Регистрация / Вход
Прислать материал

Поверхностные явления в переработке сырья цветных, редких и благородных металлов и создании новых материалов на их основе

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0269
Организация
ИХХТ СО РАН
Руководитель работ
Пашков Геннадий Леонидович
Продолжительность работ
2009 - 2011, 25 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Внебюджетные средства
2,4 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
07.07.2009 - 30.09.2009
АННОТАЦИЯ РАБОТ,
выполненных на этапе № 1
«ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ СУЛЬФИДНЫХ МИНЕРАЛОВ
В ПРОЦЕССАХ ОКИСЛЕНИЯ, ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
С ФЛОТОРЕАГЕНТАМИ И ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИМИ ЗОЛЯМИ; ТЕРМОДИНАМИКА И ХИМИЗМ СОРБЦИИ ТИОЦИАНАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЗОЛОТА»
государственного контракта с Федеральным агентством по науке
и инновациям от «07» июля 2009 г. № 02.740.11.0269

Шифр заявки: «2009-1.1-135-061-004»
Период выполнения этапа 7 июля 2009 -30.09.2009
Исполнитель: Учреждение Российской академии наук
Институт химии и химической технологии
Сибирского отделения РАН, г. Красноярск
Цель работы - установление механизма реакций, протекающих на поверхности твердых тел (минералов) в процессах выщелачивания, сорбции, флотации, нуклеации и кристаллизации наноразмерных материалов, применительно к технологиям обогащения и гидрометаллургической переработки сырья цветных и благородных металлов и их углубленной переработки для создания новых материалов;
- обеспечение более тесной интеграции академической науки и СФУ, в освоении и эффективном использовании современного научного оборудования, подготовке научных и научно-педагогических кадров высшей квалификации в области химии поверхности, как фундаментальной направленности, так и специализирующихся в области металлургических, обогатительных технологий и материаловедения;
- повышение уровня подготовки студентов и аспирантов Института цветных металлов и материаловедения СФУ по специальностям химического и металлургического профиля в области химии поверхности и, на этой основе, специальной подготовки.

1. Наименование разрабатываемой продукции
- Лабораторные образцы пленок и ультрадисперсных порошков Ti, Al, Si, их сплавов и соединений, в том числе тугоплавких.
- Лабораторные образцы изделий СВМПЭ в виде пластин, полученные методом горячего прессования.
2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на 1 этапе, в том числе: разработанные виды продукции (веществ / устройств / программных продуктов / технологий / методов и результатов исследований) с указанием их характеристик, полученных, в том числе, по результатам испытаний, оценка соответствия этих характеристик требованиям задания.
Показано, что при окислении на воздухе и в 1 M соляной кислоте на поверхности халькопирита, CuFeS2 создается пассивный металлдефицитный слой переменного состава с нанометровой и субмикронной неоднородностью. Предварительно восстановленный халькопирит также окисляется с низкой скоростью, но с образованием ковеллиноподобного 1-2 нм слоя. Синтезирован олигомер винилсульфоксида – олигооксисульфоксид с числом мономерных звеньев, равным 9, хорошо растворимый в воде. Обработка поверхности халькопирита и пентландита 0,1-0,2%-ми растворами олигооксисульфоксида повышает гидрофобность минералов. Установлено, что ди-2-этилгесилдитиофосфорная кислота при действии катионов переходных металлов, кислорода, воды разлагается с образованием диалкилмонотиофосфорной кислоты и дисульфидов; конечным продуктом является диалкилфосфорная кислота. В присутствии Cu2+ образуется устойчивый диалкилдитиофосфат, а при частичном разложении кислоты - диалкилмонотиофосфат Cu(I), обладающие высокой склонностью к самоассоциации и сольватации. Предложены методики получения и очистки этих продуктов. Изучено действие микроорганизмов, выделенных из хвостов Сорского ферромолибденового завода, на смачивание поверхности халькопирита, молибденита и показатели флотационной селекции Cu-Mo концентрата. Совместное действие клеток и метаболитов (время культивирования 2 суток, расход 10 мл (6•107 кл/мл)) вызывает гидрофилизацию поверхности и снижение флотации халькопирита на 36%, поведение молибденита не изменяется.
