Ученые Уральского федерального университета в этом году приступили к выполнению сложной технологической задачи для зарубежного
заказчика — Навоийского горно-металлургического комбината (Узбекистан, входит в четверку мировых компаний-лидеров по производству золота), разрабатывающего в своей стране одно из крупнейших в мире золоторудных месторождений — Мурунтау. Комбинат столкнулся с проблемой истощения запасов качественного сырья, содержащего так называемое «свободное» золото, которое можно извлекать традиционными технологиями. Задача в том, чтобы разработать технологию переработки сложного упорного сырья, где золото находится в очень мелком виде внутри минералов. Большое количество примесей осложняет процессы технологических переделов.
За решение задачи взялись сотрудники одного из научных подразделений университета — молодежной лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов.
— В рамках сотрудничества с Навоийским горно-металлургическим комбинатом первое направление нашей работы — провести глубокое исследование, детально изучить это сложное золотосодержащее сырье. Эту часть мы рассчитываем завершить в текущем году. Вторая тема — прикладная, предполагающая разработку технологии извлечения золота из сложного сырья, — сообщил заведующий лабораторией Денис Рогожников.
Урал в приоритете
Научное направление работы Рогожникова — гидрометаллургия цветных металлов, в том числе переработка техногенных отходов с извлечением цветных и благородных металлов. Возглавляемый им научный коллектив выиграл конкурс Минобрнауки России в рамках нацпроекта «Наука и университеты» на создание молодежных лабораторий под руководствоммолодых перспективных исследователей. В результате два года назад в УрФУ была создана вышеназванная лаборатория. Среди других ее зарубежных заказчиков — Алмалыкский горно-металлургический комбинат (Узбекистан), компании «Кыргызалтын» и «Кыргызиндустрия», горнорудная корпорация «Казахмыс» (крупнейший производитель меди в Казахстане).
— Вместе с тем наш приоритет — разработка технологий для внедрения в первую очередь на уральских предприятиях, — подчеркивает Денис Рогожников. — Истощение запасов месторождений полезных ископаемых является глобальной проблемой. Для Урала как старопромышленного региона этот вопрос особенно актуален. Соответственно перед металлургией стоят серьезные вызовы. Во-первых, это разведка новых запасов. Во-вторых, вовлечение в разработку тех месторождений, которые уже обнаружены, поставлены на баланс, но в настоящее время не разрабатываются, поскольку представляют собой трудноизвлекаемые ресурсы. По ряду причин извлечь металлы из упорных руд по традиционным технологиям невозможно, либо извлечение характеризуется низкими показателями. В-третьих, на Урале за более чем 300-летнюю промышленную историю образовалось большое количество отвалов горнодобывающего и металлургического производств. Это гигантские объемы техногенных отходов — десятки миллионов тонн, что наносит большой ущерб экологии региона. Требуется разработка технологий, которые бы позволяли эти отходы перерабатывать. Как раз этим мы и занимаемся.
С индустриальными партнерами Уральского региона лаборатория Рогожникова взаимодействует в рамках Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы» (УМНОЦ). Один из таких совместных проектов, готовящихся к реализации, — разработка технологии извлечения благородных металлов (золота и серебра) из сложного сырья с месторождения на востоке Оренбургской области. Месторождение планирует разрабатывать предприятие Уральской горно-металлургической компании — Гайский ГОК.
— Также большую работу мы ведем совместно с Богословским алюминиевым заводом, принадлежащим компании
«Русал». Это НИОКР, то есть предусматривается не только проведение исследования, но и разработка технологии с ее последующим внедрением. Речь идет об интенсификации действующего производства, чтобы увеличить выход готового продукта — глинозема. Мы занимаемся этой работой уже на протяжении полугода. Тут требуются определенные физико-химические решения. Мы уже добились хороших результатов. Следующий этап предполагает проведение во второй половине 2023 года опытно-промышленных испытаний, — добавляет завлабораторией.
В комфортной среде
В настоящее время в лаборатории работают 20 сотрудников: один доктор наук, семь кандидатов наук, остальные — аспиранты, магистры и даже бакалавры. Более 90% — это молодые исследователи в возрасте до 39 лет. Помимо базового финансирования в рамках госзадания (порядка 15 млн рублей в год), лаборатория получает различные гранты (например, это пять грантов от Российского научного фонда каждый от 1 млн до 6 млн рублей, грант президента РФ и др.). Вторую часть доходов составляет оплата по хоздоговорам с индустриальными партнерами: если в 2022 году объем привлеченного финансирования составил около 25 млн рублей, то в этом году здесь планируют выйти на уровень 40 миллионов. В лаборатории стремятся достичь соотношения государственного финансирования и оплаты по хоздоговорам 50 на 50.
Госзадание предполагает выполнение показателей по научной части: подготовка публикаций (в том числе тех, которые индексируются в международных базах данных), написание монографий, оформление заявок на патенты, защиты диссертаций, участие в престижных международных конференциях. Например, в прошлом году сотрудниками лаборатории были защищены две кандидатские диссертации, в этом году планируется защита еще двух кандидатских диссертаций и одной докторской. Но важно, что в любом случае направленность работы лаборатории носит прикладной характер. Здесь занимаются наукой и фундаментальными исследованиями, но для того, чтобы на их основе разрабатывать технологии, которые могут использоваться в реальном производстве металлургических предприятий.
За последние два года для созданной с нуля лаборатории, располагающейся в нескольких помещениях УрФУ общей площадью около 200 кв. метров, приобрели оборудование на сумму более чем 20 млн рублей. Для исследования гидрометаллургических процессов это лабораторные реакторы, реакторы повышенного давления, нагревающие и охлаждающие термостаты, электрохимические станции, магнитные мешалки, экстракторы, потенциостаты, цифровые титраторы, кондуктометры, перистальтические насосы. Для изучения пирометаллургических процессов в распоряжении лаборатории имеются муфельная, индукционная, трубчатая вращающаяся печи. Среди оборудования аналитического контроля — атомно-абсорбционный и рентгенофлуоресцентный спектрометры, газоанализаторы и др. «Оборудование вполне удовлетворяет наши нужды. Оно очень качественное — немецкое, корейское, японское. Когда появились сложности с западным оборудованием, стали активнее закупать и российское, — пояснил Денис Рогожников. — Отечественное приборостроение развивается очень активно — как в исследовательской, так и в аналитической части. Поэтому сейчас, например, закупаем гранулометрический анализатор размера частиц отечественного производства».
Молодой ученый рад имеющимся в стране возможностям и открывающимся перспективам.
— Я патриот, никогда никуда ни за что не поеду работать за границу, — категорически высказывается Денис Рогожников. — К тому же меня полностью устраивают условия работы, которые сейчас создаются. В науке я уже больше 15 лет. По моему опыту, в настоящее время государством оказывается беспрецедентно высокая поддержка науке и молодым ученым. В настоящее время у талантливой молодежи есть широкий спектр возможностей в родной стране заниматься наукой, работать в коллективе единомышленников и формироваться в качестве самостоятельного ученого. При поддержке государства и в условиях плотного взаимодействия с индустриальными партнерами можно ощущать себя достаточно комфортно — как в материальном плане, так и в профессиональном развитии.
Денис Рогожников 35 лет. В 2009 году закончил в Екатеринбурге УГТУ-УПИ (ныне — Уральский федеральный университет), получив специальность инженер-металлург, специализация — «металлургия цветных металлов». Доктор технических наук (защитил докторскую диссертацию в 33 года), профессор кафедры металлургии цветных металлов УрФУ. В 2021 году возглавил созданную в УрФУ молодежную научную лабораторию перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов.
Направления научной деятельности
Деятельность лаборатории под руководством Дениса Рогожникова направлена на создание новых высокоэффективных и экологичных технологий извлечения цветных, благородных и редких металлов из упорного минерального и техногенного сырья. В рамках этого направления ведутся следующие научно-технологические работы:
— разработка гидрометаллургических процессов атмосферного и автоклавного выщелачивания;
— извлечение ценных компонентов из растворов выщелачивания, промышленных стоков;
— утилизация токсичных полупродуктов и отходов производства;
— разработка комбинированных технологий с предварительной высокотемпературной обработкой;
— пирометаллургические процессы извлечения цветных металлов;
— моделирование разрабатываемых процессов с использованием искусственного интеллекта;
— разработка технико-экономического обоснования, эколого-экономической оценки, проведение опытно-промышленных испытаний, разработка техрегламентов и т.д.