Лаборатория гидрометаллургических процессов

В 1983 году в ИХХТ СО РАН была создана лаборатория гидрометаллургических процессов, которую возглавил кандидат технических наук Геннадий Леонидович Пашков (с 1987г. – доктор технических наук, 1992 г. – профессор, 2000 г. – чл.-корр. РАН, 2010 г. – советник РАН). С 2010 по 2025 года лабораторией руководил д.х.н., главный научный сотрудник Владимир Иванович Кузьмин. С мая 2025 года исполняющий обязанности заведующего лабораторией - кандидат химических наук Лихацкий Максим Николаевич.

Состав лаборатории

На конец декабря 2024 года в составе лаборатории – 40 сотрудников, из них научных сотрудников – 28, инженерно-технических работников – 12. Докторов наук – 4, кандидатов наук – 16; сотрудников до 39 лет – 14.

Основные направления

Исследование физико-химических закономерностей поверхностных явлений и гетерофазных химических превращений, создание процессов и комбинированных методов переработки минерального, техногенного и вторичного сырья.

Основные достижения

Исследования поверхностных явлений:

− обнаружена слоистая структура приповерхностных металлдефицитных областей, образующихся на сульфидах металлов при окислении; новый механизм растворения и пассивации сульфидов при выщелачивании;

− исследования природы адсобатов и наноразмерных газовых структур («нанопузырьков») на поверхности гидрофобных материалов и их роли во флотации;

− механизм и наноразмерные продукты (наночастицы) взаимодействия растворов благородных металлов с поверхностью сульфидных минералов и других подложек;

− модель неклассического механизма нуклеации и кристаллизации наночастиц металлов и их сульфидов в водных растворах, включающего спинодальное расслоение пересыщенного раствора, эволюцию во времени жидких интермедиатов в процессах;

− определены выход и свойства ультрадисперсных частиц в переработке руд цветных и благородных металлов;

Процессы в гидротермальных (автоклавных) условиях:

− разработаны подходы автоклавного обогащения по благородным металлам концентратов платиновых металлов и бедных промпродуктов аффинажного производства;

− разработан новый, эффективный, одностадийный, экологически безопасный метод вскрытия материалов с использованием автоклавных технологий на основе благородных металлов, в том числе и упорных промпродуктов аффинажного производства, не поддающихся вскрытию в открытых системах;

− разработан процесс кислотного разложения монацитовых руд с переводом лантаноидов в раствор с одновременным осаждением фосфорной кислоты на оксидах-гидроксидах железа(III), изучен химизм процесса;

Экстракционные и сорбционные процессы:

− впервые проанализированы общие закономерности экстракции кислот и солей металлов бинарными (солями органических кислот и органических оснований, «смешанными ионными», «ионными жидкостями») экстрагентами, дано обоснование процессу как новому классу;

− предложены и исследованы различные процессы извлечения и разделения ряда цветных, редких и благородных металлов с применением бинарных экстрагентов. На примере разделения РЗМ разработана программа, моделирующая разделение металлов в многоступенчатом противоточном экстракционном каскаде;

− синтезирован и исследован ряд новых экстрагентов и сорбентов, в частности: высокоэффективный экстрагент для селективного извлечения серебра и палладия из азотно – и солянокислых растворов – дисульфид бис(2,4,4-триметилпентил) дитиофосфиновой кислоты; композиционные сорбенты на основе активированных углей и гуанидинсодержащих соединений и др.;

− с использованием процессов экстракции и сорбции разработаны и предложены комбинированные технологические процессы переработки сырья редких и цветных металлов (никель, медь, цинк, индий, редкоземельные и другие элементы), в частности, для переработки руд Горевского свинцового, Порожинского марганцевого; Чуктуконского и Томторского редкометальных и других рудных месторождений Сибири; разработаны комплексные технологии извлечения брома и лития из сибирских подземных хлоридно-кальциевых рассолов;

− изучена реакционная способность природных и модифицированных углей в процессе термосольволизной жидкофазной деполимеризации в среде углеводородных растворителей; разработаны критерии выбора углей для получения полиароматических веществ – основных компонентов связующих материалов, необходимых при приготовлении анодов для электролизного производства алюминия.

