1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геология рудных месторождений
  4. T. 65, № 5, 2023

Геология рудных месторождений, 2023, T. 65, № 5, стр. 402-415

Инновационные экологически безопасные процессы извлечения редких и редкоземельных элементов из комплексных руд сложного вещественного состава

В. А. Чантурия a, *, А. И. Николаев b, **, Т. Н. Александрова c, ***

a ИПКОН РАН им. Н.В. Мельникова
Москва, Россия

b Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН
Апатиты, Академгородок, д. 26а, Россия

c Санкт-Петербургский горный университет
Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21 линия, д. 2, Россия

* E-mail: vchan@mail.ru
** E-mail: a.nikolaev@ksc.ru
*** E-mail: Aleksandrova_TN@pers.spmi.ru

Поступила в редакцию 16.05.2023
После доработки 23.05.2023
Принята к публикации 25.05.2023

Аннотация

Показаны отечественные и мировые тенденции вовлечения в переработку руд редких и редкоземельных металлов (РЗМ). Показано, что главным направлением инновационной деятельности является разработка и применение современных прорывных технологий комплексной переработки минерального сырья с получением высококачественных продуктов при минимизации экологического ущерба. Систематизированы основные месторождения редких и РЗМ с позиций содержания основных компонентов, минералов-концентраторов и основных методов обогащения. Приведены основные принципиальные технологические схемы переработки некоторых месторождений РМ и РЗМ России (Ловозерского, Томторского, Африкандского месторождений). Рассмотрены варианты вовлечения в переработку техногенного и забалансового сырья с целью извлечения стратегических металлов. Обосновано, что в настоящее время в России активно разрабатываются инновационные экологически безопасные процессы извлечения редких и редкоземельных металлов из комплексных руд сложного вещественного состава.

Ключевые слова: редкие металлы, редкоземельные элементы, обогащение, гидрометаллургия, селективное разделение, техногенное сырье

Список литературы

  1. Александрова Т.Н., Ромашев А.О., Янсон У.М. Исследование возможности извлечения редких элементов из черносланцевых пород // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. № 4. С. 124–128.

  2. Александрова Т.Н., Николаева Н.В., Ромашев А.О., Янсон У.М. Патент РФ № 2576715 «Способ повышения извлечения платиноидов из нетрадиционного платиносодержащего сырья», опубл. 10.03.2016., бюл. № 7.

  3. Александрова Т.Н., Ромашев А.О., Павлова У.М. Патент РФ № 6121622 “Способ флотационного извлечения редких металлов”, опубл. 02.03.2017., бюл. №7.

  4. Александрова Т.Н., Кусков В.Б., Корчевенков С.А. Патент РФ № 2685608 “Способ переработки техногенного углеродсодержащего сырья”, опубл. 22.04.2019, бюл. №12.

  5. Ануфриева С.И., Броницкая Е.С., Литвинцев Э.Г., Ожогина Е.Г., Петрова Н.В., Рогожин А.А., Соколова В.Н. Опыт и перспективы применения современных технологий переработки бедных трудно-обогатимых руд // Разведка и охрана недр. 2011. № 5. С. 70–74.

  6. Ануфриева С.И., Лихникевич Е.Г. Технологические проблемы комплексной переработки руд Томторского рудного поля // Труды Кольского научного центра РАН. 2018. Т. 9. № 2–1. С. 115–117.

  7. Белова В.В., Вошкин А.А., Егорова Н.С., Холькин А.И. Экстракция редкоземельных металлов из нитратных растворов бинарным экстрагентом на основе Cyanex 272 // Журнал неорганической химии. 2010. Т. 55. № 4. С. 679–683.

  8. Бортников Н.С., Гореликова Н.В., Коростелев П.Г. Поведение редкоземельных элементов в оловоносных гидротермально-магматических системах (на примере месторождений Дальнего Востока) // Докл. РАН. 2007. Т. 415. № 6. С. 788–792.

  9. Бортников Н.С., Гореликова Н.В., Коростелев П.Г., Гоневчук В.Г. Редкоземельные элементы в турмалине и хлорите оловоносных ассоциаций: факторы, контролирующие фракционирование РЗЭ в гидротермальных системах // Геология рудн. месторождений. 2008. Т. 50. № 6. С. 507–525.

