АКСИОНИТ селективные ионообменные смолы для извлечения редкоземельных, драгоценных металлов

1. АО «Аксион – Редкие и
Драгоценные Металлы»
Сорбционные технологии и
ионообменные смолы для
извлечения редкоземельных,
драгоценных и радиоактивных
металлов

2. ИНФОРМАЦИЯ О КОМПАНИИ «АКСИОН-РДМ»
2
5 лет на рынке, резидент Ядерного Кластера «Сколково»1
2
3
Инвестор - УК «Биопроцесс Кэпитал Партнерс»
Разрабатываем и производим селективные
ионообменные смолы AXIONIT для сорбции In, Sc, РЗМ,
Cs, драгоценных металлов
4
Поставляем комплексные технологические решения,
основанные на селективной сорбции
Стратегический партнер – ООО «Пермская хим. компания»
5

3. АКСИОН-РДМ: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНЖИНИРИНГ
ПОЛНОГО ЦИКЛА
3
Анализ технологической цепочки
Разработка, адаптация* и
тестирование
ионообменных смол
Инжиниринг
производственного
процесса, опытно-
промышленные
испытания
Поставка смол, создание
и совместная
эксплуатация бизнеса по
извлечению металлов**
Интеграция
технологического
решения в
производственную
цепочку
* - при необходимости, ** - в случае партнерства для запуска нового бизнеса

4. Последовательность разработки специализированных
ионообменных смол
4
Шаг 1. Выбор химического функционала сорбента
Шаг 2. Выбор структуры матрицы (полимерного каркаса) сорбента
Шаг 3. Выбор реакционной схемы синтеза
Ионообменные смолы
Катиониты Аниониты Смешанные
(амфолиты,
комплекситы,
хелатирующие),
редокситы
Сильно-
кислотные
Слабо-
кислотные
Сильно-
кислотные
Слабо-
кислотные
Импрегнаты,
ТВЭКСы
AXIONIT
VPA
AXIONIT
Pd Sorb
AXIONIT
MND 50,
MND 40TAXIONIT
Эко-10,
NP
AXIONIT
RCs

5. Применение селективных смол AXIONIT
5
Для Росатома Для гидрометаллургии
1. ИЗВЛЕЧЕНИЕ АМЕРИЦИЯ И
ЕВРОПИЯ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ
СРЕД
2. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПЛУТОНИЯ ИЗ
АЗОТНОКИСЛЫХ СРЕД
3. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЦЕЗИЯ ИЗ
КУБОВЫХ АЭС
1. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПАЛЛАДИЯ ИЗ
СЕРЕБРЯНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА
2. ИЗВЛЕЧЕНИЕ РЗМ ИЗ
ОТРАБОТАННЫХ РАСТВОРОВ
NH4NO3
3. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИНДИЯ ИЗ
СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ

6. ПОРТФЕЛЬ СМОЛ AXIONIT
6
Название Назначения
Коэффициент
распределения
Емкость,
мг-экв/г
Аналог
Эко-10 сумма РЗЭ
Kd > 103 (к РЗЭ и
актиноидам)
1,8-2,3
Lewatit TP 260,
Purolite S950
MND 40T
группа тяжелых
РЗЭ, Am-241
Kd > 103 (к
среднетяжелым РЗЭ
(Eu-Lu))
0,6-0,8
DGA Resin
(Eichrom)
NP In, Sc Kd > 103 4,0-6,0 Purolite S955
VPA Th, Pu Kd > 103 4,8
Reillex HPQ,
ВП-1Ап
RCs Cs
Kd = 103 в 1 M NaNO3,
рН=12
0,1
Duolite CS-100,
Amberlite XAD
761
Pd Sorb Pd Kd = 103 – 104 6,0 Reillex 425

