Исследователи из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН разработали новую методику определения состава отходов производства самарий-кобальтовых магнитов с применением системы микроволновой пробоподготовки. Разработка позволяет ускорить процедуру анализа и определять низкие концентрации примесных элементов. Результаты работы опубликованы в журнале Metals.

Магнитные материалы на основе редких металлов являются одними из наиболее востребованных в оборонной и автомобильной промышленности, электронной аппаратуре, вычислительной технике. Широкая область применения магнитных материалов влечет за собой необходимость их рентабельной переработки. Отходы могут значительно отличаться по содержанию редких элементов и примесей, определение их химического состава может представлять сложную аналитическую задачу.

В частности, отработанные самарий-кобальтовые магниты могут содержать различные цветные и редкие металлы, включая самарий, кобальт, железо, кремний. Диапазон концентраций элементов может варьироваться в широких пределах. В силу этого методы анализа магнитных материалов, содержащих редкие металлы, должны обладать высокой точностью, универсальностью и селективностью.

Исследователи из ИОНХ РАН впервые разработали методику определения содержания цветных и редких металлов в отработанных самарий-кобальтовых магнитах методами масс-спектрометрии и атомно-эмиссионной спектрометрии с предварительным растворением образцов с использованием метода микроволновой пробоподготовки. Были изучены и выбраны параметры микроволнового растворения образцов, а также выбраны концентрации кислот для полного перевода основных компонентов в раствор.

Работу прокомментировала автор статьи, главный научный сотрудник Лаборатории химического анализа ИОНХ РАН, доктор химических наук Василиса Барановская: «Комбинированное применение методов масс-спектрометрии и атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой позволяет определять химические элементы в широких диапазонах концентраций и обеспечивать контроль правильности полученных результатов. Метод атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой предпочтительнее в отношении основных компонентов отработанных самарий-кобальтовых магнитов (самарий, кобальт, железо, кремний и т. д.), а также ряда примесей. В свою очередь метод масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой особенно подходит для определения низких содержаний примесных элементов. Эти два метода дополняют друг друга и могут использоваться для контроля правильности анализа. Этот аспект важен, учитывая, что стандартные образцы для отработанных самарий-кобальтовых магнитов с аттестованными концентрациями элементов в принципе отсутствуют».

Разработанная методика может быть использована для химического анализа отработанных самарий-кобальтовых магнитов, и выбора на основе полученных аналитических данных экономически и технологически рациональной схемы вторичной переработки магнитов с целью извлечения ценных компонентов.

Работа поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации (№ 075-15-2020-782).

Источник: Korotkova N.A., Baranovskaya V.B. and Petrova K.V. Microwave Digestion and ICP-MS Determination of Major and Trace Elements in Waste Sm-Co Magnets. // Metals. 2022. Vol. 12. P. 1308.