  10. Бортников Н.С., Волков А.В., Галямов А.Л, Викентьев И.В., Лаломов А.В., Мурашов К. Ю. Фундаментальные проблемы развития минерально-сырьевой базы высокотехнологической промышленности и энергетики России // Геология рудн. месторождений. 2022. Т. 64. № 6. С. 617–633.

  11. Вошкин А.А., Заходяева Ю.А., Зиновьева И.В., Кожевникова А.В., Милевский Н.А., Токарь Е.С. Экстракционные технологии рециклинга отработанных источников тока / Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14. № 1. С. 36–39. https://doi.org/10.37614/2949-1215.2023.14.1.006

  12. Герасимова Л.Г., Николаев А.И., Петров В.Б., Быченя Ю.Г. Азотнокислотное разложение перовскита в присутствии фторсодержащего реагента // Цветные металлы. 2017. № 5. С. 50–53.

  13. Горячев Н.А., Викентьева О.В., Бортников Н.С., Прокофьев В.Ю. Наталкинское золоторудное месторождение мирового класса: распределение РЗЭ, флюидные включения, стабильные изотопы кислорода и условия формирования руд (Северо-Восток России) // Геология рудн. месторождений. 2008. Т. 50. № 5. С. 414–444.

  14. Делицын Л.М., Мелентьев Г.Б., Лебедева Г.Г. Перспективы пирохимической переработки фосфатно-редкометального сырья // Редкие элементы в нетрадиционном сырье и перспективы их попутного производства. М.: ИМГРЭ, 1987. С. 18–31.

  15. Делицын Л.М., Мелентьев Г.Б., Толстов А.В., Магазина Л.А., Самонов А.Е., Сударева С.В. Технологические проблемы Томтора и их решение // Редкие земли. 2015. № 2(5). С. 164–179.

  16. Елютин А.В., Чистов Л.Б., Муленко В.Н. Комбинированная технология получения товарных продуктов из ультрабогатых редкометалльных руд Томторского месторождения // Редкоземельные металлы: переработка сырья, производство соединений и материалов на их основе: тез. докл. междунар. конф. Красноярск, 11–15 сентября 1995г. Красноярск: Ин-т химии и хим.-металлург. процессов СО РАН, 1995. С. 74–77.

  17. Захаров В.Н. Техногенные образования минерально-сырьевого комплекса России: требования к эффективному использованию и возможности снижения технологических рисков, 2015. 20 с. http://rosgorprom.com/files

  18. Иванова И.С., Криворотько Е.С., Илюхин А.Б., Демин С.В., Пятова Е.Н., Баулин В.Е., Цивадзе А.Ю. Экстракция редкоземельных элементов в системе 1, 1, 7-тригидрододека-фторгептанол – вода фосфорилподандами, производными дифосфоновых кислот // Журнал неорганической химии. 2019. Т. 64. № 5. С. 538–544.

  19. Кириченко Н.В., Николаев А.И., Майоров В.Г., Тюремнов А.В., Ильин Е.Г. Экстракция сурьмы и тантала из фторидных водных растворов н-октанолом и трибутилфосфатом // Журнал неорганической химии. 2013. Т. 58. № 4. С. 541–541.

  20. Косынкин Ю.М., Трубаков Г.А., Сарычев В.Д. Прошлое и будущее редкоземельного производства в России // Евразийское научное обозрение. 2015. № 6. С. 49–60.

  21. Кременецкий А.А., Калиш Е.А. Комплексные редкометальные месторождения России и основные направления повышения их инвестиционной привлекательности // Разведка и охрана недр. 2014. № 9. С. 3–11.

  22. Крюков В.А., Толстов А.В., Самсонов Н.Ю. Стратегическое значение редкоземельных металлов в мире и в России // Всероссийский экономический журнал. 2012. № 2 (11). С. 5–16.  https://doi.org/10.30680/ECO0131-7652-2012-11-5-16

  23. Кузьмин В.И., Ломаев В.Г., Пашков Г.Л., Овчинников С.В., Кузьмина В.Н., Дорохова Л.И. / Переработка руд месторождений кор выветривания карбонатитов – будущее редкометалльной промышленности России // Цв. металлы. 2006. № 12. С. 62–68.

  24. Лебедев В.Н., Локшин Э.П., Бармин И.С. Выделение бадделеита из магнетит-сульфидных отвальных хвостов // Обогащение руд. 2007. № 5. С. 19–22.

