Домашние животные не должны питаться, как мы
Почему?
13.12.2021
КНЦ РАН
2
58 994

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.
2 часа назад
Оксана Шолохова

Ученые показали, что ограничения движения негативно влияют на творческое мышление.

Позавчера, 18:14
Илья Ведмеденко

В России завершили заводские испытания малого ракетного корабля проекта 22800. Его построили для Черноморского флота. Такие МРК несут широкий набор вооружений, включая универсальный ракетный комплекс с «Калибрами».

Позавчера, 12:55
Василий Парфенов

Один из основных приборов готовящегося к полету аппарата Europa Clipper получил «первый свет» — так называют первое включение инструмента в рабочем режиме. Инфракрасная камера E-THEMIS в качестве теста работоспособности сделала панораму города Темпе в штате Аризона. «Космический глаз» межпланетного зонда запечатлел земной урбанистический пейзаж за два года до начала миссии и за целых восемь лет до прибытия в систему Юпитера.

2 часа назад
Оксана Шолохова

Ученые показали, что ограничения движения негативно влияют на творческое мышление.

10 января
Илья Ведмеденко

Тринадцатого января, в 18:25 по московскому времени, должен состояться запуск ракеты-носителя Falcon 9 Block 5 с украинским спутником «Сич-2-30» и другими космическими аппаратами. Трансляция будет доступна на нашем сайте.

10 января
Алиса Гаджиева

Два шлема с рогами, которые были единственным археологическим подтверждением мифа о том, что воины Северной Европы носили на головах эти сомнительные изделия, относятся к бронзовому веку.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

19.12.2021
Александр Речкин

Корпорация Илона Маска с 2012 года разрабатывает космический корабль, который может изменить правила игры в космической отрасли. Starship, как его называют, должен стать многоразовой транспортной системой, способной доставить на Красную планету до 100 человек за раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

-
0
+
Саус-Юнивёсити. Российских журналов не нашлось. По такой ЗАКРЫТОЙ тематике.
    4 недели назад
    -
    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
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: