wordРаспечатать для распространения

Вести науки: Где взять алюминий для отечественной промышленности

Мы посвятили несколько статей тем ученым, которым наш район обязан былым промышленным подъемом. Отдавать дань уважения достойным людям ― задача правильная, поступать так, пусть и по-своему, должен каждый на своём месте. Но нельзя забывать и о тех, кто до сих пор трудится в лаборатории или в поле.

Сегодня принято разводить руками и скорбно заявлять об отсутствии в России настоящих ученых. Особенно это свойственно всякого рода олигархам, которые тем самым оправдывают себя перед правительством за нежелание создавать инновационное производство.

На самом деле есть еще по городам и весям люди, которые умеют делать открытия и создавать передовые технологии. В меру наших сил и способностей мы и постараемся рассказывать о таких замечательных людях в нашей новой рубрике. Знания и науку, так или иначе, необходимо культивировать всеми силами, потому что именно это существенно увеличивает шансы общества на получение новых ученых, изобретателей, специалистов высокого уровня. Незачем дожидаться, когда популяризацией науки займется кто-то на федеральном или краевом уровне.

Оглянитесь вокруг, посмотрите на своих друзей, знакомых, коллег по работе. Сколько из них имеет высшее образование, сколько среди них специалистов? Вот и получается, что специалистов у нас в районе совсем не мало, причем, в самых разных отраслях и областях. Именно тут-то и зарыта собака. Именно здесь и можно найти истинный ответ на вопрос, кто и как строит будущее нашей страны.

Извечная алюминиевая проблема

Россия богата всяким сырьем, кроме алюминия. Запасы высококачественных бокситов в российских недрах ограничены, так что для удовлетворения минимальных наших потребностей в этом металле его должно производиться в 2 раза больше. Горнозаводчанам это прекрасно известно, поскольку именно из-за дефицита бокситов на Пашийском заводе для получения глиноземистого цемента приноровились применять металлургические шлаки. (Тогда как во Франции для глиноземистых цементов берутся настоящие бокситы, вывозимые из североафриканской колонии ― Алжира.)

Вследствие бокситового дефицита страна не может развернуть алюминиевое производство на способе Байера (как в остальном мире), но вынуждена перерабатывать небокситовое глиноземсодержащее сырье. Впервые у нас опробовали извлекать глинозем из небокситового сырья в 1949 г., когда на Волховском алюминиевом заводе освоили способ комплексной переработки нефелинов с Кольского полуострова (кольского нефелинового концентрата). Этот способ, предложенный О.Н. Захаржевским, Ф.Н. Строковым и др., в крупном промышленном масштабе был претворен в жизнь на Пикалевском глиноземном комбинате.

В Пермском крае наслышаны о Пикалево главным образом по причине разразившегося там в 2008 г. кризиса. Как известно, наши олигархи действуют по принципу «отнять и разделить». Они отняли ПГК у государства и разделили его на 3 самостоятельных предприятия ― глиноземное, химическое и цементное. «Амбициозность, некомпетентность и жадность собственников» (как сформулировал В.В. Путин) привели к тому, что три завода, некогда объединенные общим производственным циклом, принялись разорять друг друга.

Обломки ПГК чудом удалось спасти, и Оперативный штаб Путина в целях подъема пикалевского индустриального узла разработал задание по модернизации ПГК для специалистов Санкт-Петербургского горного института.

Открытия ради наукоемких технологий

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова стоит за многими смелыми разработками и впечатляющими открытиями в области строительных материалов и металлургии, сделанными за последние 30 лет. Так, в 1982 г. группе специалистов во главе с В.М. Сизяковым была присуждена премия Совета Министров СССР за создание и внедрение автоматизированных систем в производстве глинозема при комплексной переработке нефелинов.

