Кольский регион относится к числу богатейших по запасам минерального сырья, природного для получения пигментов (Пг) и наполнителей (Н) различных лакокрасочных материалов строительного назначения.

Источниками для получения Пг и Н могут служить многие виды природного сырья Кольского полуострова: перовскит, ильменит, сфен, титаномагнетит, лопарит, флогопит, мусковит, вермикулит и др., а также побочные продукты горно-обогатительных комбинатов области: ОАО «Апатит», «Североникель», «Ковдорслюда». Подробная информация по этой проблеме приведена в работе [34].

Одним из примеров эффективного использования техногенного сырья для получения ряда полезных продуктов, в том числе наполнителей, является переработка хвостов апатито-нефелинового обогащения ОАО «Апатит».

В основу технологической схемы переработки техногенных отходов (содержат минералы нефелина, апатита, сфена и эгирина) положен принцип каскадных реакций, заключающийся в том, что в результате протекания серии последовательно-параллельных реакций часть образующихся продуктов является компонентами следующих стадий. Ниже приведены основные химические реакции, составляющие основу предлагаемой схемы:

(NaK)2Al2O32SiO2 + 4H2SO4 = (NaK)2SO4+AI2(SO4)3+H2SiO3+3H2O (1)
  нефелин

Ca5(PO4)3F+5H2SO4 = 3H3PO4 + HF + 5CaSO4 (2)
  апатит

CaSiTiO5 +2H2SO4 = TiOSO4 + CaSO4 + SiO2 + 2H2O (3)
  сфен

AI2(SO4)3+2H3PO4 = 2AIPO4 + 3H2SO4 (4)

TiOSO4+H3PO4 = TiOHPO4 + H2SO4 (5)

В процессе сернокислотной обработки происходит постепенное выщелачивание компонентов в жидкую фазу с последующей конверсией их в новые соединения, которые самостоятельно или в совокупности с другими соединениями, являются конечными продуктами. При реализации разработанной схемы утилизации нефелиновых хвостов могут быть получены следующие продукты (табл. 11).


Таблица 11- Характеристика продуктов, полученных из отходов

Минералы, не вступающие в определённых условиях во взаимодействие с серной кислотой, разделяются методом электромагнитной сепарации. Так получают концентраты сфена и эгирина, содержание минералов в которых превышает 90%.

Сфеновый концентрат – это титансодержащее сырьё, которое в отличие от традиционного сырья (ильменитового концентрат) более низким содержанием титана и железа. Пути переработки сфена должны быть максимально простыми, а получаемая продукция иметь широкий ассортимент, быть дефицитной и качественной. Технологические приёмы технологии и продукты, получаемые при их реализации, разработаны (патенты РФ 2177016, 2179528, 2179540) и достаточно хорошо освещены в периодической научной литературе [35-37]. В частности, путем микроизмельчения из сфенового концентрата получают пигментный наполнитель, свойства которого приведены ниже.

Пигментный наполнитель представляет собой тонкодисперсный светло-бежевый порошок природного происхождения, нетоксичен, пожаро-взрывобезопасен. Для его получения использован сфен, содержащий 35-38% TiO₂. Области его применения – производство лакокрасочных и строительных материалов, резинотехнических изделий, пластмасс, керамики. Предлагается как эффективный заменитель пигментного диоксида титана в рецептурах лакокрасочных материалов широкой цветовой гаммы, строительных материалов, в том числе, ламината, линолеума и сухих строительных смесей, диэлектрических резиновых изделий, термостойкой керамической плитки и т. д. При химической переработке сфенового концентрата получается ряд синтетической продукции (рис. 12), которая ликвидна не только на российском, но и зарубежном рынке.

Конечные продукты: ПП- перламутровый пигмент, ТС и ТФС – сорбенты радионуклидов, цветных тяжёлых металлов, ТСП- титаносиликатный оболочковый пигмент, ККП – наполнитель сухих строительных смесей

Рисунок 12 - Блок-схема сернокислотнотной переработки сфенового концентрата

В начало