Жоба тақырыбының атауы: «Титан бар шикізатты хлормен өңдеу кезінде ниобий алу». Жоба мақсаты – құрамында минералды титан бар шикізатты қайта өңдеудің кешенділігін арттыру, отандық металлургиялық кәсіпорындар өндіретін сирек металдар номенклатурасын ұлғайту, ниобийді ілеспе алу есебінен құрамында титан бар минералды шикізатты қайта өңдеудің рентабельділігін ұлғайту, құрамында титан бар шикізатты қоршаған ортаға қайта өңдеу қалдықтарының мөлшерін азайту. Жобаны зерттеуге бағытталған мәселе. Минералды шикізатты кешенді қайта өңдеу проблемасы Қазақстан Республикасының қазіргі заманғы тау-кен өндіру және металлургия салаларының негізгі проблемаларының бірі болып табылады. Атап айтқанда, отандық кәсіпорындарда қайта өңделетін титан бар шикізат өзінің минералогиялық және химиялық құрамы бойынша кешенді болып табылады. Титаннан басқа, негіз ретінде бұл шикізатта цирконий, скандий, тантал, ниобий, ванадий сияқты бірқатар коммерциялық құнды элементтер бар. Аталған сирек элементтердің ішінен бүгінгі күнге дейін тек ванадий мен скандийді ілеспе алу технологиялары жасалды. Құрамында минералды титан бар шикізатты өңдеу кезінде цирконий, тантал және ниобийді ілеспе алу технологиясын әзірлеу мәселелері отандық металлургия өнеркәсібі кәсіпорындарының ғылыми және өндірістік ұжымдарының алдында тұрған ең өзекті мәселелердің бірі болып табылады. Осы жоба шеңберінде аталған проблемалардың бірін шешу көзделеді – құрамында титан бар минералды шикізатты өңдеу кезінде ниобийді ілеспе алу технологиясын әзірлеу. Зерттеу жүргізудің негізгі тәсілдері. Жоғарыда аталған проблеманы шешу үшін мынадай әдіснамалық тәсілдер қолданылатын болады: Жүйелі тәсіл – жобаны іске асыру шеңберінде ғылыми-зерттеу жұмыстарының барлық жарияланған нәтижелерін және қаралып отырған проблемаға қатысты өзге де қолжетімді ақпаратты жүйелеу көзделеді. Тұжырымдамалық тәсіл – зерттеулерді бастамас бұрын түпкілікті нәтижеге қол жеткізуді қамтамасыз ету үшін жоспарланған зерттеулердің негізгі идеялары мен принциптерін нақты түсіну үшін оларды іске асыру тұжырымдамасы әзірленетін болады. Эмпирикалық тәсіл – зерттеу барысында ғылыми нәтижелерді алудың негізгі әдісі экспериментті қолдану болып табылады. Ғылыми тәсіл – эксперименттер барысында алынған нәтижелер жалпылау, жүйелеу және оларды жалпы, қол жетімді талдауға, түрге келтіру үшін ғылыми құралдарды қолдана отырып өңделеді. Күтілетін нәтиже. Бұл жобаны іске асырудың күтілетін нәтижелері құрамында титан бар минералды шикізатты рудотермиялық және хлор әдістерімен өңдеу кезінде ниобийді ілеспе алудың әзірленген технологиясы болып табылады. Әзірленген технология негізгі шикізат, материалдар мен реагенттер, технологиялық процестің сипаттамасы мен оңтайлы параметрлері мен режимдері, процестің аппаратуралық-технологиялық схемасы, сондай-ақ технологиялық процестің металлургиялық есептеулері, қолданылатын негізгі және қосалқы жабдықты таңдау туралы толық ақпаратты қамтитын технологиялық регламентпен сипатталатын болады. Зерттеу нәтижелерінің ғылыми-техникалық (оның ішінде кадрлық) әлеуетке және ғылыми ұйымдар мен олардың ұжымдарының бәсекеге қабілеттілігіне әсер ету дәрежесі. Зерттеулер жүргізу кезінде алынған нәтижелер Қазақстанның қазіргі заманғы тау-кен және металлургия салаларының өзекті міндеттерінің бірін шешу прецедентін құру арқылы ғылыми ұйымдар мен олардың ұжымдарының ғылыми-техникалық әлеуеті мен бәсекеге қабілеттілігіне оң әсер етеді және отандық ғалымдар арасында осындай міндеттерді шешуге қызығушылықты арттырады. Зерттеу нәтижелерінің практикалық маңыздылығы. Зерттеу нәтижелерінің практикалық маңыздылығы әзірленген технологияны отандық кәсіпорындардың өнеркәсіптік өндірісіне енгізу перспективасында жатыр. Бұл құрамында минералды титан бар шикізатты қайта өңдеудің кешенділігін арттыруға, өндірілетін сирек металдар номенклатурасын ұлғайтуға, ниобийді ілеспе алу есебінен құрамында титан бар минералды шикізатты қайта өңдеудің рентабельділігін арттыруға, құрамында титан бар шикізатты қоршаған ортаға қайта өңдеу қалдықтарының түзілуін азайтуға мүмкіндік береді.

