АО «Аксион Редкие и Драгоценные Металлы»s.siteapi.org/a05566aefa2cdec.ru/docs/225bce4d1beb65bc... · 2016-05-25 · Драгоценные Металлы»

АО «Аксион – Редкие и

Драгоценные Металлы»

Сорбционные технологии и

ионообменные смолы для

извлечения редкоземельных,

драгоценных и радиоактивных металлов

Докладчик: Кондруцкий Д.А.

ИНФОРМАЦИЯ О КОМПАНИИ «АКСИОН-РДМ»

2

5 лет на рынке, резидент Ядерного Кластера «Сколково» 1

2

3

Инвестор - УК «Биопроцесс Кэпитал Партнерс»

Разрабатываем и производим селективные ионообменные смолы AXIONIT для сорбции In, Sc, РЗМ, Cs, МПГ

4

Поставляем комплексные технологические решения, основанные на селективной сорбции

Стратегический партнер – ООО «Пермская хим. компания» 5

АКСИОН-РДМ: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНЖИНИРИНГ ПОЛНОГО ЦИКЛА

3

Анализ технологической цепочки

Разработка, адаптация* и тестирование

ионообменных смол

Инжиниринг производственного процесса, опытно-

промышленные испытания

Поставка смол, создание и совместная

эксплуатация бизнеса по извлечению металлов**

Интеграция технологического

решения в производственную

цепочку

* - при необходимости, ** - в случае партнерства для запуска нового бизнеса

Последовательность разработки специализированных ионообменных смол

4

Шаг 1. Выбор химического функционала сорбента

Шаг 2. Выбор структуры матрицы (полимерного каркаса) сорбента

Шаг 3. Выбор реакционной схемы синтеза

Ионообменные смолы

Катиониты Аниониты Смешанные

(амфолиты,

комплекситы,

хелатирующие),

редокситы

Сильно-

кислотные

Слабо-

кислотные

Сильно-

кислотные

Слабо-

кислотные

Импрегнаты,

ТВЭКСы

AXIONIT

VPA

AXIONIT

Pd Sorb

AXIONIT

MND 50,

MND 40T AXIONIT

Эко-10,

NP

AXIONIT

RCs

Применение селективных смол AXIONIT

5

Для Росатома Для гидрометаллургии

1. ИЗВЛЕЧЕНИЕ АМЕРИЦИЯ И ЕВРОПИЯ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ СРЕД

2. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПЛУТОНИЯ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ СРЕД

3. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЦЕЗИЯ ИЗ КУБОВЫХ АЭС

1. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПАЛЛАДИЯ ИЗ СЕРЕБРЯНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА

2. ИЗВЛЕЧЕНИЕ РЗМ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ РАСТВОРОВ NH4NO3

3. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИНДИЯ ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ

ПОРТФЕЛЬ СМОЛ AXIONIT

6

Название Назначения Коэффициент распределения

Емкость, мг-экв/г Аналог

Эко-10 сумма РЗЭ Kd > 103 (к РЗЭ и актиноидам)

1,8-2,3 Lewatit TP 260, Purolite S950

MND 40T группа тяжелых РЗЭ, Am-241

Kd > 103 (к среднетяжелым РЗЭ (Eu-Lu))

0,6-0,8 DGA Resin (Eichrom)

NP In, Sc Kd > 103 4,0-6,0 Purolite S955

VPA Th, Pu Kd > 103 4,8 Reillex HPQ, ВП-1Ап

RCs Cs Kd = 103 в 1 M NaNO3, рН=12

0,1 Duolite CS-100, Amberlite XAD 761

Pd Sorb Pd Kd = 103 – 104 6,0 Reillex 425

AXIONIT MND 50, 40Т

7

ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ СМОЛЫ

• извлечение РЗЭ, Am-241

СРЕДА ПРИМЕНЕНИЯ

• растворы азотной кислоты

СЕЛЕКТИВНОСТЬ

• к средне-тяжелым РЗЭ (Eu-Lu) (Kd > 103)

ОБМЕННАЯ ЕМКОСТЬ

• 250 г-экв/м3 (0,8 мг-экв/г);

ДЕСОРБЦИЯ

• карбонат аммония, 0,01 M HNO3.

