Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из НИТУ МИСИС и Университета Вирджинии разработали экологичную технологию обескремнивания активированного цирконового концентрата при температуре 80–90 градусах с последующим получением бадделеита. Такой метод позволит использовать отечественное сырье для производства металлического циркония и бадделеитовой керамики, необходимых для атомной отрасли, черной и цветной металлургии.

Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Minerals Engineering.

Бадделеит представляет собой минеральную форму диоксида циркония, и в основном используется в производстве керамики и огнеупоров. В России ведется промышленная добыча бадделеита, но ее объемы не позволят покрыть потребности страны в этом типе сырья в долгосрочной перспективе.

Существующие на сегодняшний день методы получения бадделеита путем обескремнивания активированного цирконового концентрата достаточно эффективны, но отличаются применением высоких температур 1800–2700 °С или использования значительного количества агрессивных реагентов в условиях повышенных давлений. Это повышает класс опасности предприятий. Стоит добавить, что текущие промышленные методы удаления кремния требуют также затрат на утилизацию получаемых отходов.

Метод, разработанный коллективом ученых Томского политехнического университета, НИТУ МИСИС и Университета Вирджинии, позволяет проводить выщелачивание кремния при температуре ниже 100°С при атмосферном давлении, благодаря чему можно осуществлять процесс в типовых аппаратах, используемых в промышленности. К тому же, предложенная в статье схема носит универсальный характер и может использоваться и для других типов минерального и техногенного сырья.

Выщелачивание кремния из цирконового концентрата / ©Пресс-служба НИТУ МИСИС

«Разработанная схема удаления кремния из высококремнистого сырья подразумевает ее применение к широкому перечную минерального и техногенного сырья при достаточно мягких условиях. Мы также проводили работы по удалению кремния из титансодержащего сырья (лейкоксенового концентрата) и техногенного сырья (полиметаллического шлака). Разработка будет полезна для недропользователей, которые имеют на балансе руды или концентраты с высоким содержанием диоксида кремния, являющегося во многих случаях критической примесью, не позволяющей вовлекать отечественное сырье в разработку для действующих производств», – рассказал соавтор исследования, ведущий эксперт НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС Валентин Романовский.

Характеристики исходного образца / ©Пресс-служба НИТУ МИСИС

Одновременно с этим, исследователи допускают интерес к разработке со стороны организаций, заинтересованных в переработке различного рода техногенного сырья с существенной долей содержания диоксида кремния, не позволяющего проводить эффективную переработку этих отходов. Возможность вовлекать в промышленную разработку ранее не использовавшееся сырье будет положительно влиять на экономику страны за счет обеспечения стабильных поставок продукции на отечественный рынок.

Предлагаемая технология имеет ряд положительных природоохранных эффектов. Во-первых, значительно более низкие температуры процесса в сравнении с аналогами и как следствие – снижение воздействия на окружающую среду за счет снижения выбросов от сжигания топлива. Во-вторых, побочным продуктом реакции является диоксид кремния, который в дальнейшем может использоваться в фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. К тому же, регенерация рабочего раствора позволяет экономить на закупке нового выщелачивающего реагента. Все это говорит о комплексности и экологичности предлагаемой технологии.

Сейчас ученые работают над оптимизацией технологической схемы с целью снижения энергозатрат, а также прорабатывают варианты переработки новых типов кремнийсодержащего сырья.