Гранты по 1,2 млн рублей выиграли два учёных иркутского политеха

Сотрудники ИРНИТУ Александр Бурдонов и Андрей Тютрин стали обладателями грантов Президента России по 1,2 млн рублей каждый, которые ученые получат в течение двух лет на реализацию своих проектов.
Доцент кафедры обогащения полезных ископаемых и охраны окружающей среды Александр Бурдонов создает технологию переработки глиноземсодержащего смета (вторичный глинозем) от алюминиевых электролизеров методом фотометрической сепарации для использования в технологии первичного алюминия. Внедрение технологии планируется на предприятиях компании РУСАЛ.
«Научная новизна поставленной задачи заключается в разработке методов снижения техногенного воздействия крупнотоннажных металлсодержащих отходов на окружающую среду. Только на предприятии «Русал-Братск» ежемесячно образуется до 420 тонн глиноземсодержащих отходов, непригодных к использованию в процессе электролиза по причине существенного загрязнения глинозема солями железа и кремния, что значительно понижает технико-экономические показатели процесса электролиза. Глиноземсодержащие отходы имеют сложный химико-минералогический состав. В ходе фотометрической сепарации планируется использовать критерии контрастности оптических характеристик частиц минерального сырья, позволяющие установить принципиальную возможность разделения и очистки отходов от соединений железа и кремния. На этой основе будут разработаны методы переработки для возможности рециклинга«,- пояснил Александр Бурдонов.
Исследования, проведенные в рамках проекта, позволят достигнуть эколого-экономический эффект за счет снижения платы за негативное воздействие на окружающую среду, которая на данный момент превышает 1 млн рублей в год, а также затрат на строительство и эксплуатацию шламохвостохранилищ.
Как отмечает автор проекта, применение метода фотометрической (оптической) сепарации для вовлечения в электрометаллургию алюминия очищенного глиноземсодержащего продукта повысит экономическую эффективность предприятий.
При внедрении разрабатываемой технологии в производство, в перспективе на заводах ОК «РУСАЛ» в городах Красноярск, Саяногорск, Братск и Шелехов планируется создание новых рабочих мест, в том числе с привлечением высококвалифицированных специалистов.
Применение метода фотометрической (оптической) сепарации в будущем возможно для переработки других видов техногенного сырья, что снизит антропогенную нагрузку на окружающую среду.
Доцент кафедры металлургии цветных металлов Андрей Тютрин получил финансирование по гранту президента РФ на разработку технологии подготовки шихты из шламов газоочистки для производства кремния. Формулируя решаемую проблему, ученый подчеркнул, что накопленные отходы предприятий, производящих кремний и высококремнистый ферросилиций, представляет техногенную угрозу для близлежащих территорий.
Суммарное количество данных отходов часто превышает количество выпускаемого товарного металла в 1,1-1,3 раза, из общего количества пылевых выбросов достигает 900 кг на 1 т выплавляемого кремния. Большая часть техногенных отходов, накопленных на шламовых полях, представлена тонкодисперсной пылью (до 60% частиц меньше 1 мкм), которая имеет в своем составе свыше 80% диоксида кремния, относящегося к вредным веществам. Такая пыль практически нерастворима, она задерживается при вдыхании в организме человека, вызывая патологические изменения.
Одним из вариантов решения проблемы образования и накопления отходов кремниевого производства является разработка технологии их переработки путем возврата в процесс действующего предприятия в качестве сырьевой составляющей шихты с получением товарного продукта. Технологическая схема переработки шлама кремниевого производства будет включать несколько стадий — сгущение, сушку и окомкование шихты.
«В ходе реализации проекта в первый год будет проведен анализ состояния существующей производственной инфраструктуры, источников образования и объектов складирования шламов кремниевого производства на территории предприятия АО „Кремний“ ОК РУСАЛ» (г. Шелехов). Планируется отбор и подготовка проб мелкодисперсных отходов в электротермическом отделении завода и на шламовом поле. Образцы будут подробно изучены для установления свойств и состава отходов. Предстоит экспериментальное исследование процесса сгущения шлама. Серия экспериментов пройдет с использованием различных интенсификаторов процесса. Второй этап проект предполагает разработку метода окомкования шихтовых мелкофракционных материалов, включающих шлам кремниевого производства, пыль от обжига анодов, отсев кристаллического кремния и связующее. В качестве связующего могут выступать жидкое стекло, сульфитно-спиртовая барда, пыль электрофильтров алюминиевого производства«, — отмечает Андрей Тютрин.
По его информации, в рамках реализации проекта впервые будет проведено исследование закономерности влияния состава шихтовых компонентов, основу которого составляет шлам производства кремния и углеродсодержащие пылевые отходы от обжига анодов, на извлечение целевого продукта и изучены физико-химические превращения компонентов шихты при высокотемпературном процессе.
Внедрение создаваемой технологии позволит в первую очередь решить задачу максимального возвращения шлама газоочистки в процесс производства кремния. По результатам проекта будут разработаны рекомендации для АО «Кремний». В перспективе технологию можно применять также на заводах по производству ферросилиция и кремния на других предприятиях.
Таким образом, технология рециклинга отходов газоочистки кремниевого производства решит экологическую проблему и даст возможность переработки отходов, накопленных на шламовых полях с освобождением земель.
Кроме того, полученные результаты будут использоваться в образовательном процессе при подготовке магистров по направлению «Металлургия» при изучении курсов «Основы управления отходами», «Основы экологически чистого производства», «Новые направления в металлургии кремния» в виде новых лабораторных работ и практических занятий.