АЛЮМИНИЙ СУЛЬФАТЫ


Алюминий сульфаты

Сульфат алюминия: химическая формула

Жалпы

Систематикалық атауы

Алюминий сульфаты

Химиялық формуласы

Al2(SO4)3

Физикалық қасиеттері

Молярлық масса

342,15 г/моль

Тығыздық

1,62—2,672 г/см³

Алюминий сульфаты – сұр, көгілдір және ақшыл қызыл оттеногі бар ақ түсті тұз, кәдімгі жағдайда кристаллогидрат түрінде Al2(SO4)3·18H2O — түссіз крисалдар болады. Қыздырған кезде балқымай-ақ суын жояды, ал күйдірген кезде Al2O3 және SO3 ыдырайды. Суда жақсы ериды. Техникалық алюминий сульфатын боксит пен сазды күкірт қышқылымен өңдеу арқылы алуға болады, ал таза өнім, – ыстық концентрленген H2SO4-те Al(OH)3-ты еріту арқылы.

Химиялық қасиеті

Алюминий сульфаты  температура 770 860 °C аралығында  ыдырайды:

                      770-860 0C

2Al2(SO4)3                             2Al2O3 + 6SO3 + 3O2   

Алынуы

Алюминий сульфатын алюминий гидрооксидының күкірт қышқылымен әрекеттесу арқылы алады:

2Al(OH)3 + 3H2SO4                    Al2(SO4)3 + 6H2O  

Сонымен бірге алюминий сульфатын алюминийды күкрт қышқылымен қосу арқылы да алады:

\mathsf{2Al + 3H_2SO_4 \longrightarrow \ Al_2(SO_4)_3 + 3H_2}   2Al + 3H2SO4                     Al2(SO4)3 + 3H2

 



Коагулянт алу тәсілдері

Құрамында алюминий бар коагулянттарды алу ушін құрамында нефелины бар шикізатты қолданады, оны құрамында 1170 г/л бос күкірт қышқылы немесе тұз қышқылы бар, температура 20-80°С және әрекеттесу үшін шикізатта бар компоненттердің қышқылда еритын теориялық қажетті нормасынан қышқыл шығымы 50-85 г/л сулы ерітіндісімен өңдейді. Құрамында нефелины бар шикізатты қышқылмен өңдеу алдында өлшемі 120 мкм және одан да төмен болғанша ұнтақтайды. Нефелинды, құрамында 1100 г/л бос күкірт немесе қышқылы бар, қышқыл алюминий немесе темір сульфаттың немесе хлоридтың сулы ерітіндісімен өңдеп коагулянтты дайындауға да болады. Осы тәсіл суды тазарту барысында  коагуляциялануға, флокуляциялануға, лайлануға және бейтараптануға деген қабілеті бар комплексты реагент алуға мүмкіндік береді.

БЕЙНЕЛЕУ

Құрамында алюминий бар коагулянттарды алу тәсілдері құрамында нефелины бар шикізатты өңдеуге негізделген. Осы тәсілдердің барлығының физика-химиялық негізі бір, ал технологияның аппаратуралық рәсімдеуі ғана ерекше. Негізі шикізат компоненттерінің қашқылда әрекеттестіру үшін стехиометрлік қажетті қышқыл мөлшерінен 100-105% қышқылдың шығымымен нефелинды 35-73% H2SO4 пен ыдыратуы.

Осы әдістердің кемшілігі: көп операциялық, аппаратуралық рәсімдеу күрделі, зарарлы шығарындының бары және алынатын коагулянттың сапасы өте төмен, ойткені оның құрамында ерімейтін қоспа минералдар және коагуляцияланған гель тәрізді кремний қышқылы болады.

Ең кеңінен қолданылатын әдіс болып нефелиннен алынатын құрамында алюминий бар коагулянт табылады. Осы әдіс бойынша коагулянтты, нефелинды концентратының шығымы 0,15-0,8 моль алюминий тотығының ерітілген хлорлы алюминийдың 1 мольна,  алюминий хлорид ерітіндісін нефелинды концентратымен 80-110оС бейтараптандыру арқылы дайындайды.

Әдістің негізі болып нефелинды екі саты арқылы ыдырату табылады: бірінші сатысында нефелинның тең жартысын 27%-тік HCl-мен 90-100 оС  ыдыратады, ал екінші сатысында құрамында коагуляцияланған кремний қышқылы мен алюминий хлориды бар алынған суспензияны нефелинды концентраттың екінші жартысымен температура 90-100 оС құрғақ өнім алатындай араластырады, оны кейін толық жетілдіру үшін арнайы камерада үстайды.

Осы өнім тауар ретіндегі тазартылмаған коагулянт болып табылады. Тазартылған коагулянт ретінде алу үшін арнайы камерадан алғаннан кейін 160-170 оС, кейін құрғақ өнімді сумен сілтілендіреді, коагулянт ерітіндісін және кремний қышқылы гелімен ыдыратылмаған минералдарынан тұратын ерімеген қалдықты алу үшін фильтрлейді.

Әдіс көп сатылы болуымен, сонымен бірге концентрленген ұшқыш тұз қышқылы қолданылып жоғары температуралы операция болғандықтан зарарлы шығарындылармен сипатталады. Қышқылдың жоғары концентрациясы және процестің жоғары температурасы нефелин құрамына кіретін кремний қышқылының коагуляциясына әкеледі, нәтижесніде ол ерімейтін тұңбамен пайдасыз жоғалады ғана емес, алынатын коагулянттың сапасын нашарлатады.   

Өнертабыстың мақсаты: шикізат кешендік пайдалануын жоғарлату, коагулянтты дайындау процесін жеңілдету, оның түсі ашылуын  күшейту.

Құрамында нефелин бар шикізатты 1-170 г/л бос күкірт немесе тұз қышқылы ерітіндісімен бір сатылы өндеу жолымен коагулянт алу арқылы қойылған мақсат жетіледі, температурасы 20-80 оС, шикізаттың қышқылда еритін компоненттерімен өзара әрекеттесуге теориялық қажетті нормасынан қышқылдың шығымы  50-85%. Құрамында еритін алюминий тұздары, коллоидты кремний қышқылы және коагулянт ретінде толық ыдырамаған нефелин қатты өлшенген бөлшектер мен ерімейтін минералдар бар алу суспензиясы кейін тікелей қолданылады.

Коагулянтты дайындау процесін интенсификацияландыру, технологиялық және коагулянттың суспензиясы мөлдір болу  үшін құрамында нефелины бар шикізатты қышқылмен өңдеу алдында өлшемі 120 мкм және одан да төмен болғанша ұсату қажет немесе құрамында нефелины бар шикізаттың шаң тәрізді фракциясын қолдану тиімді болады, мысалы апатитты флотация кезінде және нефелинды концентраттардың қалдықтарының қоюланғаннан болатын шламдар.

Коагулянттың алу жолы болып құрамында нефелин бар шикізатты концентрациясы  50-170 г/л тек күкірт немесе тұз қышқылы сулы ерітіндісімен және де 1-100 г/л бос күкірт немесе тұз қышқылы бар алюминий немесе темір сульфаты немесе хлориді сулы ерітіндісімен өндеу болады.

Әдістің келесі артықшылықтары бар         

Нефелин ыдыратуына процестің төменгі температурасында қышқылдардың сұйылтылған ерітінділерін қолдануы коагуляцияны және нефелинді қышқылмен өндеуде кремний қышқылын ерімейтін тұңбаға түсуін  болдырмау мүмкіндігін береді. Кремний қышқылы коллоидты түрде ерітіндіге көшеді, бұнда реагенттің мөлдірлеуші әсерін күшейтетін флокулянт (белсенді кремний қышқылы) ролін орындайды.

Ұсақ нефелинді пайдалану және оны кемшілігі қышқылы өңдеу коагуляциялаушы жақсы қасиеттері бар негізгі алюминий тұздардың оңай дайындауға, ықпал етеді.

Ерімейтін қалдықты бөлу және жою үшін күрделі операциялар өткізу қажеті жоқ. Сонымен қатар, бұл қалдық коагуляционды қауызы тұңдыру процесін қарқындатуды ықпал етуші  лайландырушы ретінде пайдаланылады, және тұңба ылғалдылығын азайтады. Сонымен қатар, толық ыдырамаған нефелиннің белсенді ұсақ бөлшектері алюминий және темір тұздарының коагуляциялық гидролизінде бөлінетін бос қышқылдың  бейтараптануына ықпал етеді. Бұл тазартылатын судың қышқылдануын төмендетеді және кіші сілтінуі қоры суды тазартуда коагулянтты пайдалану мүмкіндік береді.

Осындай мәлімделген әдіс  бірдей коагуляциялық (алюминий және темір тұздары), флокуляциялық (еріген белсенді кремний қышқылы), лайландырушы және бейтараптаушы (толық ыдырамаған нефелин және қышқылда ерімейтін минералдардың өлшемдері) қасиеттері бар комплексті реагент алу мүмкіндік береді.