Изучены наноразмерные продукты, осаждающиеся на пирите и графите из коллоидных растворов Au-S частиц. Количество осажденного Au и доля Au2S растут с содержанием сульфид-ионов в золе, но из раствора 10-4 M HAuCl4 на пирите осаждается в 4 раза больше Au0, чем из золя. Изучены равновесие ионообменного извлечения тиоцианатных комплексов Au(I) анионитом АМ-2Б и активированным углем NORIT 3515, установлены формы и механизм сорбции. Найдены оптимальные условия для осаждения гидроксидов кобальта и никеля методом ионообменного синтеза с помощью анионита АВ-17-8 в ОН-форме, и получена α–модификация Со(ОН)2 и Ni(OH)2, не содержащая примесных анионов.
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
Представлены доказательства, что пассивация халькопирита связана не с составом, а с разупорядочением поверхностного слоя. Найдены новые реагенты и режимы флотации медьсодержащих сульфидных минералов. Иммобилизация Au-S продуктов из коллоидных растворов на пирите изучена впервые. Сорбция Au из тиоцианидных, в отличие от цианидных, растворов ионообменными смолами не исследовалась ранее. Разработан новый метод синтеза гидроксидов Ni и Co в контролируемых условиях с помощью ионного обмена.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
Особенностью работы является применение комплекса методов и подходов химии поверхности, коллоидной и координационной химии, микробиологии, совре-менных методов исследования поверхности (РФЭС, EXAFS, XANES, зондовая и электронная микроскопия, ИК- и КР-спектроскопия, электрохимия и т.д.) к решению проблем переработки минерального сырья – флотации, выщелачивания, сорбции.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе.
Разработаны новые методики исследования, способы получения новых продуктов и их применения, которые в дальнейшем могут быть доведены до патентования. Объем данных опубликован или подготовлен к опубликованию в открытой печати.
3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).
Результаты работы представляют интерес для химии поверхности, теории и практики обогатительных и гидрометаллургических процессов (флотация, выщелачивание, ионный обмен), цветных и благородных металлов (Cu, Ni, Co, Mo, Au), геохимии и химии минералов, экологии, материаловедения. Исследования реальной поверхности халькопирита важны для понимания природы пассивации и управления реакционной способностью сульфидных минералов в выщелачивании, обогащении, выветривании (например, в хвостохранилищах) и т.д. Создание новых флотореагентов и изучение механизма их необходимы для совершенствования процессов обогащения минерального сырья и снижения нагрузки на окружающую среду. В частности, это относится к исследуемым в работе новым реагентам для флотации медно-никелевых руд. Привлечение микробиологических методов обработки поверхности в технологии обогащения (флотации) сырья открывает новые возможности в этой области. В частности, показано, что использование бактерий для десорбции органических пленок с поверхности халькопирита позволит снизить расход реагентов (на 20-30 %) и теплоносителей (не потребуются паровая обработка и паровая флотация) при селекции медно-молибденовых концентратов. Исследования взаимодействия золотосодержащих растворов с сульфид-ионами и сульфидными минералами, процессов иммобилизации и свойств образующихся наночастиц, требуются для выяснения механизма формирования, поиска, анализа и переработки месторождений, содержащих ультрадисперсное «невидимое» золото. Кроме того, наноразмерные продукты в системе Au-S обладают рядом необычных свойств, представляющих интерес для катализа, аналитики, как модельные объекты для изучения нуклеации и др. Изучение сорбционного извлечения золота из тиоцианатных сред направлено на замену цианидной технологии, и может быть использовано в аналитической практике. Ионообменный метод синтеза перспективен как альтернатива традиционным методам получения материалов с заданными свойствами.
