ОСОБЕННОСТИ СИНТЕЗА НЕОРГАНИЧЕСКОГО ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО МАТЕРИАЛА ИЗ ФОСФОГИПСА
Аннотация
В работе обсуждены технологические приемы получения люминесцентного материала из фосфогипса. Полученные материалы охарактеризованы с помощью методов рентгенофазового, рентгенофлуоресцентного анализа, электронной микроскопии. Определение элементного состава образцов проведено на лабораторном микро-флуориметре. В ходе проведенного исследования установлены технологические условия перевода основной части фосфогипса в люминесцентный материал на основе сульфида кальция. Показано, что процесс получения люминесцентного CaS состоит из стадий обезвоживания: начальной, проводимой при температуре 373 K для удаления физически связанной воды, и конечной, при температуре 1073 К – для удаления кристаллизационной воды, а также стадии восстановления фосфогипса при температуре 1173 K в течение 0,5 ч. В качестве восстановителя рассмотрен экологически чистый материал – сахароза. Показано, что в случае изменения технологических режимов восстановления люминесцентный материал получить не удается. Проведение процесса восстановления при температуре 773 К сопровождается получением образца, загрязненного продуктами неполного разложения органической составляющей шихты. В этом случае образец не содержит сульфид кальция. При длительной изотермической выдержке при температуре 1173 К наблюдали повторное окисление образцов с потерей люминесцентной способности. Сформулированы оптимальные технологические режимы получения материалов со свойствами люминофоров. Согласно результатам рентгенофазового анализа, образцы, не проявляющие люминесцентной способности, в качестве основной фазы содержат сульфат кальция. Образцы-люминофоры состоят из смеси сульфата и сульфида кальция. Полученные результаты открывают широкие возможности вовлечения в повторную переработку отходов производства с получением дешевых востребованных продуктов.
Литература
Lokshin E.P., Tareeva O.A., Sedneva T.A., Elizarova I.R. Preparation of phosphoric acid by sorption conver-sion of Apatite concentrate using sulfocationite in sodium or potassium forms. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2020. V. 63. N 1. P. 78-85 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206301.5851.
Yang J., Ma L., Liu H., Guo Z., Dai Q., Zhang W., Bounkhong K. Chemical behavior of fluorine and phosphorus in chemical looping gasification using phosphogypsum as an oxygen carrier. Chemosphere. 2020. V. 248.
P. 125979. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.125979.
Plyatsuk L., Balintova M., Chernysh Y., Demcak S., Holub M., Yakhnenko E. Influence of phosphogypsum dump on the soil ecosystem in the Sumy region (Ukraine). Appl. Sci. 2019. V. 9. N 24. P. 5559. DOI: 10.3390/ app9245559.
Artamonov A.V., Smirnova D.N., Smirnov N.N., Ilyin A.P. Extraction of rare earth elements from solid wastes of phosphoric acid production with subsequent sorption on cation exchange resins. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2017. V. 60. N 10. P. 87-93 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20176010.5571.
Firsov A.V., Artamonov A.V., Smirnova D.N., Ilyin A.P., Kochetkov S.P. Sorption of rare earth metals from neuverenno dihydrate wet-process phosphoric acid in a strongly acidic, macroporous cation exchange resin. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2016. V. 59. N 4. P. 50-54 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20165904.5321.
Zolotukhin S.N., Kukina O.B., Barabash D.E. Structureforming role and properties of phosphogypsum in un-burned technology of wall materials and rare-earth metals concentrate simultaneous production. IOP Conf. Series: Mat. Scien. and Eng. 2019. V. 687. N 2. P. 022028. DOI: 10.1088/1757-899X/687/2/022028.
Malyshev A.S., Kirillov S.V., Kirillov E.V., Bunkov G.M., Botalov M.S., Smyshlyaev D.V., Rychkov V.N. Influence of mechanoactivation on kinetics of REE leaching from phosphogypsum. AIP Conf. Proc. 2019. V. 2174.
P. 020038. DOI: 10.1063/1.5134189.
Hagag M.S., Morsy A.M.A., Ali A.H., El-Shiekh A.S. Adsorption of rare earth elements onto the phosphogyp-sum a waste byproduct. Water, Air, Soil Pollution. 2019. V. 230. N 12. P. 308. DOI: 10.1007/s11270-019-4362-z.
Lian G., Wang B., Lee X., Li L., Liu T., Lyu W. Enhanced removal of hexavalent chromium by engineered biochar composite fabricated from phosphogypsum and distillers grains. Sci. Total Environ. 2019. V. 697. P. 134119. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.134119.
