CC BY
31
Успехи в хцмии и химической технологии. ТОМ XXXIII. 2019. № 1
УДК 669:849 Трошкина И.Д.
КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА РЕНИЙСОДЕРЖАЩЕГО ПЕРВИЧНОГО НЕТРАДИЦИОННОГО И ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ
Трошкина Ирина Дмитриевна, профессор, кафедра технологии редких элементов и наноматериалов на их основе e-mail: tid@rctu.ru;
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская площадь, д. 9
Разработаны физико-химические основы гидрометаллургических процессов комплексной переработки ренийсодержащего первичного нетрадиционного и вторичного сырья.
Ключевые слова: рений, комплексная переработка, гидрометаллургия, нетрадиционное сырье, вторичное сырье, сорбция, мембранные процессы.
COMPLEX PROCESSING OF RHENIUM-CONTAINING PRIMARY NON-TRADITIONAL AND SECONDARY RAW MATERIAL
Troshkina I.D.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The physico-chemical bases of hydrometallurgical processes for complex processing of rhenium-containing primary non-traditional and secondary raw materials have been developed.
Key words: rhenium, complex processing, hydrometallurgy, non-traditional raw materials, secondary raw materials, sorption, membrane processes.
Рений, важнейший стратегический материал -незаменимый компонент суперсплавов,
используемых в авиакосмической отрасли, и катализаторов риформинга нефти. Накопление в природном сырье определяют халькофильные и органофильные свойства рения. Благодаря халькофильным свойствам он концентрируется в медно-молибден-порфировых и медных
месторождениях - традиционных сырьевых источниках рения. В структуре сырьевой базы за рубежом основное место занимают медно-молибденовые месторождения, а в странах СНГ -медистые песчаники [1, 2]. Отсутствие на территории России удовлетворяющих потребность отечественной промышленности запасов
традиционного рениевого сырья, делает актуальной задачу отыскания альтернативных его источников. Рений - один из немногих металлов, для которого перспективы обнаружения крупных сырьевых объектов, подобных зарубежным месторождениям, в России ограничены. Развитие минерально-сырьевой базы рения в направлении поиска и освоения нетрадиционных источников сырья может быть достигнуто за счет выявления продуктов-концентраторов рения при комплексной переработке различных видов сырья, а также разработки и усовершенствования гидрометаллургических
методов, обеспечивающих глубину выделения микроколичеств рения, его концентрирование и очистку.
В кратком обзоре приводятся результаты исследований в этой области, проведенные в Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева на кафедре технологии редких
элементов и наноматериалов на их основе в период с 2009 по 2019 гг.
Полиметалльное урановое сырье. Рений - один из наиболее ценных компонентов урановых руд [2-4]. Нижний концентрационный предел рентабельного его извлечения из продуктивных растворов подземного выщелачивания урановых руд составляет 0,2 мг/л.
Одним из перспективных российских сырьевых источников рения могут быть растворы подземного выщелачивания уранового полиметалльного сырья Подмосковной провинции (совместная работа с Институтом минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов). Для извлечения рения из растворов такого состава были успешно опробованы, наряду с известными, синтетические гранулированные наноструктурированные иониты нового поколения на стирольно-акрилатной основе отечественного производства. Отсутствие мезопор и развитая структура с каналами нанометрового диапазона обусловливает повышенную емкость ионитов и приводит к уменьшению его расхода [29]. Установлено, что присутствие фульвокислот в меньшей степени отражается на стабильности емкостных свойств этих ионитов в сравнении с традиционными.
В работе была показана возможность прямого осаждения рения с использованием
высокомолекулярных водорастворимых
полиэлектролитов (ПЭ) из полупродукта сорбционной переработки урансодержащих растворов [2].
Горючие сланцы. Поскольку объемы месторождений исчисляются миллиардами тонн,
Успехи в хцмии и химической технологии. ТОМ XXXIII. 2019. № 1
ресурсы рения в них, несмотря на его сравнительно невысокие концентрации, велики. Перспективным сырьевым источником рения являются горючие сланцы Ленинградской области. Совместно с Дальневосточным геологическим институтом РАН изучена возможность выщелачивания рения растворами различного состава с последующим сорбционным его извлечением и
концентрированием.
Забалансовые сульфидные медные руды. При комплексной переработке этих руд образуются растворы различного состава. Для извлечения рения и других попутных элементов (серебра, осмия, палладия) изучен сорбционный метод с использованием как традиционных сорбентов, так и на стадиях концентрирования материалов с подвижной фазой экстрагентов [2, 10].
