Итоги работы Института химии Кольского научного центра РАН в 2024 году

2024 год для Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И.В. Тананаева КНЦ РАН выдался плодотворным. Об основных итогах научно-организационной деятельности института рассказал на отчетной сессии ученого совета его директор Иван Тананаев.

По государственному заданию институт проводил фундаментальные исследования по четырем темам НИР в рамках выполнения государственных заданий. Как подчеркнул Иван Гундарович, полученные результаты соответствуют с приоритетными направлениями научно-технологического развития Российской Федерации (НТП), утвержденными указом президента Владимира Путина. Ученые занимаются разработкой эффективных технологий природного и техногенного сырья Кольского полуострова и создания на их основе материалов с заданными свойствами. Они исследовали закономерности формирования физических характеристик кристаллических и керамических функциональных оксидных материалов на основе ниобия, тантала, редкоземельных и щелочных металлов, получают функциональные материалы металлотермическими, химическими и электрохимическими методами, разрабатывают научные основы глубокой переработки техногенных отходов и промежуточных продуктов предприятий для получения на их основе строительно-технических материалов и металлсодержащей продукции.

Рациональное использование природных ресурсов – важнейшая и традиционная тематика ИХТРЭМС. Его специалисты разработали новые эффективные подходы к совместной переработке различных видов титано-редкометалльного сырья и техногенных отходов, содержащих перовскит и сфен, обеспечивающие полноту использования при минимальном количестве отходов. Запатентованная технология совместной переработки титано-кальциевых концентратов может быть распространена на аналогичные сырьевые объекты. Разработан новый подход к разложению сложного комплексного сырья – лопаритового концентрата. При этом сорбционная конверсия в растворах минеральных кислот является экологически безопасной и дает минимум отходов.

В институте впервые комплексно исследован процесс переноса электрона в расплавленных солях – результаты можно использовать при разработке пирохимической технологии обращения с отработавшим ядерным топливом. Кроме того, разработан новый способ получения высокодисперсных двойных фосфатов лития и переходного металла с электрохимическими характеристиками на уровне мировых аналогов. Начались исследования и по поиску новых натрий-ионных электродных материалов.

В институте химии была впервые выращена серия кристаллов уникального материала – «черного» LiNbO₃ – для создания устройств акустоэлектроники и голографических изображений. Так же впервые на основе анализа спектров комбинационного рассеяния света керамических твердых растворов структуры перовскитов разработан метод предсказания высокотемпературной суперионной проводимости в кристаллических соединениях.

По теме глубокой переработки сырья ученые ИХТРЭМС разработали экстракционную технологию извлечения железа из хлоридных растворов при переработке медно-никелевого и никелевого сырья для обеспечения дополнительной продукции на производстве. Новшество ускоряет процесс экстракции окисленной формы железа в 10-20 раз!

Отдельно Иван Гундарович рассказал о том, как происходит работа над созданием новых материалов. Проведены исследования по поиску вариантов интенсификации процесса восстановления и возможности получения магниетермических порошков тантала, синтезированы и запатентованы нанодисперсные порошки двойных карбидов вольфрама и молибдена при использовании гексана в качестве источника углерода – этот способ является более простым и безопасным. Интересно, что двойные карбиды вольфрама и молибдена применяются для производства специальных и твердых сплавов, компактного металла, изделий порошковой металлургии и многого другого.

В части создания строительных материалах: в ОТСМ ИХТРЭМС разработали составы и способы получения побочных продуктов переработки апатито-нефелиновых и эвдиалитовых руд с применением кремнеземсодержащих отходов Кольского полуострова. При введении модифицированныз добавок полученные пеноматериалы соответствуют нормативным требованиям, предъявляемым к строительным теплоизоляционным материалам и изделиям, их можно использовать в строительстве и реконструкции зданий.

Институт химии постоянно работает над внедрением новейших методов и подходов к реализации научных исследованиях. В прошедшем году были внедрены технологии искрового плазменного спекания для синтеза мембран в виде высокоплотных керамик литий-ионных электродных материалов; молекулярной динамики для оценки корреляции свойств расплава при электрорафинировании титана, метод дифракции синхронного излучения рентгеновских лучей для детального исследования фазообразования титаната стронция и иттрия со структурами перовскита и пирохлора, направленных на создание перспективных радиоизотопных термоэлектрических генераторов. Введена в строй установка флюидной экстракции для получения дисперсных электродных материалов.

