Студенты КузГТУ предлагают «зелёные» решения для угольной и химической промышленности

Завершилась работа химическо-технологических направлений XVII Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных с международным участием «Россия молодая». Участники представили проекты, направленные на снижение экологического вреда, извлечение ценных ресурсов и упрощение технологических процессов.

Студентка третьего курса Кристина Белоусова провела эксперимент по извлечению лантана – редкоземельного металла, используемого в электронике, медицине и других сферах – из отходов углеобогащения. Эти отходы образуются при добыче и переработке угля и скапливаются в больших объёмах, загрязняя окружающую среду.

В работе использовался метод перколяционного выщелачивания. Это процесс, при котором через измельчённые отходы пропускают раствор кислоты, чтобы «вымыть» из них ценные элементы. В качестве выщелачивающего агента выступала серная кислота с разной концентрацией.

Наилучшие результаты были получены при использовании раствора серной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л, то есть умеренной крепости. Извлечение лантана достигло 96,1 %, что почти на 6 % выше по сравнению с менее концентрированным раствором.

При этом максимальное количество лантана удавалось извлечь в течение первых 6–11 часов после начала выщелачивания, после этого процесс замедлялся. Полученные данные помогут оптимизировать время работы установок и снизить затраты на электроэнергию.

Таким образом, внедрение подхода не только уменьшит экологический вред от отвалов, но и сделает производство редкоземельных элементов более доступным для промышленности.

Магистрант Дарья Осипцева предложила модернизировать систему очистки газов на производстве аммиачной селитры – важного удобрения и компонента для промышленности. Главная цель – сократить выбросы токсичных веществ, таких как аммиак и взрывоопасная пыль.

В своей работе Дарья проанализировала существующие методы очистки и представила два улучшения. Во-первых, необходимо заменить стандартные фильтры в скруббере – устройстве, которое «промывает» загрязнённый воздух жидкостью – на многослойные. Они лучше улавливают мелкие частицы пыли и пары аммиака за счёт комбинации материалов: полимерных волокон, стекловолокна и специальных прослоек, предотвращающих разбрызгивание.

Во-вторых, добавить дополнительный узел – скруббер-промыватель с циркулирующим раствором аммиачной селитры. Он снизит нагрузку на основную систему и повысит общую эффективность очистки.

По расчётам Дарьи, выбросы аммиака не будут превышать 0,2 кг на тонну продукции, а аммиачной селитры – 0,31 кг/т, что значительно ниже норм, установленных российским законодательством. Это не только уменьшит вред для экологии, но и сделает производство безопаснее для работников.

Третьекурсник Илья Гусаров предложил упрощённый способ определения кислотного числа в нефтяных маслах. Этот показатель нужен для оценки степени окисления масла и его коррозионной активности. Повышенная кислотность ускоряет разрушение металлических деталей и снижает срок службы оборудования.

Действующие стандарты предписывают использовать для проверки масел индикатор щелочной голубой 6Б, раствор которого готовится с применением токсичных растворителей вроде бензола. Иван предложил заменить его на более безопасный фенолфталеин, который также меняет цвет в зависимости от кислотности – например, розовеет в щелочной среде.

Студент провёл эксперименты с отработанным трансформаторным маслом и доказал, что новый метод даёт сопоставимые результаты. Погрешности в определении кислотного числа при использовании фенолфталеина составили от 0,001 до 0,003 мг КОН на грамм масла, что находится в пределах допустимых значений.

Ещё одно преимущество – меньший расход реагента. При анализе образцов масла Илья использовал всего 0,5 мл раствора фенолфталеина против 40 мл щелочного голубого 6Б. Таким образом, лаборатории могут применять новый метод без потери точности, но с экономией времени и денег.

В общей сложности участники секции «Химические технологии» подготовили свыше 50 научных статей. Молодые учёные обсуждали способы утилизации промышленных отходов, очистки сточных вод, усовершенствование составов полимерных материалов и методов газоочистки, разработки новых реагентов, реинжиниринг существующих технологических процессов и другие современные решения.