Развитие горнодобывающей промышленности продолжается в тесном взаимодействии с наукой — использование разработок ученых помогает оптимизировать и ускорить многие рабочие процессы. Об инновационных предложениях и перспективных открытиях для отрасли — в материале «ЭПР».

Оценка угля

Уникальный комплекс «Уголь Эксперт» для проведения петрографического и рефлектометрического анализа всех видов углей и угольной продукции разработали ученые университета МИСИС и специалисты ООО «Фотон-Био». Оценка угля связана со значительными временными затратами, требует сложного оборудования и высокого профессионализма.

Новый комплекс в разы упрощает анализ ключевых показателей (окисленность, отражательная способность и петрографический состав), требующихся для сертификации. Комплекс имеет модульную конструкцию, что дает возможность для расширения функционала с помощью модификаций и интеграции комплектующих. Пользователи могут адаптировать систему под конкретные задачи, связанные с анализом структуры углеродных материалов, нефтяных и каменноугольных коксов, минеральных пород.

Новинка полезна на разных этапах: разведка месторождений, добыча, обогащение, переработка, а также оценка качества для отечественного рынка и экспорта. Разработка также помогает угольным предприятиям измерять степень воздействия на экологию.

Внимание на радиационные характеристики

Масштабное исследование радиационных характеристик углей Кузбасса в различных степенях метаморфизма провели специалисты Федерального исследовательского центра угля и углехимии СО РАН (участник НОЦ «Кузбасс — Донбасс»). Итог — обнаружена связь между радиоактивностью углей и содержанием в них минеральных компонентов.

Формирование залежей и последующие процессы метаморфизма концентрации радиоактивных элементов в углях могут являться индикаторами протекающих процессов. Поэтому анализ тенденций изменения радиационных характеристик углей в ряду метаморфизма актуален для угольной промышленности.

Одним из главных результатов проведенной работы стало выявление линейной зависимости радиоактивности углей от содержания минеральных компонентов при средних и низких степенях метаморфизма. Данный фактор позволяет использовать радиоактивность как индикатор для определения зольности угля. Данная особенность может быть полезна в промышленности и экологическом мониторинге.

Исследование открывает новые возможности использования углей и разработки методов контроля качества и безопасности угольной продукции.

След вулкана

Вулканический пепел, превратившийся за сто миллионов лет в особую глинистую породу тонштейн (обнаружена в пласте бурого угля Харанорского месторождения Забайкальского края), стал предметом изучения ученых ТюмГУ, ТПУ и Дальневосточного геологического института ДВО РАН.

Химические процессы на протяжении длительного времени трансформировали пепел в глину, богатую редкими элементами — галлием, ниобием, гафнием и танталом. Специалисты пояснили, что результаты исследования имеют важное практическое значение для горнодобывающей промышленности. Они позволяют понять влияние вулканической активности в прошлом на формирование угольных месторождений и то, как данные процессы могут использоваться для поиска редких и ценных элементов, включая попутные компоненты при извлечении угля.

В перспективе геологи намерены оценить эффект, который вулканический пепел оказал на растительность, формирующую торф, а затем и уголь.

Разработан уникальный комплекс «Уголь Эксперт», упрощающий анализ ключевых показателей всех видов углей и угольной продукции.

Обнаружена связь между радиоактивностью углей и содержанием в них минеральных компонентов.

Исследована глина, богатая редкими элементами — галлием, ниобием, гафнием и танталом.

Открыт новый минерал — бруновскит с уникальной кристаллической структурой.

Усовершенствован мезотомограф для изучения внутренней структуры образцов горных пород (керна).

Разработан и запатентован новый способ сухого тушения кокса в металлургии — безопасный и экономичный.

Разрабатываются технологии нового метода извлечения полезных компонентов с параллельной очисткой воды.

Знакомьтесь, бруновскит!

Группа исследователей из Кольского научного центра РАН открыла новый минерал, получивший название бруновскит. Он утвержден комиссией по новым минералам, номенклатуре и классификации Международной минералогической ассоциации. Бруновскит относится к классу микропористых цирконосиликатов.

Его уникальность заключается в кристаллической структуре, ранее не встречавшейся ни среди минералов, ни среди неорганических соединений. Эта особенность делает бруновскит новым структурным типом, что особенно ценно для науки, учитывая, что на сегодня известно чуть более 6 тыс. минералов, подчеркнули в Минобрнауки.

Данные материалы представляют интерес как потенциальные ионные проводники, молекулярные сита и ионообменники, что открывает перспективы для их применения в промышленности.

Изучая керн

Ученые Томского политехнического университета совместно со специалистами Томского научно-исследовательского института нефти и газа (входит в «Роснефть») усовершенствовали мезотомограф для изучения внутренней структуры образцов горных пород (керна).

Устройство дополнили новым источником излучения, улучшили мехатронные системы и обновили программное обеспечение. В результате усовершенствований томограф способен получать в два раза больше полезной информации об исследуемых образцах и обрабатывать данные за секунды. Томограф уже проходит пусконаладочные работы. Производительность обновленной версии в несколько раз выше, чем у других отечественных и зарубежных аналогов.

Мезотомограф позволяет проводить детальное изучение поровой структуры разрабатываемого пласта, создать цифровую 3D-модель керна для подбора оптимальной технологии добычи нефти. Анализируя модели, геологи понимают движение нефти, воды и газа через пласт. И на основании полученной информации подбирают наиболее рациональные технологии добычи для использования на конкретном месторождении.

Во главе угла — экономия

Экономить дорогостоящий коксующийся уголь, запасы которого ограничены, помогает решение ученых НИУ «МЭИ». Они вместе со специалистами ПАО «Северсталь» разработали и запатентовали новый способ сухого тушения кокса в металлургии — безопасный и экономичный.

Новая технология минимизирует угар (потерю) кокса и снижает концентрацию выделяемых в процессе горючих газов, при этом повышая безопасность. По словам ректора НИУ «МЭИ» Николая РОГАЛЕВА, метод сухого тушения кокса с использованием технического азота является важным шагом вперед в развитии коксохимической промышленности. Он не только повышает энергоэффективность и безопасность процессов, но и способствует экономии сырьевых и энергетических ресурсов.

Благодаря адаптации к существующим установкам и снижению экологической нагрузки эта разработка имеет большой потенциал для широкого внедрения в металлургической отрасли.

Снижение угара кокса увеличивает выход готового продукта, обеспечивая значительные финансовые выгоды. По оценкам, увеличение выхода на 1% может сэкономить сотни миллионов рублей в год.

Редкоземы из воды

Ученые Пермского классического университета (ПГНИУ) разрабатывают технологии добычи редкоземельных металлов из вод заброшенных шахт Кизеловского угольного бассейна.

Как уточнили в вузе, работа в этом направлении ведется довольно давно — еще в начале 1990-х годов ученые проводили исследования на нескольких шахтах региона. В результате выяснилось, что в горных породах есть широкий спектр микроэлементов, в том числе ниобий, вольфрам и скандий. Шахты были закрыты в свое время по причине низкой рентабельности. В них начала скапливаться талая и дождевая вода. Она окислялась, утекала в местные водоемы. Многочисленные изливы загрязняли реки.

Использование на практике нового метода позволит очищать воды и извлекать полезные компоненты.