Поиск новых высокоэффективных реагентов для процессов очистки сточных вод – сложная и актуальная задача. Титансодержащие коагулянты представляют новое направление водоочистки и по своей эффективности существенно превосходят традиционные алюминий- и железосодержащие коагулянты. Высокая стоимость реагентов существенно тормозит их внедрение. Комплексные титансодержащие реагенты – коагулянты, полученные модификацией традиционных коагулянтов добавкой 2,5-10,0 мас.% соединений титана. В данной работе тетрахлорид титана, полученный из кварц-лейкоксенового концентрата, прегидролизован с последующим обменным разложением серной кислотой. Полученную смесь соляной и серной кислот нейтрализовали гидроксидом/оксидом алюминия с образованием самотвердеющей смеси (химическая дегидратация). Образец комплексного сульфатно-хлоридного титансодержащего коагулянта представлял из себя смесь AlCl 3 ·6H 2 O – 5-20 мас.%, Al 2 (SO 4 ) 3 ·18H 2 O – 70-90 мас.% и TiOSO 4 – 2,5-10,0 мас.%. Доказано, что изменяя соотношение оксида/гидроксида алюминия и тетрахлорида титана на стадии прегидролиза и обменного разложения, возможно получать образцы комплексного коагулянта с различным содержанием модифицирующей добавки соединений титана. Оценка коагуляционных свойств комплексного реагента продемонстрировала его повышенную эффективность в холодной воде в сравнении с сульфатом алюминия. Исследования использования комплексного титансодержащего коагулянта в процессе очистки сточных вод от фосфат-анионов и взвешенных веществ продемонстрировали его повышенную эффективность в сравнении с традиционными реагентами. Преимущества полученного реагента – снижение эффективной дозы реагента, минимизация остаточных концентраций загрязняющих веществ в очищенной воде, интенсификация процессов седиментации и фильтрации коагуляционных шламов. Очищенная вода может быть использована повторно в системе оборотного водоснабжения. Использование в качестве исходного сырья кварц-лейкоксенового концентрата и получаемого на его основе тетрахлорида титана позволит не только минимизировать стоимость получаемого комплексного коагулянта, но и сделать шаг к реализации концепции Zero Waste.
Лейкоксен-кварцевый концентрат – крупнотоннажный побочный продукт разработки Тиманского нефтетитанового месторождения (нефтенасыщенные песчаники), не нашедший в настоящее время промышленного применения. Высокое содержание соединений титана (до 50 % по массе) и отсутствие промышленных, рентабельных и безопасных технологий его переработки определяет высокую актуальность работы. Традиционные технологии переработки позволяют повысить концентрацию TiO2, однако являются лишь подготовкой к сложному и опасному селективному хлорированию. Изучен процесс пирометаллургической конверсии лейкоксен-кварцевого концентрата в титанаты алюминия и магния. Установлено, что температура твердофазной реакции в системе Al2O3-TiO2-SiO2, необходимая для синтеза титаната алюминия (Al2TiO5), составляет 1558 °С, а для системы MgO-TiO2-SiO2 – 1372 °С. Масштабирование процесса позволило синтезировать значимые количества образцов титанатсодержащих продуктов, фазовый состав которых был исследован методом рентгенофазового анализа. В составе продуктов идентифицированы две основные фазы: 30 % титанат алюминия/магния и 40 % диоксид кремния. В продуктах пирометаллургической переработки в присутствии алюминия также обнаружены фазы псевдобрукита (3,5 %) и титанита (0,5 %). Установлено, что в магнийсодержащей системе возможно образование трех титанатов магния: MgTiO3 – 25, Mg2TiO4 – 35, MgTi2O5 – 40 %. Эксперименты по сернокислому выщелачиванию образцов продемонстрировали повышенную степень извлечения соединений титана в процессе сернокислотной переработки. Предложена комплексная концепт-схема переработки лейкоксен-кварцевого концентрата с получением широкого спектра потенциальных продуктов (коагулянтов, катализаторов, материалов для керамической промышленности).
