Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2022(13))

Однако имеются области использования диоксида титана, в которых предпочтение отдается именно анатазу. В частности, он используется в качестве фотокатализатора, способного разрушать органические соединения, а также для очистки выхлопных газов автомобилей путем их окисления до менее вредных для окружающей среды соединений. Также известна область, где используется анатаз в качестве наполнителя в составе кремнийорганических, фторосиликатных и полисульфидных герметизирующих материалов. Такие герметики применяются в авиакосмической отрасли. Основное требование, которое предъявляется к наполнителю, — высокая маслоемкость (масляное число), обеспечивающая требуемые показатели герметиков по их вязкости и адгезии с герметизирующей поверхностью. Исследования, результаты которых приведены в данной статье, выполнены по заказу Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ). В табл. 1 приведены основные показатели свойств анатазного диоксида титана, который использовался в ВИАМ для получения названных герметиков и который в настоящее время требует импортозамещения. Потребность в таком продукте исчисляется десятками тонн. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 1. С. 119-124. Transactions of the to la Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 1. P. 119-124. Таблица 1 Основные показатели свойств TiO 2 для герметиков (данные ВИАМ) Показатель Значение Содержание TiO 2 анатаз, % не менее 96,5 Содержание влаги, % не более 0,5 рН водной вытяжки 7,3-7,8 Содержание SO 3 , % не более 0,20 Содержание частиц размером до 2 мкм, % не менее 90 Масляное число, мл / 100 г 65-75 Обычно диоксид титана получают методом термического или парофазного гидролиза соответственно из сульфатных и хлоридных титановых растворов-прекурсоров, которые получают при переработке титансодержащего сырья (ильменита, титанового шлака, рутила). Известные технологии сложны и затратны по реактивам и энергетике. Из-за высокой степени спекаемости частиц диоксида титана в процессе прокаливания гидратного прекурсора требуется проводить две стадии измельчения продукта на высокоскоростных мельницах, а также проводить модифицирование поверхности частиц для повышения технических характеристик, в том числе и показателя маслоемкости. Целью данной работы является разработка твердофазного процесса получения анатазного диоксида титана, основанного на термолизе кристаллического соединения, являющегося полупродуктом сернокислотной переработки сфенового концентрата. Экспериментальная часть и результаты Объектом исследования была титановая соль — аммоний титанилсульфат (АТС) — (NH 4 ) 2 TiO(SO 4)2 •H 2 O, полученная на пилотной установке «Сорбент» из сфенового концентрата (СК): 1 — СК, неочищенный от минеральных примесей апатита и нефелина; 2 — СК, очищенный от примесей в разбавленном растворе 75г / л H 2 SO 4 . При выщелачивании СК серной кислотой (580 г / л) титан (IV) переходил в сернокислый раствор, из которого при добавке сульфата аммония осаждали твердую фазу, которую отфильтровывали на нутч-фильтре и промывали раствором сульфата аммония при расходе Т : Vr^A = 1 : 0,5. Таким образом, были получены два образца — «грязная» ( 1.СА ) и «чистая» (2.СА ) АТС. Для проведения экспериментов образцы дополнительно промывали ацетоном для удаления «маточника» — пробы 1.А и 2.А. Нами выбран твердофазный способ получения анатаза из АСТ, основанный на высокотемпературной обработке соли. Методом ТГА на ТГ/ДСК-анализаторе STA 409 PC/PG (NETZSCH, Германия) установлены потери массы исследуемой пробы АТС при её термической обработке (рис. 1). Термолиз АТС сопровождается потерей свободной и кристаллизационной воды, разложением сульфата аммония, удалением SO 3 , кристаллизацией диоксида титана. Перечисленные процессы протекают как последовательно, так и параллельно. Нами была выбрана температура прокаливания, при которой не происходит преобразование структуры анатаза в рутил — не более 750 °С. © Киселев Ю. Г., Щукина Е. С., Герасимова Л. Г., 2022 120