1.2.2. Гелеобразные смеси

Недостатков, присущих эмульсионным ВВ, в значительной мере лишены гелеобразные водосодержащие взрывчатые вещества (ВВВ). К этим ВВВ относятся загущенные растворы окислителя с распределенным в его объеме горычим и суспензионные смеси, содержащие дополнительно твердую фазу окислителя. Простейшие композиции суспензионных ВВ представлены смесью гранулированной аммиачной селитры и тротила или алюминия и загущенного раствора аммиачной селитры [9]. Более сложные суспензионные составы содержат одновременно различные взрывчатые сенсибилизаторы и тонкодисперсные металлы, нитраты или перхлораты щелочных и щелочноземельных металлов, антифризы и другие добавки.

В качестве сенсибилизаторов чаще всего используются тротил, ТЭН, гексоген, их сплавы и бездымный порох [10, 54]. Металлические сенсибилизаторы представлены алюминием, магнием, ферросилицием [55]. В качестве окислителя в основном используется аммиачная селитра. Для повышения кислородного баланса и возможности введения большего количества горючего и соответственно увеличения взрывчатых характеристик в эти смеси вводятся нитраты и перхлораты щелочных и щелочноземельных металлов [54, 56, 57],

В суспензионных смесях реализована так называемая гравитационная стабилизация состава компонентов по высоте колонки заряда. Она заключается в заполнении пор между твердыми частицами аммиачной селитры, тротила или алюминия насыщенным при определенной температуре загущенным раствором аммиачной селитры. Если раствор берется в избытке, то происходит оседание твердых компонентов, т.е. смесь расслаивается. Если же раствор берется в недостатке, то между твердыми компонентами выше границы раствора, могут оставаться воздушные поры, и смесь получается неоднородной. В России суспензионные ВВ представлены ифзанитами Т-20, Т-60, Т-80 (индекс означает температуру насыщенного раствора аммиачной селитры), акватолами 65/35С, М-15, изготовляемыми на местах применения, и акватолами АВ, АВМ и МГ заводского изготовления [58, 11]. Акватолы АВМ и МГ - алюминизированные, 65/35С и АВ -тротилсодержащие, а акватол М-15 содержит в своем составе и тротил и алюминий. Все они содержат значительное количество загустителя (1-2,5%), сшивающий агент (0,03-0,1% сверх 100%). Аватолы АВМ и МГ дополнительно содержат антифриз.

Водосодержащие взрывчатые вещества, в которых окислитель полностью растворен, за рубежом носят названия “Товекс” [10], в России они называются горячельющимися ВВ (ГЛВВ). Это тротилсодержащие ГЛТ-20, ГЛТ-35, карбатол Т-15 и алюминизированный карбатол ГЛ-10В. Вся селитра в этих ВВ полностью растворяется при температуре 90-95^оС. Карбатолы содержат небольшое количество воды - 3-5%, за счет чего плотность растворов возрастает до 1500-1640 кг/м³, что позволяет избежать расслоения раствора окислителя с тротилом и алюминием (плотность тротила 1660 кг/м³). Снижение содержания воды достигается за счет того, что карбамид, входящий в их состав, позволяет получать с аммиачной селитрой эвтектику с низкой температурой плавления (41^оС, при соотношении карбамида к аммиачной селитре = 44:56). Для ГЛТ-20, ГЛТ-35, содержащих 8-10% воды, характерно оседание тротила при перегревах растворов окислителя, т.к. плотность раствора окислителя (1380-1400 кг/м³) значительно отличается от плотности тротила. Для предотвращения этого явления при изготовлении этих ВВ, раствор окислителя необходимо обязательно загущать.