Қазіргі таңда еліміздің жерасты кеніштерінің жай-күйі, кен өндірісі кезінде тау-кен геологиялық шарттар және қазба жұмыстарының тереңдеу қарқынына байланысты пайда болатын әртүрлі қиындықтармен сипатталады. Кен өндірісі жұмыстарын күрделі тау-кен геологиялық шарттарда орындау, өнімділігі жоғары жабдықтар мен технологияларды қолдануды шектейді. Күрделі тау-кен геологиялық шарттарда жерасты қазбаларын өтуге қолданыстағы қарапайым әдістерді қолдану, пайдалы қазбаларды өндіру процесіндегі тау-кен қазбалық жұмыстардың қауіпсіздігін қамтамасыз ету бойынша үлкен мөлшерде еңбек пен қаржы шығындарын талап етеді. Кенді игеру өнімділігі мен қазбаларды өту құнына әсер ететін маңызды фактор, арнайы әдістерді қолдануды талап ететін таужыныстары массивінің орнықсыздығы, болып табылады. Қазақстан Республикасының кен өндіруші кәсіпорындарының жұмысын талдау нәтижесінде, жоғарыда көрсетілген мәселе еліміздің көптеген кенорындарында кездесетіні айқындалды, атап айтар болсақ, «Ақбақай» және «Майқайың» кенорындарының, «Казцинк» ЖШС кеніштері. Сондықтанда, тау-кен жұмыстарының басты техникалық-экономикалық көрсеткіштерін төмендетпей кенді игеруді қамтамасыз ететін, таужынысы массивінің орнықсыз аймақтарын барынша тиімді және көп еңбексіз бекемдеу технологиясын жасау қажеттілігі туындайды. Жобаның мақсаты кен шоғырларын жоғары техникалық-экономикалық көрсеткіштермен тиімді және қауіпсіз игеруді қамтамасыз ететін, қазба жұмыстары өтетін аймақтағы бұзылған массивті қорғаныс қабатын орнату арқылы жедел бекемдеу тәсілімен таужыныстары массивінің күйін басқарудың ресурстарды үнемдейтін технологиясын жасау болып табылады. Зерттеу жұмыстары бағытталатын мәселе. Жерасты кеніштерінің орнықсыз, бұзылған массивтерінде өнімділігі жоғары тау-кен жабдықтарын пайдалануға кедергі келтіретін факторлардың бірі, арнайы анкер бекітпелерімен бекітілген таужыныстары массивінің өзінің кенеттен опырылып құлау қауіптілігі болып саналады. Кейбір кенорындарында таужыныстары массивінің бөлшектеніп құлауына, оның құрамындағы химиялық және механикалық тұрақсыз минералды тұздардың болуы (доломит CaCO3-MgCO3, альбит Na[AlSi3O8] және алюминий-калийлі мусковит KAl2(AlSi3O10)OH2) себепші болып келеді. Аталмыш минералды тұздар ылғалмен әсерлесу арқылы еріп, таужынысы массивінің орнықтылығын бұзады. Сонымен қоса мұндай орнықсыз кен массивтерінде болатын кернеу және деформациялардың бірқалыпты бөлінбейтіндігі ескерілсе, сығымдаушы массив учаскелері жазық және тік бағыттағы созылу учаскелерімен ауысады. Орын алатын мұндай құбылыс, тазарту аймағындағы игерілетін массивтің сығылу және отыру деформациясының бірқалыпты бөлінбеуіне қосымша мүмкіндік береді. Қазіргі кезде Ақбақай кеніштерінде, опырылуға бейім, тұрақсыз массивтердің орнықтылығын қамтамасыз ету үшін қолданылатын бекітпе материалдарына үлкен қаржы жұмсалуда. Сонымен қоса бұзылған массивтерді бекемдеуге пайдаланып жатқан материалдардың тиімділігі соншалықты қанағаттанарлы емес, себебі массивте минералды тұздардың болуы цементтің жоғары сапада бірігуіне мүмкіндік бермей, оның беріктігін әлсіретуде. Зерттеу жұмыстарын орындаудың негізгі бағыты қазбалық және тазарту жұмыстарының орындалуына дейін бұзылған массивте модификациялы полимерленген фиберглас элементінен тұратын, қазбаның маңдайынан оза орналасатын қорғаныс қабатын жасауға, полимердің таужынысы құрамындағы минералдармен өз-ара әсерлесуін ескеретін заңдылықтарды анықтауға жәнеде бұзылған массивтің жүккөтеру қабілетін арттыратын қорғаныс қабатының негізгі параметрлерін негіздеуге бағытталады. Зерттеу нәтижелерінің ғылыми ұйымдардың, ғалымдардың ғылыми-техникалық (соның ішінде - кадрлық) потенциалы мен бәсекеге қабілеттілігіне