Розрахунок мінерального складу сировини за її хімічним складом

РОЗРАХУНКИ СКЛАДУ СИРОВИННИХ МАТЕРІАЛІВ

ТА ЇХ СУМІШЕЙ

Розрахунок мінерального складу сировини за її хімічним складом

Мінеральний склад сировинних матеріалів – це те ж саме, що і раціональний склад. Розраховуючи раціональний склад сировини за її хімічним складом, виходять з типового хімічного та мінерального складу сировинних матеріалів, які пройшли практичну перевірку при їх використанні. При цьому дотримуються деяких умовних допущень:

· глини та каоліни містять як глинисту речовину тільки каолініт, а іншими їхніми складовими є кварц та польові шпати;

· якщо кількість Na₂O порівняно з K₂O є незначною, то їх вміст сумують і розраховують кількість ортоклазу. І навпаки, якщо кількість Na₂O є значно більшою, ніж K₂O, то за їх сумою розраховують кількість альбіту;

· зважаючи на те, що в технології тонкої кераміки не використовують глинисту речовину зі значним вмістом оксидів заліза, титану, кальцію та магнію, розрахунки мінералів, які містять наведені оксиди, не виконують.

Послідовність розрахунків для визначення раціонального складу глинистої сировини є такою:

1) обчислити вміст польових шпатів за кількістю оксидів K₂O, Na₂O у 100 масових частинах (мас. ч.) глинистої сировини;

2) розрахувати вміст Al₂O₃ та SiO₂, які входять до складу знайденої кількості польових шпатів;

3) визначити вміст каолініту за кількістю Al₂O₃ , яка не увійшла до складу польових шпатів;

4) знайти вміст SiO₂, який входить до складу визначеної кількості каолініту;

5) обчислити вміст вільного SiO₂ у 100 мас. ч. глинистої сировини.

ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ

Розрахунок мінерального складу сировинних матеріалів розглядається на прикладі Артемівської глини, хімічний склад якої наведено в табл. 3.1.

Таблиця 3.1 – Хімічний склад глини за даними хімічного аналізу

Сировинний матеріал	Вміст оксидів, мас. %
SiO2	Al2O3+TiO2	MgO	Fe2O3	Na2O	K2O	в.п.п.
Глина Артемівська	49,0	36,7	0,6	0,1	0,8	1,0	11,8

Спершу знаходимо вміст польових шпатів (альбіту Na₂O×Al₂O₃×6SiO₂ та ортоклазу K₂O×Al₂O₃×6SiO₂) за кількістю оксидів Na₂O і K₂O. Для цього спочатку необхідно визначити молекулярні маси відповідних оксидів та сполук. Кількість ортоклазу у 100 мас. ч. глини розраховуємо з пропорції:

94 г/моль K₂O міститься у 556 г/моль ортоклазу

1 мас. ч. K₂O міститься у Х мас. ч. ортоклазу.

Отже, Х = (556 × 1) / 94 = 5,9 мас. ч. ортоклазу.

Кількість альбіту у 100 мас. ч. глини обчислюємо з пропорції:

62 г/моль Na₂O міститься у 524 г/моль альбіту

0,8 мас. ч Na₂O міститься в Х мас. ч. альбіту.

Звідси Х = (524 × 0,8) / 62 = 6,8 мас. ч. альбіту.

Далі визначаємо кількість Al₂O₃ та SiO₂, які містяться у знайденій кількості польових шпатів. Відповідно до молекулярної маси ортоклазу (556 г/моль):

102 г/моль Al₂O₃ міститься у 556 г/моль ортоклазу

Х ₁ мас. ч. Al₂O₃ міститься у 5,9 мас. ч. ортоклазу.

Таким чином Х ₁ = (5,9 × 102) / 556 = 1,1 мас. ч. Al₂O₃.

360 г/моль SiO₂ міститься у 556 г/моль ортоклазу

Х ₂ мас. ч. SiO₂ міститься у 5,9 мас. ч. ортоклазу.

Таким чином Х ₂ = (5,9 × 360) / 556 = 3,8 мас.ч. SiO₂.

Відповідно до молекулярної маси альбіту (524 г/моль) складаємо пропорції для визначення кількості Al₂O₃ та SiO₂, які містяться у знайденій раніше кількості альбіту:

102 г/моль Al₂O₃ міститься у 524 г/моль альбіту

Х ₃ мас. ч. Al₂O₃ міститься у 6,8 мас. ч. альбіту.

Звідси Х ₃ = (6,8 × 102) / 524 = 1,3 мас.ч. Al₂O₃;

360 г/моль SiO₂ міститься у 524 г/моль альбіту

Х ₄ мас. ч. SiO₂ міститься у 6,8 мас. ч. альбіту.

Отже Х ₄ = (6,8 × 360) / 524 = 4,7 мас.ч. SiO₂.

Далі обчислюємо сумарну кількість SiO₂ та Al₂O₃, які входять до складу польових шпатів:

Al₂O₃ = Х ₁ + Х ₃ = 1,1 + 1,3 = 2,4 мас. ч.

