Модель химиков МГУ поможет выделять редкоземельные элементы из отходов
Термодинамические модели, описывающие процессы экстракции оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ) из отходов химических производств, для разработки эффективных технологий их производства, создали ученые МГУ, 20 апреля сообщает пресс-служба университета.
Автор исследования, научный сотрудник химического факультета, кандидат химических наук Светлана Курдакова пояснила цель исследования: «В настоящее время актуальной является задача комплексной переработки промышленных отходов с максимальным извлечением из них всех полезных веществ, среди которых и РЗЭ. Их количество в техногенных отходах сопоставимо, а иногда и превышает их содержание в минералах».
Соединения редкоземельных элементов, составляющих группу из семнадцати химических элементов со схожими физико-химическими свойствами, широко используются в химической промышленности, металлургии, электронике и технике.
Китай, лидирующий в области производства редкоземельных элементов, становится практически монополистом, что провоцирует рост цен на РЗЭ и импортозависимость. Поэтому задача создания собственных технологий их производства стала для России актуальной.
«Наиболее перспективным методом извлечения РЗЭ считается переработка фосфогипса, который остается после производства фосфорной кислоты из апатитового сырья. Наша задача — предложить эффективную методику выделения из него ценных составляющих», — уточнила Светлана Курдакова.
Извлечение редкоземельных элементов обычно производится с помощью специальных органических соединений — экстрагентов, в процессе жидкостной экстракции: РЗЭ связывается с экстрагентом и переходит из водной фазы, в которой он находился после обработки фосфогипса, в органическую.
При этом эмпирический поиск оптимальных условий для проведения такой реакции требует значительных затрат как временных, так и материальных ресурсов. Чтобы избежать этого, учеными было решено построить термодинамическую модель, описывающую многокомпонентные экстракционные системы.
С ее помощью без предварительного экспериментального перебора возможных условий экстракции можно подобрать для сырья различной природы оптимальные условия извлечения РЗЭ.
Термодинамическая модель при построении требует ввода определенного набора данных о свойствах равновесных фаз: составе, плотности, активности компонентов, теплоте смешения и других. Светлана Курдакова пояснила особенности подхода к построению модели в ее группе:
«Большинство научных групп исследует процесс экстракции, делая приближение, что органическая фаза является идеальной. При этом не учитывается то, что ее свойства могут оказывать существенное влияние на выделение целевого вещества. Мы подошли с другой стороны: исследовали каждую фазу — водную и органическую — по отдельности, постепенно увеличивая размерность рассматриваемых систем, построили для них физико-химические модели, прогнозирующие свойства которых проверялись на независимых экспериментальных данных по распределению РЗЭ между водной и органической фазами».
Результаты проделанной работы исследователи описали в статье для журнала The Journal of Chemical Thermodynamics.
Работа химиков МГУ продолжается. Они исследуют экстракционные системы для различных редкоземельных элементов и хотят создать термодинамические модели сложных многокомпонентных систем, которые помогут подобрать для производства оптимальные условия извлечения РЗЭ из техногенных отходов и минеральных руд.
