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

Одним из альтернативных источников титана при синтезе его фосфатов может служить комплексная соль сульфата титанила и аммония состава (NH 4 bTiO(SO 4)2 • Н 2 О — СТА, продукт переработки титансодержащего сырья и техногенных отходов. Следует отметить, что данные по использованию такого прекурсора отсутствуют как в отечественной, так и в зарубежной литературе. В рамках данных исследований показана возможность получения фосфатов титана с использованием в качестве прекурсора титановой соли (NH 4 hTiO(SO 4 ) • H 2 O (СТА). СТА был получен из сфенового концентрата — техногенного отхода обогащения апатитонефелиновых руд. Для удаления примесей из титановой соли, которые могут перейти в конечный продукт и влиять на его функциональные свойства, ее подвергали перекристаллизации. Синтез фосфатов титана проводили следующим образом: заданное количество титановой соли загружали в 10, 20 или 30-й раствор ортофосфорной кислоты при постоянном перемешивании и выдерживали в течение часа. Мольное соотношение ТІО 2 : P 2 O 5 составляло 1 : 1 и 1 : 1,5. Образовавшийся осадок отделяли фильтрованием. Затем твердое вещество промывали водой и сушили при 60 °C. Промывку на первом этапе осуществляли 5 %-й Н 3 РО 4 и водой для удаления маточного раствора, а затем 0,1 М HCl. Данные химического анализа (табл. 1) показали, что чем выше концентрация и расход фосфорной кислоты на синтез TiP, тем больше фосфатных групп в конечном продукте. Соотношение твердое вещество : жидкость колебалось от 1 : 3 до 1 : 0,7 в зависимости от концентрации и расхода фосфорной кислоты. Независимо от условий синтеза в осадках присутствует NH 4 +, количество которого с увеличением кислотности среды уменьшается от 3,95 до 0,87 % мас. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 1. С. 79-84. Transactions of the to la Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 1. P. 79-84. Таблица 1 Химический состав конечных продуктов, полученных при взаимодействии СТА с фосфорной кислотой Условия синтеза, TiO 2 : P 2 O 5 , моль Состав твердой фазы, % до обработки 0,1 M HCl после обработки 0, M HCl TiO2 P 2 O 5 NH 4 + TiO 2 : P 2 O 5 , моль TiO2 P 2 O 5 NH 4 + TiO 2 : P 2 O 5 , моль 1 0 %-я H 3 PO 4 1 : 1 37,80 36,88 3,95 1 : 0,56 39,40 38,46 0,20 1 : 0,55 1 : 1,5 36,92 37,36 2,69 1 : 0,58 38,79 37,86 0,18 1 : 0,55 20 %-я Н 3 РО 4 1 : 1 33,34 35,51 2,79 1 : 0,60 38,42 36,85 0,17 1 : 0,54 1 : 1,5 32,68 37,72 1,95 1:0,65 37,86 35,47 0,14 1 : 0,53 30 %-я Н 3 РО 4 1 : 1 30,81 36,10 1,59 1 : 0,66 37,40 34,52 0,12 1 : 0,51 1 : 1,5 28,75 35,05 0,86 1 : 0,70 36,55 32,44 0,10 1 : 0,50 При кислотной промывке осадка, полученного гетерогенным взаимодействием СТА с 10 %-й Н 3 РО 4 , образуется твердая фаза, содержащая 80 % TiO(OH)H2PO4 • «H 2 O и 20 % Ti(HPO 4)2 • nH 2 O, известного как a -фаза фосфата титана. Более полный переход дифосфатного соединения в монофосфат титана для твердых фаз, полученных при увеличении концентрации фосфорной кислоты и ее расхода (P 2 O 5 : TiO 2 ), вероятно, обусловлен большей гидратацией образующихся соединений. Кислотная промывка осадка, полученного гетерогенным взаимодействием СТА с 30 %-й Н 3 РО 4 при расходе TiO 2 : P 2 O 5 = 1 : 1,5, обеспечивает образование твердой фазы, содержащей только TiO(OH)(H2PO4) •nH 2 O. Особый интерес представляет фосфаты титана, полученные с использованием 10 и 30 %-й ортофосфорной кислоты, поскольку получаются чистые фазы. Для образца, полученного при использовании 10 %-й ортофосфорной кислоты, характерен широкий эндотермический пик (рис. 1) при 132-135 °С, обусловленный удалением физически адсорбированной и координационно связанной воды. Потери массы в области, соответствующей повышению температуры до 280 °С, составляет 16-20 %. В этой области, наряду с удалением воды, происходят процессы © Евстропова П. Е., 2022 80