Alyuminiy saqlovchi koagulyantlarning turlari va ularning asosiy xususiyatlarini tadqiq qilish

kirishishi natijasida katta miqdorda issiqlik chiqaradi: (Na, K) / AlSiO4 / + 2H2SO4 + nH2O (Na, K) / Al(SO4)2 * 12H2O + SiO2 + (n-12)H2O Sulfatlanish jarayoniga sulfat kislota konsentratsiyasi va uning miqdori katta ta’sir ko‘rsatadi. Sulfat kislota konsentratsiyasi qanchalik yuqori bo‘lsa, reaksiyada ajraladigan issiqlik sabab reaksion massa shunchalik yuqori haroratga ega bo‘ladi. Bunday hollarda, bug‘ fazasiga ko‘proq suv chiqariladi va kristallizatsiya suvi miqdori kam bo‘lgan achchiqtoshlar hosil bo‘ladi. Oxir-oqibatda suvsiz natriy-kaliyli alyuminiy sulfat qo‘sh tuzi hosil bo‘lishi mumkin. Kislota konsentratsiyasini tanlash, birinchi navbatda, sulfat kislota eritmasidan kremnezyomli shlamni ajratish imkoniyati bilan belgilanadi [8]. Nefelin konsentratidan ikki bosqichli usulda Al2(SO4)3 olish usuli [9] da ishlab chiqilgan. Birinchi bosqichda mahsulot kaliy va natriy nitratlar olish maqsadida nitrat kislota ta’sirida parchalanadi, ikkinchi bosqichda esa alyuminiy sulfat olish uchun qattiq qoldiq sulfat kislota bilan ishlov beriladi. Yaqin vaqtlargacha alyuminiy digidroksosulfat Al2(SO4)2(OH)2•11H2O olish texnologiyasi ishlab chiqilmagani sabab u koagulyant sifatida kam hollarda qoʻllanilgan. Biroq hozirgi vaqtda Ukraina Fanlar Akademiyasining Kolloid kimyo va suv kimyosi institutida keng qamrovli “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №3/2025 69 Химия и химические технологии tadqiqotlar olib borilmoqda, bu tuzning oqava suv va ichimlik suvini tozalash uchun koagulyant sifatida samaradorligini ko‘rsatib o‘tilgan [4]. Alyuminiy digidroksosulfat alyuminiy sulfatga nisbatan bir qator afzalliklarga ega: u past haroratlarda yuqori flokulyatsiyalanish qobiliyatiga ega, unchalik yuqori bo‘lmagan ishqoriy zaxirani talab qiladi va tozalangan suvning pH – qiymatlarining kengroq diapazonida samaraliroq bo‘ladi [5]. Alyuminiy saqlagan koagulyantlar jumlasiga xlor saqlagan reagentlar ham kiradi. Ko‘pincha, suvni xlor saqlagan alyuminiy birikmalari bilan tozalashda alyuminiy xloridlar va gidroksoxloridlar qo‘llaniladi – 18Al2(OH)nC16-n. Hozirgi vaqtda samarali koagulyatsion xususiyatlarga ega alyuminiy pentagidroksoxlorid - Al2(OH)5Cl ham sanoat miqyosida keng ishlab chiqariladi va suvni tozalash uchun keng qo‘llaniladi. Alyuminiy pentagidroksoxlorid intensiv flokulyatsiya mahsulotlarining hosil bo‘lishi va koagulyatsiyalangan suspenziyalarning intensiv cho‘kishiga yordam beradi. Muallaq zarralar va tuzlarning past miqdori bilan suvni tozalashda ushbu koagulyantning sarfi klassik alyuminiy sulfat sarfiga nisbatan sezilarli darajada past bo‘ladi. Alyuminiy pentagidroksoxloriddan foydalanilganda tozalangan suvlarning optimal pH-qiymatlari diapazoni sezilarli darajada kengayadi. Alyuminiy pentagidroksoxlorid past kislotali muhitga