3.2. Ход практического внедрения полученных результатов. (Результаты НИР должны быть внедрены в образовательный процесс)
Работы по синтезу и испытанию новых флотореагентов находятся на лабораторной стадии. Испытания бактериальной обработки Cu-Mo концентратов проведены на коллективном концентрате Сорского ферромолибденового завода в лабораторном масштабе. Сорбционное извлечение золота изучено на модельных растворах. Гидроксиды Ni и Co требуемого качества получены с помощью ионообменного синтеза в лабораторных количествах. В работе принимали участие 8 студентов 3-5 курсов Института цветных металлов и материаловедения (каф. физической и неорганической химии, обогащения) Сибирского федерального университета, 4 аспиранта ИХХТ СО РАН и СФУ. Представлены к защите 1 докторская и 1 кандидатская диссертации. Результаты использованы в курсах «Химическая технология», «Избранные главы ХТНВ», «Обогащение» для студентов СФУ.
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
Исследования в рамках НОЦ «Поверхностные явления» и Научной школы НШ-2149.2008.3 позволят повысить уровень знаний студентов по химии поверхности, обеспечить подготовку и закрепление научно-преподавательских кадров ИХХТ СО РАН, СФУ и г. Красноярска в области химии, химической технологии, обогащения, металлургии и рационального природопользования, материаловедения. Достигнутые результаты превысят запланированные индикаторные показатели по итогам года и проекта в целом.
4. Выводы
1. В полном объеме выполнены запланированные по этапу 1 исследования поверхности сульфидных минералов при окислении, взаимодействии с новыми флотационными реагентами, коллоидными растворами золота; изучены процессы сорбционного извлечения золота и ионообменного синтеза гидроксидов никеля и кобальта.
2. Полученные результаты, представляющие интерес для совершенствования технологий переработки минерального сырья цветных и благородных металлов, проверены в лабораторном масштабе.
3. В исследованиях активно участвовали студенты и аспиранты СФУ и ИХХТ СО РАН, результаты и методики использованы в образовательном процессе в СФУ; достигнутые индикаторные показатели позволят превысить запланированные.
Руководитель работ, чл.-корр. РАН Г.Л.Пашков
Развернуть
2
01.10.2009 - 15.12.2009
АННОТАЦИЯ РАБОТ,
выполненных на этапе № 2
«Разработка методик получения и исследования новых ультрадисперсных и
наноструктурированных материалов на основе цветных, редких и благородных
металлов, кремния и СВМПЭ»
государственного контракта с Федеральным агентством по науке
и инновациям от «07» июля 2009 г. № 02.740.11.0269


Шифр заявки: «2009-1.1-135-061-004»
Период вы-полнения этапа 7 июля 2009 -30.09.2009
Исполнитель: Учреждение Российской академии наук
Институт химии и химической технологии
Сибирского отделения РАН, г. Красноярск
Цель работы - установление механизма реакций, протекающих на поверхности твердых тел (минералов) в процессах вы-щелачивания, сорбции, флотации, нуклеации и кри-сталлизации наноразмерных материалов, применитель-но к технологиям обогащения и гидрометаллургиче-ской переработки сырья цветных и благородных метал-лов и их углубленной переработки для создания новых материалов;
- обеспечение более тесной интеграции академической науки и СФУ, в освоении и эффективном использова-нии современного научного оборудования, подготовке научных и научно-педагогических кадров высшей ква-лификации в области химии поверхности, как фунда-ментальной направленности, так и специализирующих-ся в области металлургических, обогатительных тех-нологий и материаловедения;
- повышение уровня подготовки студентов и аспиран-тов Института цветных металлов и материаловедения СФУ по специальностям химического и металлургиче-ского профиля в области химии поверхности и, на этой основе, специальной подготовки.
1. Наименование разрабатываемой продукции
- Лабораторные образцы пленок и ультрадисперсных порошков Ti, Al, Si, их сплавов и соединений, в том числе тугоплавких.
- Лабораторные образцы изделий СВМПЭ в виде пластин, полученные методом го-рячего прессования.
2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на втором этапе, в том числе: разработанные виды продукции (ве-ществ / устройств / программных продуктов / технологий / методов и результатов исследований) с указанием их характеристик, полученных, в том числе, по результатам испытаний, оценка соответ-ствия этих характеристик требованиям задания.