БЛИЖАЙШИЕ АНАЛОГИ

• DGA Resin (Eichrom, Triskem)

N,N,N’,N’-тетра-н-октиламид дигликолевой кислоты

Зависимость обменной ёмкости AXIONIT MND 40T от концентрации HNO3

*

8

Зависимость статической емкости (CE) сорбента AXIONIT MND 40T от концентрации HNO3 по ионам: 1 – Eu3+; 2 – Th4+; 3 – UO2

2+; 4 – Fe3+

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0 1 2 3 4 5 6 7

CHNO3, моль/дм3

СЕ, ммоль/г

1

2

3

4

*По результатам испытаний в лаборатории хроматографии радиоактивных элементов

ИФХЭ РАН под рук. д.х.н. Милютина В.В.

Выходные кривые сорбции европия на AXIONIT MND 50 и MND 40 T *

9

Выходные кривые сорбции европия из азотнокислого раствора на сорбенте

AXIONIT MND 50 (кривые 1-3) и AXIONIT MND 40Т (кривые 4-6)

в многоцикличном режиме. Кривые 1,4 – 1-й цикл; 2,5 – 2-й цикл; 3,6 – 3-й цикл

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

V, k.o.

С/Со

12

3

45

6

*По результатам испытаний в лаборатории хроматографии радиоактивных элементов


Выходные кривые десорбции европия с AXIONIT MND 50 и MND 40 T *

10

Выходные кривые десорбции европия с AXIONIT MND 50 (кривые 1 и 2)

и AXIONIT MND 40T (кривая 3). Состав элюента: 0,01 моль/дм3 HNO3 (кривые 1 и 3);

10 г/дм3 ДТПА, рН=7,0 (кривая 2)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

0 10 20 30 40 50 60

V, к.о.

С, г/дм3

1

2

3

•По результатам испытаний в лаборатории хроматографии радиоактивных элементов


Выходные кривые сорбции 152Eu

11

•По результатам испытаний в лаборатории хроматографии радиоактивных элементов


1

10

100

1000

10000

0 500 1000 1500

V, к.о.

Коч

1

2

Выходные кривые сорбции 152Eu из модельного раствора на сорбентах:

1 – BAU-1M-50%; 2 – AXIONIT MND 40Т

Состав модельного раствора (г/л): HNO3 – 346; Fe3+ – 0,2; Ni2+ – 0,1; Cr3+ – 0,1; Al3+ – 2,0; Eu3+ – 0,0005; Th4+ – 0,0015, 152Eu ~105 Бк/дм3

Использование AXIONIT MND 50 для извлечения америция из азотнокислых среднеактивных отходов химико-металлургического производства ФГУП «ПО «Маяк»

12

В ходе испытаний в ФГУП «ПО «Маяк»

установлено:

1. AXIONIT MND 50 является стабильным

материалом в динамическом режиме сорбции

(активный компонент не смывается с зерна

матрицы при пропускании 1200 к.о. 5 М HNO3).

2. Kd(Am) и Kd(Pu) максимальны при

концентрации HNO3 5M и 5-7 М.

3. Десорбция америция – р-р ДПТА.

4. При насыщении сорбента Am до 4,0-6,0 г/л концентрация Am в фильтрате не превышает 30 мкг/л.

5. Рекомендовано использовать сорбент для извлечения Am в рамках 2-стадийной технологии извлечения Pu и Am.

AXIONIT VPA

13


• извлечение тория, плутония из азотнокислых сред


• сильнокислые растворы азотной кислоты


•к Th (Kd > 103) в 6-7 М HNO3


• до 1600 г-экв/м3 (4,8 мг-экв/г);

ДЕСОРБЦИЯ

• раствор HNO3 < 2 М


• Reillex HPQ (Vertellus Specialities), ВП-1Ап (ВП-3Ап)

Зависимость статической обменной емкости (СОЕ) по торию от концентрации HNO3 для AXIONIT VPA*

14 * По результатам испытаний в ИФХЭ РАН

0

20

40

60

80

100

120

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

C HNO3, M

Em, мг/г

Характеристики AXIONIT VPA

15

Наименование показателя

Норма по ОСТ 95.291.79

на ВП-1Ап

AXIONIT VPA

Гранулометрический состав: массовая доля рабочей фракции, %, не менее размер зерен в воздушно-сухом состоянии, мм

85

0,315-1,25

98

0,315-1,2

Массовая доля влаги, % 30-70 58 Удельный объем набухшего анионита в дистиллированной воде, см3/г, не более

3,5 3,1

Полная обменная емкость (ПОЕ) по хлор-иону, мг-экв/г, не менее

4,3 5,6

Емкость по сильноосновным группам (ЕСОГ), мг-экв/г, не менее

3,7 4,8

Удельная поверхность, м2/г, не менее 10 17 Механическая прочность, %, не менее 85 90 Убыль в массе, %, не более 12 Соотв.