В «лихие девяностые» В.М. Сизяковым с коллегами была решена научная проблема мирового уровня: ученые добились рекордного снижения кремнезема в алюминиевом сырье (патент РФ № 1556525). Дело в том, что нефелин представляет собой смесь глинозема (источника алюминия) и кремнезема (источника кремния), которых содержится в концентрате примерно поровну. Группа Сизякова нашла эффективный промышленный способ сократить объем кремнезема в 2200 раз, получая на выходе почти чистый, продукционный глинозем.

После пикалевского скандала специалистами горного института (включая В.М. Сизякова) были научно обоснованы следующие мероприятия по модернизации производства в интересах преодоления последствий кризиса:

1) перевод печей спекания (для глинозема) и обжиговых печей (для цементного клинкера) с мокрого на полусухой способ работы, позволяющий сэкономить в 2 раза больше энергии на единицу продукта;

2) внедрение ряда инновационных разработок на существующих переделах технологии комплексной переработки нефелина;

3) и наконец, переход к выпуску новой, наукоемкой продукции ― специальных марок гидроксидов алюминия, многофункциональных коагулянтов нового поколения, гидрокарбоалюминатов кальция, специальных марок цемента.

Структура гидроксида алюминия, полученного с применением ГКАК (фото В.М. Сизякова)

Особое внимание хотелось бы уделить такому продукту, как гидрокарбоалюминат кальция (сокращенно ГКАК), который в настоящий момент становится одним из самых востребованных веществ в производстве стройматериалов. ГКАК настолько улучшает свойства различных материалов, что без него сегодня не обходится выпуск первоклассных герметиков, сухих смесей, реагентов, модификаторов, минерализаторов, коагулянтов, ионообменников, а также уникальных цементов ― литейных, тампонажных, напрягающих, быстротвердеющих, особопрочных, высокоглиноземистых.

ГКАК представляет собой нечто вроде слоистого кристалла, который поначалу выращивали в алюминатных растворах с экспериментальными целями. Выращивание кристаллов занимало около полугода, так что о промышленном применении вещества можно было и не мечтать. Но мечтать хотелось, поскольку ГКАК ― это самые настоящие нанотехнологии. Вводимый в различные смеси и добавки, чудо-кристалл улучшал свойства стройматериалов на молекулярном уровне. Сизякову удалось добиться ускоренной кристаллизации ГКАК, рост кристаллов был ускорен почти в 6500 раз. Благодаря чему ГКАК стал обычным сырьем для народного хозяйства.

Как мыслят ученые

Хотя исследования лежали в области физики и химии глинозема, однако они ни в коем случае не были отвлеченным умствованием. Сотрудники горного института все экспериментально полученные данные обратили на пользу практики, на нужды модернизации ПГК. Вот один пример подлинно научного мышления.

Особые измерения показали, что нефелин измельчается в 2 раза хуже известняка. Казалось бы, такая информация интересна лишь какому-нибудь геологу. Что ж, раз менеджеры не видят связи между финансами и фазами производственного цикла, это приходится делать ученым.

Финансовый цикл завода жестко зависит от цикла производственного, поскольку не может его опережать. Различия в свойствах нефелина и известняка налагают определенные временные рамки на производственный цикл. За сутки можно измолоть столько же нефелина, сколько за двое суток ― известняка. Эксперты из горного института обнаружили, что в реальности на известняк расходуется почти в 4 раза больше времени, чем на нефелин.

То есть работа мельниц организована с нарушениями технологии, производственный цикл искусственно замедлен. Поэтому, кстати, глинозема извлекается из сырья мало, а в цементном клинкере оказывается слишком много щелочи, которая ухудшает свойства цемента. Можно ли в таких условиях добиться финансовой стабилизации? Разумеется, нельзя!

Сотрудники горного института порекомендовали в целях модернизации ПГК не хватать кучу кредитов в банке, а оптимизировать схему измельчения нефелино-известняковой шихты, переведя часть уже имеющихся на производстве мельниц на предварительный помол нефелинового концентрата, которому прежде уделялось мало внимания.

Запись опубликована в рубрике Вести науки. Добавьте в закладки постоянную ссылку.