Разработан рентгенографический метод исследования тонких деталей строения мезоструктурированных материалов, размеров и формы пор. Установлено, что в водно-аммиачной и водно-щелочных средах применение CDMA при синтезе мезо-структурированных силикатов в качестве сволинг-агента происходит увеличение пор и внутреннего объема; образовавшийся материал значительно теряет упорядо-ченность, но сохраняет мезоструктурированность. Гидротермальная обработка в присутствии CDMA и последующая прокалка приводят к росту параметра решетки силикатов на 5 Å при сохранении гексагональной структуры. Показана возмож-ность применения атомно-силовой микроскопии непосредственно в реакционных растворах при изучении образования наночастиц золота. Найдены приемы, позво-ляющие снизить окисление наночастиц меди и повысить достоверность данных рентгенофазового анализа. Определены оптимальные условия синтеза устойчивых наночастиц 10-30 нм Cu(0) восстановлением аммиачного раствора меди (II) гидра-том гидразина. Для синтеза препаратов с селективной сорбцией платиновых метал-лов изучено комплексообразование Pt, Pd и Bi с тиоамидами, L-цистеином и L-цистином. Установлено, что высокая избирательность к Pd(II) лигандов, содержащих фрагмент C-S-S-C, делает L-цистин и подобные лиганды перспективными для отде-ления МПГ от цветных металлов и разделения Pd и Pt в сильнокислых средах. Тер-модинамическими расчетами установлена возможность получения субхлоридным способом ультрадисперсных порошков титана, кремния, алюминия, алюминидов ти-тана для легирования конструкционных металлов. При механоактивации в планетар-ном дезинтеграторе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и наночастиц неорга-нических веществ модифицируется форма и структурные параметры частиц СВМПЭ, увеличивается контактная поверхность частиц и доля аморфной фазы СВМПЭ. Низкотемпературная плазмохимическая обработка создает радикальные парамагнитные центры в структуре СВМПЭ, предельная концентрация которых ли-митируется их взаимной рекомбинацией.
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по те-матике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
Метод АСМ исследования in situ образования наночастиц до сих пор не при-менялся, оригинальной является методика рентгеноструктурного исследования кар-каса мезоструктурированного материала на различных стадиях синтеза. Надежные методики «мокрого» синтеза металлических наночастиц меди, фактически, отсутст-вовали. Впервые определены константы устойчивости 8 комплексов Pt, Pd, Bi. Пред-лагается принципиально новая технология получения Al, Ti, Si, их соединений. Предложены и исследованы новые методы улучшения характеристик СВМПЭ.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
Разработаны или адаптированы применительно к мезопористым силикатам, наночастицам золота, меди, композитам на основе СВМПЭ методы исследования, в т.ч. in situ, включая рентгеновскую дифракцию и рассеяние на малых углах, скани-рующую зондовую микроскопию, ЭПР, РФЭС. Разработаны способы синтеза нано-частиц меди, управления размерами пор мезоструктурированных силикатов с помо-щью новых для данных систем реагентов. Для улучшения свойств СВМПЭ исполь-зованы оригинальные методики механоактивации и низкочастотной плазмохимиче-ской обработки СВМПЭ совместно с высокодисперсными оксидами, SiC.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе.
Объекты интеллектуальной собственности не были получены.

3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли про-мышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результа-ты или созданная на их основе инновационная продукция).
Результаты представляют интерес для химии поверхности, теории и практики металлургических процессов получения металлов Pt группы, Au, Cu, Al, Ti, Si и про-дукции высокой степени их переработки. Методики исследования могут быть ис-пользованы для изучения механизма реакций, промежуточных и конечных продук-тов синтеза наноразмерных и наноструктурированных материалов. НЧ меди могут найти применение в электронике, биомедицинских приложениях, сенсорах, катализе и т.д. Методологию синтеза мезопористых силикатов предполагается использовать для получения стабильных материалов с заданным размером пор для разделения различных близких по свойствам веществ. Данные по комплексообразованию серу-содержащих лигандов и МПГ будут применены для создания высокоселективных реагентов, в т.ч. сорбентов на основе мезоструктурированных силикатов. Субхло-ридный метод создает научные основы новой технологии производства Si, Al, Ti. СВМПЭ применяется во многих областях в качестве конструкционного материала.
