5.

В четвертому розділі роботи приведені результати термодинамічного, кінетичного аналізу, та дані отриманні в ході експериментального дослідження сірчанокислотного вилужування.

Проведений термодинамічний аналіз системи Fe-Si-Na-Al-Mn-Mg-K-Na-O-N дозволив вибрати деякі, оптимальні з точку зору термодинаміки, умови проведення процесу спікання магнетитового і мартитового концентратів із содою: 1) для магнетитового концентрату: тиск 0,1 МПа, температура спікання 1100 К, концентрація соди 4%; 2) для мартитового концентрату: тиск 0,1 МПа, температура спікання 1000-1200 К, концентрація соди 1% (рис. 3).

В основі процесу спікання залізовмісного концентрату із содою лежить брутто-реакція: Na2CO3 + SiO2 Na2SiO3 + CO2. Для розрахунку кінетичних характеристик був використаний термогравіметричний метод, на основі якого визначено оптимальний час процесу спікання залізовмісного концентрату із содою: при знекремнюванні мартитового концентрату - 2 години і при знекремнюванні магнетитового концентрату- 3 години. Для розрахунку кінетичних характеристик і добір кінетичного рівняння також використовувались різні математичні моделі гетерогенних процесів. На основі отриманних результатів (rk=0,983, Smin=0,056 і уявна енергія активації процесу 450,436 кДж/моль) процес спікання залізовмісного концентрату із содою лімітується дифузією і адекватно цей процес описується рівнянням одномірної дифузії.

При проведенні експериментальних досліджень сірчанокислотного вилужування, вихідний продукт попередньо спікали з карбонатом натрію, а потім вилужували сірчаною кислотою. У процесі спікання утвориться натрієва

Таблиця 1

Вимоги до хімічного складу залізного порошка

Показники | Технічні умови подані до оксиду заліза

(витяг із ГОСТ 9849-86) | Фактичні дані, отриманні при автоклавному вилужуванні

ПЖВ 1 | ПЖВ 2 | ПЖВ 3 | ПЖВ 4 | ПЖВ 5 | Магнетит | Мартит

Масова доля елемента, % не більш:

Fe

C

Si (SiO2)

Mn

S

P

O2 |

основа

0,02

0,08 (0,17)

0,10

0,015

0,015

0,15 |

основа

0,03

0,15 (0,32)

0,35

0,02

0,20

0,20 |

основа

0,08

0,10 (0.21)

0,40

0,20

0,20

0,50 |

основа

0,12

0,20 (0,43)

0,45

0,03

0,03

1,00 |

основа

0,25

0,30 (0,64)

0,50

0,05

0,05

2,00 |

основа

0,02

0,088 (0,19)

0,09

-

-

0,136 |

основа

0,02

0,07 (0,15)

0,02

-

-

0,137

Залишок не розчинний в соляній кислоті, % |

0,20 |

0,30 |

0,40 |

0,50 |

0,60 |

0,18 |

0,2

сіль кремнієвої кислоти, яка легкорозчинна в кислих середовищах: Na2SiO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2SiO3. Відповідно за данними, отриманними при теоретичних дослідженнях і термогравіметричному аналізі, процес спікання залізовмісних концентратів проводився в інтервалі температур 750-10000С при тривалості спікання 1-4 год. Масова частка вуглекислого натрію варіювалася в інтервалі 2-10%. Вилужування продуктів спікання проводили сірчаною кислотою при відношенні Т:Ж=1:7. Масова частка H2SO4 у рідкій фазі змінювалася від 1 до 12,5%. Тривалість перемішування залишали постійною - 1 год.

