«Труды Кольского научного центра» – о химических технологиях, науке о материалах и металлургии

В 2022 году вышел номер журнала «Труды Кольского научного центра. Технические науки». Он полностью посвящен химическим технологиям, наукам о материалах и металлургии. Трехсотстраничный том составляют материалы XVI Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Научно-практические проблемы в области химии и химических технологий», которую ежегодно проводит Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева.

Студенты, аспиранты и молодые специалисты представили результаты исследований, проведенных под руководством ученых Кольского научного центра, Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, МГУ им. М.В. Ломоносова, Вятского государственного университета, Донецкого физико-технического института им. А.А. Галкина, Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова и других научных организаций. Только перечисление тем и названий всех докладов и их авторов может занять несколько страниц, поэтому в обзоре будут упомянуты лишь некоторые статьи.

Большое значение для промышленности имеют технологии комплексной переработки природного и техногенного сырья, позволяющие экономить энергию и материалы, снижать воздействие на окружающую среду и сохранять площади, которые могли бы быть заняты под хранения отходов. В то же время это открывает возможности по использованию руд, ранее считавшихся экономически невыгодными для переработки. Этой теме посвящены три больших блока работ о химических технологиях комплексной переработки различных видов минерального сырья, о технологиях переработки и утилизации различных видов техногенных отходов, а также о перспективах решения проблем химико-металлургической промышленности методами экстракции и сорбции.

Сотрудник Кольской горно-металлургической компании (КГМК) Николай Ерошенко и ученые ИХТРЭМС КНЦ РАН Наталья Арешина и Александр Касиков решили важную для КГМК задачу снижения потерь серебра при удалении свинца из пылей от обжига никелевого концентрата. Представленные ими решения позволят, не усложняя технологию, добиться существенной экономии реагентов и повысят качество конечного продукта.

Отходы переработки рыбного хозяйства нечасто попадают в фокус зрения химиков-технологов. Анна Исакова, Наталия Петрова и Светлана Артахинова из Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова рассмотрели плавательные пузыри северных рыб в качестве сырья для производства коллагена «двойного назначения». Этот коллаген может выступать в качестве модифицирующей добавки в резины на основе полярных каучуков, ускоряя процесс их вулканизации, а состоящие из него пленки, пленки из которого существенно облегчают заживление ран.

Сотрудники Центра наноматериаловедения и Геологического института КНЦ РАН совместно изучили способность природного минерала армбрустерита связывать одновалентные ионы цезия и рубидия и провели эксперименты по синтезу его аналога.

Новые функциональные материалы проходят сложный путь от идеи создания до внедрения в производство. На этом пути необходимо всесторонне изучить и «подводные камни» технологических процессов переработки сырья, и свойства получившихся материалов. Порой в ходе исследования открываются новые сферы их применения. Так, студент Севастопольского государственного университета Юрий Веляев и старший научный сотрудник ИХТРЭМС КНЦ РАН Дмитрий Майоров исследовали перспективы применения получаемого из нефелина диоксида кремния в медицинских целях. Сорбционные свойства полученного аморфного материала выше, чем у также производимого из минерального сырья «Смектита» и сравнимы с популярным препаратом «Полисорб». При этом его себестоимость может оказаться ниже, чем у «Полисорба», поскольку при производстве используется «бросовый» нефелиновый концентрат.

Нанокомпозитным материалам на основе пористых структур, например, пористого кремния, можно придавать интересные магнитные или каталитические, оптические или бактерицидные свойства, что позволяет применять их в самых разнообразных приборах от фильтров, био- и газовых сенсоров до устройств хранения информации и солнечных батарей. Георгий Мотин и Александр Кокатев из Петрозаводского государственного университета рассказали о синтезе нанокомпозитных материалов на основе различных типов алюмооксидных нанопористых мембран.

Коллектив сотрудников Института металлургии и материаловедения РАН им. А.А. Байкова Российской академии наук предложил способ создания антибактериальной медицинской стали с помощью легирования ее серебром. Антибактериальные свойства другого материала – диоксида титана, модифицированного вольфрамом или железом, – изучили сотрудники ИХТРЭМС КНЦ РАН совместно с коллегами из Института проблем промышленной экологии Севера. При облучении видимым светом он показал способности к разрушению органических веществ. Авторы продолжат работу над фотокаталитической деструкцией различных микроорганизмов с помощью синтезированных ими материалов.

Обратную задачу – стимулирования роста микроорганизмов – решал под руководством научного руководителя Института проблем промышленной экологии Севера Владимира Маслобоева аспирант Глеб Щеглов. В его статье изложены перспективы применения электромагнитного излучения для стимулирования микроводоросли Chlorella, которую экологи предлагают использовать для биоочистки сточных вод промышленных предприятий от соединений азота.

Старший научный сотрудник Института общей и неорганической химии им. Н.С Курнакова РАН Михаил Рюмин коснулся темы, которая не теряет актуальности. Он изложил особенности различных синтетических подходов к получению станнатов редкоземельных элементов со структурой пирохлора и историю изучения их термодинамических свойств.

Несколько статей журнала выходят за рамки решения прикладных задач. Например, доцент Санкт-Петербургского государственного университета Андрей Шишов представил рассуждения о том, какие возможности для химического анализа открывает применение глубоких эвтектических растворители, и какие ограничения на аналитиков накладывает этот метод.

Поиск оптимального решения при разработке химической технологии становится намного проще при использовании специального программного обеспечения. При этом масштабирование процесса от лабораторных условий к промышленным требует длительных и сложных расчетов. Аркадий Коссой и Александр Лопатин, представляющие ООО «Химинформ» и Государственный институт прикладной химии, рассказали о преимуществах кинетической модели реакции в качестве универсального метода масштабирования технологических процессов.