3.2. Ход практического внедрения полученных результатов. (Результаты НИР должны быть внедрены в образовательный процесс)
Работы по синтезу и исследованию новых материалов (наночастиц меди, мезо-структурированных силикатов, модифицированного СВМПЭ) находятся на лабора-торной стадии. Ведется экспериментальная проверка термодинамических основ суб-хлоридного синтеза Si, Al, Ti, их соединений. В рамках проекта выполняются курсо-вые и дипломные работы 4 студентами кафедры физической и неорганической хи-мии Института цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета, привлечены 9 аспирантов ИХХТ и СФУ. Защищены 1 докторская и 2 кандидатские диссертации. Результаты исследований использованы в лекциях и практических занятиях при преподавании курсов «Избранные главы неорганической химии», «Кристаллохимия», «Избранные главы химической технологии неорганиче-ских веществ» для студентов 3-5 курсов СФУ.
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на ос-нове полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
Исследования в рамках НОЦ «Поверхностные явления» и Научной школы НШ-2149.2008.3 позволят повысить уровень знаний студентов по химии поверхно-сти, обеспечить подготовку и закрепление научно-преподавательских кадров ИХХТ СО РАН, СФУ и г. Красноярска в области химии, химической технологии, материа-ловедения. Достигнутые результаты превысили запланированные индикаторные по-казатели по итогам года.
4. Выводы
1. В полном объеме выполнены запланированные по этапу 2 работы по разработ-ке методов исследования новых материалов, синтезу наночастиц меди, масштабирова-нию синтеза мезоструктурированных силикатов, поиску селективных лигандов для МПГ, термодинамически обоснован субхлоридный способ синтеза ультрадисперсных порошков Si, Ti, Al и их соединений; изучена модификация сверхвысокомолекулярного полиэтилена механохимической активацией и обработкой в низкочастотной плазме.
2. Полученные результаты, представляющие интерес для получения новых ма-териалов на основе цветных, редких и благородных металлов и их соединений, про-верены в лабораторном масштабе.
3. В исследованиях активно участвовали студенты и аспиранты СФУ и ИХХТ СО РАН, результаты и методики использованы в образовательном процессе в СФУ; достигнутые индикаторные показатели позволили превысить запланированные.
Руководитель работ по проекту Г.Л.Пашков
Развернуть
3
01.01.2010 - 30.06.2010
3.1. Отработка методик и изучение локального взаимодействия флотореагентов-собирателей с поверхностью пирита и галенита методами атомно-силовой спектроскопии и микроскопии, РФЭС, ОЭМ (выполняется ИХХТ СО РАН).
3.2. Исследование физикохимии процесса и разработка метода селективного флотационного извлечения высокодисперсных сульфидов меди и
никеля с использованием диалкилдитиофосфатов и диалкилмонотиофосфатов и ксантогенатов меди (выполняется ИХХТ СО РАН).
3.3. Испытание флотоактивности олигооксисуль-фоксида при флотации сульфидных медно-никелевых руд (выполняется ИХХТСО РАН).
3.4. Исследование путей интенсификации процесса селекции коллективных концентратов путем физико-химических воздействий на поверхность минералов (выполняется СФУ)..
3.5. Изучение состава, строения и свойств серебросодержащих структур, осаждающихся на поверхности сульфидных минералов при взаимодействии с ионами А§ и серебросодержа-щими золями (выполняется ИХХТ СО РАН).
3.6. Исследование условий получения анизотропных наночастиц серебра (выполняется СФУ).
3.7. Влияние состава растворов (лигандного, рН и т.д.) на параметры ионообменного синтеза оксидов и солей N1, Со, 2г (выполняется ИХХТ СО РАН). 3.8. Исследование кинетики сорбции тиоцианатных комплексов золота (I) на анионообменных смолах (выполняется СФУ).
3.9. Разработка эффективной схемы обогащения золотосодержащих руд месторождения Герфед.
