Официального оппонента на диссертационную работу

официального оппонента

на диссертационную работу ЩУКИНОЙ Екатерины Сергеевны

«Исследование и разработка технологии титановых дубителей из сфенового концентрата», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.01 – Технология неорганических веществ.

Данная работа направлена на разработку сернокислотной технологии сфенового концентрата, содержащего нефелин, с получением титанового дубителя, модифицированного соединениями алюминия.

Поставленная в диссертационной работе цель достигнута автором путем детального изучения процессов измельчения минерального концентрата, взаимодействия активированного материала с серной кислотой, выделения из сульфатных растворов методом реагентной кристаллизации комплексных титансодержащих соединений, опробования в опытно-промышленном масштабе выбранных оптимальных параметров, что позволило разработать технологию с получением конечных продуктов заданного качества.

Диссертация изложена на 139 страницах машинописного текста и состоит из введения, 7 глав, заключения, списка цитируемой литературы, включающего 127 источников и 5 приложений (акты о проведении испытаний технологии и полученных продуктов). Работа содержит 30 таблиц и 41 рисунок.

Во введении и обзоре литературы (глава 1) автор обобщил данные по источникам титансодержащего минерального сырья, методам его переработки с получением различных продуктов, в том числе и титановых солей, по поведению титана и алюминия в поликомпонентных сульфатных системах, провел анализ вариантов извлечения и концентрирования титана(IV) из различных сырьевых источников, в том числе и из сфенового концентрата. Кроме того, автор обосновал актуальность получения дубителя на основе соединений титана(IV) и алюминия как нетоксичного дубящего материала способного решить острые экологические проблемы кожевенного производства. Все это позволило сформулировать основные задачи исследования применительно к выбранному сырьевому объекту и к получаемому при его сернокислотной переработке продукту – дубителю.

Во второй главе описаны объекты, методы исследования, лабораторные установки приведены методики, используемые при постановке экспериментов и обработке полученных результатов: методики вскрытия сфенового концентрата, реагентной кристаллизации титанового дубителя, определения форм титана(IV) в растворах, а также методики определения технических свойств синтезированных дубителей. Для характеристики получаемых промежуточных и конечных продуктов использовался комплекс различных физико-химических методов. Для исследования твердых фаз использовали рентгеноспектральный анализатор Дрон-2 с CuK_–излучением, спектрофотометр UR–20 «Karl Zeiss», термограф ПРТ–1000 с Pt–PtRh термопарой, оптический поляризационный микроскоп LEICA DM-2500P, сканирующий растровый микроскоп, рентгеноспектрометр SPECTROSCAN МАКС-GV.

В главах 3 и 4 представлены результаты исследований по сульфатизации модельных смесей сфенового и нефелинового концентратов и реагентной кристаллизации титановых твердых фаз из получаемых при этом сульфатных растворов. На основании обширных физико-химических исследований Щукиной Е.С. предложен механизм и обоснованы оптимальные условия получения устойчивых сульфатных титано-алюминиевых растворов при взаимодействии микроизмельченного нефелинсодержащего сфенового концентрата с серной кислотой концентрации 450-600 гл^-1 H₂SO₄. Определена последовательность фазообразования при реагентной кристаллизации в титановой системе в присутствия алюминия и на этой основе обоснована различная дисперсность частиц в формирующейся композиции, где макрочастицы квасцов (25-40 мкм) являются матрицей для формирования второй фазы – аммоний сульфат оксотитана(IV), состоящей из агрегатов наноразмерных частиц менее 50 нм, которые значительно мельче частиц, образующихся в системе без алюминия (1мкм). Свои научные изыскания по фазообразованию в одном из разрезов системы TiO₂-Al₂O₃-H₂SO₄-(NH₄)₂SO₄-H₂O (H₂SO_4своб..-400 гл^-1) Щукина Е.С. представила в виде диаграммы, построенной в координатах «состав  свойство», которая наглядно изображает зависимость между составом многокомпонентной системы и основностью титано-алюминиевой композиции (показатель свойств дубителя, регламентируемый потребителем), что облегчает выбор оптимальных условий кристаллизации.