egaligi bilan ajralib turadi, shuning uchun u past ishqoriy muhitga ega bo‘lgan suvlarni tozalashda samarali hisoblanadi. Alyuminiy sulfat bilan solishtirganda, alyuminiy pentagidroksoxloridning teng miqdori kalsiy gidrokarbonat bilan o‘zaro ta'sirlashganda suvning ishqoriyligini olti martaga pasaytiradi. Alyuminiy pentagidroksoxlorid tarkibida oz miqdordagi xlorid ionlari mavjud, shuning uchun alyuminiy sulfat bilan solishtirganda undan foydalanilganda tozalangan suvda kamroq tuzlar mavjud bo‘ladi. Bundan tashqari, tozalangan suvda alyuminiy qoldiqlari miqdori sezilarli darajada kamayadi [10]. Samarali koagulyantlardan biri alyuminiy pentagidroksoxlorid [11] bo‘lib hisoblanadi, u boshqa koagulyantlar bilan solishtirganda suvda eruvchan alyuminiyning yuqori miqdori bilan ajralib turadi va uning eritmalari uchun quvurlar va jihozlarni korroziyaga qarshi himoya qilish va zanglamaydigan po‘latlardan foydalanishning hojati yo‘q. Ushbu koagulyant uzoq vaqt saqlash muddatiga ega [11]. Ochish qiyin bo‘lgan va past navli alyuminiy saqlagan rudalarni qayta ishlash uchun eng foydalisi xlorli texnologiyadir, chunki texnologik jarayon koagulyant sifatida ishlatilishi mumkin bo‘lgan alyuminiy xlorid ishlab chiqarishni ta’minlaydi [12]. Mualliflarning ishlarida [13-14] turli alyuminiy saqlagan xomashyolardan suvsiz alyuminiy xlorid olish texnologiyalari ishlab chiqilgan. B.G. Rabovskiyning va A.A. Furmanlarning monografiyalarida [14] bu boradagi amaliy tajriba va nazariy bilimlarni tizimlashtirgan. Oksidli xomashyo (tabiiy alyuminiy saqlagan rudalar yoki glinozem) uchun xlorlash faqat qaytaruvchi vosita bilan amalga oshiriladi. Bu holda qaytaruvchi vosita ko‘mir, shuningdek, qumga o‘xshash qaytaruvchi moddalar - fosgen, generator gazi, uglerod oksidi va qattiq moddalardan - toshko‘mir kuli va koks ishlatiladi. Ushbu qaytaruvchi moddalar ishtirokida xlorlash jarayoni 1000 dan 1100°C gacha bo‘lgan haroratlarda sodir bo‘ladi. Ba’zi tadqiqotchilar xlordan tashqari uglerod – (IV) xlorid, oltingugurt xlorid, vodorod xlorid va boshqalarni xlorlovchi moddalar sifatida qo‘llashni taklif qiladilar, alyuminiy oksidi vodorod xlorid bilan yuqori haroratda reaksiyaga kirishadi va reaksiyaning o‘zi esa qaytar bo‘ladi. Reaksion aralashmaga oz miqdorda ko‘mir qo‘shilsa alyuminiy xlorid hosil bo‘lishining kuchayishi kuzatiladi. Oltingugurt xlorid va xlorni aralashtirishda ham qaytaruvchi, ham xlorlash xususiyatining oshishi kuzatiladi. Shuning uchun bu reaksiya sodir bo‘lishi uchun unchalik yuqori bo‘lmagan harorat talab qilinadi. Tetraxloridning glinozem bilan to‘liq o‘zaro ta’siri 390°C haroratda sodir bo‘ladi va AlCl3 hosil bo‘ladi. Alyuminiy oksidi uchun alyuminiy rudalari yoki uglerod ishtirokida xlorlovchi agentlar sifatida temir, natriy va kalsiy xloridlari ham bo‘lishi mumkin. Monografiyada [15] alyuminiyni xlorlashning bir necha usullari, xususan, suyuq