Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2023(14))

для разложения циркона [3], ильменита [4] и др. Возможность применения именно растворов NH 4 HF 2 в растворах рассматривается реже, хотя за счет снижения температуры процесса и активной диффузии ионов вжидкой фазе гидрохимический процесс также позволяет получать и разделять фтороаммонийные соединения. В наших исследованиях [5, 6 ] показано, что переработка техногенного сырья возможна как методом спекания, так и гидрохимически. Получение функциональных материалов — пигментов и керамических материалов на основе выделенного из отходов SiO 2 — позволит не только утилизировать отвалыобогатительных фабрик, но и решить вопрос вовлечения новыхвидов сырьявсинтез востребованных соединений. Так, например, пигменты синего цвета, в которых ион кобальта используется в качестве хромофора, всегда вызывали интерес в промышленности— CoAl 2 O 4 и Co 2 SiO 4 . Для уменьшения стоимости и токсичности таких соединений необходимо снижать содержание кобальта, при этом сохраняя цветность. Гидросиликат кобальта ^SiOx используется для создания анодных слоев литий-ионных аккумуляторов, в материалах конденсаторов и проявляет высокие фотокаталитические свойства при разложении растворенных в воде органических веществ [7]. Волластонит широко используется в керамических изделиях как высокочастотный изолятор, наполнитель всмолах и пластмассах, встроительной отрасли, металлургии, лакокрасочных материалах и фрикционных изделиях, сорбентахдля очистки сточных вод [ 8 ]. Целью данной работы являлось применение фтороаммонийного метода для извлечения кремния из техногенного сырья с последующим получением функциональных материалов: волластонита [ 9 ], алюмината кобальта / SiO2, гидроксосиликата кобальта [10] / SiO2, силиката кобальта / SiO2. Результаты Для фтороаммонийного процесса нами предложена схема в статье [5]. Расплавленный NHH F 2 действует как сильный фторирующий агент с реакционной способностью, превышающей реакционную способность фтора и HF. При спекании техногенного отхода с NH 4 HF 2 кремний в виде ГФСА сублимируется при 300-400 °С и улавливается водой вместе с газообразными продуктам реакции (аммиаком, фтороводородом). Фторирующая способность проявляется в интервале температур 126-250 °C, что подтверждают данные ДТА (рис. 1). При повышении температуры до 320-350 °C начинается возгонка летучих соединений, и > 400 °C комплексные соединения, теряя ионы аммония и фтороводород, превращаются в простые фториды и оксифториды алюминия, железа, титана и др. Можно сделать заключение о том, что массового соотношения ( 1 : 2 ) достаточнодляполного фторированиявсехсоединений, входящих в состав КШ. Следует отметить, что в системе КШ — NHH F 2 при 400 °С образование двойного фторида a-CaA lF 5 не обнаруживается, в отличие от модельных смесей трехкальциевого алюмината с реагентом, но ионы натрия ограничивают его синтез, способствуя кристаллизации сложных составов — Na2Ca3Al2F14 или криолита N 3 AIF 6 . Последовательность фазовых превращений при нагревании реакционной смеси былаустановлена по основным тепловым эффектам: 1 ) дегидратации и образованию фторометаллатов аммония и простых фторидов от 25 до 130 °С; 2) разложению комплексных фторометаллатов аммония от 200 до 400 °С. Так как основным компонентом ХММС является пироксен, при этом общее содержание кремния в ХММС достигает 50 мас. % SiO2, термограмма его фторирования приведена в сравнении с термограммой фторирования кремнезема с реагентом, взятыми в стехиометрическом (см. рис. 1 г, д) соотношении. При 115 °С заканчивается образование CaF2, MgF2. Разложение N H H F 2 с удалением аммиака и воды сопровождается образованием комплексных соединений: (NH 4 ) 3 SiF 7 , (NH 4 ) 2 SiF 6 , (NH 4 ) 2 AlF 6 , (NH 4 ) 2 FeF 6 . Стоит отметить, что сублимация (NH 4 )2SiF 6 (ГФСА) протекает в одном диапазоне температур, но в случае фторирования ХММС (300-350 °С) начинается на 20 °С раньше, чем у чистого кремнезема (320-390 °С). Таким образом, для полного фторирования всех компонентов состава было выбрано оптимальное соотношение реагента к сырью, составляющее NH 4 HF 2 : КШ (2 : 1), NH 4 HF 2 : ХММС (3 : 1). Определена температура возгонки ГФСА: в КШ — 380 °С, ХММС — 350 °С. В гидрохимическом процессе, рассмотренном на примере ХММС , разрушение и растворение силикатной матрицы происходят растворомNH 4 HF2с концентрацией от 10-40 мас. % при температуре до 90 °С с переводом кремния в раствор в виде ГФСА. Было показано, что с ростом концентрации реагента до 40 мас. % извлечение кремния увеличивается в 5 раз (рис. 2). Увеличение температуры повышает вскрываемость за 4 ч в 3 раза при концентрации реагента 10 мас. %. Однако, продолжительность обработки оказывает меньшее влияние на извлечение. В то же время установлено, что применение растворов с концентрациями менее 3 мас. % способствует снижению растворения количества примесей, Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 163-167. Transactions of the to la Science Centre of RA s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 163-167. © Медянкина И. С., Пасечник Л. А., 2023 164