Синтез и исследование новых материалов:

− предложена новая материаловедческая платформа полифункционального назначения на основе смешанослойных сульфидно-гидроксидных соединений со структурой, подобной минералам группы валлериита;

− предложен и всесторонне исследован новый способ получения наноразмерных (размер частиц около 20 нм) оксидов РЗМ и их гранатов с использованием процесса реакционно-ионообменного осаждения в присутствии  анионита АВ-17-8 в OH- и CO3-форме. Изучено влияние различных факторов на процесс и проведена его оптимизация. Полученные материалы представляют интерес в качестве компонентов каталитических систем, нейтроно-поглощающих материалов, а также как технологически удобные исходные компоненты для разработки миниатюрных магнитооптических устройств;

− получены и исследованы наноструктурированные материалы на основе метастабильных форм оксидов цветных металлов;

− разработаны методы синтеза нанокристаллических биметаллических частиц на основе благородных металлов путем контактного восстановления одних благородных металлов другими в автоклавных условиях; показана возможность целенаправленного варьирования их структурных характеристик, химического и фазового состава;

− предложены и отработаны методики получения магнитомягких материалов на основе феррита цинка, марганца и магемита;

− синтезированы и исследованы сверхконцентрированные органо- и гидрозоли наночастиц металлов и оксидов с рекордными концентрациями (CAg более 2000 г/л);

− синтезированы новые люминофоры на основе алюминатов щелочноземельных металлов (Mg, Ca, Sr, Ba), допированных и содопированных d- и f-элементами с высоким квантовым выходом;

- разработаны составы и определены оптимальные условия быстрого и удобного  синтеза алюмината стронция, допированного ионами РЗМ, обладающего длительным (более 60 мин) послесвечением. Данный показатель существенно превышает значения времени послесвечения, представленные в литературе для данной матрицы (10 минут);

− определены взаимосвязи между параметрами состава и строения полиароматических продуктов нового процесса термосольволиза угля, условиями их термических превращений и морфологией и параметрами кристаллической структуры получаемых углеродных материалов, в т.ч. игольчатого кокса – прекурсора графитовых электродов.

Основные приборы и оборудование

фотоэлектронный спектрометр для анализа поверхности SPECS (Германия, 2007) для исследования поверхности методами РФЭС, УФЭС, ОЭС, РЭМ/ОЭМ, послойного анализа;
• мультимодовый зондовый микроскоп Solver P47 (НТ-МДТ, Россия, 2003);
• измеритель размера наночастиц и дзета-потенциала, ZetaSizerZS (Malvern, Великобритания, 2014);
• автоматизированный оптический анализатор OCA 15EC (измерения краевого угла смачивания и т.п.) с температурным блоком TPC-160 (DataPhysics, Германия, 2016);
• адсорбционный анализатор площади поверхности и пористости Micrometrics ASAP 2040 (США, 2008); 
• термоанализатор NETZSCH SDT Q600 (Германия, 2007); 
• комплекс капиллярного электрофореза и ВЭЖХ с МS-газоанализатором (Agilent, США); 
• микролаборатория для ионометрических и электрохимических исследований и анализа комплексов металлов в водных и органических средах («ИОНИКС альфа», Россия); 
• лабораторные проточные и автоклавные технологические установки для исследования кинетических закономерностей термических и каталитических превращений углеродсодержащих веществ при повышенных температуре и давлении.
Имеется доступ к приборам центров коллективного пользования КНЦ СО РАН и СФУ.
Методы исследований
• РФЭС, УФЭС, ОЭС, РЭМ/ОЭМ исследования поверхности (фотоэлектронный спектрометр SPECS, Германия, 2007);
• элементный анализ неорганических соединений (ICP-MS спектрометр Agilent-7500, США, 2004, Analyst-400, Perkin Elmer, 2007) и органических соединений (Flash), 
• рентгеновский послойный анализ (дифрактометр Panalitical X’pert Pro, Нидерланды, 2007, с геометрией съемки по Bragg-Brentano и полупроводниковым детектором PIXel;
• атомно-силовая микроскопия и спектроскопия, СТМ/СТС, в том числе in situ, укомплектованный жидкостной ячейкой (мультимодовый зондовый микроскоп Solver P47 (НТ-МДТ, Москва, 2003).

Сотрудники

Исполняющий обязанности заведующего лабораторией Лихацкий Максим Николаевич кандидат химических наук +7 391 2051926 lixmax@icct.ru