Коагулянтты дайындау төмен температурада және сұйылтылған қышқылды пайдаланумен бір операция арқылы жасалады, бұл зиянды қалдықтар мүмкіндігіне кедергі.  Ұнтақ нефелинді пайдалану нефелинді кем дегенде 5 минутта ыдыратуына мүмкіндік береді, яғни реагент тек арнайы реакторларда ғана емес тікелей нефелиннің сұйылтылған қышқылмен қоспасын айдау ағысында да дайындалуы мүмкін болады. Процесті қарқынды және қарапайым аппараттық жобалау коагулянтты алу өндірісін тұтыну орындарына тікелей ұйымдастыруға мүмкіндік береді.

Ұсынылған әдіс, сондай-ақ алюминий және темір тұздары ерітінділерінің стандартты коагулянттарының мөлдірлеуші қасиеттерін жақсарту үшін пайдаланылуы мүмкін, себебі ұсақ нефелиннің қоспасы бос болатын қышқылды бейтараптайды және ерітінділерге флокуляцилық және лайландырушы қасиеттерін береді. 

Электрокорунд

Жасанды абразивті материал (жасанды корунд).

Құрамы. Кристалдарылған глинозём, кремний тотығы, титан, кальций және темір, құрамында 88-99% Al2O3.

Алынуы. Құрамында глинозем бар шикізатты кейін балқыманы кристалдандырып доғалы пештерде  балқыту арқылы алады. Тығыздығы  (сферокорундтан басқа) 3,9-4,0 г/см3, микроқаттылығы 19-24 Гн/м2.

Құрамында глиноземның мөлшері және балқыту технологиясының ерекшелігіне тәуелді электрокорундыны былай жіктейді:

- Бір қалыпты, құрамында азғана шлак қоспасы және ферросплав бар корунд (95% -дейін), металдарды өңдеуге кеңінен қолданылатын.

Roman","serif"; mso-ansi-language:KZ" lang="KZ">- Ақ, таза алюминий тотығын қайтадан балқыту арқылы алды. Құрамында  98-99% бар және қоспа салыстырмалы түрде өте аз. Қасиеті және химиялық құрамы бойынша ақ электрокорунд бір қалыптығыға қарағанда бірыңғай. Микроқаттылығы бір қалыптығыға қарағанда жоғары. Беріктігі жоғары балқымаларды өңдеу үшін жылдам және прецизионды тегістеуде (шлифования) қолданылады.

Roman","serif"; mso-ansi-language:KZ" lang="KZ">- Қоспаланған (хромды, титанды, цирконийлы), қасиеттері құрамындағы қоспа элементтердің құрамы мен мөлшеріне тәуелді.

Қоспаланған электрокорундтен жасалған түрпілі (абразивные) аспаптар конструкциялық және аспапты болаттардан жасалған бөлшекті өңдеуі үшін қолданылады.

- Монокорунд, жазықжікті изометриялық дәндерінен тұратын монокристалдық корунд, құрамында (2-3%) қоспа, бокситты күкіртті темірді балқыту арқылы алады. Монокорунтан жасалған түрпілі (абразивные) аспаптарды өңдеуі қйын ыстыққа төзімді, конструкциялық және басқа да қоспаландырылған болаттар мен құйындыларды тегістеуде  қолданылады.

- Сферокорунд, оны кеуешек корунд шеңбер түрінде глиноземнан алады (тығыздығы 2,2 г/см3); құрамында өте аз (<1%) қоспалар бар. Сферокорундтан жасалған түрпілі (абразивные) аспаптарды жұмсақ және тұтқыр (түсты металдарды, пластмасса, резиналар, былғары) материалдарды өңдеу үшін қолданады.

Сипаттамасы. Отқа төзімділігі өте жоғары, қышқылдар мен сілтілерде тұрақты, жылу өткізгіштігі жақсы, термиялық аумақтауы шағын, электрөткізгіштігі төмен.

Қолдануы. Түрпілі (абразивные) материалдар өндірісінде, отқа төзімді, қышқыл ортаға тұрақты бұйымдарды, электровакуумды аспаптарының керамикалық бөлшектерін, изоляторлар жасау үшін қолданады; ыстыққа төзім бетондарда толтырғыш және индуциялық пештерде тигельдерді нығыздап толтырғыш ретінде қолданылады. Қара металлургияда (сұйық болатты тазарту үшін синтетикалық шлактар алу). Әртүрлі фасондар мен профиль түрпілі (абразивные) аспаптар

Осы дәріс материалдарын оқып болғаннан кейін білуге қажет  негізгі ұғымдар

Пульпа, түтін газы, грануляция, коагулянттар, электрокорунд

Өзін-өзі тексеру сұрақтары

1. Алюминий сульфатының физикалық және химиялық қасиеттері.

2. Алюминий сульфатының алынуы.

3. Коагулянттарды алу не болып табылады?

4. Коагулянттар өндірісі.

5. Электрокорунд не болып табылады және оны қолдану?