Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

В АО «Гиредмет» ведутся работы по нескольким основным направлениям. Исследуются и разрабатываются процессы гранульной сульфатизации отходов угледобычи с целью получения материала для дальнейшего эффективного извлечения из него микроколичеств Sc и РЗМ с использованием методов агитационного или перколяционного выщелачивания. При выщелачивании обожженных при 300-400 °С гранул было достигнуто максимальное извлечение скандия (73-78 %), извлечение редкоземельных элементов при этом составило: Y — 82-87 %; La — 40-43 %; Ce — 58-66 %. Наилучшие показатели по извлечению редкоземельных элементов (La — 65 %, Ce — 93 %, Y — 96 %) получены в результате выщелачивания гранульного материала, обожженного при 700 °С. При этом наблюдается значительное снижение излечения железа, алюминия и скандия, вызванное разложением сульфатов названных компонентов с образованием нерастворимых в воде оксидов. Продолжаются исследовательские работы по оптимизации разработанной технологии переработки шлифотходов производства постоянных магнитов (ПМ) с использованием метода избирательной сульфатизации. В настоящее время активно ведутся дополнительные исследовательские работы, направленные на дальнейшую оптимизацию разработанной гидрометаллургической технологии переработки шлифовальных отходов (шлифотходов) производства ПМ на основе редкоземельных элементов (РЗЭ), а именно SmCo-типа. В основе данной технологии лежит метод избирательной сульфатизации, принцип действия которого основан на различиях в термодинамической устойчивости и кинетике реакций сульфатообразования целевых РЗЭ (самария) и сопутствующих металлов (кобальта) при контролируемых условиях (температура, парциальное давление SO 2 /O 2 , состав газовой фазы, продолжительность обработки). Предварительные результаты проведенных исследований продемонстрировали высокую эффективность процесса по селективному извлечению самария: так, показатель извлечения Sm 2 O 3 /Sm в водорастворимую сульфатную форму достиг 96 %. При этом, что подтверждает высокую селективность метода, извлечение кобальта оказалось существенно ниже и составило лишь 17 %, что связано с образованием устойчивых оксидов/шпинелей кобальта (например, CoO, Co 3 O 3 , FeCo 2 O 4 ) при выбранных параметрах сульфатизации, обладающих при последующем водном выщелачивании значительно более низкой растворимостью по сравнению с сульфатами самария. Полученные данные свидетельствуют о высокой степени конверсии целевых РЗЭ-содержащих фаз в шлифотходах (преимущественно оксидов самария) в растворимую форму. Низкое извлечение кобальта является критически важным фактором, так как минимизирует его переход в раствор на стадии выщелачивания, что существенно упрощает последующее разделение и концентрирование самария из раствора (например, методами экстракции или осаждения) и повышает чистоту целевого продукта рециклинга. Выплавка сплавов. Выплавка целевых сплавов базируется на комплексном применении передовых технологий: вакуумно-индукционной (ВИП) и вакуумно-дуговой (ВДП) плавки, а также методов порошковой металлургии. Эти процессы направлены на создание широкого спектра специализированных материалов с уникальными свойствами. Ниже представлены основные направления, по которым ведутся поисковые научные исследования и разрабатываются и внедряются опытно­ промышленные технологии. Высокоэнтропийные сплавы (ВЭС). Ведутся разработки технологий выплавки (ВИП, ВДП) крупногабаритных слитков ВЭС, включая составы с высоким содержанием тугоплавких металлов (W, Mo, Nb, Ta) [4; 5]. Ключевая задача — достижение высокой химической и структурной гомогенности слитка по всему объему для обеспечения стабильности свойств конечных изделий. Высокотемпературные сплавы с памятью формы (СВПФ). Разрабатываются технологии вакуумной выплавки (ВИП, ВДП) сплавов на основе NiTi с высоким содержанием активных элементов (Hf, Zr). Приоритеты — обеспечение гомогенности состава по длине слитка/заготовки с точностью до 0,05 вес. % и минимизация загрязнений неметалличскими включениями. Для качественной выплавки данных сплавов ведутся разработки специализированных футеровочных материалов, стойких к расплавам, содержащим активные металлы (рис. 3). Оптимальные составы комбинируют MgO/СaO/BaO-основу с добавками различных тугоплавких и стабилизирующих соединений, в том числе собственного производства. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 56-63. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 56-63. © Санин В. В., Мельников С. А., Смирнов Д. И., Будин О. Н., Чернышев Б. Д., Панова М. Д., Рыжкова Г. С., Животворев М. В., Колегов С. Ф., Солнцева Е. Б., 2025 60