Российские ученые помогут улучшить методы добычи редкоземельных металлов
Интересные закономерности взаимодействия селективных реагентов с редкоземельными металлами, учет которых позволит увеличить эффективность технологии получения таких металлов, выявил ученый из Института химии и химической технологии Красноярского научного центра (КНЦ) СО РАН, 24 октября сообщает пресс-служба КНЦ.
Научный сотрудник Лаборатории молекулярной спектроскопии и анализа Института химии и химической технологии КНЦ СО РАН кандидат химических наук Максим Лутошкин провел серию исследовательских работ по определению параметров взаимодействия таких селективных реагентов — перфторированных дикетонов, с ионами редкоземельных металлов.
Обобщение их результатов помогло выявить фундаментальные закономерности процессов селекции, что поможет в дальнейшем более эффективно извлекать редкоземельные металлы из их рассеянных месторождений.
Результаты исследований представлены в статье «Пересмотр и анализ констант образования дикетонатов редкоземельных элементов», опубликованной в журнале американского химического общества The Journal of Physical Chemistry A. Иллюстрация из этой статьи была помещена на обложку октябрьского номера этого издания.
Редкоземельные металлы скандий, иттрий и европий широко применяются в таких областях, как электроника, медицина, энергетика, производство постоянных магнитов, катализаторов переработки нефти и газа, специальных сплавов для аэрокосмической промышленности.
Редкоземельными эти металлы называются не потому, что их в процентном отношении мало на Земле, однако они содержатся как небольшие примеси в рудах других минералов и их очень трудно выделить из них, а потом разделить между собой.
В растворе это делается за счет жидкофазной экстракции с применением специальных селективных реагентов, взаимодействующих с ионами редкоземельных металлов и позволяющих селективно их разделять.
К их числу относятся перфторированные гетероциклические дикетоны, которые представляют собой соединения, содержащие атомы фтора, а также один из атомов халькогенов — кислорода, серы, селена или теллура.
Ученый КНЦ СО РАН в процессе исследований получил большое количество данных о процессе селекции и определил более 150 констант устойчивости — меры энергии взаимодействия между ионами металлов и дикетонами. Эти константы важны для определения условий проведения химических реакций и оптимальных условий разделения редкоземельных металлов.
Он изучил, как влияют на эти процессы различные атомы, входящие в структуру дикетонов, и их расположение относительно друг друга. Исследование замещенных групп показало, что в случае дикетонов проявляются «антикулоновское» поведение, что противоречит электростатической модели взаимодействия.
Корреляция между самими металлами в рамках одного дикетона, напротив, демонстрирует строгую кулоновскую корреляцию.
«В серии работ, предшествующих этой статье, был получен большой массив спектральных и термодинамических данных о взаимодействии редкоземельных элементов с дикетонами. Однако получить точные значения сильно мешала нехватка данных о взаимодействии металлов с фоновыми ионами буфера. В данной статье я обобщил все имеющееся данные для оценки этого влияния и получил точные корреляции констант устойчивости с периодическими параметрами. Точное определение констант устойчивости позволит получить полезные данные для селективного разделения металлов и лучше понять природу связывания металлов с дикетонами», — рассказал Максим Лутошкин.