Винилпиридиниевый анионит марки AXIONIT VPA по своим сорбционным характеристикам по отношению к Th может рассматриваться, как замена выпускавшихся ранее аниониту марки ВП-1Ап

AXIONIT RCs

16


• извлечение цезия и радионуклида цезий-137


• Щелочные растворы, рН > 8


• Kd(Cs) = 103 в растворе 1 M NaNO3, рН=12


• 16 мг/г (0,1 мг-экв/г)*

ДЕСОРБЦИЯ

• 0,5 М минеральная кислота (соляная, азотная)


• Duolite CS-100 (Dow Chemical), Amberlite XAD 761 (Amberlite), Термоксид-35

*Состав раствора, г/л: NaOH -120; NaNO3 -41,1; NaNO2 -52,5; Al(NO3)39H2O -

83,3 (6,0 по Al); Na2SiO39H2O - 2,52 (0,53 по SiO2); NaCl – 1,65; Na2SO4 -11,37; K2CrO4 -4,47; CsNO3 -0,0733 (0,050 по Cs).

Зависимость коэффициента распределения (Kd) 137Cs для AXIONIT RCs от рН равновесной жидкой фазы *

1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0

рН

Kd, см3/г


Сравнение AXIONIT RCs по селективности к цезию*

Тип сорбента Производитель Химическая основа

Значения Kd 137Cs, см3/г из

модельного раствора:

№1 №2

ФРС (прототип) ИХ ДВО РАН

Резорцин-

формальдегидная 2,4×103 4,4×103

ФРС (темплат) ИХ ДВО РАН

Резорцин-

формальдегидная 882 3,8×103

ФРС (Rb) ИХ ДВО РАН

Резорцин-

формальдегидная 6,0×103 938

AXIONIT RCs ЗАО "Аксион-РДМ"

Резорцин-

формальдегидная 1,5×104 1,2×103

Duolite CS-100 DowChemical (США)

Фенол-

формальдегидная - 53

Amberlite XAD 761 Amberlite (США)

Макросетчатая

полистирольная 232 59

ФФС- 1.4/0.7

Нижне-Тагильский

НПО «Пластмассы»

Фенол-

формальдегидная

104 15

Термоксид-35

ЗАО НПФ

«Термоксид»

Ферроцианидная на

носителе ZrO2 - 4,6×104

1) Раствор №1, г/дм3 (моль/дм3): NaNO3 – 331 (3,9); NaOН – 4,0 (0,1);

2) Раствор №2, г/дм3(моль/дм3): NaNO3 – 300 (3,5); KNO3 – 42 (0,4); NaOН – 4,0 (0,1).


ОБЪЕМ: 90-95%

ПРИБЫЛЬ: 5-10%

ОБЪЕМ: 5-10%

ПРИБЫЛЬ: 90-95%

AXIONIT для рынка редкоземельных металлов

Y La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Sc

Соотношение отдельных РЗМ в добываемом сырье не согласуется с уровнем коммерческого спроса

Ключевой проблемой является низкая селективность процессов обогащения руд /экстракции

1/3 получаемых РЗЭ продаются ниже себестоимости.

19

AXIONIT NP

20


• извлечение индия, скандия


• сернокислые растворы выщелачивания

вельц-оксидов, сульфатные растворы


• индий, скандий из сильнокислых сред (Kd > 103)


• 1300-2000 г-экв/м3 (4,0-6,0 мг-экв/г)

ДЕСОРБЦИЯ

• растворы карбоната аммония, соляной кислоты


• Purolite S955

Сравнительные данные по извлечению индия из растворов выщелачивания вельц-оксидов

21

Производитель Purolite Cybber Dow Аксион-

РДМ

Наименование исследуемого

сорбента

Purolite S957

Purolite S930

СФ-5 Cybber

CRX КФП-12

Amberlite IRC748

AXIONIT NP

Емкость (In), г/кг 12 9 8 8 25 8 38

Выходная кривая сорбции индия в динамических условиях (У.Н. = 3 К.О./ч)*

Кривая десорбции индия раствором HCl (У.Н. = 1 К.О./ч)

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 20 40 60 80 100 120 140 160

К.О.