7. AXIONIT MND 50, 40Т
7
ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ СМОЛЫ
• извлечение РЗЭ, Am-241
СРЕДА ПРИМЕНЕНИЯ
• растворы азотной кислоты
СЕЛЕКТИВНОСТЬ
• к средне-тяжелым РЗЭ (Eu-Lu) (Kd > 103)
ОБМЕННАЯ ЕМКОСТЬ
• 250 г-экв/м3 (0,8 мг-экв/г);
ДЕСОРБЦИЯ
• карбонат аммония, 0,01 M HNO3.
БЛИЖАЙШИЕ АНАЛОГИ
• DGA Resin (Eichrom, Triskem)
N,N,N’,N’-тетра-н-октиламид
дигликолевой кислоты

8. Зависимость обменной ёмкости AXIONIT MND 40T
от концентрации HNO3
*
8
Зависимость статической емкости (CE) сорбента AXIONIT MND 40T
от концентрации HNO3 по ионам: 1 – Eu3+; 2 – Th4+; 3 – UO2
2+; 4 – Fe3+
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0 1 2 3 4 5 6 7
CHNO3, моль/дм3
СЕ, ммоль/г
1
2
3
4
*По результатам испытаний в лаборатории хроматографии радиоактивных элементов
ИФХЭ РАН под рук. д.х.н. Милютина В.В.

9. Выходные кривые сорбции европия
на AXIONIT MND 50 и MND 40 T *
9
Выходные кривые сорбции европия из азотнокислого раствора на сорбенте
AXIONIT MND 50 (кривые 1-3) и AXIONIT MND 40Т (кривые 4-6)
в многоцикличном режиме. Кривые 1,4 – 1-й цикл; 2,5 – 2-й цикл; 3,6 – 3-й цикл
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300
V, k.o.
С/Со
1
2
3
4
56
*По результатам испытаний в лаборатории хроматографии радиоактивных элементов
ИФХЭ РАН под рук. д.х.н. Милютина В.В.

10. Выходные кривые десорбции европия
с AXIONIT MND 50 и MND 40 T *
10
Выходные кривые десорбции европия с AXIONIT MND 50 (кривые 1 и 2)
и AXIONIT MND 40T (кривая 3). Состав элюента: 0,01 моль/дм3 HNO3 (кривые 1 и 3);
10 г/дм3 ДТПА, рН=7,0 (кривая 2)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
0 10 20 30 40 50 60
V, к.о.
С, г/дм3
1
2
3
•По результатам испытаний в лаборатории хроматографии радиоактивных элементов
ИФХЭ РАН под рук. д.х.н. Милютина В.В.

11. Выходные кривые сорбции 152Eu
11
•По результатам испытаний в лаборатории хроматографии радиоактивных элементов
ИФХЭ РАН под рук. д.х.н. Милютина В.В.
1
10
100
1000
10000
0 500 1000 1500
V, к.о.
Коч
1
2
Выходные кривые сорбции 152Eu из модельного раствора на сорбентах:
1 – BAU-1M-50%; 2 – AXIONIT MND 40Т
Состав модельного раствора (г/л): HNO3 – 346; Fe3+ – 0,2; Ni2+ – 0,1; Cr3+ – 0,1; Al3+ – 2,0;
Eu3+ – 0,0005; Th4+ – 0,0015, 152Eu ~105 Бк/дм3

12. Использование AXIONIT MND 50 для извлечения
америция из азотнокислых среднеактивных отходов химико-
металлургического производства ФГУП «ПО «Маяк»
12
В ходе испытаний в ФГУП «ПО «Маяк»
установлено:
1. AXIONIT MND 50 является стабильным
материалом в динамическом режиме сорбции
(активный компонент не смывается с зерна
матрицы при пропускании 1200 к.о. 5 М HNO3).
2. Kd(Am) и Kd(Pu) максимальны при
концентрации HNO3 5M и 5-7 М.
3. Десорбция америция – р-р ДПТА.
4. При насыщении сорбента Am до 4,0-6,0 г/л
концентрация Am в фильтрате не превышает
30 мкг/л.
5. Рекомендовано использовать сорбент для
извлечения Am в рамках 2-стадийной
технологии извлечения Pu и Am.

