Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка промышленной технологии попутного извлечения РЗМ и скандия из технологических растворов при добыче урана методом подземного скважинного выщелачивания с целью повышения эффективности переработки промпродуктов урановых руд, и обеспечения растущего спроса и импортозамещения потребления РЗМ и скандия в радиоэлектронике, приборостроении, атомной технике, машиностроении, химической промышленности, металлургии

Докладчик: Рычков Владимир Николаевич

Должность: Директор

Цель проекта:
Создание технологических основ для рационального использования текущих и накопленных техногенных отходов горно-обогатительного и металлургического производств и улучшения экологической обстановки регионов расположения горно-металлургических предприятий. Создание инновационной комплексной технологии извлечения редкоземельных металлов (РЗМ) и скандия (Sc) из технологических растворов подземного выщелачивания урана с целью повышения эффективности переработки промпродуктов урановых руд, получения коллективного концентрата РЗМ и скандия и изделий на их основе необходимых для обеспечения растущего спроса и импортозамещения его потребления в радиоэлектронике, приборостроении, атомной технике, машиностроении, химической промышленности, металлургии.

Основные планируемые результаты проекта:
Задачи проекта
1. Обоснование и выбор сорбционных и экстракционных материалов, позволяющих селективно и наиболее полно извлекать целевые элементы из растворов.
2. Исследование процесса извлечения РЗМ и скандия из растворов подземного выщелачивания урана и оптимизация параметров процессов получения концентрата РЗМ и скандия;
Предпосылкой для создания технологии получения коллективного концентрата РЗМ и концентрата скандия из технологических растворов подземного выщелачивания урана стало установление новых закономерностей межфазного распределения вещества определяющих избирательность выделения малых количеств редкоземельных металлов и скандия из растворов сложного состава.
Так же, к особенностям извлечения РЗЭ и скандия из промпродуктов урановых руд относится, как правило, их незначительное содержание на фоне высоких концентраций макрокомпонентов (Al, Fe, Ca, Mg и др.). В этой связи, многие отработанные промышленностью технологии концентрирования и извлечения РЗЭ и скандия оказываются непригодными и малопроизводительными. Кроме того, выбор метода извлечения из продуктивных растворов подземного выщелачивания урана, в подавляющем большинстве случаев, связан с невозможностью изменения химического состава продуктивных растворов. По этой причине, сорбционное или экстракционное извлечение РЗЭ представляются нам наиболее целесообразными на этапе первичного концентрирования.
В литературе описаны несколько технологических схем концентрирования РЗМ и скандия из сульфатных железосодержащих растворов с помощью сорбентов или экстрагентов. Однако необходимо отметить, что описанные технологические приёмы справляются с задачей выделения РЗМ в присутствии окисленного железа только путём перевода и стабилизации его восстановленной формы в растворе.
Таким образом, главными составляющими поисковых исследований для успешного решение проблемы селективного выделения РЗЭ и скандия из высокоминерализованных сернокислых растворов без изменения их химического состава, будут являться:
- анализ известных схем по извлечению РЗМ и скандия из различных технологических обьектов и создание модели технологической схемы извлечения РЗМ и скандия применимой к растворам подземного выщелачивания урана;
- анализ и выбор для эффективного концентрирования РЗМ и скандия ряда промышленных синтетических ионообменных материалов, экстракционных систем на основе твердых экстрагентов (ТВЭКС), а так же вновь синтезированных и модифицированных ионообменных материалов и твердых экстрагентов;
- исследование и оптимизация технологических процессов извлечения РЗМ и скандия и получения их концентратов.
Таким образом, ориентация на практическое применение, позволит выйти на патентно-чистый задел с возможностью тиражирования результатов работ в рамках подпрограммы «Развитие промышленности редких и редкоземельных металлов» государственной программы Российской Федерации «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности».
3. Создание опытно-промышленной установки (ОПУ) по получению коллективного концентрата РЗМ и скандия;
Технологические решения планируемые к реализации в аппаратном оформлении технологического процесса, уже прошли опытно-промышленную апробацию на объектах сернокислотного вскрытия фосфогипса, но будут модернизированы под условия растворов подземного выщелачивания урана.
Технологическая схема будет обеспечена системой автоматического и дистанционного управления и контроля.
Поэтому главными составляющими при создании ОПУ будут следующие направления исследований:
- оптимизация работы стадий ОПУ сорбционного извлечения РЗМ и скандия;
- оптимизация работы стадий ОПУ получения концентров РЗМ и скандия;
-применение современных методов исследований (рентгенофазовый, рентгеноструктурный анализы технологических сред и опытных образцов РЗМ; спектральные анализы технологических сред и опытных образцов РЗМ; дисперсионные анализы технологических сред и опытных образцов РЗМ) при выполнении НИР и исследовании экспериментальных, опытных образцов РЗМ и опытной партии РЗМ;
- проверка разработанной технологии получения концентратов РЗМ и скандия на созданной опытно-промышленной установке непрерывного действия и корректировка технологии (при необходимости);
Таким образом, в результате проведённых работ, связанных с созданием ОПУ, и разработка на основе полученных результатов ТЭО на создание промышленной установки по получению коллективного концентрата РЗМ и скандия, позволит в достаточно короткие сроки добиться заметного продвижения в промышленность методов, с помощью которых, наряду с экономическими преимуществами (снижение стоимости переработки единицы продукции, повышение извлечения металлов, сокращение производственных помещений и т.п.) решаются проблемы экологической безопасности.
Из получаемые оксидов РЗМ и скандия в рамках проводимых ПНИЭР буду разработаны уникальные технологии по получению продуктов более высоких переделов с более высокой добавленной стоимостью.