Развернуть
4
01.07.2010 - 15.12.2010
АННОТАЦИЯ РАБОТ,
выполненных на этапе № 4
«Изучение физико-химических аспектов синтеза и свойств материалов
с высокоразвитой поверхностью»
Государственного контракта с Министерством образования и науки
Российской Федерации от «07» июля 2009 г. № 02.740.11.0269

Шифр заявки: «2009-1.1-135-061-004»
Период выполнения этапа 01.07.2010 - 15.12.2010
Исполнитель: Учреждение Российской академии наук
Институт химии и химической технологии
Сибирского отделения РАН, г. Красноярск

Цель работы - установление механизма реакций, протекающих на поверхности твердых тел (минералов) в процессах выщелачивания, сорбции, флотации, нуклеации и кристаллизации наноразмерных материалов, применительно к технологиям обогащения и гидрометаллургической переработки сырья цветных и благородных металлов и их углубленной переработки для создания новых материалов;
- обеспечение более тесной интеграции академической науки и СФУ, в освоении и эффективном использовании современного научного оборудования, подготовке научных и научно-педагогических кадров высшей квалификации в области химии поверхности, как фундаментальной направленности, так и специализирующихся в области металлургических, обогатительных технологий и материаловедения;
- повышение уровня подготовки студентов и аспирантов Института цветных металлов и материаловедения СФУ по специальностям химического и металлургического профиля в области химии поверхности и, на этой основе, специальной подготовки.

1. Наименование разрабатываемой продукции
- Лабораторные образцы пленок и ультрадисперсных порошков Ti, Al, Si, их сплавов и соединений, в том числе тугоплавких.
- Лабораторные образцы изделий СВМПЭ в виде пластин, полученные методом горячего прессования.
2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на четвертом этапе, в том числе: разработанные виды продукции (веществ / устройств / программных продуктов / технологий / методов и результатов исследований) с указанием их характеристик, полученных, в том числе, по результатам испытаний, оценка соответствия этих характеристик требованиям задания.
С помощью in situ атомно-силовой микроскопии непосредственно наблюдалось формирование и эволюция субмикронных интермедиатов на промежуточных стадиях образования наночастиц золота и серебра при цитратном восстановлении водных растворов тетрахлороаурата и нитрата серебра, соответственно, а также золота и сульфида золота при восстановлении тетрахлороаурата сульфидом натрия. Установлен характер влияния строения и условий применения нейтральных третичных аминов на контролируемое изменение пористой структуры мезопористых силикатов МСМ-41. Предложены пути повышения размеров пор при сохранении стабильной силикатной матрицы; достигнуто увеличение пор примерно на 20% (+10 Å) относительно исходного состояния с последующим уменьшением примерно на 5 Å при прокаливании. Синтезированы и исследованы композиты на основе мезопористого силиката SBA-15 с хлоридом кальция в порах, обладающие высокой емкостью (до 30% масс.) и хорошей кинетикой при обратимом насыщении водой. Стехиометрия насыщенного водой состояния CaCl2 близка к CaCl2•6H2O, но образования кристаллических фаз в порах SBA-15 не происходит. Получены порошки Al, Ti, Si, Fe из их высших хлоридов газофазным восстановлением водородом или субхлоридом алюминия; продемонстрирована возможность получения сплавов и соединений на основе этих элементов. Показано, что порошки могут быть получены из титаномагнетитовых руд с использованием природного газа как единственного источника энергии и расходуемого реагента; предложены технические решения для аппаратурного оформления процесса. Разработан способ модификации коммерческих порошков наноалмазов, позволяющий разделить их на 4 фракции, различающиеся размерами (4-250 нм, 200-400 нм, 200-600 нм, более 800 нм), цветом, химическим составом и устойчивостью золей в воде и маслах. Установлено, что на поверхности трения формируется дополнительный слой с высокой адгезией к металлу, содержащий, помимо металла, оксиды железа, продукты деструкции масла и карбидный углерод; доля последнего (5-20%) растет, а износостойкость снижается с увеличением размера наноалмазов в смазке. Отработаны технологические режимы горячего прессования пластин из композиционных материалов на основе модифицированного сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ); величина усадки при охлаждении составила 5-5.5%. Выполнены патентные исследования по теме «Композиционные материалы на основе СВМПЭ».
