Ученые Политехнического института ЮУрГУ выиграли грант в размере 3 млн. рублей в рамках исследования «Селективное восстановление металлов водородом из ильменит-титаномагнетитовой руды Медведевского месторождения». Исследование позволит расширить сырьевую базу металлургического производства и снизить экологическую нагрузку на регион за счет комплексной переработки руды без образования техногенных отходов.
Проект ученых Политеха кафедры «Пирометаллургические и литейные технологии» относится к стратегическому проекту «Экосреда постиндустриальной агломерации» программы «Приоритет 2030». Исследование предполагает использование водорода в качестве восстановителя для селективного (то есть избирательного) извлечения металлов из ильменит-титаномагнетитовой руды Медведевского месторождения. Извлечение металлов проводится с целью исследования термодинамических и кинетических параметров, а также процессов, протекающих при восстановительной реакции.
«Актуальность нашего проекта можно рассматривать с нескольких сторон. Во-первых, наше исследование позволит расширить сырьевую базу металлургического производства за счет вовлечения в переработку неиспользуемых руд. Во-вторых, позволит существенно снизить экологическую нагрузку на регион за счет комплексной переработки руды без образования техногенных отходов или углеродного следа. И, наконец, это позволит нам получать востребованные продукты металлургического производства. Поэтому выявление параметров и механизма селективного восстановления металлов из ильменит-титаномагнетитовых руд водородом несомненно актуальная научная задача на сегодняшний день», – объясняет Павел Гамов, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Пирометаллургические и литейные технологии».
Медведевское месторождение находится рядом с городом Златоуст, однако на сегодняшний день не используется, так как отсутствуют технологии, позволяющие извлекать все ценные элементы, – железо, титан и ванадий. При комплексной переработке руды возможно извлекать не только железо и ванадий, но и получать ценный и востребованный продукт – диоксид титана, который необходим для лакокрасочной промышленности. Использование водорода в качестве восстановителя позволит организовать экологически чистое производство, так как единственный отход такого производства – водяной пар. Также такая технология позволит получать дефицитный для Российской Федерации концентрат диоксида титана с более высоким содержанием ведущего оксида, по сравнению с использованием карботермических технологий.
Уже проведены работы по исследованию химического и фазового составов рудных зерен. Проводятся термодинамический расчет процесса восстановления и подготовительные работы по выделению из руды двух концентратов – ильменитового и железо-ванадиевого.
В рамках работы над проектом планируется получить сведения о температурах начала восстановления металлов водородом, а также сведения о механизме и кинетике протекания реакции восстановления. Полученные сведения позволят сформировать представления об интервалах температур для селективного извлечения металлов из кристаллической решетки комплексного оксида. Также сведения помогут создать технологии, основанные на оценке влияния физико-химических факторов (температуры, давления, расхода газа, пористости материала, кристаллохимических превращениях и т. д.), которые позволят выявить «рычаги» воздействия на технологический процесс.
«Я полагаю, что участие в конкурсах грантовой поддержки обязательно для всех ученых и их научно-исследовательской деятельности. Конкурсный отбор проектов грантовой поддержки стимулирует подготовку качественной заявки с четким планом работ. В ходе подготовки генерируются новые идеи, которые можно реализовать в рамках проекта. Когда Фонд поддерживает вашу заявку, проект получает финансирование, которое можно потратить на покупку необходимого оборудования и расходных материалов. Конечно же, поддержка улучшает материальное положение самих ученых. Поэтому своим коллегам-ученым посоветую: генерируйте идеи, которые будут интересны и вам, и промышленности, – тогда вас точно поддержат!» – комментирует Павел Гамов.
Исследование материалов, полученных в ходе лабораторных экспериментов, проводятся методами оптической и электронной микроскопии с использованием микрорентгеноспектрального анализа, а также используется рентгенофазовый анализ для исследования выделяющихся фаз в процессе восстановления и подсчета степени металлизации.
Материалы исследований будут опубликованы в научно-техническом и научно-производственном журнале «Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия» (индексируется в базе данных Скопус и РИНЦ), в журнале «Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации» (индексируется в базе данных РИНЦ), а также в журнале «Черные металлы» (индексируется в базе данных РИНЦ).
Южно-Уральский государственный университет – это университет трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ), который призван решить задачи национального проекта «Наука и университеты».