Разработка и физико-химическое обоснование эффективных технологий природного и техногенного сырья Кольского полуострова и создания на их основе материалов с заданными свойствами

В работе приведены результаты исследований по переработке минерального сырья Арктического региона. Предложены новые подходы к комплексной переработке ильменитового и перовскитового концентратов, предусматривающие высокую степень использования основных компонентов концентратов, практическое исключение образования жидких отходов. Показана возможность разложения ильменита и перовскита сорбционной конверсией в растворах фторидов натрия или аммония при температуре 100оС, бадделеита только в растворе фторида аммония. Найдены условия сульфатизация смеси концентратов, содержащей минералы перовскита и сфена, в атмосферных условиях и при повышенном давлении, обеспечивающие высокую степень перевода титана и редких металлов в жидкую фазу. Изучена экстракция титана и ниобия из сернокислых растворов и показано, что оба элемента могут быть количественно извлечены (>99.99%) бинарными экстрагентами. Исследована эффективность применения ТБФ для концентрирования коллективного концентрата РЗЭ из нитратных растворов переработки перовскита. Изучены физико-химические и сорбционные свойства оксо-гидроксо алюминия – продукта сернокислотной технологии алюмосиликатного сырья Кольского полуострова, позволяющие сделать вывод о возможности их использования в качестве сорбентов и катализаторов. На основе данных по влиянию поверхностного натяжения поровой жидкости частиц «нефелинового» кремнезема на его морфологические свойства, установлено, что при его промывке целесообразно использовать органику, в частности этиловый спирт. Показана возможность использования титанофосфатного сорбента для очистки концентрированных литиевых растворов от хромофорных примесей с получением литиевого прекурсора особой чистоты для получения функциональных материалов, применяемых в акустической и оптической технике. Показана возможность эффективной фотокаталитической дезактивации сложных микроорганизмов, включая споровые грибы в видимом спектре излучения материалами на основе модифицированного вольфрамом диоксида титана. Синтезирован нанокристаллический цирконат иттрия Y2Zr2O7 из стехиометрической смеси гидроксидов с применением её предварительной механоактивацией (МА), который может использоваться для синтеза функциональной плотной керамики с однородной микроструктурой. Методом порошковой металлургии получен композиционный материал на основе механоактивированной смеси алюминия и РЗЭ используемый для создания материалов с высоким уровнем поглощения нейтронного излучения. Разработан новый способ стеклокерамического литийпроводящего твердого электролита со структурой NASICON состава Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3, включающий золь-гель синтез, плавление шихты и отжиг стеклокерамики. Изучены электрохимические характеристики материала и показано, что материал удовлетворяет требованиям, предъявляемым к сепараторам литий-ионных аккумуляторов. Изучены электрохимические свойства электродных материалов на основе оксидов переходных металлов, имеющие структуру шпинели Li2CoMn3O8, слоистую структуру с общей формулой LiMO2 (M = Co и Ni), а также фосфатные материалы, имеющие структуру оливина LiMePO4. Установлено влияние природы элементов и состава ближайшего окружения потенциал определяющего иона на значение рабочего потенциала и устойчивости катодных материалов.