Краун-эфиры, являясь макроциклическими соединениями, имеют коронообразную форму, позволяющую им эффективно связывать ионы различных металлов, и рассматриваются в качестве перспективных соединений для извлечения сорбционными и экстракционными методами ценных компонентов из растворов сложного солевого состава. В ИФХЭ РАН ведутся работы, направленные на практическое использование краун-соединений, перспективных как в процессах селективного экстракционного извлечения, так и при разделении близких по свойствам элементов.
При использовании в качестве экстрагента бензо-15-краун-5, макроциклического соединения, которое в определенных условиях способно образовывать прочные комплексы с катионами металлов, был разработан способ селективного извлечения скандия из концентратов редкоземельных элементов (РЗЭ) в присутствии трихлорацетатов лития и натрия. Это даёт возможность достичь коэффициента разделения скандия и суммы редкоземельных элементов, превышающего 100, и делает возможным проведение селективного извлечения скандия из нейтральных концентрированных растворов нитратов РЗЭ перед их групповым разделением по стандартной технологической схеме.
Так же высокую эффективность краун-эфиры показали при проведении процессов селективного извлечения лития из литийсодержащих рассолов нефтепромыслов, содержащих высокие концентрации хлоридов кальция и магния. Учёные предложили использовать новый экстрагент – ди-трет-бутилдибензо-14-краун-4 во фторированном разбавителе, который обладает высокой селективностью по отношению к литию и позволяет получить его соли (хлориды или карбонаты), в особо чистом виде, не содержащие примесей щелочно-земельных металлов, что особенно важно при использовании литиевых соединений в электронике или при производстве литий-ионных аккумуляторов.
Высокую эффективность для проведения экстракционных процессов разделения изотопов лития продемонстрировал бензо-15-краун-5 во фтороганическом разбавителе. Природный литий состоит из двух стабильных изотопов: Li-6 (7,52 %) и Li-7 (92,48 %). В последние годы речь идет о практическом применении индивидуальных или высокообогащенных изотопов лития, чем обусловлен значительный интерес, проявляемый к разработке способов их разделения.
Рассмотрена возможность использования в процессах разделения различных солей лития, что позволило разработать экологически безопасную универсальную технологическую схему, которая отличается от ранее применяемой амальгамной схемы и провести моделирование процесса разделения изотопов в лабораторных условиях.
«Сотрудники Центра изучили возможность применения краун-соединений в экстракционных процессах извлечения ценных компонентов из растворов сложного солевого состава, предложили эффективные решения, создали многоступенчатую лабораторную установку, для каждого рассматриваемого случая предложили технологическую схему и провели серию опытно-промышленных испытаний, подтвердивших эффективность предлагаемых методов, что обеспечивает технологическое лидерство», – рассказал инициатор создания и научный руководитель Центра, академик РАН Аслан Юсупович Цивадзе.
В планах учёных – продолжение экспериментальных работ, направленных на разработку новых методов и подходов к экстракциионному извлечению редких металлов из различных сырьевых источников и процессам разделения близким по свойствам элементов, которые находят всё более широкое применение в современных быстроразвивающихся технологиях и при создании новых материалов.
Результаты исследований были представлены на IX Международной конференции «Супрамолекулярные системы на поверхности раздела», которая проходила с 22 по 26 сентября 2025 года в городе Туапсе. Конференция проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках соглашения о предоставлении гранта № 075-15-2025-583.
Материал подготовлен: Кулькова Татьяна
Ведущий инженер НЦМУ ЦРИРС ИФХЭ РАН
Источник:
Научный центр мирового уровня «Центр рационального использования редкометального сырья»,
лаборатория новых физико-химических проблем ИФХЭ РАН