Труды КНЦ (Естественные и гуманитарные науки вып.2/2022(1))

При выборе сорбционного материала необходимо учитывать устойчивость сорбента в водных средах (химическую, механическую, возможно и радиохимическую), а также такие факторы, как простота получения сорбента, доступность и стоимость используемых для синтеза материалов. Кроме того, нужно принимать во внимание и возможность дальнейшей переработки или длительного хранения сорбционного материала, также помимо сорбционных свойств следует учитывать и его цену, большое число эксплуатационных характеристик, устойчивость к разложению при длительном хранении. Известные сорбенты достаточно дорогие материалы, и их применение влечет за собой значительные экономические затраты, так как для их синтеза требуется дорогое сырье. В последнее время для повышения эффективности и селективности извлечения цветных металлов и радионуклидов все больше и применение находят различные способы модифицирования природных и синтетических материалов, а также доступных и дешевых природных и технологических продуктов [Pre-concentration..., 2000; Performance..., 2004; Rao et al., 2006]. Одними из перспективных материалов являются фосфаты титана и циркония — ионообменники аморфной и кристаллической структуры, пригодные для извлечения урана и других радионуклидов, а также цветных металлов из растворов различного состава [Мясоедова, Никашина, 2006; Евстропова, Маслова, 2019], однако их получение связано с осаждением из водных растворов соответствующих солей действием фосфорсодержащих соединений [Димова, Смирнов, 2009], при этом высокая стоимость исходных реагентов обусловливает значительную себестоимость таких сорбентов. В связи с этим интерес представляют варианты получения композиций на основе фосфата циркония и титана с использованием минерального сырья, причем при подборе компонентов следует учитывать способность синтезированных продуктов к образованию устойчивых к значительным гидравлическим нагрузкам гранул, к высокой степени иммобилизации и уменьшению при утилизации в объеме, а также противостоять воздействию факторов природной среды при захоронении. С этой точки зрения композиционные сорбенты представляют несомненный интерес: в таких продуктах инертные носители служат ядром для оболочки, состоящей из активного сорбционного материала. При последующей термообработке они уменьшаются в объеме примерно в два раза и превращаются в устойчивую матрицу для иммобилизации радиационных отходов. Подбирая состав носителя и толщину оболочки на нем, можно регулировать сорбционную емкость материала и облегчить его дальнейшую переработку перед захоронением. В последние годы в ИХТРЭМС КНЦ РАН разработана и проверена по основным технологическим операциям на опытной установке принципиально новая солянокислотная технология комплексной переработки эвдиалитового концентрата (ЭК) с получением оксида и солей циркония, титан-ниобий-танталового концентрата, редкоземельного концентрата, обогащенного иттрием и европием, стронциевого концентрата, аморфного кремнезема (АК), жидкого стекла и лопаритового концентрата, получаемого из кислотонерастворимого остатка от разложения ЭК после выделения из него АК [Разработка..., 2005; Некоторые а с п е к ты ., 2011]. Учитывая то, что получаемые по разработанной схеме после отделения кристаллизацией основного количества хлоридов циркония и натрия маточные растворы предлагалось перерабатывать экстракционным методом, отличающимся высокой многооперационностью и большими материальными потоками. Авторами [Матвеев, Майоров, 2015] было предложено выделять остаточный цирконий и титан в виде их фосфатов. Цель настоящей работы — исследование получения композиционных кремнеземсодержащих Zr- Ti-SiO 2 сорбентов на основе минерального сырья Кольского полуострова, в которых инертный носитель (SiO 2 ) служит ядром для оболочки, состоящей из активного сорбционного материала (фосфатов Zr и Ti), и изучение их структурно-поверхностных и сорбционных свойств. Экспериментальная часть и методы исследования В качестве объекта исследований использовали солянокислый раствор от разложения ЭК содержащий, г/л: ZrO 2 — 23,50; TiO 2 — 0,32; Nb 2 O 5 — 0,65; HCl — ~ 400. В качестве SiO 2 использовалась мелкая фракция кремнезема, полученного репульпацией кремнеземсодержащего кислотонерастворимого остатка от солянокислотного разложения ЭК с последующим отстаиванием пульпы и сливом верхней (отстоявшейся) ее части на фильтр. Методика получения мелкой фракции SiO 2 заключалась в следующем: в реакционный сосуд засыпалась навеска высушенного Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2022. Т. 1, № 2. С. 83-92. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2022. Vol. 1, No. 2. P. 83-92. © Майоров Д. В., 2022 84