В главах 5 и 6 представлены результаты лабораторных технологических исследований по разработке условий и режимов технологических операций измельчения и химической очистки сфенового концентрата, корректирующих состав концентрата и его химическую активность, сернокислотного разложения концентрата с получением сернокислотных растворов, содержащих титан(IV) и алюминий и кристаллизацию из них титановых дубителей. Щукина Е.С. изучила также возможность утилизации образующихся при реализации технологии жидких и твердых отходов, т.е. провела работу, без которой невозможно считать технологию подготовленной к внедрению. Несомненной заслугой диссертанта является тот факт, что при изучении поведения титана(IV) в сульфатных средах с рН 1-3, используемых в процессах дубления кож, установлена зависимость его реакционной активности от концентрационных параметров (содержание титана(IV) и алюминия), а также временем их выдержки перед использованием в дубильном процессе, что позволило модифицировать существующую методику дубления. Анализ полученных результатов позволил Щукиной Е.С. предложить усовершенствованный вариант сернокислотной технологии сфенового концентрата с получением основного продукта в виде нетоксичного композиционного дубителя и побочных продуктов, образующихся в процессе утилизации твердых и жидких отходов, а также рекомендовать состав растворов, необходимый для эффективной диффузии из него титановых комплексов в дерму кожи.

В 7 главе приведены данные опытно-промышленных испытаний разработанной технологии, которые проводились на ОПУ «Пигмент» ОАО «Апатит», которые убедительно подтвердили результаты лабораторных разработок (извлечение основного компонента из сырья практически полное, в том числе в основной продукт - не менее 88-89%, в побочный –около 10%) и явились основой для разработки «Исходных данных» на проектирование промышленной установки по получению дубителя мощностью 3000 т в год по сфеновому концентрату. Результаты испытаний дубителя на кожевенных заводах, а побочных продуктов технологии, в частности пигментного наполнителя в пигментной фирме ООО «ЭВИСМА» подтвердили возможность эффективного использования полученных продуктов по назначению. Ориентировочная технико-экономическая оценка производства титано-алюминиевого дубителя из сфенового концентрата мощностью 3000 т/год по концентрату показала, что срок окупаемости капитальных затрат составит примерно 2.5 года при рентабельности по реализуемой продукции около 30%.

Научные положения, выводы, рекомендации получены на основании обработки значительного количества экспериментальных данных, теоретически обоснованы. Достоверность полученных результатов подтверждается воспроизводимостью результатов анализа, совпадением данных, полученных независимыми методами исследования, положительными результатами опытно-промышленных испытаний технологии и конечных продуктов. Рецензируемая диссертация обобщает экспериментальный материал по изучению гетерогенных сульфатных систем (минеральный концентрат - серная кислота) в условиях повышенной температуры, а также исследования фазообразования в поликомпонентной системе TiO₂-Al₂O₃-H₂SO₄-(NH₄)₂SO₄-H₂O в условиях реагентной кристаллизации с получением композиционных титано-алюминиевых соединений, которые являются эффективными, хромзамещающими дубителями и поэтому является практически значимым научным исследованием.

Диссертация написана грамотно и хорошо оформлена. Следует отметить, что основная часть работы опубликована в печати, отражены в 20 публикациях, в том числе в 8 статьях в журналах, рекомендованных ВАК и в 2 патентах РФ на изобретение. Результаты работы неоднократно докладывались и обсуждались на международных и российских симпозиумах и конференциях.

По работе имеются замечания:

1. 
   При кислотной обработке (очистке) сфенового концентрата от примесных минералов, в частности от нефелина использовался тонкоизмельченный материал, что и определило значительные потери титана (5-7% по TiO₂). Если учесть технологические потери на других стадиях процесса переработки, то степень извлечения будет не более 83-85%. Возможно следует проводить очистку неизмельченного сфенового концентрата?