Свойства применяемого загустителя в значительной мере определяют также водоустойчивость и текучесть ВВВ. В качестве загустителей преимущественно используют набухающие в воде органические полимеры. За рубежом чаще всего применяется гуаргам – вещество растительного происхождения [59]. В нашей стране наибольшее распространение получили синтетические загустители – натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (Nа-КМЦ) и полиакриламид (ПАА) [11, 60]. По данным [61], ПАА более предпочтителен как загуститель, чем Na-КМЦ. Общим недостатком всех органических загустителей является необходимость их использования в комбинации со структурирующей добавкой (сшивкой), которая скрепляет линейные углеродные цепи –С–С– между собой с образованием пространственной структуры. В качестве сшивки используют соединения хрома, алюминия и бора [11, 62, 63]. Процесс сшивания протекает очень быстро, поэтому структурирующий агент необходимо равномерно вводить в объем ВВВ не ранее, чем его начнут подавать в скважину. Ввиду отсутствия в нашей стране соответствующей зарядной техники этот прием в отечественной практике почти не применяется. Необходимо отметить, что наиболее эффективные сшивки – соединения хрома весьма ядовиты. В отсутствие же сшивки органические загустители не могут обеспечить удовлетворительные водоустойчивость и другие свойства ВВВ. Кроме того, органические загустители, в силу своей химической природы, подвергаются термической деструкции в горячих концентрированных растворах аммиачной селитры [64], что приводит к частичной или полной потере ими загущающей способности. Для исключения этого явления были предложены неорганические загустители – гель монтмориллонита [65] и бентонит [66], однако из-за сложности введения их во взрывчатые смеси они не нашли применения.

Предложено использование в ВВВ и других твердых сенсибилизаторов серы, угля, кокса, сажи, древесной муки, [67, 56], горючих сланцев, керогена [66, 68], но для таких веществ имеется проблема равномерного распределения их по всему объему заряда из-за различных плотностей раствора окислителя и твердого компонента, что приводит к разделению смеси. Одним из решений этой задачи является введение растворимых в воде горючих [69,70]. Это различные амины и спирты. Наиболее распространены нитраты аминов, например, метиламин [71]. Уже упоминавшийся выше карбамид выполняет функцию стабилизатора химической стойкости [72] для применения ВВВ в серосодержащих рудах. Нерастворимые в воде жидкие горючие в ВВВ вводят либо с помощью эмульгаторов, либо на твердом носителе. Чаще всего используют пористую аммиачную селитру, для этого АС-ДТ смешивают с загущенным окислителем [73] и получают высокоплотные АС-ДТ, которые называют HANFO (подобные смеси делают и с эмульсиями). Содержание пористой аммиачной селитры достигает в этих ВВ 80 % от массы взрывчатого вещества.

Широкому быстрому внедрению в промышленность водосодержащих ВВ способствовали следующие преимущества: теплота взрыва составляет 4,106 МДж/кг, что близко по этому показателю для чистого тротила (4,316 МДж/кг); простота изготовления и аппаратурного оформления производства; высокая плотность, способность полностью заполнить зарядное пространство позволяет добиваться концентрации энергии в 1,8-2 раза выше, чем у патронированных ВВ, что обеспечивает возможность эффективно вести отбойку пород любой крепости. Высокие плотности заряжания и значительно большие величины объемной концентрации энергии взрывчатых смесей позволяют снизить затраты на буровые работы и повысить качество дробления пород; текучесть и пластичность составов позволяет достигать высокой степени механизации как при приготовлении ВВ, так и зарядке скважин с использованием смесительно-зарядных машин; присутствие воды в водосодержащих смесях обеспечивают высокую степень безопасности при их использовании. Они обладают очень низкой чувствительностью к удару, трению, нагреву; водоустойчивость позволяет использовать ВВВ для заряжания, как сухих, так и обводненных скважин, а также под слой воды; они более безопасны при зарядке скважин.

Основными недостатками отечественных ВВВ являются необходимость использования опасного тротила и низкое качество загустителей (ПАА, Na-КМЦ), что приводит к снижению взрывной эффективности этого типа ВВ и загрязнению окружающей среды.

