Лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики

Мы ходим по Хибинам и Ловозеру и ищем новые минералы, а потом их изучаем. Иногда находим, а потом оказывается, что они обладают уникальными свойствами=)

Впервые исследована возможность применения термоактивированных серпентиновых материалов (хризотила и лизардита), которые являются отходами горнодобывающей промышленности, в качестве добавок для ремедиации почв с экстремальным мультиэлементным загрязнением потенциально токсичными металлами. Показано, что термоактивированный серпентин эффективен для сорбции меди и никеля из сульфатных растворов, при этом гидратация минерала существенно не влияет на химическую стабильность компонентов и его сорбционные свойства. В десятилетнем полевом эксперименте в импактной зоне действующего предприятия цветной металлургии, расположенного в Субарктиктическом регионе РФ, показана эффективность материалов для снижения суммы подвижных фракций и увеличения доли прочносвязанной фракции потенциально токсичных металлов, а также мелиоративный эффект от обогащения почвы кальцием и магнием. Сформировавшиеся в долгосрочном опыте травяные сообщества показали высокую продуктивность и устойчивость в условиях продолжающегося аэротехногенного загрязнения. Термоактивированные серпентиновые минералы могут быть рекомендованы для реабилитации ландшафтов с утраченной растительностью и высоким уровнем загрязнения потенциально токсичными металлами.

В процессе освоения месторождений большая часть благородных металлов никак не извлекается. Наличие на территории Мурманской области крупных месторождений разнообразного сырья (лопарита, ильменита, перовскита, титаномагнетита и титанита) открывает большие возможности и перспективы для синтеза различных форм иванюкита, и, наряду с этим, значительного снижения их себестоимости ввиду географической доступности всех прочих компонентов и отсутствия необходимости их транспортировки. Иванюкит является перспективным сорбентом для восстановления платины из смешанного раствора золота, платины и палладия. При этом платина выделяется на поверхности частиц сорбента в виде шариков нанометрового размера, а золото – в виде пластинчатых микро-нанокристаллов. Приготовление данного сорбента осуществляется с использованием разработанной и запатентованной Кольским Научным Центром технологии прямой переработки титанитовых руд в соль СТА (АСОТ). Благодаря этому использование местного сырья позволяет сократить стоимость 1кг сорбента с 24829 рублей до 3000 рублей. Следующим этапом проекта является проектирование фильтровальной установки с сорбентом, которая не будет нарушать технологическую схему производства. Перспективными потребителями сорбентов и предлагаемой технологии очистки являются промышленные предприятия по производству меди и никеля (на территории РФ прежде всего КГМК «Североникель»).

Накопление РАО на предприятиях атомной энергетики и военно-промышленного комплекса - глобальная проблема цивилизации, чреватая катастрофами регионального и общечеловеческого масштаба. Применяемые во всех странах методы иммобилизации радионуклидов посредством битумирования, цементирования или остекловывания ЖРО, в действительности, являются временной мерой, не гарантирующей надёжной фиксации радионуклидов в составе соответствующих матриц [1-4]. Более надёжным и сравнительно дешёвым способом консервации радиоизотопов является их локализация в составе кристаллизующихся при комнатной температуре галогенидов и (гало)фосфатов, таких как стронциофлюорит SrF2 или монацит (EuAc*)PÜ4 [5,6]. Здесь, в отличие от цементов и однофазных стёкол (боросиликатные, алюмосиликатные и фосфатные стекла), радионуклиды входят в кристаллическую структуру указанных соединений. Однако сравнительно лёгкая растворимость фосфатов и галогенидов, особенно в кислой или щёлочной среде, а также их слабая устойчивость к самооблучению, не позволяют полностью решить проблему иммобилизации радионуклидов в их составе. Наиболее «долгоживущими» и безопасными для возможного природного воздействия (затопления, землетрясений и др.) являются минералоподобные керамические матрицы, состоящие из химически и механически устойчивых фаз, способных долгое время (сотни-тысячи лет) хранить в себе достаточно большое количество радионуклидов без существенного изменения их кристаллической структуры или, по крайней мере, химической связности образующихся аморфных фаз, в результате самооблучения. К числу таких минералов относятся, в первую очередь, различные титанаты и цирконаты (цирконосиликаты): рутил (Ti, Ac*, Tc)Ü2, таусонит SrTiÜ3, пирохлор (Cs, Ac*, Eu)2TÍ2Ü7, голландит Csi-x(Ti, Ac*, Tc)sÜi6, тажеронит (Zr, Ac*, Tc)Ü2, цирконолит Sr(Zr, Ac*)TÍ2Ü7, циркон (Zr, Ac*, Tc)SiÜ4 и др. [1-3,5,7]. В этом плане до недавнего времени наиболее перспективной представлялась технология иммобилизации радионуклидов в составе минералоподобной керамики Synroc (synthetic rock или «синтетическая горная порода») австралийской Организации по ядерным исследованиям и технологиям ANSTO, для получения которой ЖРО после концентрирования смешивают с титанатной шихтой и прокаливают при температурах порядка 1000-1500°С [2,5]. Типичная Синрок-керамика состоит из цирконолита, перовскита, голландита и различных сплавов. Однако эта сложная и энергозатратная технология так и не получила широкого применения, поэтому разработка новых более эффективных и дешёвых технологий сорбции радионуклидов из ЖРО и их дальнейшей иммобилизации в составе устойчивых минералоподобных матриц является актуальной задачей.