  25. Литвиненко В.С., Петров Е.И., Василевская Д.В., Яковенко А.В., Наумов И.А., Ратников М.А. Оценка роли государства в управлении минеральными ресурсами // Записки Горного института. 2023. Т. 259. С. 95–111. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.100

  26. Литвинова Т.Е., Олейник И.Л. Кинетика растворения фосфатов редкоземельных металлов растворами карбонатов щелочных металлов // Записки Горного института. 2021. Т. 251. С. 712–722. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.5.10

  27. Луцкий Д.С., Литвинова Т.Е., Чиркст Д.Э., Луцкая В.А., Жуков С.В. Термодинамическое описание экстракции церия и европия нафтеновой кислотой при стехиометрическом расходе экстрагента // Записки Горного института. 2013. Т. 202. С. 97–101.

  28. Мудрук Н.В., Николаев А.И., Сафонова Л.А., Дрогобужская С.В. Экстракция редкоземельных элементов из нитратных растворов после вскрытия перовскитового концентрата // Труды Кольского научного центра РАН. 2019. Т. 10. № 1 (3). С. 207–214.

  29. Николаев А.И., Майоров В.Г. Новые подходы в технологии экстракции ниобия и тантала // Докл. РАН. 2007. Т. 415. № 1. С. 67–69.

  30. Петров Е.И., Тетенькин Д.Д. и др. О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2020 году: Государственный доклад. Доступно онлайн: https://www.mnr.gov.ru/docs/gosudarstvennye_doklady/ gosudarstvennyy_doklad_o_sostoyanii_i_ispolzovanii_mineralno_syrevykh_resursov_2020/ (дата обращения: 02.05.2023).

  31. Петрова Н.В. Влияние особенностей структуры и состава тантало-ниобатов на их поведение в технологических процессах / Н.В. Петрова [и др.] // Современные химико-металлургические методы: сб. науч. тр. М.: ВИМС, 1986. С. 65–71.

  32. Пресс-релиз, режим доступа: https://www.polymetalinternational.com/ru/investors-and-media/news/press-releases/19-04-2021/(дата обращения 02.05.2023)

  33. Распоряжение от 22 декабря 2018 года №2914-р. Об утверждении Стратегии развития минерально-сырьевой базы России до 2035 года. 2018. URL: http://government.ru/docs/35247/ (дата обращения 02.04.2023)

  34. Распоряжение Правительства РФ от 30 августа 2022 г. № 2473-р. Об утверждении перечня основных видов стратегического минерального сырья. 2022. http://actual.pravo.gov.ru/text.html#pnum=0001202208310002 (дата обращения 02.04.2023)

  35. Сафиулина А.М., Зверев Д.В., Макарова Т.В., Борисова Н.Е., Лопатин Д.А., Баулин В.Е., Цивадзе А.Ю. и др. Экстракционные свойства 2, 2’-тиобис (N, N-диоктилацетамид) для выделения благородных металлов из растворов переработки ОЯТ // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы. 2020. № 2. С. 53–579.

  36. Сучков Д.В., Литвинова Т.Е. Фосфогипс как техногенное сырье для получения товарных продуктов с заданными свойствами // Современные тенденции развития химической технологии, промышленной экологии и экологической безопасности. 2022. С. 69–72.

  37. Цивадзе А.Ю. Селективное разделение близких по свойствам химических элементов периодической таблицы – основа новых технологий // Вестник РАН. 2020. Т. 90. № 4. С. 320–330.

  38. Чантурия В.А. Научное обоснование и разработка инновационных процессов комплексной переработки минерального сырья // Горный журнал. 2017. № 11. С. 7–13. https://doi.org/10.17580/gzh.2017.11.01

  39. Чантурия В.А., Бунин И.Ж., Рязанцева М.В., Чантурия Е.Л., Самусев А.Л., Анашкина Н. Е. О механизме изменения структурно-химических и технологических свойств эвдиалита при комбинированных энергетических воздействиях // Изв. РАН. Серия физическая. 2019a. Т. 83. № 6. С. 789–793.

  40. Чантурия В.А., Чантурия Е.Л., Миненко В.Г., Самусев А.Л. Интенсификация процесса кислотного выщелачивания эвдиалитового концентрата на основе использования энергетических воздействий // Обогащение руд. 2019б. № 3. С. 29.

  41. Чантурия В.А. Научное обоснование и разработка инновационных процессов извлечения циркония и РЗЭ при глубокой и комплексной переработке эвдиалитового концентрата. Записки Горного института. 2022. Т. 256. С. 505–516. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.31

  42. Aleksandrova T.N., Nikolaeva N.V., Lieberwirth H., Aleksandrov A.V. Selective desintegration and concentration: Theory and practice // E3S Web of Conferences. EDP Sciences, 2018. V. 56. № 03001.

