Российские ученые внедряют "зеленые" технологии в производство

Ученые Южно-Уральского государственного университета создали технологию безотходного производства, которая позволит избавиться от техногенных отходов в металлургии. Металлы будут восстанавливать из сплавов и повторно применять в производстве.

"Зеленые" технологии

Материаловедение - одно из трех приоритетных направлений развития Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) наряду с цифровой индустрией и экологией. Вот почему вуз реализует проекты по созданию и применению уникальных материалов и сплавов высокого качества, улучшению технологических процессов, утилизации отходов металлургического производства, опасных для окружающей среды.

Безотходное производство и экологичные технологии, внедрение которых обеспечивают защиту окружающей среды, - две наиболее важные тенденции в современной металлургии. Ученые по всему миру разрабатывают способы оптимизации технологических процессов и утилизации промышленных отходов, создают сорбенты, очищающие воду и почву. Занимаются этим и в ЮУрГУ. Тут, в частности, разработали технологию, позволяющую извлекать из отходов полезные компоненты для повторного применения.

Мелющие шары, изготовленные из восстановленных компонентов техногенных отходов. Фото: Виктория Матвейчук, Олег Игошин

"Основное направление нашей деятельности - это восстановление и переработка техногенных отходов, которые скопились за долгие годы металлургического производства по всему миру. Мы разрабатываем способы извлечения из этих отходов полезных компонентов, чтобы в дальнейшем использовать их. Восстанавливая металлы, мы производим из них продукты, применяющиеся в металлургии и нефтегазовой промышленности. Кроме того, мы занимаемся переработкой руд, из которых нельзя извлечь компоненты традиционными способами", - рассказывает заведующий кафедрой пирометаллургических процессов Политехнического института ЮУрГУ, кандидат технических наук, доцент Павел Гамов.

Из восстановленных металлов изготавливаются пропанты, гранулированный материал, применяемый в нефтегазовой промышленности для повышения эффективности отдачи нефтяных скважин. А кроме того, восстановленные металлы используют в производстве мелющих шаров для металлургии и горнодобывающей промышленности, с их помощью измельчают руды.

Из промышленных же отходов ученые университета предложили производить и сорбент, содержащий двухкальциевый силикат и способный поглощать из воды и почвы тяжелые металлы. Внедрением разработки в производство заинтересованы европейские индустриальные партнеры.

Хромированные детали. Фото: Виктория Матвейчук

Целью другого проекта вуза является создание новой экологичной и энергоэффективной технологии нанесения твердохромных покрытий. Сейчас, чтобы хромировать длинные заготовки (от 1 до 6 метров), используют огромные ванны с большим количеством вредного для здоровья человека хромового электролита. Южноуральские ученые предложили свой вариант решения проблемы и уже реализуют его: создают три установки с мобильными маленькими ваннами, в которых заготовки медленно обрабатываются по всей длине. Технология исключает контакт хромового электролита с окружающей средой, а кроме того, позволяет получать более качественные хромированные детали для судо- и машиностроения, нефтегазовой промышленности и металлургии.

Сорбент. Фото: Олег Игошин

Композиты и ферриты: ученые исследуют материалы нового поколения

Помимо уже упомянутых направлений разработок, в ЮУрГУ занимаются приоритетными направлениями материаловедения. Одно из них - применение и обработка композитных материалов. Так, ученые создали новую конструкцию пневмоцилиндра из сверхпрочных и легких материалов нового поколения. Корпус пневмоцилиндра из полимерных композитов (стекло-, углепластик и другие материалы) будет весить почти в три раза меньше, чем сопоставимый по прочности металлический. Это открывает перед изделием перспективы использования там, где особенно важен минимальный вес: в самолето- или ракетостроении, в надводном и подводном судостроении.

Среди наиболее перспективных материалов - графитопласт, получаемый из графита и полимерного связующего. Его преимущества - легкость (материал в 3 раза легче титана), высокая прочность, термоустойчивость и электропроводность. Сегодня графитопласт применяется в военной и гражданской авиации, производстве токосъемных элементов для электротранспорта. А уральские ученые создали модель технологического процесса, которая позволяет находить необходимые параметры обработки материала, чтобы получать из него высокопрочные изделия с заданными свойствами.

Кроме того, из стеклопластика ученые ЮУрГУ сконструировали маску электропоезда "Ласточка", эксплуатируемого РЖД. Новая конструкция кабины машиниста весит на 70 процентов меньше, чем металлическая, что повышает энергоэффективность транспортного средства.

Очень перспективны и междисциплинарные проекты ЮУрГУ в сфере материаловедения. Например, ученые исследуют функциональные свойства гексаферрита стронция, магнитного материала, который может быть использован в качестве функционального элемента в машино- и приборостроении. Эти монокристаллы интересны промышленности потому, что способны обеспечить высокий уровень качества конечного продукта, имеют более широкий спектр применений и минимальное количество дефектов.

Кроме того, ученые занимаются цифровизацией технологических операций, созданием математических моделей оборудования. Таким образом, многие проекты в ЮУрГУ реализуются на стыке трех приоритетных направлений развития вуза и отвечают современным и перспективным запросам производства.

На правах рекламы