Всего в 2024 году ученые ИХТРЭМС работали по 12 грантам.

– Интересно, что Мурманская область в этом году дала нам денег больше, чем РНФ, – сказал Иван Тананаев. – Мы выиграли интересный грант на финансовое обеспечение затрат, связанных с оборудованием рабочего места для трудоустройства инвалида от Минтруда Мурманской области. Были и именные стипендии от губернатора Андрея Чибиса молодежи, награды за победы в конкурсах научных работ.

Наши ученые по работе над грантами получили интересные керамические материалы и катализаторы, работали над проблематикой люминофоров, обосновали и разработали новые методы получения полифазных продуктов с заданными свойствами из отходов апатит-нефелинового и медно-никелевого производств региона, функциональных материалов электронной техники на основе редкоземельных и редких металлов Кольского полуострова.

Работу по договорам институт вел с самыми разными предприятиями, наиболее крупные из которых – АО «Апатит», ГМК «Норильский никель», АО «Аркминералресурс», «Ростех» и другие. Но основной заказчик института – АО «Кольская ГМК», для которого разрабатываются новые экстракционные переделы руд со снижением потерь цветных и благородных металлов, а также идет изучение шлаков для практического их применения вместе с Институтом проблем промышленной экологии Севера. Химики принимают активнейшее участие в работах по освоению Африкандского месторождения и по переработке его перовскита.

Иван Гундарович отдельно выделил договорные работы института с высокотехнологичными компаниями: это и технология выращивания специальных кристаллов, и получение титановых материалов.

– Результаты ведут к производству материалов двойного назначения и могут быть использованы для военно-промышленного комплекса, что сегодня чрезвычайно актуально, – подчеркнул он.

Объем работы ученых всегда измеряется числом статей. В 2024 году публикационная активность сотрудников ИХТРЭМС выросла. Всего опубликована 281 статья, что означает кратное перевыполнение госзадания по публикациям. Кроме того, вышли в свет пять монографий и две главы в научных изданиях, получено шесть патентов, создано ноу-хау.

Если говорить о личных достижениях сотрудников ИХТРЭМС, то в течение года защитила диссертация Татьяна Иванова. В научной школе Ивана Тананаева было подготовлено две докторские работы. В аспирантуре КНЦ РАН обучается восемь аспирантов-химиков, в магистратуре научного центра по образовательной программе «Неорганическая химия» – пять человек. 33 сотрудника ИХТРЭМС заняты преподавательской деятельностью в университетах не только области и страны, но и за рубежом!

Достижениями года Иван Тананаев назвал и две крупные конференции, которые провел институт. Это Всероссийская научно-техническая конференция молодых ученых, специалистов и студентов вузов «Научно-практические проблемы в области химии и химических технологий», а также «Арктический семинар по электрохимии редких металлов» совместно с ИВЭ УрО РАН.

Институт живет не только научной работой. Были проведены интересные культурно-образовательные мероприятия в масштабе всего Кольского научного центра: открытое заседание Ученого совета в память 120-летия академика РАН И.В. Тананаева, День рождения института с вернисажем сувенирных и творческих поделок, выполненных сотрудниками института, научно-популярный квест в день Дня химика-2024, разнообразные образовательные программы с привлечением студентов МАУ и школ Апатит и Кировска. Актовый зал института не пустовал.

В заключение доклада директор поделился сведениями почти бытовыми, а именно – о ремонтах в главном здании института 1967 года постройки. Был частично отремонтирован его фасад, переоборудован техблок, заменены воздуховоды вентиляции на техническом этаже, косметически отремонтированы 10 кабинетов, установлены новые окна. Но главное – прошли масштабные работы по утилизации химических реагентов и списанного оборудования, утилизировано более трех тонн неликвидных веществ и более 100 единиц научного оборудования.

И еще одно важное достижение института 2024 года: прошел аттестацию Кольский испытательный центр строительных материалов и изделий, который провел за отчетный период лабораторные испытания строительных материалов для 19 организаций!