SiO₂ = Х ₂ + Х ₄ = 3,8 + 4,7 = 8,5 мас. ч.

Звідси можна зробити висновок, що Al₂O₃ входить до складу каолініту у такій кількості:

36,7 – 2,4 = 34,3 мас. ч. Al₂O₃.

Розраховуємо вміст каолініту Al₂O₃×2SiO₂×2Н₂О у 100 мас.ч. глини за кількістю Al₂O₃. Виходячи з молекулярної маси каолініту (258 г/моль), складаємо пропорцію:

102 г/моль Al₂O₃ міститься у 258 г/моль каолініту

34,3 мас. ч. Al₂O₃ міститься у Х г/моль каолініту

Знаходимо: Х = (34,3 × 258) / 102 = 86,7 мас. ч. каолініту

Визначаємо вміст SiO₂, зв’язаного в цій кількості каолініту, за пропорцією:

120 г/моль SiO₂ міститься у 258 г/моль каолініту

Х мас. ч. SiO₂ міститься у 86,7 мас. ч. каолініту

Звідси Х = (120 × 86,7) / 258 = 40,3 мас. ч. SiO₂.

Нарешті, знаходимо вміст вільного кварцу у 100 мас.ч. глини, віднімаючи від кількості SiO₂ у сухій глині кількість SiO₂, яка входить до складу польових шпатів та каолініту:

49,0 – 8,5 – 40,3 = 0,2 мас. ч. вільного кварцу.

Таким чином, мінеральний склад глини (у масових частках) є таким:

ортоклаз – 5,9

альбіт – 6,8

каолініт – 86,7

кварц – 0,2

S = 99,6 мас. ч.

Після перерахування на 100 % отримуємо шихтовий склад маси, мас. %:

ортоклаз – 5,95

альбіт – 6,9

каолініт – 87,05

кварц – 0,2

S = 100 мас. %

ЗАДАЧІ ДЛЯ ПРАКТИКИ

1. Розрахунковим шляхом визначте мінеральний склад глини такого хімічного складу (мас. %): SiO₂ – 49; Al₂O₃ – 36,7; Na₂O – 0,9; MgO – 0,6; K₂O – 1; Fe₂O₃ – 0,06; в.п.п. – 11,74.

2. Розрахунковим шляхом визначте мінеральний склад кварцових відходів процесу збагачення каоліну. Хімічний склад кварцових відходів (мас. %): SiO₂ – 74,95; Al₂O₃ – 23,5; Na₂O – 0,25; K₂O – 0,4; Fe₂O₃ – 0,5; ТiO₂ – 0,3; СаО – 0,1.

3. Визначте мінеральний склад каоліну наступного хімічного складу (мас. %): SiO₂ – 47; Al₂O₃ – 38; Na₂O – 1,5; Fe₂O₃ – 0,5; TiO₂ – 0,5; CaO – 0,5; в.п.п. – 12.

4. Розрахунковим шляхом знайдіть мінеральний склад пегматиту такого хімічного складу, (мас. %): SiO₂ – 74; Al₂O₃ – 15; Na₂O – 3,5; К₂О – 6; Fe₂O₃ – 0,5; в.п.п. – 1,0.

5. Розрахунковим шляхом знайти мінеральний склад глини Веселовського родовища (хімічний склад глини див. табл. Д.1.1 Додатка 1).

6. Розрахунковим шляхом знайдіть мінеральний склад глини Дружковського родовища (хімічний склад глини див табл. Д.1.1 Додатка 1).

7. Розрахунковим шляхом визначте мінеральний склад граніту такого хімічного складу (мас. %): SiO₂ – 76; Al₂O₃ – 13; Na₂O – 2,5; К₂О – 5,2; Fe₂O₃ – 2,5; в.п.п. – 1,0.

8. Розрахунковим шляхом визначте мінеральний склад відходів вуглевидобування. Хімічний склад відходів на прожарену речовину (мас. %): SiO₂ – 72,95; Al₂O₃ – 18,5; Na₂O – 2,25; K₂O – 1,4; Fe₂O₃ – 4,5; ТiO₂ – 0,3; СаО – 0,1.

9. Порівняйте мінеральний склад глин Веско-Екстра, Веско-Керамік та Веско-Гранітік (хімічний склад глин див. табл. Д.1.1 Додатка 1).

10. Порівняйте мінеральний склад пегматитів Лезніківського, Чупинського та Вишневогірського родовищ та зробіть висновки про їхні переваги для використання як флюсуючі компоненти мас, призначених для випалу в умовах швидкісних режимів.

11. Визначте мінеральний склад пегматиту такого хімічного складу (мас. %): SiO₂ – 72,95; Al₂O₃ – 15,5; Na₂O – 5,25; K₂O – 4,4; Fe₂O₃ – 1,5; ТiO₂ – 0,3; СаО – 0,51; MgO – 0,26.