Одержані результати показали, що при дотриманні оптимального режиму процесу знекремнювання магнетитового концентрату (температура спікання 9000С, тривалість спікання 3 год., масова частка соди 8%, концентрація сірчаної кислоти 5%) можливо одержати залізовмісний концентрат з масовою часткою оксиду кремнію 0,1% (0,047% за кремнієм), тоді як при використанні як вихідної сировини мартитового концентрату і дотримання всіх оптимальних технологічних параметрів процесу (температура спікання 9000С, тривалість спікання 2 год., масова частка соди 8%, концентрація сірчаної кислоти 10%) утворюється концентрат з масовою часткою оксиду кремнію 0,2-0,3% (0,093-0,14% за кремнієм). Зовнішня питома поверхня концентрату хімічного збагачення знаходилася на рівні 0,053-0,054 м2/г.

Отриманий залізовмісний продукт із магнетитового концентрату за своїм хімічним складом відповідає вимогам (табл. 2), що висуваються до вихідної сировини при виробництві феритів, акумуляторів і порошків заліза, але не відповідає за питомою поверхнею (згідно з технічними умовами питома поверхня повинна складати 0,60-0,10 м2/г), а кінцевий продукт знекремнювання мартитового концентрату не відповідає і за хімічним складом. Тому з метою з'ясування причин низького ступеню знекремнювання були проведені додаткові фізико-хімічні і мінералогічні дослідження мартитового продукту.

Мінералогічний аналіз мартитового концентрату показав, що оксид кремнію знаходиться у вигляді зерен розміром 30 мкм і це затрудняє його вилучення. Тому для максимального розкриття зерен, а також для одержання високодисперсних продуктів (згідно з технічними умовами) проводились дослідження по здрібнюванню залізовмісних концентратів до і після хімічного збагачення. Концентрати подрібнювались у високоенергонапружених апаратах різноманітного типу: дезінтегратор; кульовий, планетарний і струминний млини. У процесі подрібнювання поряд із збільшенням дисперсності відбувається і активація концентрату (крім переходу від менш щільних каркасних структур до більш щільних типу корунда, також здійснюється перехід від Fe3+ до Fe2+). У результаті проведених досліджень по хімічному збагаченню мартитового концентрату після активації були отримані

Таблиця 2 |

Технічні умови подані до оксиду заліза | Фактичні дані при сірчанокислотному

Специфікація сировини | ТУ 14-15-166-87 | ТУ 6-09-563-74 | ТУ 6-09-3773-74 | вилужуванні

(його характеристика) | Марка А | Марка Б | для феритів кваліфікації "ч" | залізний порошок кваліфікації "ч" | магнетит | мартит

1. Масова частка основної речовини в продукті, % не менше |

98,5 |

98,0 |

98,0 |

98,5 |

99,69 |

99,60

2. Масова частка втрат при прожарюванні при 10000С, % не більш

3. Масова частка втрат при висушуванні при 1200С, % не більш

4. Масова частка сульфатів (SO42-),% не більш

5. Масова частка хлоридів (Сl-), % не більш

6.

сума натрію (Na) і калію (K)

кальцій (Сa)

магній (Mg)

алюміній (Al)

кремній (Si)

марганець (Mn)

нікель (Ni)

мідь (Сu)

хром (Сr)

7. Насипна (утрушена) маса, г/см2

8. Коефіцієнт усадки (кус.) при 10000С

9. Масова частка розчинних у воді речовин, %, не менше

10. Час розчинення в HСl, сек., не більш

11.

12. Питома поверхня по приладу ПСХ-2, м2/г | не

норм.

0,2

0,2

0,3

0,040

0,030

0,015

0,045

0,035

0,350

не норм

0,025

0,025

0,7—1,0

не норм.

не

норм.

200*

2,0

(сітка 01)

не норм. | не

норм.

0,3

0,2

0,3

0,05

0,05

0,02

0,08

0,08

0,35

0,04

0,025

0,04

0,7-1,0

не норм

не

норм.

200*

4,0

(сітка 01)

не норм |

1,0

не норм.

1,0

не норм.

0,02

0,03

0,05

не норм.

0,08

0,3

не норм.

не норм.

не норм.

0,6-1,0

1,08-1,15

не норм.

не норм.

1,0

(сітка 02К)

не норм. |

не норм.

0,5

0,04

0,3

0,03

0,05

0,04

0,05

0,10

0,70

0,05

0,015

не норм.

не норм.

не норм.

не норм.

не норм.

не норм.

1,5-3,0 |

0,09

0,08

0,025

-

0,01

0,01

0,004

0,04

0,047

0,002

-

-

-

0,8

1,2

не норм.

150*

1,0

(сітка 01)

0,74 |

0,12

0,089

0,04

-

сл.

0,015

0,015

0,075

0,035

0,01

-

-

-

0,78

1,1

не норм

150*

1,0

(сітка01

0,774

залізовмісні продукти з масовою часткою SiO2 0,09-0,10% (0,042-0,047% за кремнієм), а питома поверхня складала 0,774 м2/г .

Аналіз отриманних данних при сірчанокислотному вилужуванні та технічних умов, які подані до оксиду заліза (табл. 2) показав, що одержані порошки оксиду заліза вопністю відповідають умовам які висуваються до вихідної сировини при виробництві оксиду заліза марки А і Б, для феритів та залізних порошків кваліфікації "ч".

П`ятий розділ. Для повторного використання розчинів , які утворюються при знекремнюванні залізовмісних концентратів, необхідне їхнє очищення від шкідливих складових іонів - Na+; OH-; SiO32-; SO42-. З метою вирішення даної проблеми були проведені дослідження по регенерації, утилізації промивних вод і визначені максимально допустимі концентрації домішкових іонів у розчині, що циркулює. Для очищення розчинів, отриманних після вилужування, були використані два методи: метод електродіалізу та очищення промивних вод вапном.

Будь-який вміст кремнієвої кислоти в розчині викликає явище, що розбудовує процес електролізу, підвищення напруги і густини струму на аноді, що приводять до високої витрати електроенергії і низького витягу лугу. Зазначені причини дають підставу вважати, що метод електродіалізу для регенерації лугу з розчинів після вилужування оксиду кремнію із залізовмісних концентратів є малоефективним і енергоємким. У зв'язку з цим були проведені дослідження з регенерації промивних вод вапном. Дослідним шляхом було встановлено, що глибокий ступінь знекремнювання фільтратів (90%) досягається при дотриманні таких технологічних параметрів: температура фільтрату при осадженні 70-750С; кількість Са(ОН)2 від стехіометрії 200%; тривалість осадження 1,0-1,5 год. На підставі проведених досліджень по регенерації й утилізації промивних вод рекомендована і відпрацьована в лабораторних умовах технологія очищення промивних вод вапном. Дана технологія передбачає замкнутий водозворот процесу хімічного збагачення залізовмісних концентратів, а отримані відходи є екологічно чистими і можуть бути використані в інших галузях промисловості.

В шостому розділі на підставі одержаних результатів запропонована технологічна схема сірчанокислотного вилужування (рис. 4).

З метою уточнення технологічних параметрів основних операцій сірчанокислотного вилужування залізовмісних концентратів із руд Кривбасу схема була реалізована в напівпромислових умовах дослідної фабрики НДІ Механобрчермет.

Напрацьовану дослідну партію порошку оксиду заліза (масою 288 кг) передано в інститут проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича (м. Київ) та в Львівське відділення струму інституту проблем матеріаловедення. В результаті проведенних випробувань підтвердилась можливість використання порошків оксиду заліза, отриманних хімічним збагаченням магнетитових та мартитових концентратів, при виготовлені оксидних магнитів та акумулюючих елементів.

Розроблена технологія збагачення руд шахтного видобутку і використання всіх продуктів збагачення передбачає безвідхідну переробку руди, що дозволяє підвищити комплексність використання надр, виключити складування у відвалах матеріалу і, у кінцевому рахунку, поліпшити екологічну обстановку регіону. Техніко-економічна оцінка виробництва порошків оксида заліза з масовою часткою оксиду кремнію 0,1%, стосовно дослідного виробництва Механобрчермету, у цінах 1996 року показала, що капітальні вкладення в сумі 83194 тис. у.г.о. окупляться за 1,1 року, прибуток від реалізації товарної продукції складе 19133,9 тис. у.г.о. , а рентабельність - 23%. Собівартість 1 тонни порошку оксиду заліза, стосовно установки продуктивністю 299,6 тис. тонн на рік склала 80 у.г.о..

