Матеріали, які роками накопичували як відходи, можуть виявитися джерелом цінної сировини для сучасних технологій. У породних відвалах, золі та вугіллі дослідники шукають елементи, які використовують в електроніці, акумуляторах та енергетичному обладнанні. Науковці Дніпровської політехніки разом із ДТЕК Енерго працюють над тим, щоб з’ясувати, наскільки їх вилучення можливе на практиці.
21 жовтня науковці університету та команда ДТЕК Енерго на чолі з генеральним директором Олександром Фоменком обговорили результати досліджень і подальші кроки співпраці. У центрі уваги – склад промислових матеріалів, технології їх перероблення та можливості застосування наукових розробок на підприємствах.
Що шукають дослідники
Меморандум між університетом і компанією передбачає спільну роботу над технологіями вилучення рідкісних і рідкісноземельних елементів. Серед компонентів, які планують досліджувати, – германій, літій, ванадій, титан, скандій, неодим і кобальт.
Вони мають різні властивості й застосування. Наприклад, літій і кобальт використовують у виробництві акумуляторів, а неодим – у потужних постійних магнітах для електродвигунів та генераторів. Доступність такої сировини впливає на розвиток сучасного виробництва.
Проте знайти цінний елемент у зразку – початок роботи. Потрібно визначити його концентрацію, зрозуміти, у якій формі він міститься в матеріалі та як його відокремити від інших складників. Далі – перевірити технологію, оцінити витрати енергії й реагентів, якість отриманого продукту та вплив перероблення на довкілля.
Відповіді на ці питання допоможуть визначити, які матеріали мають перспективу для промислового використання та які рішення варто розвивати далі.
Як поєднають цифрові моделі й лабораторні дослідження
Один із напрямів співпраці – створення тривимірних моделей відвалів. Для цього партнери планують застосовувати 3D-сканування, георадарні дослідження та дані дистанційного зондування. Вони допоможуть оцінювати обсяги, форму й внутрішню будову накопичень.
Лабораторні аналізи дадуть іншу частину інформації – про склад матеріалів і концентрацію цінних компонентів. Поєднання цих результатів із просторовими даними допоможе визначати перспективні ділянки для подальших досліджень. Геологічну та технологічну інформацію планують збирати у спільних геоінформаційних базах даних.
Меморандум також передбачає створення в Дніпровській політехніці спільної лабораторії оптико-емісійного аналізу. У ній досліджуватимуть зразки відвальної маси, золи виносу, вугілля та інших матеріалів, щоб точно визначати їхній елементний склад. На ці дані науковці спиратимуться під час розроблення та перевірки технологій вилучення.
ДТЕК Енерго надаватиме зразки, доступ до промислових майданчиків і технічної документації, а також визначатиме практичні завдання, які потребують наукового розв’язання. Університетська команда проводитиме дослідження, аналізуватиме результати та готуватиме рекомендації щодо застосування розробок на виробництві.
Чому ця робота на часі
Пошук додаткових джерел цінних елементів сьогодні важливий для багатьох країн. Як пояснює Міжнародне енергетичне агентство у звіті Rare Earth Elements, рідкісноземельні елементи потрібні для енергетичних технологій, сучасної електроніки, аерокосмічної та інших галузей. Водночас їхні ланцюги постачання зосереджені в обмеженому колі країн, що створює ризики для виробників.
Європейський Союз підтримує розвиток власного видобування, перероблення та повторного використання критичної сировини. Європейський акт про критичну сировину, зокрема, заохочує отримання цінних компонентів із відходів видобувної промисловості. Це один зі способів зменшувати залежність від окремих постачальників.
Над вилученням рідкісноземельних елементів із золи та шлаків працюють і національні лабораторії Міністерства енергетики США. Їхні розробки проходять шлях від лабораторних випробувань до підготовки до промислового застосування. Для кожного виду сировини потрібно перевіряти, які методи працюють і за яких умов їх доцільно використовувати.
Співпраця Дніпровської політехніки та ДТЕК Енерго стосується українських матеріалів і конкретних умов їх перероблення. Для України це можливість отримувати цінні елементи з промислових відходів і розвивати власні технології їх вилучення. Екологічний ефект також потрібно дослідити – з урахуванням усього процесу та поводження із залишками після перероблення.
Від наукового завдання до виробництва
Програма візиту охопила кілька пов’язаних напрямів роботи університету. До неї увійшли Центр переробки та збагачення мінеральної і техногенної сировини, кафедра гірничої інженерії та мінеральних ресурсів, R&D-лабораторія EDS Ukraine, інноваційний хаб ДТЕК «Дніпровські електромережі», лабораторії мехатроніки та робототехніки, автоматизованого електропривода, сервоприводів і систем керування рухом.
Таке поєднання має практичний сенс. Щоб перейти від аналізу зразка до виробничого процесу, потрібні знання про мінеральну сировину, способи її збагачення й перероблення, обладнання та керування його роботою. Партнерство дає змогу залучати до спільного завдання фахівців різних спеціальностей.
Ширше коло інтересів університету та компанії охоплює гірництво, енергетику, видобування і збереження територій. Дослідження цінних елементів у промислових матеріалах – конкретний напрям, у якому виробничий досвід партнерів поєднується з науковими компетенціями Дніпротеху.
Університетська команда може перевіряти свої розробки на матеріалах підприємств, а компанія – отримувати обґрунтовані відповіді на практичні питання. З такої спільної роботи й починається шлях технології до виробництва.
Прес-служба НТУ «Дніпровська політехніка»