  43. Aleksandrova T.N., Nikolaeva N.V., Afanasova A.V., Romashev A.O., Aburova V.A., Prokhorova E.O. Extraction of Low-Dimensional Structures of Noble and Rare Metals from Carbonaceous Ores Using Low-Temperature and Energy Impacts at Succeeding Stages of Raw Material Transformation // Minerals. 2023. V. 13. № 1. C. 84.

  44. Aleksandrova T.N., Afanasova A.V., Aleksandrov A.V. Microwave treatment to reduce refractoriness of carbonic concentrates // J. of Mining Science. 2020. V. 56. P. 136–141.

  45. Chanturia V.A., Minenko V.G., Samusev A.L., Chanturia E.L., Koporulina E.V. The mechanism of influence exerted by integrated energy impacts on intensified leaching of zirconium and rare earth elements from eudialyte concentrate // J. of Mining Science. 2017. V. 53. № 5. P. 890–896.  https://doi.org/10.1134/S1062739117052921

  46. Chanturiya V.A., Bunin I.Z. Advances in Pulsed Power Mineral Processing Technologies // Minerals. 2022. V. 12. № 9. P. 1177.

  47. Das N., Devlina D. Recovery of rare earth metals through biosorption: an overview // J. of Rare Earths. 2013. V. 31. № 10. P. 933–943.

  48. Gradov O.M., Zakhodyaeva Y.A., Zinov’eva I.V., Voshkin A.A. Some features of the ultrasonic liquid extraction of metal ions // Molecules. 2019. V. 24. № 19. P. 3549.

  49. Gueroult R, Rax J-M, Fisch NJ. Opportunities for plasma separation techniques in rare earth elements recycling // J. Clean Prod. 2018. 182:1060–9. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.02.066

  50. Kurniawan T, Chan G. Physico-chemical treatment techniques for wastewater laden with heavy metals // Chem. Eng. J. 2006. 118. P. 83–98.

  51. Litvinenko V.S., Sergeev I.B. Innovations as a factor in the development of the natural Resources sector // Studies on Russian Economic Development. 2019. V. 30. № 6. P. 637–645.  https://doi.org/10.1134/S107570071906011X

  52. Opare E.O., Struhs E., Mirkouei A. A comparative state-of-technology review and future directions for rare earth element separation // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021. V. 143. № 110917.

  53. Schiewer S., Volesky B. Modeling multi-metal ion exchange in biosorption // Environmental science & technology. 1996. V. 30. № 10. P. 2921–2927.

  54. Suli L. M., Ibrahim W. H. W., Aziz B. A., Deraman M. R., Ismail N. A. A review of rare earth mineral processing technology // Chemical Engineering Research Bulletin. 2017. P. 20–35.

  55. Vieira R.H., Volesky B. Biosorption: a solution to pollution? // International microbiology. 2000. V. 3. № 1. P. 17–24.

  56. Xiong C., Chen X., Liu X. Synthesis, characterization and application of ethylenediamine functionalized chelating resin for copper preconcentration in tea samples // Chemical engineering journal. 2012а. V. 203. P. 115–122.

  57. Xiong C., Chen X., Yao C. Preparation of a novel heterocycle-containing polystyrene chelating resin and its application for Hg (II) adsorption in aqueous solutions // Current Organic Chemistry. 2012б. V. 16. № 16. P. 1942–1948.

  58. Xu G. Fundamental understanding of mineral dissolution and rare earths speciation in supercritical CO2–H2O–Chelator (s) systems for extraction and separation from coal and coal byproducts. Sandia National Lab.(SNL-NM), Albuquerque, NM (United States), 2021. № SAND2021-0583D.

  59. Yang J. Biosorption of Uranium and Cadmium on Sargassum Seaweed Biomass (PhD Thesis) // McGill University, Montreal, Canada, 2000. pp. 116.

  60. Zakhodyaeva Y.A., Rudakov D.G., Solov’ev V.O., Voshkin A.A., Timoshenko A. V. Liquid-liquid equilibrium of aqueous two-phase system composed of poly(ethylene oxide) 1500 and sodium nitrate // J. of Chemical and Engineering Data. 2019. V. 64. № 3. P. 1250–1255.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геология рудных месторождений

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал