• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
13.12.2021
КНЦ РАН
2
59 243

Ученые Кольского научного центра выделили тантал из никогда ранее не использовавшегося для этого минерала

4.6

Исследователи Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра разработали схему переработки минерала, ранее не использовавшегося для получения тантала.

Карьер на плоской горе / ©Пресс-служба КНЦ

Три с лишним миллиона лет длился каменный век, когда основным материалом для производства всего, чем оперирует человек, был камень. Но стоило человечеству освоить металлы, эпохи стали сменяться все быстрее и быстрее. Первым использованным в цивилизации металлом была медь, затем бронза – сплав меди с оловом, а затем люди научились добывать и перерабатывать железо. Официально железный век закончился около двух тысяч лет назад, однако шире всего сплавы на основе железа стали использоваться в конце XIX века.

А с началом века двадцатого все так и замелькало перед глазами. Алюминий, никель, титан, снова медь, платина… Количество металлов, необходимых для производства, все увеличивается, а технологии их получения не успевают за потребностями. К концу второго десятилетия XXI века люди пришли к «металлическому голоду». Почему?

Конечно же, главная причина состоит именно в количестве и разнообразии требующихся человечеству металлов. Так, для создания современного самолета нужно около 80 различных металлов, хотя еще сорок лет назад это число ограничивалось двадцатью.

Вторая причина вытекает из первой. В производстве используются все более редкие металлы, содержание которых в земной коре не так уж велико. Высокие технологии требуют висмута и кобальта, галлия и германия, иридия и палладия. Почти все эти элементы не встречаются в «легкоусваиваемом» виде, а образуют сложные, труднодобываемые и труднообогатимые минералы.

Тантал – один из таких «сложных» элементов. Этот металл входит в состав многих важных сплавов, применяется в атомной энергетике и химической промышленности, а также в качестве компонентов функциональных материалов для оптики, электроники и электротехники.

Основные мировые запасы тантал-ниобиевых руд расположены в Африке и Америке. Поскольку в верхней континентальной коре его всего 2,2×10–6%, а потребность в нем очень велика, тантал относят к категории стратегических материалов. Сейчас из сотни танталовых и танталосодержащих минералов только 20 используются для промышленного производства тантала.

На территории России разведано и оценено несколько очень разных по масштабам, содержанию и составу месторождений тантала. Поскольку мировые цены на этот металл высоки, разработка даже небольшого месторождения с достаточно высоким качеством руды может быть прибыльной.

Ученые Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра разработали схему переработки минерала, ранее не использовавшегося для получения тантала. Статья об этом опубликована в Journal of Central South University of Technology.

В центральной части Кольского полуострова расположено крупнейшее в мире месторождение амазонита Плоская гора с проявлением богатой редкоземельной минерализации. Сейчас амазонит здесь не добывают. Свободные от амазонита блоки месторождения содержат минералы тантала и ниобия. Один из них – это плюмбомикролит Pb1.8(Ta, Nb)2O6(F, OH). Наряду с целевыми компонентами – танталом и ниобием – он содержит большое количество свинца и небольшое количество кальция. Вмещающие плюмбомикролит породы насыщены радиоактивными элементами, поэтому при переработке такого сырья необходимо тщательно удалить опасные примеси.

Наиболее перспективный способ комплексной переработки редкометального сырья – это гидрометаллургия. С ее помощью можно добиться высокой степени извлечения полезных элементов, выбрать металлы со схожими свойствами, снизить энергозатраты и загрязнение окружающей среды опасными отходами. Исходя из химических свойств тантала и ниобия, наиболее целесообразным способом ученые приняли разложение плюмбомикролита смесью серной или азотной кислоты с плавиковой кислотой.

Для получения соединений тантала и ниобия высокой чистоты лучше всего применять экстракцию. Это гибкий (практически все элементы могут быть извлечены практически во всех концентрациях), эффективный (с точки зрения экстракционной способности и степени разделения многокомпонентных смесей) и простой (легко проводить эксперименты) способ.

Выбор промышленного экстрагента определяется компромиссом между многочисленными, часто противоречащими друг другу требованиями. Наиболее важными среди них являются способность экстракции, реакционная способность, селективность, межфазное натяжение, плотность, токсичность и стоимость. Эксперименты и расчеты показали, что лучшим экстрагентом для поставленной задачи станет октанол-1.

Ученые предложили две схемы выщелачивания плюмбомикролитового концентрата: смесью плавиковой и серной, а также плавиковой и азотной кислот. Они определили оптимальные условия, обеспечивающие высокое (до 99 процентов) извлечение тантала и ниобия в раствор, а радионуклидов – в нерастворимый остаток. Найденные условия экстракции позволили получить раствор тантала высокой чистоты для всех стадий производства.

Для того, чтобы начать применение найденного апатитскими исследователями способа переработки плюмб омикролита, осталось определить, какая из двух схем обработки концентрата окажется наиболее рентабельной. Следует отметить, что рентабельность извлечения тантала существенно повысится, если параллельно с ней возобновить добычу амазонита.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Кольский научный центр Российской академии наук (бывший Кольский филиал Академии наук СССР) имени С. М. Кирова, объединение научных учреждений РАН на Кольском полуострове.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
11 часов назад
Даниил Кузнецов

К осени 2022 года редакция Naked Science осмотрелась вокруг и решила, что настала пора запустить цикл статей об искусственном интеллекте. Мы начинаем с большой статьи, подзаголовком которой могла бы стать фраза «краткое введение в историю ИИ — от средневековых монахов до глубокого обучения».

9 часов назад
Сергей Васильев

Считается, что Луна появилась из вещества, которое было выброшено в космос в результате столкновения Земли с крупным небесным телом. Новая детальная симуляция той древней катастрофы продемонстрировала, что этот процесс мог занять не больше нескольких часов.

Вчера, 20:31
Никита Логинов

Микробиологи решили одну из давних проблем пивоварения — сделали вкус пива устойчивым к высокому давлению при варке. Для этого пришлось углубиться в ДНК пивных дрожжей и отредактировать код, связанный с насыщенностью вкуса.

1 октября
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

3 октября
Ольга Иванова

Американские исследователи узнали, что продолжительность жизни пенсионеров зависит не столько от наличия у них хронических заболеваний, сколько от таких простых факторов, как возможность ходить в магазин за продуктами, выполнять уборку в доме, показатели мелких частиц холестерина в крови и вредные привычки, которые они имели ранее.

2 октября
Редакция

Итальянский ботаник Стефано Манкузо — о преимуществах естественных отношений и о том, что бывает, когда люди нарушают хрупкое равновесие между биологическими видами. Naked Science печатает отрывок из книги Манкузо La nazione delle piante («Нация растений»).

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

1 октября
Сергей Васильев

Моделирование указало, как менялся путь формирования и распада суперконтинентов на протяжении истории Земли. Это позволило ученым предсказать, как и где образуется следующий из них, снова объединив практически всю сушу планеты.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

-
0
+
Саус-Юнивёсити. Российских журналов не нашлось. По такой ЗАКРЫТОЙ тематике.
    18.12.2021
    -
    0
    +
    Для кого закрытой? Только приближенные к первому лицу должны добывать и экспортировать, а прибыли откладывать в оффшоры? Это они завсегда. Но сначала нужно наладить добычу, а тут нужны иностранные инвесторы. Наши такими рискованными вещами не занимаются. Чем они занимаются - смотри выше
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: