Тау-кен-металлургия кешенінің Инновациялық инжиниринг орталығы

Жоба: BR21881939 Тау-металлургия кешені үшін ресурсты үнемдейтін энергия өндіру технологияларын әзірлеу және инновациялық инжинирингтік орталық құру

Басым бағыт: Экология, қоршаған орта және табиғатты ұтымды пайдалану
Іске асыру кезеңі: 2023–2025 жж.
Конкурс: 2023–2025 жылдарға арналған ғылыми және (немесе) ғылыми-техникалық бағдарламаларды бағдарламалық-нысаналы қаржыландыру конкурсы
Ғылыми жетекші: Рысбеков Канай Бахытович

Жоба Satbayev University базасында жүзеге асырылуда және тау-кен-металлургия кешенінде (ТКМК) заманауи технологияларды әзірлеу мен енгізуге арналған инновациялық инжиниринг орталығын құруға бағытталған.

Орталық геомеханика, минералдық шикізатты қайта өңдеу, гидро- және пирометаллургия, наноматериалдар және экологиялық технологиялар салаларындағы зерттеулерді біріктіреді.

Жобаның мақсаты

Тау-кен-металлургия кешені кәсіпорындары үшін энергия өндіруші технологияларға бағытталған инновациялық инжиниринг орталығын құру, ол пайдалы қазбаларды өндіру, шикізатты өңдеу және экологиялық қауіпсіздік салаларындағы технологиялық шешімдерді әзірлеуді, енгізуді және коммерцияландыруды қамтамасыз етеді.

Ғылыми жаңалығы

Жобаны орындау барысында келесі жаңа әдістер мен технологиялар әзірленді:

• карьерлер мен шахталардағы қазу-тиеу жұмыстарының параметрлерін автоматты түрде анықтауға арналған аналитикалық әдіс және бағдарламалық модуль;
• VIC-3D жүйесін қолдана отырып тау жыныстарының кернеулі-деформациялық күйін талдау әдістемелері;
• жаңа көпфункционалды бейорганикалық материалдар алу мақсатында ТКМК қалдықтарын кешенді қайта өңдеу технологиялары;
• сирек металдарды алу және металлургиялық шлактарды өңдеу бойынша технологиялық шешімдер;
• ағынды суларды тазарту және ластанған топырақтарды рекультивациялау әдістері.

Алынған нәтижелер кен орындарын игеру тиімділігін арттыруға және қоршаған ортаға түсетін экологиялық жүктемені азайтуға мүмкіндік береді.

Негізгі ғылыми-техникалық нәтижелер

Келесі технологиялар жасалды:

• түсті металдарды бөліп алу арқылы мыс шлактарын қайта өңдеу;
• кешенді шикізаттан ванадийді алу;
• тотыққан полиметалл кендерін байыту;
• ТМК қалдықтарынан сорбциялық-сүзгі материалдарын алу;
• марганец кендерінің қалдықтары негізінде коррозияға қарсы материалдар мен сұйық тыңайтқыштар өндіру.

Сонымен қатар келесі технологиялар әзірленді:

• әртүрлі енді автосамосвалдардың сквозной жүрісін қамтамасыз ететін құрылғысы бар скиптік көтергіш негізінде карьердің терең горизонттарынан тау массасын тік көтеру технологиясы (тасымалдау жүйесінің өнімділігін жылына 24 млн тонна рудаға дейін арттыруға мүмкіндік береді);
• флокуляция әдісімен ағынды суларды тазарту;
• ауыр металдармен ластанған топырақтарды фиторемедиациялау;
• өндірістік аумақтардың экологиялық мониторингі;
• тау-кен-металлургия өндірісінің қалдықтарын кәдеге жарату.

Әзірленген технологиялар экологиялық тәуекелдерді төмендетеді және Қазақстан Республикасының Экологиялық кодексінің талаптарына сәйкес келеді.

Ғылыми инфрақұрылымды құру

Келесі заманауи зертханалар ашылды:

• күрделі құрылымды блоктардан рудаларды өндіру технологияларын цифрлық және компьютерлік модельдеу зертханасы;
• геомеханика және геотехнологиялар зертханасы;
• химиялық-аналитикалық зерттеулер зертханасы;
• кендердің байытылуын зерттеу зертханасы;
• пиро- және гидрометаллургиялық зерттеу әдістері зертханасы;
• металлургиялық процестер, жылутехника және ұнтақ металлургиясы зертханасы;
• нанотехнологиялар және наноматериалдар зертханасы;
• ТМК-дегі экологиялық мониторинг зертханасы.

Зертханалар заманауи жабдықтармен жабдықталған, олардың ішінде:

RPS-200 тәуелсіз қысу сервогидравликалық автоматтандырылған жүйесі,
VIC-3D деформацияларды талдау жүйесі, Quattro сканерлеуші электрондық микроскопы, өрістік эмиссиялық сканерлеуші электрондық микроскоп (FESEM),
индуктивті байланысқан плазмалық оптикалық эмиссиялық спектрометр (ICP-OES),
термогравиметриялық және дифференциалдық термиялық талдауыш (ТГА-ДТА),
рентгенфлуоресценттік анализатор (XRF), синхронды термиялық анализатор STA 449 F3 Jupiter.

Практикалық енгізу

Жоба нәтижелері бойынша:

• Derwent базасында 4 патент алынды (https://www.webofscience.com/wos/diidw/full-record/DIIDW:202500938D ; https://www.webofscience.com/wos/diidw/full-record/DIIDW:2025547008 ; https://www.webofscience.com/wos/diidw/full-record/DIIDW:2025720380 ; https://www.webofscience.com/wos/diidw/full-record/DIIDW:202572037N )

• Қазақстан Республикасының 9 патенті алынды;
• 2 бағдарламалық өнім әзірленді;
• 3 стартап-компания тіркелді;
• 8 ғылыми зертхана ашылды;
• 7 технологияны енгізу актісі алынды.

Өнеркәсіп кәсіпорындарымен келісімшарттық зерттеулердің жалпы көлемі 1,6 млрд теңгеден асты.

Ғылыми нәтижелер

Бағдарлама аясында:

• 10 PhD докторы дайындалды;
• Web of Science / Scopus базаларындағы Q1–Q2 журналдарында 16 мақала жарияланды;
• халықаралық және отандық журналдарда 20-дан астам ғылыми мақала жарияланды.

Экономикалық тиімділік

Әзірленген технологиялар:

• бұрғылау-жару және тау-кен жұмыстарын 10–15 % арттыруға;
• тау массасын тасымалдау шығындарын жылына 1,2–1,5 млн АҚШ долларына дейін қысқартуға;
• металлургиялық шлактардан 93 % дейін мырышты және 76 % дейін мысты бөліп алуға;
• ванадийді 82–98 % деңгейінде алуға;
• ағынды суларды тазарту шығындарын 25 % дейін төмендетуге мүмкіндік береді.

Практикалық маңыздылығы

Жоба нәтижелері тау-кен-металлургия кешені кәсіпорындарында:

• пайдалы қазбаларды өндіру тиімділігін арттыру;
• техногендік қалдықтарды қайта өңдеу;
• жаңа функционалдық материалдар өндіру;
• кәсіпорындарды экологиялық жаңғырту мақсатында енгізілуі мүмкін.

Құрылған инжиниринг орталығы Қазақстанның тау-кен-металлургия саласының тұрақты дамуына арналған ғылыми-технологиялық платформаны қалыптастырады.