Gong X., Liu J., Sun Z., Li F. Effects of phosphogypsum and calcined phosphogypsum content on the basic physical and mechanical properties of Portlan. J. Test. Eval. 2020. V. 48. N 5. P. JTE20180380. DOI: 10.1520/JTE20180380.
Liu S., Ouyang J., Ren J. Mechanism of calcination modification of phosphogypsum and its effect on the hy-dration properties of phosphogypsum-based supersulfated cement. Construc. Build. Mat. 2020. V. 243. P. 118226. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118226.
Chen X., Gao J., Zhao Y. Investigation on the hydration of hemihydrates phosphogypsum after post treatment. Construc. Build. Mat. 2019. V. 229. P. 116864. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2019.116864.
Kielė A., Vaičiukynienė D., Tamošaitis G., Bistrickaitė R. Thermal of alkali activated slag plaster for wooden structures. Scien. Rep. 2020. V. 10. N 1. P. 726. DOI: 10.1038/s41598-020-57515-8.
Zhou J., Li X., Zhao Y., Shu Z., Wang Y., Zhang Y., Shen X. Preparation of paper-free and fiber-free plasterboard with high strength using phosphogypsum. Construc. Build. Mat. 2020. V. 243. P. 118091. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.118091.
Liu H., Yang J., Yang J., Ma L., Jiang M., Li Y., Cheng Y., Li Y., Cao Z. Preparation of glass-ceramics from phosphogypsum. IOP Conf. Series: Earth and Environ. Scien. 2018. V. 199. N 4. P. 0420442018. DOI: 10.1088/1755-1315/199/4/042044.
Ksenofontova K.V., Ksenofontov A.A., Khodov I A., Rumyantsev E.V. Synthesis and investigation of spectral properties of BODIPY conjugates with amino acids. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2020. V. 63. N 5. P. 4-11. DOI: 10.6060/ivkkt.20206305.6101.
Ivanova Y.B., Dmitrieva O.A., Mamardashvili N.Z., Semeykin A.S., Pukhovskaya S.G., Kruk M.M. Fluorescent properties of phenyl-containing isomers of palladium complexes of octaethylporphine in acetonitrile. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 63. N 1. P. 71-77. DOI: 10.6060/ivkkt.20206301.6125.
Steblevskaya N.I., Medkov M.A., Belobeletskaya M.V. Complex formation of europium(III) with photoditazine according to luminescence and IR spectroscopy. Russ. J. Inorg. Chem. 2020. V. 65. P. 329–334. DOI: 10.1134/S0036023620030171.
Antina E.V., Berezin M.B., Guseva G.B., Bumagina N.A., Antina L.A., V’yugin A.I. New colorimetric and fluorescent chemosensors based on dipyrromethene dyes. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2016. V. 59. N 6. P. 16-21 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20165906.5397k.
Rekha S., Anila E.I. White light emitting dysprosium doped CaS nanophosphors synthesized by solid state dif-fusion method. Mat. Chem. Phys. 2019. V. 237. P. 121843. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2019.121843.
Tong X., Yang J., Wu P., Zhang X., Seo H.J. Color tunable emission from CaS:Cu+, Mn2+ rare-earth-free phosphors prepared by a simple carbon-thermal reduction method. J. All. Comp. 2019. V. 779. P. 399-403. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.11.325.
Zhang N., Cheng R., Dong H., Li H., Liu W., Jiang B., Yang L. Effect of ambient temperature on the emission spectra of Mg2+- and Ga3+-doped CaS:Eu2+ red phos-phors. Springer Proc. in Phys. 2019. V. 216. P. 113-119. DOI: 10.1007/978-981-13-5947-7_13.
Feng H., Xie R. Phosphogypsum pyrolysis with mineralization agent under weak reducing atmosphere. IOP Conf. Series: Earth Environ. Scien. 2019. V. 295. N 5. P. 0520302019. DOI: 10.1088/1755-1315/295/5/052030.
Zhu L., Zheng S. Experimental study of preparing CaS from phosphogypsum with lignite. IOP Conf. Series: Earth and Environ. Scien. 2019. V. 267. N 3. P. 0320772019. DOI: 10.1088/1755-1315/267/3/032077.
Shabelskaya N., Medvedev R., Gaidukova Y., Astachova M. Phosphogypsum recycling into inorganic dyes. E3S Web of Conf. 2019. V. 140. P. 010022019. DOI: 10.1051/e3sconf/201914001002.
Shabelskaya N.P., Medvedev R.P. Obtaining a luminescent inorganic dye from phosphogypsum. Obogashchenie Rud. 2019. V. 2019. N 5. P. 36-40. DOI: 10.17580/or.2019.05.07.