әсер ету дәрежесі. Ұсынылатын орнықсыз, бұзылған массивтерді бекемдеуге арналған, қолайлы және прогрессивті технологияны қолданысқа енгізу, қарапайым бекітпелеу әдістерін пайдаланбай қазбаларды өтуге мүмкіндік береді. Бұзылған, орнықсыз массивке қорғаныс қабатын орнату қазбаның негізгі бекітпесіне әсер ететін қысым мөлшерін азайтып, бекемделген массивтің өзін дербес бекітпе ретінде қолданып, бекітпеге жұмсалатын металл каркастарды үнемдеп, бекітпелеу жұмыстарына жұмсалатын еңбек және қаржы шығындарын азайтуға мүмкіндік береді. Кешенді физикалық және санды эксперименттерді орындау нәтижесінде жасанды жолмен, қорғаныс қабатын салуда қолданылатын полимер ерітінділерін массивке енгізген кездегі оның беріктік көрсеткіштерінің өзгеру заңдылықтары анықталады. Соның негізінде фиберглас элементтерінен тұратын, композитті материалдармен күшейтілген қорғаныс қабатын орнықсыз, бұзылған таужынысы массивтеріне орнатудың ресурс үнемдеуші технологиясы жасалады.

На сегодняшний день одним из распространённых способов добычи урана, является способ подземного скважинного выщелачивания (ПСВ). Вскрытие рудного горизонта осуществляется путем бурения технологических скважин (откачных и закачных). Глинистые буровые растворы являются необходимым компонентом в процессе бурения скважин. При бурении скважин, потоком промывочной жидкости (буровым раствором) выносятся на поверхность продукты бурения – буровой шлам. Процесс утилизации отработанных глинистых буровых растворов при бурении урановых месторождений может быть довольно сложным и зависит от многих факторов, таких как состав раствора, его объем, химические свойства и т.д. Отработанные буровые растворы (ОБР) на урановых месторождениях представляют собой смесь воды, реагентов и продуктов распада урана, таких как радиоактивные изотопы урана и его дочерних элементов. Эти растворы содержат высокие уровни радиоактивности и могут представлять опасность для окружающей среды и здоровья человека при неправильном обращении с ней. В зависимости от способа и технологии бурения скважин для добычи урана, отработанные буровые растворы могут иметь различные составы и концентрации радиоактивных веществ. Для минимизации воздействия на окружающую среду и здоровье человека, эти растворы должны быть собраны и обработаны согласно соответствующим нормам и стандартам безопасности. Технологическим регламентом производства, для бурения 1 (одной) технологической скважины у устья скважины сооружается 3 (три) зумпфа: 2 зумпфа для обустройства циркуляционной системы и обеспечения процесса бурения буровым глинистым раствором, объемом до 20 куб.м. каждый, а также 1 зумпф – для сбора бурового глинистого раствора при бурении продуктивного горизонта – объемом не менее 5 куб.м. После завершения бурения и сооружения технологических скважин, весь объем, отработанного бурового раствора, в соответствии с технологическим регламентом и экологическими требованиями, откачивается из зумпфов и транспортируется в шламосборники (пескоотстойники), которые располагаются от места проведения буровых работ на расстоянии от 20 км до 50 км. Затем отработанный буровой раствор (ОБР), содержащий шлам и буровые сточные воды, накапливается в резервуарах для осаждения до того момента, пока вся жидкость испарится, и высохшая масса будет затем захоронена в соответствии с нормами утилизации. В процессе хранения ОБР в шламосборниках он может оказать серьезное негативное воздействие на экосистему региона, поскольку отходы относятся к III-IV классу токсичности и могут взаимодействовать с природными компонентами, такими как влага, атмосферные осадки, подземные и поверхностные воды. В этой связи, создание