Учёные предложили необычный способ добычи редкоземельных металлов

Российские учёные из Сибирского федерального университета разработали новый вид сорбента для сбора редкоземельных металлов из золы и вулканических отложений. Он изготовлен на основе биокремнезёма из рисовой шелухи.

Результаты исследования опубликованы в журналах Analytical Methods и Separation Science and Technology. 

Редкоземельные элементы (РЗЭ), или редкие земли широко востребованы в производстве современной электроники, лазеров, супермагнитов, электрокаров, сверхпроводников, в металлургии и медицине. В природе редкие земли встречаются в рассеянном виде в форме оксидов, и это существенно осложняет их добычу в промышленных масштабах.

«Самым крупным экспортёром редких земель в наше время выступает Китай, там сосредоточена большая часть мировых запасов. Очевидно, что для развития отечественной промышленности, в частности, металлургии и космической отрасли, желательно развивать собственные ресурсы», — приводятся в пресс-релизе СФУ слова одного из авторов исследования Ольги Буйко, младшего научного сотрудника лаборатории физикохимии металлургических процессов и материалов.

В настоящее время все больше внимания уделяется альтернативным источникам РЗЭ, один и которых – лигниты, или «незрелые угли» – промежуточный продукт перехода торфа в бурый уголь. Проанализировав состав лигнитов, исследователи выявили в них значительное содержание германия и редких земель, и пришли к выводу, что золу после сжигания углей можно успешно использовать для извлечения РЗЭ, содержания которых в золе достигают нескольких килограммов на тонну.

С подачи соавторов исследования, сотрудников Института химии Дальневосточного отделения РАН, возникла идея использовать в качестве сорбента, концентрирующего редкие земли из золы, кремнезём, в именно такую необычную его форму, как биокремнезём рисовой шелухи.

«Рисовый» материал не уступает по своим свойствам обычному оксиду кремния, а его производство решает проблему отходов пищевой промышленности, которая очень остро стоит в ряде азиатских стран. Рисовая шелуха разлагается слишком долго, а сжигать её нельзя, так как пыль кремнезёма, попадая в воздух, вызывает заболевания органов дыхания.

Учёные разработали послойно модифицированные сорбенты разных типов для предварительного концентрирования редкоземельных металлов как из золы лигнитов, так и из ещё одного альтернативного источника РЗЭ – отложений вулканических газово-жидких источников – фумарол.

«Сорбенты мы испытывали на двух разных материалах: лигнитовой золе, полученной из «незрелых» углей, представляющих собой ископаемую древесину бурого цвета, и фумарольных отложениях вблизи вулкана Кудрявый Большой Курильской гряды.

Лигнитовая зола – сложная среда. Прежде чем оценивать в ней процентное содержание редких земель и извлекать их, нужно добиться концентрации РЗЭ и отделить их от сопутствующих компонентов, таких как натрий, калий, магний, кальций, барий и другие. Наши новые сорбенты хорошо справляются с этой задачей», — рассказывает Ольга Буйко.

Сорбент на основе шелухи выглядит как слоёный пирог: биокремнезёмный «корж» покрывается особым органическим реагентом – карбоксиарсеназо, который образует комплексы с редкоземельными элементами. Этот реагент «приклеиваются» к «коржу» с помощью особого «клея» из полиаминов.

Учёные отмечают, что с помощью биосорбента удалось добиться концентрирования не менее 13 редкоземельных элементов, в числе которых лантан, иттрий и скандий.

«С помощью новых сорбентов мы проанализировали лигниты, золу лигнитов и вулканическое сырье. Зола оказалась самой многообещающей матрицей, поскольку вся органика уже удалена в процессе сгорания, а редкие земли легко «вытягиваются» и концентрируются вокруг сорбирующих частиц. Что касается вулканических отложений, работа только начата и ещё будет продолжаться на новых образцах», — пояснила Ольга Буйко.

Исследователи подчёркивают универсальность и простоту использования получившегося продукта. Сорбент можно применять в лабораториях и на любом производстве, оснащённом приборами для масс-спектрометрии и атомно-эмиссионной спектрометрии.

Источник: РИА Новости
Фото: Pixaline / Pixabay

Вы можете отметить интересные вам фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.

Помог ли вам материал?
0    0