Отходы суперсплавов на основе никеля. Многокомпонентные ренийсодержащие сплавы содержат ряд ценных редких и цветных металлов, поэтому обязательным требованием к технологиям утилизации их отходов является комплексность переработки. К одному из видов вторичного рениевого сырья относятся шлифотходы, образующиеся при шлифовке изделий из жаропрочных сплавов. В отличие от переработки других видов отходов, для шлифотходов используются гидрометаллургические методы, связанные с селективным растворением порошкообразного сырья, приводящим к образованию сложных по составу растворов. Изучено растворение шлифотходов, извлечение рения из растворов сорбционным методом, выделение и разделение других ценных компонентов (вольфрама, молибдена, никеля и др.), в том числе электродиализом [11].
Для извлечения, концентрирования и разделения элементов разработаны мембранные методы ультрафильтрации, комплексообразовательной
ультрафильтрации с использованием
высокомолекулярных синтетических
азотсодержащих водорастворимых
полиэлектролитов [12], электродиализа [11]. Для проведения ультрафильтрации изготовлены половолоконные модули для лабораторных и промышленных установок.
Показана возможность биосорбции рения из модельных и оборотных растворов подземного выщелачивания урана с использованием цианобактерии Зр^иПпа platensis (совместно с сотрудниками Института физической химии и электрохимии РАН) [13].
Список литературы
1. Трошкина И.Д. Рений // Большая Российская энциклопедия: М.: Большая Рос. энцикл., 2015. Т. 28. С. 389-390.
2. Палант А.А., Трошкина И.Д., Чекмарев А.М., Костылев А.И. Технология рения. М.: ООО «Галлея-Принт», 2015. 329 с.
3. Редкие элементы в ядерном топливном цикле: монография / под ред. И. Д. Трошкиной, М. Озавы, К. Э. Германа. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2018. 272 с.
4. Трошкина И.Д., Руденко А.А. Подземное выщелачивание редких элементов: учебное пособие. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2017. 128 с.
5. Proceedings and selected lectures of the 10th International Symposium on Technetium and Rhenium -Science and Utilization, October 3-6 - Moscow -Russia, Eds.: K. German, X. Gaona, M. Ozawa, Ya. Obruchnikova, E. Johnstone, A. Maruk, M. Chotkowski, I. Troshkina, A. Safonov. Moscow: Publishing House Granitsa, 2018, 503 p.
6. Troshkina I.D., Rudenko A.A., Obruchnikova Y.A., Imran Ali. In situ leaching of rhenium from polymetallic raw materials with sulphuric acid. Advances in Chemistry Research. // Nova Science Publishers Inc., New-York. 2018. V. 45. P. 217-235.
7. Патент РФ 2627838. Трошкина И.Д., Балановский Н.В., Ванин И.А., Субботина Т.Е., Руденко А.А. Способ извлечения рения из урановых растворов. Опубл. 11.08.2017. Бюл. 23.
8. Трошкина И.Д., Абдрахманов Т.Г., Шиляев А.В., Майборода А.Б. Рений в нетрадиционном сырье: распределение и возможность извлечения // Разведка и охрана недр. 2011. № 6. С. 87-90.
9. Troshkina I.D., Balanovskyi N.V., Shilyaev A.V., Moiseenko V.A., Nway Shwan Oo. Sorption separation of rhenium and associated components of polymetallic raw materials // 8th International Symposium on Technetium and Rhenium: Science and Utilization. 2014. Proceedings and selected lectures. Nantes -Moscow - Las Vegas: Granica Publishing House, 2014. Р. 424-438.
10. Troshkina I.D., Zakharyan S.W., Yun A.B., Gedgagov E.I. The recovery of rare metals from a sulphuric acid scrub solutions generated during the complex processing of copper sulphide ore.// Advances in Chemistry Research. Ed. J.C. Taylor. Nova Science Publishers Inc., New-York. 2018. V. 45. P. 43-76.
11. Трошкина И.Д., Печень В.А., Жукова О.А. Электродиализ растворов переработки рениевых суперсплавов // Экстракция и мембранные методы в разделении веществ: тезисы докладов международной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения академика Б.А. Пурина. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева. 2018. C. 170-171.
12. Абдрахманов Т.Г., Трошкина И.Д., Потапова К.И., Майборода А.Б. Комплексообразовательная ультрафильтрация урана из минерализованных растворов // Сорбционные и хроматографические процессы. 2011. Т. 11. вып. 5. С. 626-632.
13. Zinicovscaia I., Safonov A., Troshkina I.. Demina, L., German K. Biosorption of Re(VII) from Batch Solutions and Industrial Effluents by Cyanobacteria Spirulina platensis.// Clean - Soil, Air, Water. 2018. 46: 1700576. doi:10.1002/clen.201700576.
