Исследование и разработка технологии титановых дубителей из сфенового концентрата

• Автор: Щукина, Екатерина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОЕДИНЕНИЯ, ВЫДЕЛЯЕМЫЕ ИЗ ТИТАНСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ

1.1. К вопросу истории титановых дубителей

1.2. Сырьевая база для титансодержащей продукции

1.3. Сфеновый концентрат

1.3.1 Получение сфенового концентрата

1.3.2 Схемы переработки сфенового концентрата

1.4. Комплексные дубители кож

1.4.1 Способы получения комплексных дубителей

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Изучение сульфатизации сфенового концентрата
2.2. Методика вскрытия сфенового концентрата серной
кислотой
2.3. Проведение высаливания титанового материала
2.4. Изучение растворов аммоний сульфат оксотитана
3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ В СИСТЕМЕ СФЕН-НЕФЕЛИН-СЕРНАЯ КИСЛОТА И КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
ИЗ НИХ КОМПЛЕКСНОЙ СОЛИ
3.1. Получение и характеристика модельных сульфатных титано-алюминиевых растворов
3.2. Изучение процесса фазообразования в системе
3.3. Характеристика твердых фаз
4. ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА СЕРНОКИСЛОТНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СФЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА С ПОЛУЧЕНИЕМ УСТОЙЧИВОГО ТИТАНСОДЕРЖАЩЕГО 65 РАСТВОРА
4.1. Исследования по очистке сфенового концентрата от минеральных примесей
4.2. Исследования по измельчению сфенового концентрата
4.3. Исследование условий разложения сфенового концентрата,
содержащего минеральную примесь нефелина серной кислотой с получением сульфатных титано-алюминиевых растворов
5. ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ СИНТЕЗА ТИТАНОВЫХ И ТИТАНОВО-
АЛЮМИНИЕВЫХ ДУБИТЕЛЕЙ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ТИТАНСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ

5.1. Исследование условий кристаллизации титановых солей методом введения высаливателя - сульфата аммония
5.2. Исследование поведения титана(1У) в водных растворах
6. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ
КОМПОЗИЦИОННОГО ДУБИТЕЛЯ ИЗ СФЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА С УТИЛИЗАЦИЕЙ ОСНОВНЫХ ТВЕРДЫХ И
ЖИДКИХ ОТХОДОВ
6.1. Утилизация твердых и жидких отходов
6.1.1. Утилизация твердых отходов
6.1.2. Утилизация жидких стоков
7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНОАЛЮМИНИЕВОГО ДУБИТЕЛЯ ИЗ НЕФЕЛИНСОДЕРЖА-ГЦЕГО СФЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. На протяжении многих лет не снижается актуальность проблемы комплексной переработки апатитонефелиновых руд Хибинского месторождения. Несмотря на значительное число работ, посвященных использованию отходов (хвостов) от обогащения
апатитонефелиновых руд (АНР), реализация способов их комплексного использования остаётся нерешенной, поскольку требует широкого исследования возможностей их рациональной переработки с получением востребованных современным рынком полезных продуктов, с тем, чтобы компенсировать огромные материальные затраты на их получение. С другой стороны, ежегодное увеличение этих запасов ухудшает экологическую обстановку региона, отрицательно воздействуя на состояние воздушного и водного пространства. Хвосты обогатительного передела АНР содержат такие компоненты, как титан, алюминий, кремний, фосфор, щелочные элементы и др. Эти компоненты сосредоточены в минералах сфена (титанит) - титаносиликат кальция, апатита и нефелина - щелочного алюмосиликата.
Интересным представлялось рассмотреть возможность создания технологии на основе их совместной переработки с получением продуктов в виде солей, используемых в качестве дубителей для кожевенного производства, а также для других целей, например, производства титановых пигментов, специальных наполнителей, катализаторов, и др. Все эти продукты востребованы на рынке неорганических материалов по достаточно высокой стоимости. В частности, обострившаяся экологическая ситуация, как в России, так и за рубежом, предъявляет к кожевенным предприятиям ряд требований по использованию химических материалов, являющихся экологически безвредными при одновременном повышении конкурентоспособности выпускаемой продукции за счет улучшения ее качества и расширения ассортимента.

Преимущество многокомпонентных дубителей по сравнению с однокомпонентными состоит в их способности к взаимодействию одновременно с несколькими активными группами коллагена и достижении лучшего формирования кожи при дублении. Титан(1У), взаимодействующий в основном с азотсодержащими группами коллагена, совместно с соединениями алюминия обеспечивает коже наполняемость и гидротермическую стабильность. Повышение устойчивости титана(1У) к гидролизу за счет комплексообразования с алюминием(Ш), а, следовательно, более полная его отработка, является дополнительным преимуществом использования титано-алюминиевого дубителя как с экономической так и с экологической точки зрения. Мягкость кож, присущая алюминиевому дублению, наполняемость и прочность, благодаря действию соединений титанаП V) позволяет применять его для кож верха обуви.
1.4.1. Способы получения комплексных дубителей
Есть работы по получению дубителя путем механического смешивания титановой соли и сульфата алюминия [85]. Но отсутствие закомплексованности дубящих компонентов не решает проблемы гидролиза в дубящей ванне, что снижает эффективность использования такого дубителя.
Была предпринята попытка получения титано-алюминиевого дубителя выпариванием растворов, содержащих СТА и сульфат алюминия [86]. Для образования высокоосновных алюмотитановых комплексов исходные растворы смешивали и подщелачивали до рН=3. При этом происходило активное вытеснение ОН' группами сульфат - ионов из внутренней сферы комплексов металлов и образовывалось гетерополиядерное соединение, в котором титан(1У) связан с алюминием(Ш) гидроксидными группами. При мольном отношении Ti/Al не менее 0.25 полученный выпариванием продукт полностью растворялся в воде с образованием растворов с pH = 2.5. Состав такого соединения представлен в виде:
TiO2T.5Al2O3-3.9SO3-(NH4)2SO4-5.0H2O. Ввиду трудоемкости и