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Науково-технічно обгрунтована розроблена технологія одержання оксиду заліза хімічним збагаченням.

2. Вивчено впливи хімічного складу механічно збагаченої сировини і її фізико-хімічних властивостей на масову частку оксиду кремнію у порошках оксиду заліза та дисперсність готового продукту.

3. На підставі термодинамічного аналізу системи Fe-Si-Na-Al-Mn-Mg-K-H-O-N визначено оптимальні параметри автоклавного вилужування залізовмісного концентрату: температура вилужування 500-550 К, тиск 1,6МПа і масова частка лугу 0,2 г/м3, питомі енерговитрати 52028,98-62121,21 кДж/кг.

4. Проведен термодинамічний розрахунок системи Fe-Si-Na-Al-Mn-Mg-Ca-C-O-N, який показав можливість повного переходу оксиду кремнію з вихідного залізовмісного концентрату у силікатоутворенний твердий розчин. Оптимальною температурою спікання магнетитового концентрату є 1100 К і співвідношення твердого вихідного концентрату до масової частки соди 100:4. При використанні в якості вихідної сировини мартитового концентрату оптимальною температурою спікання шихти є 1000-1200 К і концентрація карбонату натрію 0,5-1,0%, у залежності від вихідної сировини.

5.Для автоклавного вилужування встановлено, що максимальне виведення оксиду кремнію досягається: для магнетитового концентрату при температурі 2500С і протягом 1,5 години; для мартитового концентрату - при температурі 2400С і протягом 1,0 години.

Для сірчанокислотного вилужування визначено отпимальний час процесу спікання залізовмісного концентрату із содою: при знекремнюванні мартитового концентрату - 2 години і при знекремнюванні магнетитового концентрату - 3 години.

Кінетичні дослідження показали, що стадія яка лімітує процес знекремнювання є дифузія. Процес автоклавного вилужування найбільш адекватно описує рівнянням трьохмірної дифузії, а процес сірчанокислотного вилужування - рівнянням одномірної дифузії.

6. Експериментально уточнені оптимальні параметри процесів автоклавного і сірчанокислотного вилужування:

- при автоклавному вилужуванні магнетитового концентрату оптимальними параметрами процесу є температура вилужування 2500С, концентрація NaOH 0,3 г/м3 і час вилужування 1,5 години; для мартитового концентрату - температура вилужування 2400С, концентрація NaOH 0,25 г/м3 і час вилужування 1,0 година.

- при сірчанокислотному вилужуванні. для магнетитового концентрату: температура спікання 9000С, тривалість спікання 3 години, масова частка соди 8%, концентрація сірчаної кислоти 5%; для мартитового концентрату: температура спікання 9000С, тривалість спікання 2 години, масова частка соди 8%, концентрація сірчаної кислоти 10%.

7. Підтверджена перевага механічної активації залізовмісного концентрату до і після хімічного знекремниювання. Крім того, підвищити якість продуктів можно шляхом комбінування механічних, термічних і хімічних впливів. Відпрацьовано режими регенерації оборотних розчинів, отриманих при автоклавному і сірчанокислотному вилужуванні. Визначені фактори, що впливають на повноту осадження оксиду кремнію з оборотного розчину (температура, тривалість осадження і кількість осаджувача).

8. На підставі теоретичних і експериментальних досліджень розроблено технологічну схему одержання порошків оксиду заліза хімічним збагаченням залізовмісних концентратів. У напівпромислових умовах уточнено оптимальні параметри технологічної схеми. Установлена придатність порошків оксиду заліза для виробництва феритів і акумуляторів. Техніко-економічна оцінка підтверджує економічність, доцільність, роботоспряможність та доступність розробленої технології.