с(I

n),

г/л AXION НФ19

V, V,

* Концентрации элементов в исходном растворе, г/л: In - 0,2552; Zn – 33; Fe - 15,822; Cd - 0,618; Cu - 3,8; Sb - 0,086; As - 0,841; Al - 1,047; Si - 0,8.

AXION-ЭКО-10

22


• извлечение суммы редкоземельных элементов


• азотнокислые технологические растворы с высокой концентрацией NH4NO3


• к РЗЭ и актиноидам (Kd > 103)


• 800-1000 г-экв/м3 (1,8-2,3 мг-экв/г по РЗМ)

ДЕСОРБЦИЯ

• раствор комплексона


• Lewatit TP 260, Purolite S950

Извлечение суммы РЗЭ из отработанных нитратных растворов ОАО «Акрон»

23

Результаты извлечения РЗЭ в динамических условиях из нитратного раствора аммиачной селитры ОАО «Акрон»*

*Состав раствора (в % масс.): NH4NO3 - 18,6; HNO3 – 2; TREO – 0,025-0,026; ТБФ – 0,03; остальное – вода.

Показатели 1 цикл 2 цикл

Скорость фильтрования, К.О./ч

16 8,5

ДОЕ по TREO, г-экв/м3 504 905

ПДОЕ по TREO, г-экв/м3 1000 1041

ПОЕ по TREO, г-экв/г 2,3 2,4

Эффект десорбции 94 100

AXIONIT Pd Sorb

24


• извлечение палладия из серебряного электролита


• азотнокислые среды


• высокая (Kd = 103 - 104) к комплексам палладия


• 1800 - 2000 г-экв/м3 (6,0-6,6 мг-экв/г)

ДЕСОРБЦИЯ

• 3 М раствор аммиака


• Reillex 425 (Vertellus Specialities), ВП-3п

Иcпользование AXIONIT Pd Sorb для очистки серебряного электролита в аффинаже серебра

25

Кривая десорбции палладия 3М водным раствором NH3 (0,5 К.О./ч)

Выходная кривая сорбции палладия в динамических условиях (У.Н. = 1К.О./ч)*

0

50

100

150

200

250

300

350

0 20 40 60 80

с(P

d),

мг/

л

V, К.О.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 2 4 6

с(P

d),

мг/

л

V, К.О.

*Состав исходного электролита (нитрат серебра): Ag+ - 287 г/л; Pd2+ - 0,36 г/л

Интеллектуальная собственность

26

4 патента РФ: Патент РФ 2515455 «Способ получения селективного к редкоземельным металлам ионообменного материала». Дата приоритета 29.07.2012. Патент РФ 2560361 «Способ получения комплексообразующего сорбента для селективного извлечения индия». Дата приоритета 29.07.2012. Патент РФ 2521379 «Способ получения сорбента для селективного извлечения ионов цезия». Дата приоритета 13.02.2013. Патент № 2531916 «Способ получения сорбента для селективного извлечения ионов скандия». Дата приоритета 26.04.2013.

На этапе экспертизы 2 заявки на патенты РФ и заявка на товарный знак. На основе заявки РСТ WO2014021734 «METHOD FOR PRODUCING A COMPLEX-FORMING SORBENT FOR SELECTIVE EXTRACTION OF INDIUM» поданы заявки в национальные патентные ведомства США, Индии, Китая, ЕС. Готовится к запуску процедура перевода на нац. фазы заявки WO2014175771 «METHOD FOR PRODUCING A SORBENT FOR SELECTIVE RECOVERY OF SCANDIUM IONS»

Аксион – Редкие и

Драгоценные Металлы

АО «АРДМ»

Тел.: +7-912-499-47-71

Факс: +7 (342) 253-07-69

E-mail: [email protected]

Сайт: www.axion-rnm.com

Адрес: 614034, г. Пермь,

ул. Воронежская, 56

Готовы встречаться и открыто

предметно обсуждать конкретные задачи

для выработки эффективного решения

извлечения целевого металла

mailto:[email protected]







http://www.axion-rnm.com/



Documents

АО «Аксион Редкие и Драгоценные Металлы»s.siteapi.org/a05566aefa2cdec.ru/docs/225bce4d1beb65bc... · 2016-05-25 · Драгоценные Металлы»