2. Краткий обзор методов переработки нефелина и характеристика получаемых продуктов

Нефелин - второй по важности компонент апатито-нефелиновых руд, относится к классу щелочных алюмосиликатов. Химическая формула его - (Na,K)₂OAl₂O₃2SiO₂. Нефелиновый концентрат (НК), выделяемый из хвостов апатитовой флотации (ХАФ) на АНОФ-2 ОАО “Апатит” по обогатительной схеме, приведенной на рис.1, содержит, в соответствии с техническими условиями, не менее, мас.%: Al₂O₃ – 28,5; (Na₂O + K₂O) – 18%; Fe₂O₃ – не более 3,5; SiO₂ – 42-45%. Содержание других компонентов не лимитируется.

Из той части ХАФ, которая направляется на выделение нефелинового концентрата, выделяется не более 40% нефелина, остальная его часть направляется в хвостохранилища в составе хвостов нефелиновой флотации.

В настоящее время практически весь нефелиновый концентрат перерабатывается на Пикалевском ОАО ППГО “Глинозем”на глинозем, соду, поташ и цемент по способу спекания с известняком [74-80].

Сущность его заключается в спекании предварительно очень тонкоизмельченных нефелина и известняка при температуре 1250-1300^оС. Полученный спек измельчают, выщелачивают оборотными содо-щелочными растворами, затем разделяют фильтрованием раствор алюминатов и нерастворимый остаток. Алюминатный раствор используют для выделения глинозема, соды и поташа, а нерастворимый остаток смешивают с известняком и вновь спекают при ~ 1300^оС с получением цементного клинкера, который размалывают и получают высококачественный цемент.

Эта технология, разработанная российскими учеными, оказалась настолько эффективной, что, несмотря на многократное увеличение стоимости нефелинового концентрата и транспортных расходов, высокие материальные и энергетические затраты, она оказалась рентабельной даже в сложившихся экономических условиях России.

Вместе с тем высокие энергетические затраты, необходимость дальней транспортировки нефелина к местам переработки, где имеются большие запасы известняка (на комплексную переработку 1 т нефелинового концентрата требуется 3 тонны известняка), и высокий выход цемента (10 т на 1 тонну производимого глинозема) значительно ограничивают

возможность расширения объемов переработки нефелина по этой технологии, т.к. цемент трудно реализовать в районах переработки, а дальняя перевозка его нерентабельна. Проблема использования нефелина может быть решена лишь при создании принципиально новых методов переработки этого сырья, позволяющих снизить не только материальные расходы, но и расширить ассортимент получаемых продуктов. Без создания таких методов, а также изыскания новых областей применения нефелина и получаемых продуктов, проблема полного использования нефелина, добываемого в составе апатито-нефелиновых руд, не может быть решена.

Рис. 1. Обогатительная схема переработки нефелина.

К весьма перспективным относятся кислотные методы переработки нефелина, преимуществами которых является: отсутствие сложных переделов по предварительной подготовке сырья к переработке, снижение требований к его качеству, возможность размещения перерабатывающих предприятий в непосредственной близи от месторождений нефелина. Кроме того, эти методы обеспечивают значительное расширение ассортимента получаемых продуктов.

Перспективность таких способов в значительной мере обусловлена возможностью отделения балластной части сырья (кремнезем и нерастворимые минералы) на первых стадиях технологического процесса и отсутствием необходимости использования реагентов для связывания кремнезема.

Большинство кислотных методов переработки алюмосиликатного сырья включают, как правило, шесть основных переделов:

1. Добычу и активацию исходного сырья.

2. Кислотное выщелачивание с целью перевода алюминия и других компонентов в раствор.

3. Отделение растворов от нерастворимого остатка – сиштофа.

4. Выделение солей алюминия и щелочных элементов из растворов.

5. Термообработку солей алюминия и щелочных элементов с получением чернового оксида алюминия или алюминатных спеков, перерабатываемых по общепринятой технологии на металлургический глинозем, содопродукты и другие соединения.

6. Регенерацию кислоты и возвращение ее в голову процесса.

Из всех видов алюмосиликатов нефелин является наиболее пригодным сырьем для кислотной переработки, т.к. в процессе выделения апатита из апатито-нефелиновых руд он проходит стадии добычи и измельчения, а вследствие высокой химической активности по отношению к кислотам не требует применения дорогостоящей термической активации.