qatlamda xlorlash (suyultirilgan qatlam inert materiallar, masalan, qum yoki inert gazlardan iborat bo‘ladi) “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №3/2025 70 Кимё ва кимёвий технологиялар ko‘rib chiqiladi. Bu yerda sobiq ittifoq, nemis va amerikalik mutaxassislar tomonidan ishlab chiqilgan alyuminiy xlorid ishlab chiqarishning sanoat texnologik sxemalari ham taqdim etilgan. Ishlab chiqarish sharoitida alyuminiy xlorid ishlab chiqarish bir necha bosqichlardan iborat. Birinchi bosqichda konsentrlangan uglerod oksidi maxsus generatorlarda ishlab chiqariladi, ularda toshko‘mir koksga kislorod gazi beriladi. Ikkinchi bosqichda kaolin briketlarini tayyorlash, quritish, kuydirish va asosiysi xlorlash jarayoni amalga oshiriladi. Alyuminiy xloridi quyidagi asosiy reaksiya orqali olinadi: Al2O3 + 3Cl2 + 3CO 2AlCl3 + 3CO2 Shuningdek, xlor bilan kremniy oksidi ham reaksiyaga kirishadi: Si2O3 + 2Cl2 + 2CO SiCl4 + 2CO2 [16] da ko‘rsatilganidek, alyuminiy va kremniy oksidlarining xlor bilan o‘zaro ta’sirida aralashmalarning xlorlanish tezligi alohida oksidlarni xlorlash paytidagidan yuqori bo‘lganda, birgalikda kataliz hodisasi kuzatiladi. [17-18] ga ko‘ra, kremnezyom va glinozemlar 550 dan 800°C gacha bo‘lgan harorat oralig‘ida xomashyo bilan bir xil nisbatda xlorlanadi. Adabiyotlarda xlorning yuqori haroratlarda oksidlari bilan o‘zaro ta’siri bo‘yicha qaramaqarshi ma’lumotlar mavjud. Shunday qilib, Kocharovskiy [19], Polsha gillarining xlorlanishini o‘rganib, 900°C dan yuqori haroratlarda AlCl3 ning unumi kamayishini aniqladi. Shu bilan birga, Kocharovskiyning ko‘p yillik amaliyot bilan tasdiqlangan ma’lumotlariga ko‘ra, SiCl4 ning 1000 dan 1200°C gacha bo‘lgan harorat oralig'ida unumi minimal qiymatlarga yetadi. Bu qaramaqarshiliklarni mualliflarning [19] natijalari – uzluksiz qarama-qarshi oqimli pechda, ya’ni ikkilamchi reaksiya sharoitida olinganligi bilan izohlash mumkin: 2Al2O3 + 3SiCl4 3SiO2 + 4AlCl3 Mualliflar [51-59] ning ishlarida alyuminiy saqlagan turli xildagi xomashyolarni xlorlash bo‘yicha tadqiqotlar natijalari keltirilgan. Mualliflar [20-21] Shimoliy Oneg boksitlarini xlorlash jarayonini o‘rganganlar, bu jarayon suyuq qatlamda amalga oshirilgan. Boksit tarkibidagi barcha oksidlar suyuq qatlamda xlorlanganligi ko‘rsatilgan. Eng oson xlorlanganlar temir va titan oksidlaridir. Temir va titan oksidlarining xlorlanish darajasi 98%, alyuminiy oksidi – 65% va kremniy oksidi – 20-35% ga yetadigan optimal xlorlash sharoitlari topilgan [22]. Bunda xlor va kremniy tetraxlorid aralashmasi bilan 800 dan 900°C gacha bo‘lgan harorat oralig'ida alyuminiy oksidini olish uchun suyuq qatlamda boksitni tanlab xlorlash usuli ishlab chiqilgan. Kukunli boksitni 1% uglerodli suyuq qatlamda xlorlash 800°C haroratda undan 65% temirni, 8% alyuminiyni yoʻqotish imkonini beradi (Uglinnskiy boksit uchun). Ishda Uxta va Shimoliy Oneg