экологически эффективного способа для повторного использования и дальнейшей утилизации ОБР путем фракционирования и разделения на фазы, является актуальной задачей и позволит уменьшить объемы сооружаемых шламосборников и пескоотстойников, а это в свою очередь снизит затраты на сбор и транспортировку отработанного бурового раствора в шламосборники уранодобывающих предприятий, обеспечит технологию утилизации ОБР непосредственно на месте проведения буровых работ, обеспечит степень очистки воды до 76% от общей массы шлама, обеспечит создание замкнутого водоснабжения в буровых установках, путем возврата в систему максимально возможного объема жидкой фазы – технической воды. В рамках данного проекта предусматривается разработка технологии и устройств для эффективного разделения отработанного бурового раствора (ОБР) на его составные части: жидкую фазу (техническую воду) и твердую фазу (буровой шлам). Затем планируется использовать жидкую фазу (техническую воду) для создания свежего бурового раствора, а твердую фазу – в качестве заполнителя при цементировании скважин. Это позволит применять твердую фазу в качестве материала для формирования отмостков вокруг скважин в процессе бурения, представляя ее в виде «гель-цемента». Разделение ОБР на фракции также приведет к снижению доставки технической воды от водозабора до технологической скважины путем повторного использования максимально возможного объема жидкой фазы – технической воды в буровых установках. Соответственно, значительно будет сокращена транспортировка ОБР и шламов из зумпфов в шламосборники, что приведет к снижению количества пескоотстойников и шламосборников. Основные методы исследования включают в себя следующие аспекты: Разработка экологически безопасного и реагентного метода с целью разделения буровых отходов технологических скважин на две фракции: жидкую и твердую, которые можно повторно использовать по отдельности; Использование результатов теоретических и лабораторных исследований для разработки технологии утилизации ОБР на опытно-промышленной установке; Разработка способов повышения эффективности процесса фракционирования ОБР с применением диспергирующих устройств для активации реагентов; Определение оптимальных параметров химического состава и концентрации флокулянтов и электролитов, адаптированных для комплексной утилизации ОБР и разделения его на жидкую и твердую фракции. В результате реализации проекта будут достигнуты следующие результаты: 1. В плане влияния результатов исследований на научно-технический (в том числе – кадровый) потенциал – будет разработана новая эффективная техника и способ фракционирования отработанных буровых растворов для дальнейшего повторного использования продуктов разделения и утилизации. 2. В плане конкурентоспособности научных организаций практической значимости результатов исследований – снижение себестоимости горно-подготовительных работ, снижение затрат: материалов, ГСМ, обслуживания специального транспорта (погрузчиков, бульдозеров, экскаваторов и др.) и транспортных средств, повышение производительности проведения буровых работ за счет: сокращения технических, технологических и финансовых затрат; сокращения объемов транспортировки ОБР; комплексного способа утилизации ОБР, включающий реагентное воздействие и разделение отходов бурения на жидкую и твердые фазы; возможности получения дополнительного источника технической воды для буровых работ, и твердую фазы глины, для приготовления свежего глинистого раствора и для тампонажа скважин. 3. В плане решения актуальных задач социально-экологического развития Республики Казахстан – минимизация негативного воздействия ОБР на окружающую среду.