Для переработки нефелина особый интерес представляют азотнокислотные методы, т.к. они позволяют выделять щелочные компоненты этого сырья в виде наиболее ценных продуктов – натриевой и калиевой селитр. Кроме того, азотная кислота легче регенерируется, а ее соли имеют самую низкую температуру разложения, что позволяет резко снизить энергетические затраты при их переработке на глинозем, соду, поташ и др. продукты.

В отличие от других алюмосиликатов кислотная обработка нефелина приводит к полному разрушению кристаллической структуры минерала и переходу в раствор не только алюминия и щелочных элементов, но и кремнезема в виде кремнекислородных комплексов [SiO₄]^4-. При обработке всех других алюмосиликатов кремний остается в виде нерастворимого кремнеземного каркаса.

В ионном виде разложение нефелина кислотами, можно описать реакцией:

(Na,K)₂O·Al₂O₃·2SiO₂ + 8H⁺ + aq  2(Na,K)⁺ + 2Al³⁺ + 2Si(OH)₄ + aq .

Конечными продуктами реакции являются соли алюминия, щелочных элементов и кремниевая кислота. Основная особенность последней – стремление к полимеризации и гелеобразованию. Физико-химические свойства продуктов реакции зависят от концентрации кислоты, используемой при обработке минерала, и температуры процесса. Это могут быть жидкости, желатинируещиеся при длительной выдержке или нагреве, гелеобразные и даже полусухие массы.

Желатинизация продуктов реакции была одной из причин, сдерживающих развитие исследований по разработке кислотных технологий нефелина, т.к. не было найдено приемлемого технического решения отделения растворов солей алюминия и щелочных элементов от гелеобразных осадков кремнекислоты. Впервые эта проблема была решена в Институте химии и технологии редких элементов и минерального сырья (ИХТРЭМС) КНЦ РАН [81, 82], что позволило разработать и проверить в опытно-промышленном и промышленном масштабах ряд новых технологий переработки нефелина. Основной из них является азотно-плазмохимическая технология комплексной переработки нефелина (рис.2) с получением глинозема, соды, поташа, нитратов щелочных элементов, аморфного кремнезема, калийно-фосфорных удобрений и других продуктов [83-85].

Разработанная технология базируется на совмещении двух крупнотоннажных производств – комплексной переработки нефелина и плазмохимического метода получения азотной кислоты и включает следующие основные переделы:

- азотнокислотное разложение нефелина, которое ведут 35-45%-ной HNO₃ при температуре не ниже 80^оС путем постепенной загрузки нефелина в кислоту, что позволяет избежать желатинизации продуктов реакции и осадить кремнезем в виде отдельной хорошо фильтруемой фазы;

- фильтрацию азотнокислотных пульп с получением раствора, содержащего Al(NO₃)₃, Fe(NO₃)₃, NaNO₃, KNO₃, и нерастворимого остатка, содержащего аморфный кремнезем и нерастворимые примесные минералы;

- гидросепарацию нерастворимого остатка с получением аморфного кремнезема и комплексного минерального остатка, содержащего сфен, титаномагнетит, эгирин и полевые шпаты. Минеральный остаток используется для селективного выделения этих минералов методами обогащения;

- упаривание азотнокислых растворов до плава; - термообработку плава с получением алюминийсодержащих спеков и отгонкой азотной кислоты в газовую фазу. Термообработка азотнокислых солей является одним из самых сложных переделов в процессах кислотной переработки алюмосиликатов. Обычно для этого процесса применяют печи “кипящего” слоя (КС), распылительные сушилки (РС), вращающиеся печи с внешним обогревом. Однако использование КС и РС связано с разбавлением и загрязнением отходящих нитрозных газов, что усложняет регенерацию кислоты. Кроме того, термообработку азотнокислых солей нельзя проводить путем прямого контакта с топочными газами из-за возможности

Рис. 2. Принципиальная технологическая схема с материальными потоками азотно-плазмохимической технологии комплексной переработки ХАФ.

