Инновационный инжиниринговый центр Горно-металлургического комплекса

Проект: BR21881939 Разработка ресурсосберегающих энергогенерирующих технологий для горно-металлургического комплекса и создание инновационного инжинирингового центра

Приоритетное направление: Экология, окружающая среда и рациональное природопользование

Период реализаций: 2023-2025

Конкурс: Конкурс на программно-целевое финансирование по научным и (или) научно-техническим программам на 2023-2025 годы

Научный руководитель: Рысбеков Канай Бахытович

Проект реализуется на базе Satbayev University и направлен на создание инновационного инжинирингового центра для разработки и внедрения современных технологий в горно-металлургическом комплексе (ГМК).

Центр объединяет исследования в области геомеханики, переработки минерального сырья, гидро- и пирометаллургии, наноматериалов и экологических технологий.

Цель проекта

Создание инновационного инжинирингового центра энергогенерирующих технологий для предприятий горно-металлургического комплекса, обеспечивающего разработку, внедрение и коммерциализацию технологических решений в области добычи, переработки сырья и экологической безопасности.

Научная новизна

В ходе выполнения проекта разработаны новые методы и технологии:

• аналитический метод и программный модуль автоматизированного определения параметров выемочно-погрузочных работ в карьерах и шахтах;
• методики анализа напряженно-деформированного состояния горных пород с применением системы VIC-3D;
• технологии комплексной переработки отходов ГМК с получением новых неорганических материалов многофункционального назначения;
• технологические решения по извлечению редких металлов и переработке металлургических шлаков;
• методы очистки сточных вод и рекультивации загрязненных почв.

Полученные результаты позволяют повысить эффективность разработки месторождений и снизить экологическую нагрузку на окружающую среду.

Основные научно-технические результаты

Созданы технологии:

• переработки медных шлаков с извлечением цветных металлов;
• извлечения ванадия из комплексного сырья;
• обогащения окисленных полиметаллических руд
• получения сорбционно-фильтрующих материалов из отходов ГМК;
• производства антикоррозионных материалов и жидких удобрений на основе отходов марганцевых руд.

Разработаны технологии:

• крутого подъема горной массы с глубоких горизонтов карьера на основе скипового подъемника и устройства сквозного проезда автосамосвалов различной ширины, обеспечивающая повышение производительности транспортной системы до 24 млн т руды в год
• очистки сточных вод методом флокуляции;
• фиторемедиации загрязненных тяжелыми металлами почв;
• экологического мониторинга промышленных территорий;
• утилизации отходов горно-металлургического производства.

Разработанные технологии обеспечивают снижение экологических рисков и соответствуют требованиям Экологического кодекса Республики Казахстан.

Создание научной инфраструктуры

Открыты современные лаборатории:

• Лаборатория цифрового, компьютерного моделирования технологий добычи руд из сложно-структурных блоков;
• Лаборатория геомеханики и геотехнологий;
• Лаборатория химико-аналитических исследований;
• Лаборатория исследования руд на обогатимость;
• Лаборатория пиро- и гидрометаллургических методов исследования;
• Лаборатория металлургических процессов, теплотехники и порошковой металлургии;
• Лаборатория нанотехнологий и наноматериалов;
• Лаборатория экологического мониторинга в ГМК

Лаборатории оснащены современными оборудованиями, включая автоматизированную сервогидравлическую систему для независимого сжатия RPS-200, систему анализа деформаций VIC-3D, сканирующий электронный микроскоп Quattro, полевой эмиссионный сканирующий электронный микроскоп  FESEM, индуктивно-связанный плазменный оптический эмиссионный спектрометр ICP-OES, термогравиметрический и дифференциальный термический анализатор ТГА-ДТА, рентгенофлуоресцентный анализатор (XRF), синхронный термический анализатор STA 449 F3 Jupiter

Практическое внедрение

По результатам проекта:

получено 4 патента Derwent (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 )

• получено 9 патентов Республики Казахстан;
• разработано 2 программных продукта;
• зарегистрировано 3 стартап-компании;
• открыто 8 научных лабораторий;
• получено 7 актов внедрения технологий.

Общий объем контрактных исследований с промышленными предприятиями превысил 1,6 млрд тенге.

Научные результаты

В рамках программы:

• подготовлено 10 докторов PhD;
• опубликовано 16 статей в журналах Q1–Q2 (Web of Science / Scopus);
• опубликовано более 20 научных статей в международных и отечественных журналах.

Экономическая эффективность

Разработанные технологии позволяют:

• повысить эффективность буровзрывных и горных работ на 10-15 %;
• сократить транспортные расходы горной массы до 1,2–1,5 млн USD в год;
• извлекать до 93 % цинка и 76 % меди из металлургических шлаков;
• достигать степени извлечения ванадия от 82- 98 %;
• снижать затраты на очистку сточных вод до 25 %.

Практическая значимость

Результаты проекта могут быть внедрены на предприятиях горно-металлургического комплекса для:

• повышения эффективности добычи полезных ископаемых;
• переработки техногенных отходов;
• производства новых функциональных материалов;
• экологической модернизации предприятий.

Созданный инжиниринговый центр формирует научно-технологическую платформу для устойчивого развития горно-металлургической отрасли Казахстана.