С мая 2021 года по май 2022 года цена за тонну лития (Lithium Carbonate) на Лондонской бирже металлов выросла более чем на 400 % и достигла свыше 455 тыс. долларов США. Высокий спрос на это сырьё в основном связан с его применением: литиево-ионные аккумуляторы для электронной техники, возобновляемая энергетика или электромобили и др. Однако, по данным Минприроды РФ, в настоящий момент в России производится чуть более 1 % мирового производства лития. Причина – отсутствие дешевых и эффективных технологий. О том, можно ли, опираясь на отечественные научные разработки, добиться «литиевой импортонезависимости» нашей страны, редакции сайта РАН рассказал научный руководитель ИФХЭ им. А. Н. Фрумкина РАН академик РАН Аслан Юсупович Цивадзе.

 

«Еще год назад я бы назвал эти планы чрезмерно амбициозными, однако в текущем году в рамках проекта „Физико-химические основы решения проблем селективности для создания инновационных технологий” нам удалось совершить прорыв в поиске соответствующей инновационной технологии для селективного извлечения лития из разбавленных растворов, а также для селективного разделения близких по свойствам редкоземельных элементов, внедрение которых позволит России преодолеть технологическое отставание для решения назревших проблем», – говорит Аслан Юсупович.

Российское ноу-хау

Академик Цивадзе одним из первых в мире стал заниматься проблемой создания экологически безопасной технологии разделения изотопов лития с помощью макроциклических полиэфиров в 1981 г., и уже в 1984 г. была разработана и запатентована технологическая схема соответствующего процесса. Параллельно на базе ИОНХ РАН (1981 г.) и ИФХЭ им. А. Н. Фрумкина РАН (2002 г.) под руководством Аслана Юсуповича Цивадзе были открыты новые лаборатории.

Успешный опыт 80-х годов в области разделения изотопов лития помог разработать эффективный метод разделения щелочных металлов с помощью новой экстракционной системы, что позволяет создать технологию селективного извлечения лития из морской воды, рассолов или геотермальных вод.

«В рамках проекта „Физико-химические основы решения проблем селективности для создания инновационных технологий” мы синтезировали салицилаты, которые проявили селективность при отделении лития от натрия, калия и магния. Но при умножении эффекта продукты реакции стали высаливаться, и тогда, применив разные химические приемы, мы нашли экстракционные системы, и в результате получили „сумасшедший эффект”», – говорит Аслан Цивадзе. По его словам, необходимые рассолы имеются в России: в Дагестане и в Иркутске, что значительно удешевляет технологию процесса.

В ближайшее время планируется создание демонстрационной установки каскада из центробежных экстракторов селективного извлечения лития из природных вод, аналогов которой в мире нет.  Установка обеспечивает масштабирование процесса с приемлемыми технико-экономическими и экологическими показателями.

«По опыту знаю, что найти хорошую систему – это еще не все, есть детали, технологические приемы, которые позволяют продемонстрировать, что можно производить, чтобы потом не было проблем. В настоящий момент ведутся технологические работы – надо сделать каскад, провести эксперименты на той руде, которая будет использоваться производителем, сделать первичную обработку и т. д.», – рассказывает академик РАН.

Возрождение производства

По заданию госкорпорации Росатом начат процесс внедрения новой технологии на специализированном предприятии. Аслан Цивадзе не сомневается, что спектр применения разработок может быть более широким. «У нас уже есть предложение адаптировать нашу технологию для переработки отходов производства литиевых аккумуляторов и других химических источников тока. Сейчас для этих целей используют импортные технологии – высокотемпературные методы. Но у них есть свои недостатки. А наши методы, по сути, позволят проводить переработку техногенных отходов в полезные продукты», – отмечает академик РАН.

По его мнению, научное решение найдено, надо переходить на технологии. «Это прорыв, которого в мире пока нет ни у кого. Новые технологии позволят как провести групповое разделение РЗЭ, так и получить высокочистые индивидуальные редкоземельные металлы из различных видов отечественного сырья, что послужит возрождению производства редкоземельных элементов в России, а также устранению зависимости промышленности и науки России от импортной редкоземельной продукции», – резюмирует Аслан Цивадзе.

Исследования проведены в рамках гранта 13.1902.21.0007 (соглашение № 075-15-2020-782 от 28.09.2020) «Физико-химические основы решения проблем селективности для создания инновационных технологий».