В научно-исследовательской лаборатории (НИЛ) «Физико-химические исследования металлургических процессов» иркутские политеховцы выполняют эксперименты для ведущих компаний мира, грантовые проекты и выпускные квалификационные работы. Научным руководителем подразделения является заведующая кафедрой металлургии цветных металлов Института высоких технологий, профессор Нина Немчинова.
Лабораторию основали в 2012 году в рамках программы развития национального исследовательского университета (НИУ). Она специализируется на исследовании металлургических процессов и разработке путей их оптимизации, антикоррозионной защите оборудования, а также исследованиях микроструктуры материалов. Среди современного оборудования, которым оснащена лаборатория, автоклав химический лабораторный «polyclave», комплект ротационного вискозиметра для цилиндрических измерительных систем Haake VT550, лазерный анализатор частиц «Analysette-22 NanoTec plus», портативный рентгенофлуоресцентный анализатор металлов S1 TITTAN, комплект пробоподготовки к металлографическому анализу «Struers» и др.Передовое оборудование позволяет решать актуальные задачи в сфере комплексного исследования состава и свойств исходных компонентов, участвующих в физико-химических превращениях при гидро-, пирометаллургической переработке руд и концентратов цветных металлов и кремния, а также продуктов металлургических процессов. В лаборатории можно провести пробоподготовку образцов к металлографическому анализу, металлографическое исследование металлов, сплавов и минералов, аналитические изыскания свойств руд. Кроме того, политеховцы компетентны в разработке технологических решений, рекомендаций по переработке металлургического сырья и технологиям антикоррозионной защиты оборудования.
Как рассказала Нина Немчинова, партнерами лаборатории являются крупнейшие компании - «Северсталь», АО «РУСАЛ Саяногорск» и ПАО «РУСАЛ Братск» ОК «РУСАЛ», НИИПИ «ТОМС», «ИнКомПро», «ИТЭМ-инжиниринг». В течение последних пяти лет для этих предприятий ученые ИРНИТУ выполнили ряд аналитических исследований, экспериментальных работ и расчетов.
Андрей Тютрин намерен решить техногенную проблему, вызванную накопленными отходами предприятий, производящих кремний и высококремнистый ферросилиций. Политеховец намерен провести 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 изучены для установления свойств и состава. Предстоит экспериментальное исследование процесса сгущения шлама и многое другое.
«В рамках госзадания Министерства образования и науки РФ проведены исследования по выявлению оптимальных параметров гидрометаллургической переработки отработанной футеровки электролизеров. Согласно хоздоговору сотрудники кафедры выполнили анализы состава и свойств углеродсодержащей отходов печей обжига анодов АО «РУСАЛ Саяногорск». Также даны рекомендации ПАО «Северсталь» по переработке техногенных отходов и т.д. Общий объем финансирования работ за 2019 год составил более 6 млн рублей.
Профессор ИРНИТУ Анатолий Баранов продолжает изучение распределения выбросов соединений фтора, алюминия и бериллия в снежном покрове при производстве алюминия на ПАО «РУСАЛ Братск». Он проводил анализ проб снежного покрова в 55 точках Братска, а также пяти образцов технологического сырья. Плановый объем средств на выполнение договора – 1 млн 140 тысяч рублей.
Технический руководитель НИЛ, доцент Андрей Тютрин разрабатывает технологию подготовки шихты из шламов газоочистки для производства кремния. Данная работа поддержана в рамках грантов президента России для молодых ученых. В течение двух лет он получит на реализацию своей инициативы 1,2 млн рублей», - сообщила Нина Немчинова.
Кроме того, в НИЛ «Физико-химические исследования металлургических процессов» заняты аспиранты Алёна Бараукас, Мария Рыбина и Хоанг Ван Виен. Эксперименты станут основой для научно-квалификационных работ. В прошлом году государственная экзаменационная комиссия высоко оценила магистерский проект Марии Рыбиной. Тема ее научных изысканий – «Применение углеродсодержащих отходов производства обожженных анодов и пыли газоочистки кремниевого производства в процессе карботермического восстановления кремния». Как отметила аспирантка, в настоящее время только 15-30% металлургических отходов возвращаются обратно в производство.
Ранее в НИЛ выполняли научные эксперименты и затем успешно защитили кандидатские диссертации аспиранты кафедры Андрей Тютрин и Мария Леонова (Тепина).
«АО «РУСАЛ Саяногорск» в своем составе имеет производство по изготовлению обожженных анодов. Процесс влечет за собой образование огромного количества невостребованного техногенного сырья. Пыль с аспирационных установок более чем на 95% состоит из углерода, что говорит о возможности их использования для выплавки кремния. Производство кремния также сопровождается образованием пылевых отходов. На одну тонну выплавляемой продукции образуется от 300 до 900 кг пыли, на 85% состоящей из кремнезема.
Единственным способом рационального использования данных отходов является окомкование. Окомкованная шихта способствует увеличению эффективности действующего производственного процесса.
Вместе с научным руководителем Ниной Владимировной Немчиновой мы предложили методику с применением техногенных сырьевых материалов производства кремния и обожженных анодов. Опробовали различные виды связующего».
Полученные образцы окомкованной шихты испытывали на механическую прочность с дальнейшим вычислением коэффициента сопротивления сбрасывания. При определении оптимальных параметров установили, что механическая прочность зависит от продолжительности процесса окомкования, содержания связующего, температуры протекания процесса и т.д. К таким результатам мы пришли при выполнении выпускной квалификационной работы в магистратуре. Сейчас исследования продолжаются», - уточнила первокурсница-аспирантка ИРНИТУ.