1. Давиденко Н.П., Сухой М.П., Сорока П.И. Термодинамические исследования процесса спекания магнетитового суперконцентрата // Ж. приклад. химии.- Санкт-Петербург, - 1998. Вып. 9, С. 1430-1432.

2. Давиденко Н.П., Дзюба О.И., Сухой М.П. Исследование и отработка технологии по регенерации и утилизации промывных вод, полученных в процессе обескремнивания железосодержащих концентратов // Химическая промышленность: Сб. науч. тр. – Черкассы.- 1998. Вып. 2, С.40-41.

3. Давиденко Н.П., Дзюба О.И., Сухой М.П. Термодинамический анализ обескремнивания железосодержащих концентратов // Вопросы химии и хим. технологии.- Днепропетровск, - 1998. Вып. 2, С. 5-7.

4. Дзюба О.І., Давиденко Н.П., Сухой М.П. Дослідження технології отримання особливо чистих залізовмісних концентратів для феритових порошків з руд Кривбасу //Хімічна промисловість України.-Київ,-1999., №1.-С.64-68.

5. Дзюба О.И., Давиденко Н.П., Сухой М.П. Термодинамический анализ получения высококачественного сырья для ферритов // Новое в технологии, технике и экономике переработки минерального сырья: Сб. науч. тр. Часть 1.- Кривой Рог. – 1998. С.78-91.

6. Давиденко Н.П., Дзюба О.И. Автоклавное выщелачивание магнетитовых концентратов, полученных из руды Петровского месторождения // Вісник Дніпропетровського університету. Хімія. - Дніпропетровськ, - 1998., Вып. 2.- С. 113-116.

7. Обзор механических способов обогащения железосодержащих руд различных месторождений / Дзюба О.И., Сухой М.П., Сорока П.И., Давиденко Н.П.; Украинский государственный химико-технологический университет. – Киев, 1997. – 12 с. – Рус.- Деп. в ГНТБ Украины 25.02.97 № 191-Уi97.

8. Журавлев Ф.М., Чумак А.Д., Дзюба О.И., Давиденко Н.П., Сухой М.П. Получение магнитожестких ферритовых порошков из концентрата химического обогащения // Тез. докл. IX Международной конф. Усовершенствование процессов и аппаратов химических, пищевых и нефтехимических производств.- Одесса. – Часть 4: химико-технологические процессы и аппараты.–1996,-С. 21.

9. Дзюба О.И., Давиденко Н.П., Сухой М.П. Разработка рациональной схемы получения суперконцентратов из руд Кривбасса для порошковой металлургии и ферритов // Тез. докл. II Международной науч.-техн. конф. теория и практика решений экологических проблем в горнодобывающей и металлургической промышленности. - Днепропетровск: государственная металлур-гическая академия Украины. – 1995. – С. 71-72.

Давиденко Н.П. Одержання оксиду заліза хімічним збагаченням залізовмісних концентратів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.01 - технологія неорганічних речовин. - Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпропетровськ, 1999.

Дисертацію присвячено питанням розробки технології одержання оксидів заліза хімічним збагаченням залізовмісних концентратів, який може використовуватися як вихідна сировина для виробництва феритів, акумуляторів і порошків заліза. В дисертації визначені основні показники, що впливають на процеси автоклавного і сірчанокислотного вилужування. Вивчені вплив температури, тиску, тривалості процесу та співвідношення компонентів на якість кінцевого продукту. Доведено, що комбінування термохімічних методів впливу на залізовмісний концентрат дозволяє одержати порошки оксиду заліза заданого складу. Розроблені технологічні рішення підтверджені результатами іспитів в напівпромислових умовах.

Ключові слова: порошки оксиду заліза, хімічне збагачення, автоклавне, сірчанокислотне вилужування, оксид кремнію, ферити, акумулятори, регенерація.

Давиденко Н.П. Получение оксида железа химическим обогащением железосодержащих концентратов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.01 - технология неорганических веществ. - Украинский государственный химико-технологический университет, Днепропетровск, 1999.