13. AXIONIT VPA
13
ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ СМОЛЫ
• извлечение тория, плутония из азотнокислых сред
СРЕДА ПРИМЕНЕНИЯ
• сильнокислые растворы азотной кислоты
СЕЛЕКТИВНОСТЬ
•к Th (Kd > 103) в 6-7 М HNO3
ОБМЕННАЯ ЕМКОСТЬ
• до 1600 г-экв/м3 (4,8 мг-экв/г);
ДЕСОРБЦИЯ
• раствор HNO3 < 2 М
БЛИЖАЙШИЕ АНАЛОГИ
• Reillex HPQ (Vertellus Specialities), ВП-1Ап (ВП-3Ап)

14. Зависимость статической обменной емкости (СОЕ) по торию от
концентрации HNO3 для AXIONIT VPA*
14
* По результатам испытаний в ИФХЭ РАН
0
20
40
60
80
100
120
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00
C HNO3, M
Em, мг/г

15. Характеристики AXIONIT VPA
15
Наименование показателя
Норма по
ОСТ 95.291.79
на ВП-1Ап
AXIONIT VPA
Гранулометрический состав:
массовая доля рабочей фракции, %, не менее
размер зерен в воздушно-сухом состоянии, мм
85
0,315-1,25
98
0,315-1,2
Массовая доля влаги, % 30-70 58
Удельный объем набухшего анионита в
дистиллированной воде, см3/г, не более
3,5 3,1
Полная обменная емкость (ПОЕ) по хлор-иону,
мг-экв/г, не менее
4,3 5,6
Емкость по сильноосновным группам (ЕСОГ), мг-
экв/г, не менее
3,7 4,8
Удельная поверхность, м2/г, не менее 10 17
Механическая прочность, %, не менее 85 90
Убыль в массе, %, не более 12 Соотв.
Винилпиридиниевый анионит марки AXIONIT VPA по своим сорбционным
характеристикам по отношению к Th может рассматриваться, как замена
выпускавшихся ранее аниониту марки ВП-1Ап

16. AXIONIT RCs
16
ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ СМОЛЫ
• извлечение цезия и радионуклида цезий-137
СРЕДА ПРИМЕНЕНИЯ
• Щелочные растворы, рН > 8
СЕЛЕКТИВНОСТЬ
• Kd(Cs) = 103 в растворе 1 M NaNO3, рН=12
ОБМЕННАЯ ЕМКОСТЬ
• 16 мг/г (0,1 мг-экв/г)*
ДЕСОРБЦИЯ
• 0,5 М минеральная кислота (соляная, азотная)
БЛИЖАЙШИЕ АНАЛОГИ
• Duolite CS-100 (Dow Chemical), Amberlite XAD 761
(Amberlite), Термоксид-35
*Состав раствора, г/л: NaOH -120; NaNO3 -41,1; NaNO2 -52,5; Al(NO3)39H2O -
83,3 (6,0 по Al); Na2SiO39H2O - 2,52 (0,53 по SiO2); NaCl – 1,65; Na2SO4 -11,37;
K2CrO4 -4,47; CsNO3 -0,0733 (0,050 по Cs).