Наиболее важными результатами ПНИЭР должны явиться:
Наиболее важными результатами ПНИЭР должны явится:
- база данных по современным технологиям получения концентратов скандия и РЗМ;
- разработка инновационной комплексной технологии извлечения редкоземельных металлов и скандия из технологических растворов подземного выщелачивания урана со следующими показателями:
а) степень извлечения оксидов РЗМ и оксида скандия в конечный продукт, не менее процентов – 50;
б) содержанием балластных примесей:
- для коллективного концентрата РЗМ, не более – 5%;
- для концентрата скандия, не более – 10%.
в) радиоактивность конечных продуктов технологии не будет превышать значений ПДК;
г) создание опытно-промышленной установки по получению концентрата скандия и коллективного концентрата РЗМ.
д) проведение испытаний и технико-экономических расчетов для снятия всех технологических рисков и выдачи предпроектной документации на создание промышленной установки.
- технология получения безводных трифторидов РЗМ легкой группы (удовлетворяющих требованиям ТУ) из оксидов соответствующих металлов;
- метод литиетермического восстановления трифторидов лантана, неодима и празеодима с получением металлов высокой чистоты;
- способы металлотермического восстановления оксидов самария с использованием различных восстановителей;
- апробированы различные варианты производства сплавов и лигатур на основе легких РЗМ, используемых как для производства магнитных материалов, так и имеющих самостоятельное применение;
- созданы новые сплавы и стали на основе титана с добавками РЗМ и скандия.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
К потенциальным потребителям продукции могут быть отнесены предприятия, занятые переработкой суммарных концентратов РЗЭ или отходов, предприятия производящие металлический скандий или сплавы на основе скандия, в т.ч. структуры ГК «Росатом» (ОАО «ЧМЗ», ОАО «УЭХК», ФГУП УЭМЗ и т.д.), ООО «Интермикс Мет», ЗАО «Энергетические проекты» и др. предприятия
Имеются предложения от вышеперечисленных компаний на поставки суммарных концентратов РЗЭ и оксида скандия, а также внедрения создаваемых технологий.
Получаемая продукция обладает конкурентоспособностью на мировом рынке. Производимые суммарные концентраты РЗЭ содержат порядка 30% высокодефицитных среднетяжелых элементов, тогда как основная часть концентратов поставляемых на мировой рынок содержит порядка от 1% (США, Molycorp) до 5-8% (Австралия, Lynas) среднетяжелых РЗЭ. Рынок скандия оценивается до 50-100 тонн в год, при текущем предложении до 10 тонн в год. Индикативная себестоимость получения оксида скандия и суммарного концентрата РЗЭ составляют порядка 1900 долл./кг и 10 долл./кг при средней стоимости продуктов на мировом рынке порядка 2500 долл./кг оксида скандия и 15 долл./кг суммарного концентрата РЗЭ.
Ниже перечислены другие потенциальные потребители всей номенклатуры научно-технической продукции получаемой в результате проведения ПНИЭР:
ОАО «Хиагда», Читинская обл.
ЗАО «Далур», Курганская обл. (см.письмо о заинтересованности в результатах ПНИЭР)
ОАО «Челябинский металлургический завод», г. Челябинск
ОАО «Чусовской металлургический завод», г. Чусовой
ОАО «Металлургический завод «Электросталь», г.Электросталь
ОАО «Нижнетагильский металлургический комбинат», г. Нижний Тагил
ОАО «Элемаш», г.Электросталь,
ОАО «Каменск-Уральский металлургический завод», г. Каменск-Уральский
ОАО «ВСМПО-АВИСМА», г. В. Салда
ОАО «Северский трубный завод», г. Полевской, (см.письмо о заинтересованности в результатах ПНИЭР);
ФГУП УЭМЗ, г. Екатеринбург, (см.письмо о заинтересованности в результатах ПНИЭР);
ООО «ПОЗ-Прогресс», г. В .Пышма, (см.письмо о заинтересованности в результатах ПНИЭР);
ОАО НПО «Магнетон», г. Владимир
ОАО «Спецмагнит», г. Москва
ООО «Магнитные системы», г.Москва
ЗАО НПП «Редмаг», г. Калуга.
Получаемые результаты ПНИЭР послужат основой̆ для последующего создания ЗАО «Энергетические проекты» при взаимодействии ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» не имеющих мировых аналогов технологий. В частности, будут запатентованы и внедрены в промышленном масштабе способы извлечения РЗЭ и скандия из продуктивных растворов в ходе подземного выщелачивания урана, разделения РЗЭ на индивидуальные лантаноиды, получения индивидуальных оксидов РЗЭ высокой чистоты, высокотемпературного синтеза безводных хлоридов и фторидов РЗЭ и скандия, ряд вариантов получения и рафинирования РЗМ и скандия, а также производства лигатур, сплавов и сталей, содержащих данные элементы. Реализация