boksitlaridan prosyanovskiy kaolinining filtr qatlamida xlorlanishi o‘rganilgan. Mualliflar [23-24] Ekibastuz uglerodli jinslarining mineral qismini xlorlash jarayonini oʻrganganlar. Bu jinslar xlorlanganda temir va kremniy oksidlarining unumi 98-100%, alyuminiy oksidi esa 91-96% bo‘lishi ko‘rsatilgan. Ushbu xomashyoni kremniydan oldindan tozalash yoki kremniy va alyuminiy oksidlarini ajratish uchun SiO2 ni kremniy tetraxlorid bilan xlorlash jarayonini bostirish uchun xlorid kislotasini dastlabki tozalashni amalga oshirish taklif etiladi. [25] da Ekibastuz konlaridagi uglerodli jinslarni xlorid kislota bilan xlorlash boʻyicha qator tadqiqotlar oʻtkazilgan. Mualliflar ma’lum sharoitlarda temir oksidlarini 7% gacha xlorlash mumkinligini ko‘rsatishgan, shu bilan birga xomashyo tarkibidagi boshqa oksidlarga esa sezilarli darajada ta’sir qilinmagan. [26] yilda Jorjiya shtatida (AQSh) gi kaolin konlarini karboxlorlash usuli yordamida qayta ishlash texnologiyasi ishlab chiqilgan. [26] da tarkibi kremniyga boy glinozem saqlagan rudalarni xlor gazi atmosferasida 400 dan 500°C gacha boʻlgan haroratda 30-60 daqiqa davomida termik ishlov berish yo‘li bilan qayta ishlab temir oksidi hosil qilish usuli ishlab chiqilgan. Tabiiy gaz mavjud bo‘lgan sharoitda temir oksidi hosil bo‘lishining unumi oshirishi ko‘rsatilgan. Alyuminiy rudalarini temirdan tozalashning qaytaruvchi-sulfidlangan kuydirish, xlorlash va temir xloridni ajratishdan iborat usuli ishlab chiqilgan [27]. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №3/2025 71 Химия и химические технологии Mualliflar [28] ning temir va alyuminiy xloridlar aralashmasini metallarga selektiv past haroratda qaytarish uchun ishlab chiqilgan usulni taqdim etishgan. Jarayonni inert gaz saqlagan uglevodorodlar, masalan metan, shuningdek, temir va alyuminiy xloridlari bo‘lgan sharoitda o‘tkazish tavsiya etilgan. Xloridlarni qaytarish jarayonini temir yuzasida o‘tkazish tavsiya etilgan, bu qaytarilish jarayonining selektivligini oshirish va jarayonning haroratini sezilarli darajada, jumladan, AlCl3 – 450°C gacha, FeCl3 – 350°C gacha pasaytirishga yordam beradi. Mualliflar temir o‘rniga kremniy yoki marganetsdan foydalanishni tavsiya qiladilar, ammo ularning sirtlarida qaytarilish ancha yuqori haroratlarda, mos ravishda 950 va 800°C da sodir bo‘lishi aniqlangan. X.Safiyev va boshqalar [29-30] Tojikiston Respublikasining Turpi konining nefelin siyenitlari (nefelin – Na0,78K0,22AlSiO4, albit – NaAlSi3O8, mikroklin – CaSi3O8, kalsit – CaCO3, gematit – Fe2O3 va gyotit – FeO(OH)) ni xlorlash usulida parchalanishini, shuningdek, xlorlashda sodir boʻladigan jarayonlarning asosiy termodinamik xususiyatlarini koʻrib chiqishgan. Bu usul qaytaruvchi moddalar sifatida ko‘mir, uglerod oksidi, metan va fosgenlardan foydalanishga asoslangan. M + X + C EX + CO2, M + X + CO EX + CO2, M + X + COCl2 EX + CO2, M + X + CH EX + CO2 + H2O. bunda: Х – gaz holdagi xlor; М – tegishli mineral; ЭХ – mineral tarkibidagi tegishli elementlar xloridlari aralashmasi. Kalsit va gematit uchun xlorlash jarayonining o‘rganilgan harorat oralig‘ida, faqat kalsit uchun 670 K dan past haroratda, Gyotit uchun esa sxema bo‘yicha 1100 K dan yuqori haroratlarda sodir bo‘lishi termodinamik jihatdan mumkin. Aniqlangan kamchiliklarga asoslanib dala shpati va gematitlar qaytaruvchi agent sifatida ko‘mir ishlatilganda samaraliroq xlorlanishi, kalsitni xlorlash jarayonida esa qaytaruvchi sifatida metandan foydalanish maqsadga muvofiqligini taxmin qilish mumkin. O‘rganilayotgan harorat oralig‘ida uglerod oksidining qaytaruvchi sifatida qo‘llash termodinamik jihatdan mumkin emas va qaytaruvchi agent sifatida fosgen ishlatilganda esa gyotitdan tashqari barcha minerallar bir xil darajada kuchli xlorlanishi kerak. O‘tkazilgan tadqiqotlar [31] Turpi usuli asosida xlorlangan nefelin siyenitlarining selektiv parchalanishi va bunda maqsadga yo‘naltirilgan tarkibli xloridlar aralashmasini olish imkoniyatining mavjudligini ko‘rsatdi. Nefelin siyenitlarini ko‘mir ishtirokida xlorlashda [32] mualliflar alyuminiy oksidini xloridga aylantirishning ancha yuqori darajasiga erishganliklari, lekin shu bilan bir vaqtda kremniy, kalsiy, kaliy, natriy va temir oksidlari ham xloridlarga aylanashi kuzatilgan. Mualliflar [33] guruhi metan atmosferasida nefelin siyenitlarini ikki bosqichdan iborat xlorlash usulini ishlab chiqishgan. Birinchi bosqichda, ma’lum sharoitlarda, xomashyodan temirni olib tashlash uchun temir saqlagan minerallar xlorlanadi, ikkinchi bosqich esa alyuminiy saqlagan minerallarni xlorlashdan iborat bo‘ladi. Ikkinchi bosqichda alyuminiy va xlorid suyuqlanmalarini olishda qo‘llash mumkin bo‘lgan yaxshi elektrolit – xloridlar aralashmasi olinadi. Ushbu minerallarning turli xil boshlang‘ich va yakuniy mahsulotlar hosil bo‘lishi bilan boruvchi xlorli parchalanish jarayonini o‘tkazishning bir nechta variantlari mavjud. Reaksiyaning boshlanishi harorati (Tn), Gibbs energiyasining o‘zgarishi (ΔG) va muvozanat konstantasi (lgK) logarifmini hisoblash kompyuter dasturi yordamida amalga oshirilgan [34]. Tojikiston alyuminosilikat rudalarini qayta ishlashni xlorli usulining kimyoviy asoslari oʻrganilgan [35], xlorli jarayon yuzaga kelishi uchun ratsional shart-sharoitlar taklif qilindi, “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №3/2025 72 Кимё ва кимёвий технологиялар tarkibida alyuminiy boʻlgan koagulyantlar ishlab chiqarishning asosiy texnologik sxemalari ishlab chiqilgan. Shunday qilib, xlorning kimyoviy reaksiyalarga kirishish qobiliyati, shuningdek, xloridlarning boshqa birikmalar bilan o‘zaro ta’sir qilish qobiliyati, qayta ishlangan xomashyolardan qimmatbaho komponentlarni, shu jumladan, alyuminiy xloridni, ya’ni suvni tozalash uchun koagulyantni ajratib olish imkonini beradi