17. Зависимость коэффициента распределения (Kd) 137Cs
для AXIONIT RCs от рН равновесной жидкой фазы *
1,0E+00
1,0E+01
1,0E+02
1,0E+03
1,0E+04
1,0E+05
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0
рН
Kd, см3
/г
17
* По результатам испытаний в ИФХЭ РАН

18. Сравнение AXIONIT RCs по селективности к цезию*
Тип сорбента Производитель Химическая основа
Значения Kd
137Cs, см3/г из
модельного раствора:
№1 №2
ФРС (прототип) ИХ ДВО РАН
Резорцин-
формальдегидная 2,4×103 4,4×103
ФРС (темплат) ИХ ДВО РАН
Резорцин-
формальдегидная 882 3,8×103
ФРС (Rb) ИХ ДВО РАН
Резорцин-
формальдегидная 6,0×103 938
AXIONIT RCs ЗАО "Аксион-РДМ"
Резорцин-
формальдегидная 1,5×104 1,2×103
Duolite CS-100 DowChemical (США)
Фенол-
формальдегидная - 53
Amberlite XAD 761 Amberlite (США)
Макросетчатая
полистирольная 232 59
ФФС- 1.4/0.7
Нижне-Тагильский
НПО «Пластмассы»
Фенол-
формальдегидная
104 15
Термоксид-35
ЗАО НПФ
«Термоксид»
Ферроцианидная на
носителе ZrO2 - 4,6×104
1) Раствор №1, г/дм3 (моль/дм3): NaNO3 – 331 (3,9); NaOН – 4,0 (0,1);
2) Раствор №2, г/дм3(моль/дм3): NaNO3 – 300 (3,5); KNO3 – 42 (0,4); NaOН – 4,0 (0,1).
18* По результатам испытаний в ИФХЭ РАН

19. ОБЪЕМ: 90-95%
ПРИБЫЛЬ: 5-10%
ОБЪЕМ: 5-10%
ПРИБЫЛЬ: 90-95%
AXIONIT для рынка редкоземельных металлов
Y La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Sc
 Соотношение отдельных РЗМ в
добываемом сырье не согласуется с
уровнем коммерческого спроса
 Ключевой проблемой является
низкая селективность процессов
обогащения руд /экстракции
 1/3 получаемых РЗЭ продаются ниже
себестоимости.
19

20. AXIONIT NP
20
ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ СМОЛЫ
• извлечение индия, скандия
СРЕДА ПРИМЕНЕНИЯ
• сернокислые растворы выщелачивания
вельц-оксидов, сульфатные растворы
СЕЛЕКТИВНОСТЬ
• индий, скандий из сильнокислых сред (Kd > 103)
ОБМЕННАЯ ЕМКОСТЬ
• 1300-2000 г-экв/м3 (4,0-6,0 мг-экв/г)
ДЕСОРБЦИЯ
• растворы карбоната аммония, соляной кислоты
БЛИЖАЙШИЕ АНАЛОГИ
• Purolite S955

21. Сравнительные данные по извлечению индия из
растворов выщелачивания вельц-оксидов
21
Производитель Purolite Cybber Dow
Аксион-
РДМ
Наименование
исследуемого
сорбента
Purolite
S957
Purolite
S930
СФ-5
Cybber
CRX
КФП-12
Amberlite
IRC748
AXIONIT
NP
Емкость (In), г/кг 12 9 8 8 25 8 38
Выходная кривая сорбции индия
в динамических условиях (У.Н. = 3 К.О./ч)*
Кривая десорбции индия раствором HCl
(У.Н. = 1 К.О./ч)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0 20 40 60 80 100 120 140 160
К.О.
с(In),г/л
AXION НФ19
V,
V,
* Концентрации элементов в исходном растворе, г/л: In - 0,2552; Zn – 33; Fe - 15,822;
Cd - 0,618; Cu - 3,8; Sb - 0,086; As - 0,841; Al - 1,047; Si - 0,8.

