Российские ученые получили сорбенты из отходов переработки титановых руд

Ученые Кольского научного центра РАН, Института геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкарского государственного университета и ИФХЭ РАН разработали технологию переработки отходов титанового сырья в сорбенты для очистки жидких радиоактивных отходов. В основу метода легли процессы образования минералов Хибинского массива.

Исходным сырьем стал гидратный осадок — побочный продукт переработки кварц-лейкоксеновых руд, содержащий соединения титана и кремния. Его обрабатывали щелочными растворами в стальном автоклаве при температуре 250 °C.

Меняя состав раствора, исследователи управляли формированием кристаллической структуры материала. При использовании гидроксида натрия образовывался ситинакит, а добавление гидроксида калия способствовало получению иванюкита. Его структура содержит трехмерную систему каналов, участвующих в извлечении ионов из раствора.

Одна из ключевых задач при очистке жидких радиоактивных отходов — отделить радионуклиды от большого количества других растворенных солей. Фоновые ионы могут конкурировать за места в сорбенте и снижать эффективность очистки. По данным авторов, полученные титаносиликаты способны избирательно извлекать цезий-137 и стронций-90, в том числе из сред с высокой соленостью. Исследователи отмечают, что по сорбционным характеристикам материалы сопоставимы с лучшими мировыми аналогами.

Для отрасли переработки разработка представляет интерес как способ превратить побочный продукт переработки минерального сырья в материал для специализированного применения. Такой подход может расширить возможности использования отходов титанового производства. Однако оценка его экономической эффективности потребует данных о масштабировании процесса, затратах на обработку и стабильности состава исходного сырья.

После извлечения радионуклидов насыщенный сорбент можно подвергнуть обжигу для получения керамического материала, удерживающего их в своей структуре. Возможность такого закрепления важна для дальнейшего обращения с радиоактивными отходами, но сама по себе не означает подтвержденной безопасности хранения на длительный срок.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания.