Ученые учатся извлекать редкоземельные металлы из отходов
Редкоземельные металлы давно перестали быть исключительно лабораторным интересом. Сегодня они необходимы для самых разных отраслей промышленности, а рост спроса на них заставляет ученых искать новые способы получения ценного сырья. Одним из наиболее перспективных направлений становится переработка техногенных отходов, в которых редкоземельные элементы уже содержатся, но до сих пор зачастую остаются практически невостребованными.
Именно такую задачу решают российские ученые, разработавшие новые сорбенты для селективного извлечения редкоземельных элементов из сложных промышленных растворов. Исследователи Центра рационального использования редкометалльного сырья на базе Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН совместно со специалистами Института физиологически активных веществ ФИЦ ПХФ и МХ РАН синтезировали четыре сорбента импрегнированного типа – SIR 1–4.
В основе новых материалов лежит экстрагент N,N,N',N'-тетраоктилдигликольамид, известный как ТОДГА, а в качестве пористой матрицы используется сополимер стирола и дивинилбензола LPS-500. Такое сочетание позволяет получить материал, способный избирательно связывать ионы редкоземельных элементов, а затем сравнительно просто восстанавливать свои свойства для повторного использования.
От сточных вод до старых магнитов
Актуальность разработки становится особенно очевидной на фоне растущего мирового спроса на редкоземельные элементы. Они используются в химической промышленности, электронике, энергетике и других технологичных отраслях, причем во многих случаях заменить их другими материалами крайне сложно. По мере увеличения потребления традиционные источники сырья истощаются, а стоимость добычи и переработки возрастает, поэтому внимание постепенно смещается к источникам, которые раньше не считались полноценным сырьем. Речь идет не только о природных объектах – например, сточных водах горнодобывающих предприятий и дренажных растворах шахт, – но и промышленных отходах.
Значительный интерес представляют растворы, образующиеся при производстве фосфорных удобрений, переработке руд и выщелачивании металлов, а также отходы отслуживших электронных устройств.
Особое место среди таких вторичных ресурсов занимают постоянные магниты. Они используются в жестких дисках, акустических системах, вибромоторах мобильных телефонов и множестве других устройств. Когда техника выходит из строя, содержащиеся в ней магниты зачастую отправляются на утилизацию вместе с остальными компонентами. Между тем в составе некоторых из них находятся весьма ценные редкоземельные элементы.
Одним из наиболее перспективных материалов для переработки считается сплав неодим – железо – бор, или NdFeB. После демонтажа магнитного лома его обычно растворяют в неорганических кислотах, в том числе азотной или серной, однако получившийся раствор содержит не только нужные редкоземельные элементы, но и значительное количество других металлов. Именно на этапе их разделения и возникает главная технологическая проблема.
Подготовил Роман БОНДАРЧУК, УзА
