НИТУ МИСИС, Москва, Россия

Е. В. Богатырева, профессор кафедры цветных металлов и золота, докт. техн. наук, эл. почта: Нelen_Вogatureva@mail.ru
Ф. Мельник, аспирант кафедры цветных металлов и золота

На основании термодинамических исследований рассчитаны составы растворов осадителя системы (NH₄)₂CO₃ – NH₄HCO₃ – H₂O при t = 20 ^oC, определены зависимости изменения их состава от рН и обосновано технологическое решение организации процесса осаждения карбоната неодима из азотнокислых растворов – подача азотнокислого раствора неодима в раствор углеаммонийных солей для получения легкофильтруемых пульп. Комплексные исследования с применением математического планирования эксперимента подтвердили эффективность решения. Пульпы карбоната неодима с удельной скоростью фильтрования более 1 м³/(м²·ч) пригодны для фильтрования на производительных барабанных фильтрах непрерывного действия. Выполнено математическое моделирование процесса осаждения и рассчитано уравнение регрессии удельной скорости фильтрования пульпы как функция от температуры процесса (32,5±7,5 ^оС); доли бикарбоната аммония в смеси углеаммонийных солей, использованной для приготовления 20%-ного раствора осадителя (0,5±0,5, в долях от 1); продолжительности процесса осаждения (30±10 мин). Определены условия достижения приемлемого для производства результата – удельной скорости фильтрования пульпы более 1,6 м³/(м²·ч): температура 40 ^оС, минимальное содержание бикарбоната аммония в смеси углеаммонийных солей не более 25 %, использованной для приготовления 20%-ного раствора осадителя; продолжительность процесса 20–40 мин. Установлено влияние содержания бикарбоната аммония на морфологию осадков карбоната неодима. Разработан способ получения легкофильтруемых осадков карбоната неодима из азотнокислых растворов с концентрацией 40–263 г/л Nd₂O₃ и 4–30 г/л HNO₃ осаждением 20%-ными растворами углеаммонийных солей. Этот метод обеспечивает снижение объема сточных вод в 1,5–2,0 раза и повышение производительности по карбонату неодима в 2–5 раз вследствие применения концентрированных по Nd₂O₃ растворов.

1. Распоряжение Правительства РФ от 14 июля 2021 г. №1912-р «Об утверждении целей и основных направлений устойчивого (в том числе зелёного) развития Российской Федерации». - URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/401409630/#0 (Дата обращения 20.12.2025 г)
2. Государственный доклад о состоянии и использовании мине рально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2023 году. – М. : ФБГУ «ВИМС», 2024. – 716 с.
3. Qi D. Method hydrometallurgy of rare earths separation and extraction. Chapter 7 –м Chemical Separation. 2018. Р. 671–741.
4. Михайличенко А. И., Михлин Е. Б., Патрикеев Ю. Б. Редкоземельные металлы. – М. : Металлургия, 1987. – 232 с.
5. Комиссарова Л. Н., Шацкий В. М., Пушкина Г. Я. и др. Соединения редкоземельных элементов. Карбонаты, оксалаты, нитраты, титанаты. – М. : Наука, 1984. – 235 с.
6. Kaczmarek A. M., Van Heckeb K., Van R. Deun Nano- and micro-sized rare-earth carbonates and their use as precursors and sacrificial templates for the synthesis of new innovative materials // Chem. Soc. Rev. 2015. Vol. 4. Р. 2032–2059.
7. Поляков Е. Г., Нечаев А. В., Смирнов А. В. Металлургия редкоземельных металлов: учебное пособие для вузов. – 2-е изд., стер. – М. : Изд-во Юрайт, 2021. – 501 с.

8. Liu S., Ma R. Preparation of crystalline precipitation of mixed rare earth carbonates // Chin. J. Nonferrous Met. (in Chinese). 1998. Vol. 8, Iss. 2. P. 331–334.
9. Cui Zh., Guo J., Wang D., Cao J., Wang. Zh. Stability of amorphous neodymium carbonate and morphology control of neodymium carbonate in non-hydrothermal synthesis // Journal of Crystal Growth. 2022. Vol. 579. 126460.
10. Vallina B., Rodriguez-Blanco J. D., Brown A. P., Blanco J. A., Benning L. G. The role of amorphous precursors in the crystallization of La and Nd carbonates // Nanoscale. 2015. Vol. 7. P. 12166–12179.
11. Штуца М. Г., Кардаполов А. В., Филиппов В. Б., Сысина Н. А. Исследование процесса осаждения карбонатов РЗЭ // Изв. Томского политехнического университета. 2003. Т. 306, № 5. С. 71–74.
12. Пат. 2693176 РФ. Способ получения карбонатов редкоземельных элементов / Геря В. О., Быданов Б. А., Алдушкин А. В. и др. ; дата регистрации: 01.07.2019 ; заявл. 28.12.2018.
13. Нечаев А. В., Поляков Е. Г. О концепции развития отечественной сырьевой базы РЗМ// Минеральные ресурсы России. экономика и управление. 2025. № 2. С. 48–57.
14. Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Неорганическая химия в реакциях: справочник. – М. : Дрофа, 2007. – 640 c.
15. Лидин Р. А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Константы неорганических веществ: справочник. – М. : Дрофа, 2008. – 685 c.
16. Белан Ф. И. Водоподготовка: (расчеты, примеры, задачи). – М. : Энергия, 1980. – 256 с.
17. Третьяков Ю. Д., Мартыненко Л. И., Григорьев А. Н., Цивадзе А. Ю. Неорганическая химия. Химия элементов. – Кн. 2. – М. : Химия, 2001. – 583 с.
18. Пат. 2729573 РФ. Способ получения карбонатов редкоземельных элементов / Богатырева Е. В., Мельник Ф., Ермилов А. Г., Семенов. А. А. и др. ; заявл. 30.12.2019 ; опубл. 07.08.2020.