При разработке месторождений наносится значительный ущерб за счет нарушения земной поверхности и изменения экологии окружающей среды в горнопромышленных районах. Территории, после открытых горных работ, в течение многих лет могут представлять собой голые, лишенные растительности участки, являющиеся источником загрязнения окружающей среды. В 2020 году в республике насчитывалось 243,4 тыс.га земель, нарушенных в ходе строительства промышленных объектов, линейных сооружений и других предприятий, при разработке месторождений полезных ископаемых, их переработке и проведении геологоразведочных работ, из них 55,8 тыс.га отработаны и подлежат рекультивации. По данным земельного баланса по состоянию на 01.11.2020 г. в республике числятся 242,2 тыс. га нарушенных земель, на которых размещаются отвалы вскрышных и горных пород, хвостохранилища, золоотвалы, карьеры угольных и горных разработок, нефтяные поля и амбары. Всего в республике 3422 предприятий и организаций, имеющих на своей территории нарушенные земли. В 2020 году по республике было нарушено 1,6 тыс.га, отработано нарушенных земель 5,8 тыс.га и рекультивировано 5,8 тыс.га нарушенных земель [1]. Целью предлагаемого проекта является интенсификация процесса рекультивации загрязненных тяжелыми метелями и эродированных почв с применением технологии комплексного использования микоризных и гипераккумуляторных растений. При интенсивной рекультивации проводится всесторонний анализ состояния почв и растительности нарушенных земель. Гипераккумуляторные растения эффективно нейтрализуют воздействие тяжелых металлов, что особенно важно при рекультивации горных работ после добычи и переработки металлов. Микориза позволяет ускорить рост растений в несколько раз (в некоторых случаях в 10 раз) за счет образования симбиотческой связи корней растений и грибов. Особый эффект представляет взаимоусиливающий эффект (синергия) совместного использования гипераккумуляторных растений и микоризы, что является одним из важных направлений данного исследования. Поставленная задача достигается путем анализа причин структурных изменений почвы и ландшафта на территории техногенных нарушенных земель при открытой разработке полезных ископаемых, изучения методов быстрой рекультивации земель с применением микоризы и других методов активизации роста растений, предоставления комплексной технологии использования микоризных и гипераккумуляторных растений в зависимости от специфики территории. В работе предоставляются обоснованные рекомендации, влияющие на развитие гипераккумуляторных растений и методов микоризии в улучшении почвенно-мелиоративного, почвенно-экологического состояния нарушенных земель при разработке месторождения открытым способом, повышении плодородия почв, ускорении рекультивации. Предлагаемые подходы интенсифицировуют процесс рекультивации нарушенных земель при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Полученные научные результаты исследований будут использованы горными предприятиями в период разработки месторождений полезных ископаемых, с целью интенсификации процесса рекультивации нарушенных земель за счет растений-гипераккумуляторов и микоризий. Достижение поставленных целей возможно при рациональном исследовании следующих задач: - исследование методов ускоренной рекультивации земель путем использования микоризий и других методов активации роста растений в лабораторных условиях. Исследование влияния различных факторов на рост растений-гипераккумуляторов при рекультивации земель. - проведение укрупненных исследований по интенсивной рекультивации земель на промышленных обьектах. Укрупненные исследование рекультивации с использованием микоризой. Исследование влияния растений –гипераккумуляторов на рекультивацию земель. - анализ поверхности нарушенных земель для определения проблемных участков рекультивации в целях снижения затрат. Разработка технологии комплексного использования микоризой и растений-гипераккумуляторов на рекультивируемых землях. Земли Республики Казахстан полупустынные, климат быстро оказывает влияние на нарушенный горными работами земли. Из-за сильной засухи и нехватки воды, даже в условиях сильной засухи и нехватки воды рациональное использование микоризой и растений-гипераккумуляторов, позволяет проводить биорекультивационные работы на территориях дефицитных месторождений с использованием элемента кальция, при этом увеличивая поглощение питательных веществ калием, фосфором и азотом. Эндомикоризные грибы оказывают дополнительный эффект, уменьшая вред соленой земли для растений, при этом повышается засухоустойчивость и ускоряется восстановление плодородия почвы. Такой социально-экономический и научно-эффективный подход благоприятствует сохранению окружающей среды и увеличению сельскохозяйственных угодий при освоении недр. Результаты научных исследований, планируемых в рамках проекта, предполагается опубликовать в не менее 2 (двух) статьях и (или) обзорах в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы данных Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти), а также 1 одну статью в рецензируемом отечественном издании, рекомендованном КОКСНВО.