22. AXION-ЭКО-10
22
ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ СМОЛЫ
• извлечение суммы редкоземельных элементов
СРЕДА ПРИМЕНЕНИЯ
• азотнокислые технологические растворы с высокой
концентрацией NH4NO3
СЕЛЕКТИВНОСТЬ
• к РЗЭ и актиноидам (Kd > 103)
ОБМЕННАЯ ЕМКОСТЬ
• 800-1000 г-экв/м3 (1,8-2,3 мг-экв/г по РЗМ)
ДЕСОРБЦИЯ
• раствор комплексона
БЛИЖАЙШИЕ АНАЛОГИ
• Lewatit TP 260, Purolite S950

23. Извлечение суммы РЗЭ
из отработанных нитратных растворов ОАО «Акрон»
23
Результаты извлечения РЗЭ в динамических
условиях из нитратного раствора аммиачной
селитры ОАО «Акрон»*
*Состав раствора (в % масс.): NH4NO3 - 18,6; HNO3 – 2;
TREO – 0,025-0,026; ТБФ – 0,03; остальное – вода.
Показатели 1 цикл 2 цикл
Скорость фильтрования,
К.О./ч
16 8,5
ДОЕ по TREO, г-экв/м3 504 905
ПДОЕ по TREO, г-экв/м3 1000 1041
ПОЕ по TREO, г-экв/г 2,3 2,4
Эффект десорбции 94 100

24. AXIONIT Pd Sorb
24
ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ СМОЛЫ
• извлечение палладия из серебряного электролита
СРЕДА ПРИМЕНЕНИЯ
• азотнокислые среды
СЕЛЕКТИВНОСТЬ
• высокая (Kd = 103 - 104) к комплексам палладия
ОБМЕННАЯ ЕМКОСТЬ
• 1800 - 2000 г-экв/м3 (6,0-6,6 мг-экв/г)
ДЕСОРБЦИЯ
• 3 М раствор аммиака
БЛИЖАЙШИЕ АНАЛОГИ
• Reillex 425 (Vertellus Specialities), ВП-3п

25. Иcпользование AXIONIT Pd Sorb для очистки
серебряного электролита в аффинаже серебра
25
Кривая десорбции палладия
3М водным раствором NH3 (0,5 К.О./ч)
Выходная кривая сорбции палладия
в динамических условиях (У.Н. = 1К.О./ч)*
0
50
100
150
200
250
300
350
0 20 40 60 80
с(Pd),мг/л
V, К.О.
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 2 4 6
с(Pd),мг/л
V, К.О.
*Состав исходного электролита (нитрат серебра): Ag+ - 287 г/л; Pd2+ - 0,36 г/л

26. Интеллектуальная собственность
26
4 патента РФ:
 Патент РФ 2515455 «Способ получения селективного к
редкоземельным металлам ионообменного материала».
Дата приоритета 29.07.2012.
 Патент РФ 2560361 «Способ получения
комплексообразующего сорбента для селективного
извлечения индия». Дата приоритета 29.07.2012.
 Патент РФ 2521379 «Способ получения сорбента для
селективного извлечения ионов цезия». Дата приоритета
13.02.2013.
 Патент № 2531916 «Способ получения сорбента для
селективного извлечения ионов скандия». Дата
приоритета 26.04.2013.
На этапе экспертизы 2 заявки на патенты РФ и заявка на
товарный знак.
На основе заявки РСТ WO2014021734 «METHOD FOR
PRODUCING A COMPLEX-FORMING SORBENT FOR SELECTIVE
EXTRACTION OF INDIUM» поданы заявки в национальные
патентные ведомства США, Индии, Китая, ЕС.
Готовится к запуску процедура перевода на нац. фазы
заявки WO2014175771 «METHOD FOR PRODUCING A
SORBENT FOR SELECTIVE RECOVERY OF SCANDIUM IONS»

27. Аксион – Редкие и
Драгоценные Металлы
АО «АРДМ»
Тел.: +7-912-499-47-71
Факс: +7 (342) 253-07-69
E-mail: axion.rnm@gmail.com
Сайт: www.axion-rnm.com
Адрес: 614034, г. Пермь,
ул. Воронежская, 56
Готовы встречаться и открыто
предметно обсуждать конкретные задачи
для выработки эффективного решения
извлечения целевого металла