восстановления части выделяющихся оксидов азота и связанных с этим потерь кислоты. Применение же аппаратов с внешним обогревом ограничено из-за их невысокой производительности.

Более прогрессивным методом термообработки различных газообразных, жидких и сухих смесей, в том числе и солевых, является обработка их в высокотемпературных электродуговых нагревателях – плазмотронах [86-89]. Как в России, так и за рубежом проводятся интенсивные исследования по разработке плазмохимического метода получения азотной кислоты, заключающегося в том, что в плазменные струи, имеющие температуру 3000-6000^оС, подается воздух или азотно-кислородная смесь. При таких температурах происходит ионизация газов, вследствие чего азот вступает во взаимодействие с кислородом с образованием оксидов азота.

Однако особенность этого процесса такова, что образовавшиеся оксиды азота могут существовать только при высоких температурах. При медленном снижении температуры до 1700^оС равновесие реакции смещается в сторону разложения оксидов азота. Поэтому нитрозные газы необходимо быстро охладить (закалить) до температуры меньше 1700^оС. Обычно закалку газов осуществляют в скоростных холодильниках, распылением в поток горячих газов воды или разбавленной азотной кислоты, разбавлением холодным воздухом или частью охлажденных нитрозных газов. Однако эти способы, как правило, малоэффективны и приводят к значительному разбавлению нитрозных газов, имеющих и без того недостаточно высокую концентрацию. Плазмохимический способ отличается компактностью аппаратурного оформления и высокой производительностью. Экономичность его во многом зависит от эффективности использования тепла нитрозных газов, т.к. на окисление азота расходуется не более 10% затраченной электроэнергии, а остальное количество ее идет на высокотемпературный нагрев газов. В настоящее время тепло нитрозных газов используется для предварительного нагрева воздуха или азотно-кислородной смеси, поступающей в плазмотрон, или для получения пара и электроэнергии. Однако эти процессы характеризуются низким коэффициентом использования тепла.

Более рациональным представляется использование тепла этих газов для проведения энергоемких химико-технологических операций, в частности для терморазложения азотнокислых солей. Исследования, проведенные в этом направлении сотрудниками ИХТРЭМС и Государственного института азотной промышленности (ГИАП), позволили разработать принципиально новый способ разложения солей в азотнокислотной технологии переработки нефелинсодержащего сырья [90-92].

Суть ее заключается в том, что раствор или плав азотнокислых солей подается распылом через механические или пневматические форсунки в поток нитрозных газов, имеющих температуру 3000-6000^оС, непосредственно на выходе их из плазмотрона. Воздействие столь высоких температур приводит к моментальному испарению воды и разложению солей. Твердые продукты отделяются в циклонах и фильтрах, а нитрозные газы используются для получения азотной кислоты.

Состав твердых продуктов зависит от конечной среднемассовой температуры газов, отходящих из плазмохимического реактора, которая определяется расходом азотнокислых солей, вводимых в плазменную нитрозную струю. При температуре отходящих газов 400-500^оС получают смесь чернового глинозема с нитратами щелочных элементов. При температуре 700-900^оС протекает реакция взаимодействия нитратов щелочных элементов с оксидами алюминия и железа с образованием спека, состоящего из алюминатов и ферритов. Таким образом, плазмохимическая переработка позволяет только за счет изменения расхода азотнокислых солей на одном и том же оборудовании получать разные конечные продукты.

Объединение азотнокислотной переработки нефелина и плазмохимического метода получения азотной кислоты в значительной мере устраняет трудности обоих процессов.

С точки зрения плазмохимического метода получения кислоты эффективно осуществляется закалка оксидов азота и используется тепло нитрозных газов. Низкотемпературные газы можно использовать на других стадиях переработки нефелина (сушка продуктов, выпаривание растворов). Полученная кислота на месте используется для производства дефицитных видов минеральных удобрений.

