Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Процессы, основанные на реакциях, протекающих в твердофазном режиме, например, в условиях микроизмельчения компонентов, весьма перспективны, поскольку позволяют осуществлять их в энерго- и ресурсосберегающем цикле. Ключевые слова: микроизмельчение, механоактивация, твердофазный процесс, диоксид титана, титаносиликат. NON-TRADITIONAL METHOD IN THE TECHNOLOGY OF OBTAINING TITANIUM-CONTAINING FUNCTIONAL MATERIALS E. S. Shchukina1 ,Yu. V .Kuzm ich1, Yu .G. K ise lev1, L. G. Gerasimova1, M. V. Maslova1, G. O. Samburov2 11. V. Tananaev Institute o f Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f the Federal Research Centre “Kola Science Centre o f the Russian Academy o f Sciences”, Apatity, Russia 2Apatity Branch o f Murmansk State Technical University, Apatity, Russia A b stra c t The improvement of hydrometallurgical technologies of mineral raw materials is based on a reasonable combination of physical and chemical p rocesses that ensure not only high quality of the products produced, but also compliance with modern environmental requirements. The p rocesses based on reactions taking place in the solid-phase regime, for example, under conditions of micromilling of components, are very promising, since they can be carried out in an energy and resource-saving cycle. Keywords: micromilling, mechanoactivation, solid-phase process, titanium dioxide, titanosilicate. Технологии, основанные на реакциях, протекающих в твердофазном режиме, например, в условиях микроизмельчения компонентов, весьма перспективны, поскольку позволяют осуществлять их в энерго- и ресурсосберегающем цикле. Измельчение твёрдых материалов широко используется в химической технологии с целью инициирования процессов химического взаимодействия реагентов, в производстве строительных и лакокрасочных материалов, для увеличения сорбционной активности материалов, для получения стабильных гомогенных и гетерогенных смесей. В промышленности измельчение проводится в аппаратах (измельчителях) различной конструкции и, соответственно, с различным воздействием на измельчаемый материал. Подбор условий измельчения ведётся с учетом твердости материала, его исходной дисперсности и конечной цели. Твердофазный процесс механоактивации (МА) компонентов или смесей компонентов сопровождается амморфизацией и ионизацией поверхности твердых частиц, приводит к деформационным изменениям их структуры, ослаблению связей в зернах и даже в кристаллах. Такое нарушение термодинамического равновесия систем инициирует химическое взаимодействие с образованием новой структуры [1-5 ]. В технологии получения титансодержащих материалов из титанита твердофазные процессы практически не использовались. Авторы исследовали возможность использования нетрадиционных технологических приемов при переработке титанита с получением титансодержащих функциональных материалов. В качестве одного из таких приемов рассмотрена механоактивация (МА) твердых компонентов в высокоскоростных планетарных мельницах. Получение двойной титановой соли — нетоксичного дубителя кож Так, разработан новый способ получения высокоэффективного нетоксичного титанового дубителя [6] — аммоний-сульфат оксотитана (IV) — (NH4)2TiO(SO4)2H2O (СТА), который осуществляется посредством твердофазной реакции, протекающей в условиях МА. Для проведения эксперимента порошки сульфата оксотитана (IV) и сульфата аммония (NH4)2SO4-H2O в стехиометрическом количестве смешиваются и смесь помещается в барабан планетарной мельницы типа “ Pulverisette-7” . Массовое отношение шаров к смеси порошков равняется 10 : 1, скорость вращения барабанов не выше 450 об/мин. Повышение скорости сопровождается переходом избыточной механической энергии в тепловую, что вызывает разложение сульфата аммония с образованием аммиака. Время измельчения материала варьировали от 0 ,1 до 10 ч. На основе данных рентгенофазового анализа (рис. 1) удалось проследить кинетику и механизм физико-химических превращений в высокоэнергетическом поле, созданном механическим путем. Судя по изменению интенсивности пиков на дифрактограммах (уширение и исчезновение), химическая реакция протекает посредством формирования промежуточной фазы a-(NH 4 ) 2 TiO(SO 4 ) 2 , которая в дальнейшем перекристаллизовывается в фазу (NH4)2T i0 ( S 0 4)2•Н20 . Очевидно, что высокая скорость реакции компонентов при МА обусловлена параллельно протекающими физико-химическими процессами - - интенсивной гомогенизацией твердофазной системы, значительным уменьшением размера частиц компонентов с образованием кристаллитов с активной поверхностью и свободным зарядом [7]. 381