Диссертация посвящена вопросам разработки технологии получения оксида железа химическим обогащением железосодержащих концентратов. Полученные порошки оксида железа могут использоваться как исходное сырье при производстве ферритов, аккумуляторов и в порошковой металлургии.

Анализ вещественного и минералогического состава железосодержащих продуктов Кривбасса показал, что наиболее благоприятным сырьем для производства ферритов, аккумуляторов и железных порошков могут быть: магнетитовый концентрат ЦГОКа (Петровское месторождение) и мартитовый концентрат, полученный из руды шахты “Октябрьская”.

В работе использованы численные методы, комплекс физико-химических методов исследований (рентгенофазовый анализ, дериватография), методики количественного фазового анализа.

Выявлены закономерности влияния физико-химических свойств исходного сырья на получаемые порошки оксида железа.

Впервые численный термодинамический анализ равновесных систем для автоклавного и сернокислотного выщелачивания в диапозоне температур 300-1200 К, давлении 0,01-1,6 МПа.

Впервые, с помощью кинетического анализа, рассчитана продолжительность процесса химического обогащения и изучены кинетические характеристики.

Выявлено влияние процесса активации концентратов химического и механического обогащения на качество конечного продукта. Показано, что комбинирование термических и химических воздействий при обогащении железосодержащих концентратов позволяет получить порошки оксида железа, соответствующие техническим условиям, предъявляемым к исходному сырью при производстве ферритов, аккумуляторов и железных порошков.

Определены оптимальные режимы процессов спекания, выщелачивания и промывки концентратов, выработаны условия их регулирования. Разработана рентабельная технологическая схема получения оксида железа химическим обогащением железосодержащих концентратов из руд Кривбасса. Работоспособность и эффективность разработанной технологии подтверждена производством в НИИ Механобрчермет (г. Кривой Рог) 288 кг порошка оксида железа. Високое качество полученного порошка подтверджено испытаниями в Институте проблем материаловеденья (г. Киев) и в Львовском отделении источников тока института проблем материаловеденья. Согласно полученным актам испытаний порошок оксида железа, полученный химическим обогащением железосодержащего концентрата может быть использован при изготовлении ферритов, NiFe аккумуляторов и накопителей энергии.

Разработанная технология отличается от стандартной в проведении дополнительной механической активации железосодержащего концентрата до и после химического обогащения. Данное новшесто существенно влияет на продолжительность процесса обескремнивания и качество конечного продукта. Технологическая схема состоит из стандартного набора оборудования и поэтому легко может быть внедрена на любом горно-обогатительном комбинате.

Технико-экономическая оценка показала целесообразность внедрения разработанной технологии.

Ключевые слова: порошки оксида железа, химическое обогащение, автоклавное, сернокислотное выщелачивание, оксид кремния, ферриты, аккумуляторы, регенерация.

Davidenko N.P. Obtaining of an iron oxide by chemical enrichment of ferriferrous concentrates. - Manuscript.

Submition of thesis for a candidate degree of engineering science on a speciality 05.17.01 - technology of inorganic substances. - Ukrainian state university of chemical technology, Dnepropetrovsk, 1999.

The thesis is devoted to problems on development of obtaining technology of iron oxides by chemical enrichment of ferriferrous concentrates. The obtained iron oxide can be used as initial raw material for production of ferrite, accumulators and iron powders. In a thesis the main parameters are determined which influence on pressure leaching and leaching by sulfuric acid processes. The influence of temperature, pressure, duration of process and components ratio on quality of a final product is investigated. Is lead up, that the combination of thermochemical methods of influence on a ferriferrous concentrate allows to receive powders of an iron oxide of a specific structure. The developed technological solutions are confirmed by outcomes of tests in half-industrial conditions.

Key word: powders of an iron oxide, chemical enrichment, pressure leaching, leaching by sulfuric acid, silicon oxide, ferrite, accumulators, regeneration.