С точки зрения переработки нефелина наиболее рационально решается трудный технологический передел термического разложения солей, т.к. плазмохимический процесс отличается высокой интенсивностью – время разложения сокращается на 2-3 порядка, что позволяет создать установки более производительные, чем существующие. При этом полностью снимается вопрос загрязнения нитрозных газов продуктами сгорания топлива.

Объединение плазмохимических нитрозных газов и газов, выделяющихся при разложении солей, позволяет получать концентрированные по оксидам азота газы и упростить тем самым операцию регенерации кислоты. Проще решаются и задачи, связанные с защитой окружающей среды. Возможность рециркуляции газообразных продуктов позволяет полностью предотвратить выброс газов в атмосферу.

Одним из достоинств разработанной технологии является получение дополнительного количества азотной кислоты, что позволяет не только компенсировать производственные потери ее, но и обеспечить потребность в ней при получении в качестве товарных продуктов азотнокислых солей щелочных металлов. Большим достоинством технологии является возможность переработки не только нефелинового концентрата, но и непосредственно нефелинсодержащих хвостов апатитовой флотации, при этом достигается 100%ное использование нефелина и доизвлечение теряющегося с хвостами фосфора.

Полученные при спекании азотнокислых солей твердые продукты перерабатываются по упрощенным вариантам существующих глиноземных производств на глинозем, содопродукты, азотнокислые соли и калийно-фосфорные удобрения.

Реализация технологии особенно перспективна на Кольском полуострове, располагающим неограниченными запасами нефелина и избыточными энергетическими ресурсами.

Особое место в кислотных методах переработки алюмосиликатов занимают азотнокислотно-аммиачные способы, базирующиеся на нейтрализации растворов от азотнокислотного разложения сырья аммиаком. Они основаны на протекании следующих реакций:

HNO_{3 своб} + NH₃ NH₄NO₃ ,

Fe(NO₃)₃ + 3NH₃ Fe(OH)₃ + 3NH₄NO₃ ,

Al(NO₃)₃ + 3NH₃ Al(OH)₃ + 3NH₄NO₃ .

Получаемый при этом гидроксид алюминия, загрязненный железом, перерабатывается на металлургический глинозем по общепринятому, но упрощенному способу Байера, а раствор аммиачной селитры упаривается и используется для получения товарной аммиачной селитры.

В ИХТРЭМС также разработана нитратно-сульфатная технология переработки нефелина с получением реагентов для очистки воды и других продуктов, в частности азотнокислых солей щелочных элементов, калиевых квасцов и др.

Приведенная на рис. 3 нитратно-сульфатная технология базируется на двухстадийном разложении нефелина с промежуточной сушкой продуктов реакции [93-103]. Она заключается в азотнокислотном вскрытии нефелинового концентрата при расходе HNO₃, близком к стехиометрически необходимому для взаимодействия только со щелочными компонентами.

Рис.3. Нитратно-сульфатная схема переработки нефелина.

Продукт вскрытия сушится при температуре 250 - 320^оС, а затем выщелачивается водой и фильтруется с получением растворов NaNO₃ и KNO₃ и твердого алюмосиликатного остатка. Растворы нитратов выпариваются с получением смеси NaNO₃ и KNO₃. Разработана технология раздельного выделения их из смеси. Из 1 тонны нефелинового концентрата получают 340-360 кг NaNO₃ и 90-100 кг KNO₃.

Алюмосиликатный продукт подвергают обработке серной кислотой с получением раствора Al₂(SO₄)₃, который является наиболее широко применяемым реагентом для очистки различных типов как сточных, так и питьевых вод, и кремнеземного продукта.

Разработаны также сернокислотные технологии переработки нефелина с получением реагентов для очистки воды.

На рис. 4 приведена схема получения на основе нефелина раствора натриевых квасцов, использующихся как коагулянт при очистке воды, кристаллических калиевых квасцов и аморфного кремнезема.

В практике исследований по разработке технологий получения коагулянтов из нефелина кремнезем, входящий в его состав, традиционно рассматривается как балластная, осложняющая переработку часть сырья. Его стремились скоагулировать и, в лучшем случае, отделить от раствора коагулянта, а в худшем – оставить в составе товарного продукта, несмотря на снижение его потребительских свойств.