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
Впервые удалось наблюдать in situ субмикронные интермедиаты при образовании наночастиц Au, доказать, что они включают жидкую фазу, и предложить механизм процесса, учитывающий это явление. Выявлены основные причины увеличения размера пор в мезопористых силикатах типа МСМ-41. Образцы порошков Al, Ti, Si, Fe, их сплавов и соединений получены с помощью нового метода газофазного восстановления субхлоридом алюминия. Смазочные композиции на основе модифицированных промышленных наноалмазов позволили резко повысить износостойкость поверхностей трения; установлен характер влияния фракций наноалмазов на состав пятна трения.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
Использован комплекс методов исследования, включающий различные варианты зондовой и электронной микроскопии, рентгеновской дифракции, рентгеновской фотоэлектронной, ИК-спектроскопии, спектроскопии динамического рассеяния, ЭПР, адсорбционных методов. Особенностью работы является также прикладная ориентированность проводимых фундаментальных исследований.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе.
При выполнении работ по этапам № 1 и №3 Государственного контракта были получены результаты интеллектуальной деятельности, способные к правовой охране (письмо ИХХТ СО РАН №15811-01-2113/760 от 26.10.2010 г.): патент РФ от 27.09.2010 № 2400429 «Способ получения оксида циркония тетрагональной модификации для производства катализаторов», опубликован 27.09.2010 в Бюллетене № 27 (14.10.2010 г. ФГУ НИИ РИНКЦЭ 0010398 20101014) и патент РФ от 20.03.2010 № 2384564 «Способ получения дигидрата оксалата кобальта (II)», опубликован 20.03.2010 в Бюллетене № 8 (21.10. 2010 г. ФГУ НИИ РИНКЦЭ 0010513 20101021).
3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).
Полученные результаты развивают фундаментальные основы коллоидной химии, процессов фазообразования в растворах и газовой фазе, создания наноструктурированных и композиционных материалов на основе мезопористых кремнеземов, наноалмаза, СВМПЭ; они могут быть использованы при переработке минерального Ti и Al сырья, для получения новых сорбентов, смазочных композиций, конструкционных материалов.
3.2. Ход практического внедрения полученных результатов.
Исследовательские работы выполнены в лабораторном масштабе и могут быть рекомендованы для дальнейших испытаний. В рамках 4 этапа проекта выполнены курсовые и дипломные работы 1 магистрантом и 6 студентами кафедры физической и неорганической химии Института цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета, в работе участвовали 6 аспирантов ИХХТ и СФУ. Результаты исследований использованы в лекциях и практических занятиях при преподавании курсов «Кристаллохимия», «Реакции твердых тел», «Избранные главы химической технологии неорганических веществ», «Избранные главы химии неорганических соединений» для студентов 3-5 курсов и магистрантов СФУ.
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
Исследования в рамках НОЦ «Поверхностные явления» позволят повысить уровень знаний студентов и аспирантов по химии поверхности, твердого тела, коллоидной химии, обеспечить подготовку и закрепление научно-преподавательских кадров ИХХТ СО РАН, СФУ и г. Красноярска в области химии и химической технологии, материаловедения. Достигнутые результаты превысили запланированные индикаторные показатели по итогам года.
4. Выводы
1. В полном объеме выполнены запланированные по этапу 4 исследования явлений, происходящих при образовании новых фаз в растворах и газовой фазе, работы по созданию новых композиционных наноструктурированных материалов на основе мезопористых силикатов, наноалмазов, СВМПЭ.
2. Полученные результаты, представляющие интерес для получения и применения новых материалов, апробированы в лабораторном масштабе, полученные материалы рекомендованы для дальнейших испытаний, схемы их получения для масштабирования.
3. Результаты и методики использованы в образовательном процессе в СФУ, в исследованиях активно участвовали студенты и аспиранты СФУ и ИХХТ СО РАН; достигнутые индикаторные показатели соответствуют или превышают запланированные.
Зам. руководителя работы, д.х.н. Ю.Л. Михлин

Исполняющий обязанности директора
Учреждения Российской академии наук
Институт химии и химической технологии
Сибирского отделения РАН,
д.х.н., проф. А.Г. Аншиц

«_____» ___________2010 г.

М.П.
Развернуть
5
01.01.2011 - 30.05.2011
5.1. Исследование взаимосвязи неоднородности, проводимости реакционного поверхностного слоя и растворения (пассивации) сульфидных минералов на примере халькопирита и пирротина (выполняется ИХХТ СО РАН).