предлагаемого проекта будет способствовать развитию ряда приоритетных направлений развития, науки, технологий и техники в Российской Федерации: информационно-телекоммуникационные системы, перспективные виды вооружения, военной и специальной техники, транспортные и космические системы, энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика. Освоение комплексной технологии переработки альтернативного минерального сырья с целью выпуска линейки редкоземельной и скандиевой продукции на базе существующей технологии подземного выщелачивания урана позволит обеспечить импортозамещение в отношении производства катализаторов, химических источников тока, магнитных материалов, выгорающих поглотителей для ядерного топлива, специальных сталей и сплавов.
Предлагаемые ПНИЭР являются директивно заданными Рабочей группой по модернизации моногородов при Правительственной комиссии по экономическому развитию и интеграции, руководитель И.В. Макиева, а так же ГК “Банк развития и внешнеэкономической деятельности (Внешэкономбанк). ПНИЭР осуществляются в рамках проводимой Правительственной комиссией и ГК ВЭБ политики предусматривающей в том числе мероприятия по развитию инновационной деятельности и модернизации, реализации кластерной политики и формирование технологических платформ. (Письмо-обращение Рабочей группы по модернизации моногородов при Правительственной комиссии по экономическому развитию и интеграции совместно с ГК “Банк развития и внешнеэкономической деятельности (Внешэкономбанк) о поддержке ПНИЭР по теме «Разработка комплексной, безотходной и экологически безопасной, промышленной технологии переработки красного шлама с получением товарных продуктов многофункционального назначения»). Результаты разработки указанных технологий должны использоваться в интересах создания современных производств, в частности, проекта ЗАО «Энергетические проекты» по выпуску линейки редкоземельной и скандиевой продукции на территории промышленного индустриального парка «Богословский» в г. Краснотурьинск Свердловской области. Создание промышленного парка было одобрено Рабочей группой по модернизации моногородов при Правительственной комиссии по экономическому развитию и интеграции. Поддержка индустриальному парку “Богословский” оказывается, в том числе, и при участии Президента Российской Федерации В.В.Путина (письмо №А4-14000Пба от 24 августа 2013 года).
Данные ПНИЭР поддержаны Государственной корпорацией по атомной энергии «РОСАТОМ» в рамках подписанных соглашении и протокола о намерениях между ЗАО «Энергетические проекты» и добывающим дивизионом ГК "Росатом" (ОАО "Атомредметзолото") (см. документ во вложении), а также ее структурными подразделениями, которые осуществляют промышленный процесс подземного выщелачивания урана (ОАО «Хиагда», ЗАО «Далур», ОАО «ЧМЗ», ОАО «УЭХК», см. прилагаемые Письма поддержки), что гарантирует доступ к сырьевым ресурсам создаваемого консорциума и потребление создаваемой неядерной продукции.
Дополнительное софинансирование со стороны ГК «РОСАТОМ» и других организаций реального сектора экономики позволит обеспечить быстрое и эффективное внедрение создаваемых технологий в промышленном масштабе. Поддержка проекта со стороны производителей различных видов продуктов с высокой добавленной стоимостью (см. Письма поддержки) подтверждает востребованность создания технологии комплексной переработки технологических растворов, полученных при добыче урана методом скважинного подземного выщелачивания, с выпуском линейки редкоземельной и скандиевой продукции. На реализуемость предлагаемых технологических решений и приемов указывает поддержка научного сообщества (см. Письма поддержки). В случае поддержки проекта со стороны Министерства образования и науки РФ и успешной его реализации будут созданы дополнительные рабочие места. Таким образом, предусмотренные проектом проблемно-тематическая направленность ПНИЭР и уровень требований к их основным научно-техническим результатам соответствуют действующим отраслевым приоритетам в области развития рационального природопользования, транспортных и космических систем, энергоэффективности и энергосбережения, что несомненно позволит обеспечить импортозамещение выскотехнологичной продукций в ряде стратегических отраслей экономики. Обобщая вышесказанное, можно сделать вывод о том, что выполнение настоящих ПНИЭР будет способствовать достижению национальных стратегических целей Российской Федерации.

Текущие результаты проекта:
Проводятся заключительные работы по первому этапу проекта.