Ученые и инженеры института «Гиредмет», входит в Химико-технологический кластер научного дивизиона Госкорпорации «Росатом» (ХТК), запустили опытное производство металлических индивидуальных РЗМ иттриевой подгруппы (Gd, Tb, Dy, Ho, Er) чистотой не менее 99,95% из оксидов по оригинальной технологии на оборудовании собственной разработки. Активное внедрение технологии будет способствовать импортозамещению важнейшей продукции − высокочистых металлов − лантаноидов иттриевой подгруппы, а также их безводных хлоридов, на основе которых синтезируют множество соединений и сплавов для потребительской электроники, электрического транспорта и систем возобновляемой энергетики.
В активе «Гиредмета» имеются различные технологии получения металлических редкоземельных металлов (РЗМ) из оксидов, в том числе способ литийтермического восстановления хлоридов РЗМ. Преимуществами данного метода является высокая чистота получаемого продукта и относительно низкая температура процессов, что позволяет использовать более доступные конструкционные материалы оборудования, снижая себестоимость конечной продукции.
Опытное производство состоит из четырех технологических переделов: участок хлорирования, участок металлотермического восстановления, участок вакуумной дистилляции и плавки РЗМ и участок гидрометаллургического передела (переработки отходов). Получаемый на стадии металлотермического восстановления хлоридов РЗМ побочный продукт − хлорид лития − представляет собой востребованное соединение.
Для внедрения данного способа ученые, конструкторы и инженеры института создали уникальную установку хлорирования оксидов РЗМ хлоридом аммония с производительностью не менее 4 кг безводного хлорида РЗМ в сутки; установку литийтермического восстановления хлоридов РЗМ с возможностью отделения хлорида лития; высокотемпературную и высоковакуумную печь дистилляции металлов и отработали режимы работы на них.
Продукт – металлические РЗМ (Gd, Tb, Dy, Ho, Er) чистотой не менее 99,95% — может быть получен в виде металлической губки, слитков различной формы, дистиллята. Мощность опытно-промышленного производства рассчитана на выпуск до 60 кг товарной продукции в месяц. Технология может быть масштабирована в случае увеличения запросов от заказчиков. В России имеется множество потребителей данных металлов, но общий объем потребления небольшой, что позволит занять АО «Гиредмет» существенную долю на рынке.
В РЗМ иттриевой подгруппы заинтересованы отечественные производители магнитов и магнитных материалов, технология может быть адаптирована также для получения металлического неодима. Чистота полученного металла методом литийтермии выше, чем классическими методами кальцетермии и электролиза, что позитивно сказывается на качестве магнитов. В состав постоянных магнитов помимо основного компонента неодима также входят тербий и диспрозий. Внедрение технологии снижает уровень зависимости от импорта отечественных производителей магнитов и магнитных материалов.
Начальник лаборатории технологии синтеза галогенидных солей редких и редкоземельных элементов АО «Гиредмет», руководитель проекта Сергей Василенко отметил:
«Российские производители постоянных магнитов использует китайские металлы, так как Китай практически монополист на мировом рынке. Мы готовы предложить более чистые металлы по конкурентной цене. На опытном участке производим тербий, диспрозий, гадолиний, гольмий и эрбий, гибко учитывая дополнительные требований заказчиков – примесный состав, фасовка, форма и размеры кусков или слитков, осуществляя контроль каждой партии в нашем ИАСЦ. Изготовление нестандартных продуктов является приоритетным направлением технологии. Например, черновые РЗМ (губчатый металл) не представлены на рынке, при этом имеют ряд потребительских преимуществ для последующих переделов. Дистилляты РЗМ чаще всего продаются малыми партиями и стоимость на рынке их значительно выше себестоимости, полученной по данной технологии».
Проект «Разработка технологии получения металлических индивидуальных РЗМ иттриевой подгруппы (Gd, Tb, Dy, Ho, Er) чистотой не менее 99,95% из оксидов» выполнен в рамках Единого отраслевого тематического плана (ЕОТП) научно-технических работ, заказчиком выступило Частное учреждение по обеспечению научного развития атомной отрасли «Наука и инновации». В рамках программы ЕОТП выполняется большинство наиболее значимых научных исследований и разработок Госкорпорации «Росатом». В ближайшую пятилетку Россия намерена ослабить свою зависимость от импорта редкоземельных металлов. Внедрение технологии обеспечит производителей постоянных редкоземельных магнитов качественным отечественным сырьем, откроет новые возможности по изучению и внедрению магнитострикционных сплавов и сплавов с магнитоколорическим эффектом, а также позволит закрыть потребности ключевых отраслей промышленности в данной продукции.