Ученые из красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук предложили безопасный и действенный способ извлечения стратегически значимых металлов — родия и иридия — из промышленных отходов. Данная технология позволяет заменить токсичные, многоэтапные процессы на один экологически чистый метод, что открывает перспективы для переработки ценных ресурсов.
Родий и иридий относятся к платиновой группе и являются редкими металлами, отличающимися исключительной прочностью. Они находят применение в автомобильной промышленности, нефтехимической отрасли, электронике и в производстве ювелирных изделий. Однако их выдающаяся химическая стойкость на протяжении длительного времени затрудняла процесс добычи, делая его дорогостоящим и оказывающим негативное воздействие на экологию. Использование традиционных технологий сопровождалось выбросами токсичных газов и требовало многоступенчатой очистки.
Красноярские ученые разработали новый метод, альтернативный использованию агрессивных химических веществ, например, хлора или азотной кислоты. Они применяют соляную кислоту и кислород под высоким давлением в специальной автоклавной установке. Данная технология позволяет избежать вредных выбросов и отличается высокой эффективностью. В ходе лабораторных исследований исследователям удалось практически полностью растворить даже плохо растворимые материалы. Ранее считавшийся труднорастворимым чистый родиевый порошок растворился всего за 2 часа. А сплав родия с иридием, известный своей сложностью переработки, показал растворение в объеме 87% и 95% для каждого металла соответственно всего за 8 часов.
«Несмотря на то, что исследование посвящено исключительно растворению металлов платиновой группы, принципы, лежащие в основе метода, могут быть потенциально применимы и к другим цветным металлам. Важнейшими факторами, определяющими успех, станут оптимизация и стандартизация состава исходного сырья, подбор оптимальной температуры и давления, а также тщательная оценка совместимости выбранного сырья и технологических параметров. Таким образом, последующие исследования могут быть направлены на расширение области применения данного подхода к другим благородным элементам, таким как палладий, платина и золото, а также на создание комплекса технологий по улучшению качества концентратов за счет удаления примесей, например мышьяка, теллура и свинца», — заявили ученые, руководителем работы которых выступил Олегом Владиславовичем Белоусовым, доктором химических наук, ведущим научным сотрудником Института химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук.
Ключевым преимуществом данного метода является его масштабируемость, поскольку в нём применяются титановые автоклавы, которые уже широко используются на многих российских предприятиях. Это должно ускорить освоение технологии и повысить независимость страны в сфере переработки редких и ценных металлов. Точные даты начала внедрения определяются рядом условий, в частности необходимостью проведения полного цикла испытаний – от предварительных лабораторных исследований до полупромышленных экспериментов, а затем разработкой промышленных установок и запуском пилотных проектов. Как правило, подобные инновационные решения внедряются поэтапно, начиная с малых предприятий и затем распространяясь на крупные заводы.
«В процессе увеличения масштаба планируется проведение предварительных лабораторных испытаний, опытно-промышленной отработки и полупромышленных испытаний. Ранее такие работы выполнялись ведомственными научно-исследовательскими институтами, и хотя результат предварительных лабораторных испытаний можно оценить достаточно уверенно, исследования более высокого порядка без сотрудничества с компетентным заказчиком представляются сложными», — отметили ученые.
Данная разработка получила финансирование от Российского научного фонда и потенциально может послужить платформой для создания новых научно-производственных объединений, в которых фундаментальные исследования будут непосредственно решать задачи современной экологичной металлургии.