Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2025(16))

Acknowledgments: The article was prepared with the support of the federal budget topic of the state assignment for Tananaev Institute of Chemistry—Subdivision of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences” No FMEZ-2025-0056. Funding: The state assignment on the topic of research No. FMEZ-2025-0056. For citation: Shchukina E. S., Gerasimova L. G., Artemenkov A. G. Research of stability of titanium sulfuric acid systems under conditions of decomposition of perovskite concentrate in an autoclave // Transactions of the to la Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 195-200. doi:10.37614/2949-1215.2025.16.1.035. Введение Как правило, для повышения степени извлечения компонентов, входящих в состав труднорастворимых минеральных концентратов, при их разложении серной кислотой, в том числе и из перовскитового концентрата (ПК), используют такие инициирующие факторы, как повышение концентрации кислоты в реакционной суспензии, температуры процесса и его продолжительности. Все эти факторы значительно снижают устойчивость систем, что вызывает формирование в сернокислотной жидкой фазе новообразований, частицы которых экранируют доступ реагента к минеральным частицам, и процесс замедляется, переходя в диффузионную стадию [1]. Далее процесс разложения концентрата протекает в результате последовательных реакций, связанных с выщелачиванием компонентов в сернокислотную жидкую фазу и с кристаллизацией их в виде сульфатных соединений. При этом достижение высоких показателей по степени разложения ПК требует значительного увеличения длительности процесса. Кроме того, к недостаткам описанного способа, в частности с участием ПК, следует причислить то, что происходит формирование поликомпонентного осадка, состоящего из соединений сульфата титана (ниобия, тантала), сульфата кальция, кремнезема, невскрытых минеральных частиц перовскита и примесных минералов, который трудно разделить, поскольку требуются дополнительные технологические операции. Для достижения высокой степени разложения нужна достаточно высокая концентрация серной кислоты — более 75 % H 2 SO 4 — и значительное увеличение времени процесса [2]. Основой для проведения кислотной обработки может служить способ растворения ПК при пониженной концентрации кислоты, но при повышенном давлении, что, по мнению авторов, может обеспечить достаточно высокую температуру процесса. Такие условия возможно реализовать при проведении процесса в автоклаве. Целью настоящих исследований является разработка способа разложения ПК с высокой степенью извлечения титана, ниобия и тантала в жидкую фазу без промежуточного формирования твердой фазы сульфатных соединений. Методика экспериментов Для проведения экспериментов использовали ПК, полученный из руды Африкандского месторождения на опытно-промышленной установке Горного института КНЦ РАН. Состав ПК приведен в табл. 1, минеральный состав — в табл. 2. Титановые минералы (перовскит, ильменит и титанит, Ti-магнетит) составляют примерно 85 %. Группа пироксенов, полевых шпатов и амфиболов, которые плохо растворимы в минеральных кислотах, составляет более 8 %. Методика экспериментов заключалась в следующем. Навеску ПК в количестве 5-9 г постепенно загружали в стальной вкладыш автоклава с разогретой до 75-80 °С серной кислотой концентрации 45-60 % H 2 SO 4 . Выбор указанной концентрации серной кислоты для проведения экспериментов обоснован известными данными, полученными авторами [3] при изучении фазообразования в системах TiO2(Nb2O5, Ta 2 O 5 )-H 2 SO 4 -H 2 O. Расход кислоты соответствовал отношению Т ^ ж = 1:5-7. Автоклав помещали в печь и нагревали в течение 45-50 мин до 140 °С. При заданной температуре реакционную массу выдерживали 5 ч (давление в процессе выдержки изменялось в пределах 6,5-8,0 атм). Далее обогрев отключали и после охлаждения проводили фильтрование суспензии на воронке Бюхнера Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 1. С. 195-200. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 195-200. © Щукина Е. С., Герасимова Л. Г., Артеменков А. Г., 2025 196