1.1 Объекты исследования и методики проведения экспериментов

В качестве объекта исследования взяты асбестовые отходы АО «Костанайские минералы» - хвосты обогащения Жетикаринского асбестового комбината. Отходы содержат в химически связанном состоянии ряд элементов, в том числе, %: МgO – 39,0-42,0; SiО₂ – 37,0-41,0; СаО – 1,1-1,6; Fe₂О₃ – 1,9-5,4; FeO –1,0-2,7; Al₂О₃ – 0,8-1,4; NiO – 0,1-0,25. В незначительных количествах (до 0,32 %) присутствуют кобальт, хром, марганец, натрий, калий, титан и ряд других металлов. Минеральная основа – серпентин – 3МgO·2SiО₂·2Н₂О.

В качестве источника хлорида калия - отработанные расплавы титановых хлораторов АО «УК ТМК» (ОРТХ). Химический состав ОРТХ, масс. %: MgСl₂ – 20,4; KCl -26,0; NaCl -15,0; СаCl₂-2,4; FeCl₂ - 22,5; FeCl₃ – 5,2; SiО₂ – 0,08; Сr – 0,17; Mn -0,33; ТiО₂ - 1,1; С - 7,9; Al - 0,26.

1. Методика проведения экспериментов

Переработку асбестовых отходов проводили в два этапа: выделение хлорида магния и никеля. Измельченные отходы выщелачивали при комнатной температуре и 90-95^оС солянокислотным раствором. Содержание НСl варьировали от 7 до 20 %, отношение Т:Ж=1:2 и 1:3, время 2,4 и 6 ч. Полученный раствор на вакуум-фильтре отделяли от аморфного осадка диоксида кремния, окисляли двухвалентное железо гипохлоритом кальция с последующей нейтрализацией раствора и отделением осадка. Никель экстрагировали из фильтрата 10%-ным раствором ди-2-этилгексилфосфорной кислоты в керосине. Реэкстракцию никеля проводили при рН <1. Раствор после отделения органической фазы нейтрализовали до рН 7-8 для осаждения остаточных примесей. Кек отделяли вакуумным фильтрованием и отправляли в отвал, а фильтрат – очищенный прозрачный раствор хлорида магния – на передел получения карналлита.

Отработанные расплавы титановых хлораторов вскрывали выщелачиванием водой при соотношении Т:Ж=1:1,5, температуре 40-50^оС (процесс экзотермический) и постоянном перемешивании барботированием воздухом до достижения плотности пульпы 1,3-1,31 г/см³. Отстаивали пульпу, отделяли раствор с рН 1,3 от осадка. Высокая степень очистки от вредных примесей достигается нейтрализацией до рН=7,5-8,0 с последующим отстоем пульпы с добавлением 0,1%-ного раствора полиакриламида. Осадок отделяется, отжимается и отправляется в отвал. Очищенные целевые растворы хлоридов магния и калия использованы для получения искусственного карналлита.

1.1.2 Методика определения магния

Реактивы: Буферный раствор (аммиак и хлорид аммония рН-10)

20 г хлорида аммония ч.д.а. растворяют в 100 мл дистиллированной воды, прибавляют 100 мл концентрированного раствора аммиака ч.д.а. Смесь доводят до 1 л дистиллированной водой.

Комплексон III (трилон Б)– 0,1 N раствор (фиксанал).

Содержимое фиксанала поместить в мерную колбу 1000 мл. растворить, довести до метки дистиллированной водой.

Или 18,6 г трилона Б ч.д.а. растворяют в дистиллированной воде и доводят объем до литра в мерной колбе.

Индикатор хром темно-синий – 0,5 г смешивается со 100 г KCL – в ступке тщательно растереть до порошкообразного состояния.

Соляная кислота - ч.д.а. 0,1 N раствор (фиксанал)

Дитиодиэтилкарбомат натрия (ДДК Na) 10%

(приготовление на 0,5 л)

50 г ДДК Na + 450 мл дистиллированной воды, тщательно перемешать.

Гидроксиламин солянокислый – ч.д.а. 1%-ный раствор. 1 г растворяют в 100 мл дистиллированной воды.

Едкий натрий – ч.д.а. 1 N раствор. 40 г растворяют в 1 л дистиллированной воды.

Мурексид – сухая смесь приготовленная из 5 частей мурексида и 95 частей N аCl (1 г мурексида – 100 г N аCl)

Сульфид натрия – 10 % раствор (10 г Na₂S растворяют в 100 мл дистиллированной воды).

Прямой метод титрования кальция и магния комплексоном III (трилоном Б) в присутствии индикатора, взаимодействующего с этими металлами с образованием яркоокрашенного соединения. При этом в точке эквивалентности, когда все ионы металла связаны в прочный комплекс с комплексоном 111, в растворе появляется окраска, присущая данному индикатору.

Отделение кальция от магния. Аликвоту исходного (рабочего) раствора 2 мл помещаем в стакан объемом 250-300 мл, прибавляем 75 мл ДДК Na (дитиодиэтилкарбомат натрия) для осаждения примесей, тщательно перемешиваем. Осадок отфильтровываем, фильтрат помещаем в мерную колбу V=250 мл, доводим до метки дистиллированной водой.

Определение кальция трилонометрическим титрованием Для определения Ca (кальция) из полученного раствора берем аликвоту 2 мл и помещаем в коническую колбу V=250мл, добавляем 50 мл Н₂О, приливаем 2 мл 2 N раствора NaOH, 2 мл 1% гидроксиламина, добавляем щепотку смеси индикатора мурексида. При этом раствор окрашивается в малиново-розовый цвет. Титруем до перехода окраски индикатора из малиново-розовой до сиреневой. Записываем объем пошедшего на титрование трилона Б (V₁).

Определение магния трилонометрическим титрованием Для определения магния к 2 мл аликвоты добавляем 50 мл дист. воды + 5 мл буферного раствора + 2 мл гидроксиламина солянокислого и щепотку индикатора хрома кислотного темно-синего. Далее титруем 0,1 N раствором трилона Б. Окраска индикатора меняется от вишнево-фиолетовой до ярко-синей Записываем объем пошедшего на титрование трилона Б (V₂). Расчет содержания ионов Mg в мг/л

Vмерн.колбы. (250мл)× (V₂ -V₁) × N_ТрБ×1000×экв Mg(12,16) = Mg (г/л)

V _{ал. 1}× V _{ал. 2}

12,16 - эквивалент иона Mg (мм/2), N_ТрБ –нормальность трилона Б = 0,1,

V _{ал. 1}= V _ал.2 =2 мл (когда много Mg), 1000-приведение к 1 л раствора