5.2. Изучение взаимодействия гидрофобной поверхности сульфидов металлов с пузырьками воздуха методами атомно-силовой микроскопии и
спектроскопии (выполняется ИХХТ СО РАН).
5.3. Изучение адсорбции и спонтанного восстановления хлоридных комплексов платины и палладия на поверхности пирротина и пирита
(выполняется ИХХТ СО РАН).
5.4. Разработка эффективных реагентных режимов флотации сульфидных руд, содержащих ультрадисперсное золото (месторождения «Сухой Лог», «Санжеевское») (выполняется ИХХТ СО РАН).
5.5. Синтез новых флотореагентов на основе продуктов химических превращений диалкилдитио-фосфатов и ксантогенатов для проведения
лабораторных технологических испытаний флотации сульфидов (выполняется ИХХТ СО РАН).
5.6. Исследование процесса селекции коллективных концентратов с использованием текущих пульп после их предварительной физико-химической обработки (выполняется СФУ).
5.7. Разработка комбинированного ионообменно-механохимического способа получения высоко-дисперсных оксидов и солей N1, Со, 2г и композитов
на их основе (выполняется ИХХТ СО РАН).
5.8. Исследование сорбции и элюации комплексов золота (I) и примесей из тиоцианатных растворов на анионитах в динамических условиях. Разработка математического описания процесса (выполняется СФУ).
5.9. Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс (выполняется СФУ).
Развернуть
6
01.06.2011 - 30.08.2011
6.1. Получение и изучение физико-химических свойств анизотропных и композитных Аи, А§, Си, 8 и О-содержащих наночастиц в приложении к
процессам переработки минерального сырья, синтезу и применению наноструктурированных материалов, в т.ч. на основе мезопористых силикатов и СВМПЭ(выполняется ИХХТ СО РАН).
6.2. Изучение физико-химических свойств наночастиц Аи, А§ и Си (выполняется СФУ).
6.3. Исследование методов регулирования скорости конденсации органосиликатного каркаса и функционализации поверхности мезосиликатов амино-и меркапто-группами для создания сорбентов МПГ (выполняется ИХХТ СО РАН).
6.4. Изучение селективной сорбции ионов металлов платиновой группы из концентрированных растворов функционализованными мезосиликатами
(выполняется СФУ).
6.5. Разработка лабораторного технологического регламента синтеза ультрадисперсных порошков и покрытий на основе Т1, А1, 81. Подготовка исходных данных для ТЗ на проектирование полупромышленной установки (выполняется ИХХТ СО РАН).
6.6. Изучение влияния различных фракций наноалмазов на степень износа пар трения в широком диапазоне линейных скоростей и удельных давлений
(выполняется ИХХТ СО РАН).
6.7. Определение оптимальных концентраций НА в консистентной и жидких смазочных композициях. Проведение опытных промышленных испытаний
смазочных композигшй, со держащих суспензии наноалмазов, на предприятиях.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Тема
Технологии переработки и обогащения руд и техногенного сырья цветных и благородных металлов
Продолжительность работ
2014 - 2016, 26 мес.
Бюджетные средства
96 млн
Количество заявок
15
Тема
Проведение проблемно-поисковых исследований в области закономерностей размещения (металлогении) и происхождения месторождений благородных, цветных и редких металлов.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 18 мес.
Бюджетные средства
36 млн
Количество заявок
19
Тема
Разработка инновационных методов и технологий изотопных исследований для поисков и оценки месторождений благородных и цветных металлов.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
15,1 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка методов направленного синтеза ионообменных мембран моно- и биополярного типа с улучшенной структурой, обеспечивающей повышение их электрохимических свойств, для извлечения благородных, цветных и радиактивных металлов на установке: "Комплексная установка синтеза ионообменных смол, экстрагентов и мембран для извлечения благородных, цветных и радиоактивных металлов (рег. № 4-44)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
1,9 млн
Количество заявок
1
Тема
Создание научно-технического задела в области технологий и оборудования для экологически безопасного сухого обогащения бедных тонковкрапленных руд цветных и благородных металлов.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 18 мес.
Бюджетные средства
12 млн
Количество заявок
3