Рис.4. Технологическая схема производства раствора натриевых квасцов, кристаллических калиевых квасцов и аморфного кремнезема

Вместе с тем многочисленными исследованиями [104-108] установлено, что добавка активной (коллоидной) кремнекислоты к солям алюминия значительно улучшает их коагулирующие свойства. Это объясняется склонностью кремнекислоты к полимеризации в водных растворах. Полимеризованный кремнезем выполняет ту же роль, которую выполняют в процессах водоочистки добавки органических флокулянтов (полиакриламида, ВПК-2 и т.д.). При введении кремнекислоты ускоряется процесс образования коагуляционных хлопьев, увеличивается их прочность и скорость их осаждения. Кроме того, развитая поверхность кремнеземных осадков способствует сорбции растворенных вредных примесей и увеличивает тем самым глубину очистки воды. За рубежом кремнеземсодержащие коагулянты находят очень широкое применение. В России они практически не используются вследствие дороговизны жидкого стекла, которое вводят в соли алюминия в качестве источника коллоидного кремнезема.

Вместе с тем, как указывалось выше, растворы, содержащие одновременно соли алюминия и растворенный кремнезем, могут быть получены при обработке нефелина разбавленными растворами кислот. Особый интерес получение такого реагента представляет для ОАО “Апатит”, где для сгущения апатитового и нефелинового концентратов, а также при очистке оборотных вод ежегодно использовалось несколько десятков тысяч тонн привозного железного купороса.

Изучение механизма кислотного разложения позволило предложить простую схему получения алюмо-кремниевого коагулянта-флокулянта (АККФ) на основе нефелина (рис. 5), которая заключается в кратковременной (15-20 мин.) обработке нефелинового концентрата 10-15%-ной H₂SO₄ с последующим отстаиванием реакционных пульп в сгустителях- отстойниках.

Рис.5. Технологическая схема производства алюмо-кремниевого коагулянта-флокулянта

Слив сгустителей содержащий, г/л: Al₂O₃ – 30-38; SiO₂ – 40-50; Na₂O – 15-20; K₂O – 5-7; Fe₂O₃ –1,5-2, направляется на сгущение концентратов и очистку оборотной воды, а сгущенный нерастворимый остаток сбрасывается в хвостохранилище. Высокая концентрация кремнезема в растворах коагулянта-флокулянта обусловливает склонность их к желатинизации при хранении. При необходимости длительного хранения растворы разбавляют в 1,5-2 раза.

Анализ технологических схем переработки нефелина и характеристик получаемых продуктов показывает, что многие из них потенциально могут использоваться в качестве компонентов смесевых взрывчатых веществ (рис. 6):

• смеси Al(NO₃)₃ + Fe(NO₃)₃ + NaNO₃ + KNO₃; NH₄NO₃ + NaNO₃ + KNO₃; NaNO₃ + KNO₃ – в качестве окислителей;

Рис. 6. Азотнокислотная технология переработки нефелина

с получением компонентов ВВ.

• аморфный кремнезем, обладающий очень развитой поверхностью – в качестве маслоудерживающей добавки;

• нитрит натрия – в качестве газообразующей (сенсибилизирующей) добавки;

• кремнеземсодержащие растворы (АККФ) в качестве загустителей водосодержащих ВВ типа «Акватол», а также связующих в забоечных составах;

• на основе аморфного кремнезема легко получается жидкое стекло, которое может быть использовано в качестве нейтрализующего средства для регулирования рН растворов окислителей.

Для исследования возможности использования, получаемых продуктов как компонентов ВВ и других материалов, применяющихся при взрывной отбойке горных пород, необходимо определение взрывчатых характеристик и физико-химических свойств возможных составов.

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СМЕСЕЙ АЗОТНОКИСЛЫХ СОЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФЕЛИНА, В КАЧЕСТВЕ ОКИСЛИТЕЛЯ ПРОСТЕЙШИХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