Проблема, которую решает этот проект, заключается в растущей потребности Казахстана в очистке радиоактивных стоков в результате существующих урановых рудников (всего 129), которые выщелачивают радиоизотопы в пресную воду (например, на реке Шу, Южный Казахстан) (1); современные биомедицинские методы лечения с использованием радиоизотопов (например, 124I и 131I) (2) в больницах; будущее внедрение атомной энергетики в стране (3) и поддержать дезактивацию полигона, на котором проводились испытания ядерного оружия (Семипалатинский испытательный полигон (СИП) и который является источником радионуклидов (137Cs) в окружающую среду. Наш подход к этому будет подготовлено устройство для улавливания радионуклидов из загрязненных сточных вод. Устройство будет изготовлено путем преобразования биомассы сельскохозяйственных отходов, богатой лигноцеллюлозой (шелуха грецкого ореха, риса, гречневой шелухи,) в углеродсодержащий материал. Эти углеродные материалы будут модифицированы (серой, азотом, серебро и ферроцианид) для введения активных центров, способных улавливать указанные выше радионуклиды. Устройство будет производиться методами гидротермального синтеза, пиролиза и пиролиза с последующей активацией. Для этого будут опробованы модификации до и после термической обработки. сорбент будет включен в углеродный монолит (из порошкообразного углерода и смолы). Углеродные материалы, как известно, экранируют излучение, которое делает их безопаснее использовать. В рамках этого исследования также будет изучено извлечение полученного сорбента из радиоизотопного песка при повторном использовании. Предполагается, что устройство будет иметь площадь поверхности > 200 м2 и включать мезо (2-50 нм) и макропористость (> 50 нм), снижать концентрацию радионуклидов на 50% каждый цикл, работать в рециркуляционном режиме и иметь возможность для обработки воды в широком диапазоне pH, соответствующего применению. Эти результаты будут опубликованы в журналах Q1 (3), представлены на местных и международных конференциях (3) и регулярно публикуются в социальных сетях. Это исследование поможет подготовить начинающих исследователей (4) и будет способствовать повышению уровня университетов страны в сотрудничестве с ними. У команды есть подтверждение концепции сердцевины устройства (приготовление сорбента только из типа биомассы) на уровне технологической готовности (TRL3) и опыт масштабирования до пилотного производства из ранее произведенных материалов на основе углерода, которые теперь коммерчески доступны. Мы стремимся достичь TRL 6, что приблизит устройство к коммерциализации и повлияет на рабочие места в Казахстане, а также окажет большее влияние на здоровье окружающей среды, особенно когда устройство будет масштабироваться. В число вовлеченных научных организаций входят КазНИТУ им. К.И. Сатпаева с опытом в области материаловедения, в частности углеродных материалов, Национальный ядерный центр (г. Курчатов), который будет конечным пользователем технологии и будет проводить испытания разделения радионуклидов с помощью устройства, а также международное сотрудничество, включающее Кингстонский университет (Великобритания) имеющий опыт в аналитической характеристике материалов, нанотехнологиях, очистке сточных вод и имеет связи с атомной, военной и водной промышленностью. Все организации ранее сотрудничали в отдельных консорциумах. Этот проект позволит найти наилучший подход к подготовке эффективного устройства для дезактивации радионуклидов, его валидации в лаборатории и в двух соответствующих сценариях (очистка загрязненной пресной воды и ядерных отходов). В рамках этого проекта будет разработан инструмент, который сделает более безопасными казахстанские объекты, загрязненные радионуклидами и имеющие протоки пресной воды (шахты и бывшие полигоны ядерных испытаний). Это насущные проблемы, которые необходимо решать. Это также позволит Казахстану перерабатывать радиоактивные отходы из больниц. Наконец, это поддержит Казахстан в подготовке к внедрению атомной промышленности, помогая улучшить управление ядерными отходами и защитить стоки от радиационных загрязнений, которые будут образовываться. Результат этого исследования будет иметь международное значение, поскольку рассматриваемые проблемы имеют глобальное значение.

Аддитивті технология көптеген салаларға еніп жатыр. Соның ішінде әскери құрылыс саласына да ене бастады. Атап айтқанда, АҚШ-тың Теңіз Жаяу-әскер Корпусы құрылыс 3D принтері көмегімен әскери казармалар мен ангарлар салып, бұл технологияны сәтті сынақтан өткізді. Нәтижесінде аддитивті технология құрылысқа қажетті жұмыс күшін, уақыт пен қаржы мөлшерін азайтынын көрсетті. Осыны жүзеге асырған Icon компаниясы құрылыс 3D принтері ретінде порталды роботты және 3D баспа әдісі ретінде Contour Crafting әдісін пайдаланады. Қазіргі коммерцияланған жобаларда, Icon компаниясын қоса алғанда, 3D принтерлердің базасы ретінде порталды, дельта, полярлық және сериялық роботтар қолданылады, бірақ, бұлардың ешқайсысы агрессивті орта болып саналатын далалық жағдайда пайдалануға келмейді және арнайы дайындалған құрылыс алаңы мен ғимараттың іргетасы болуын талап етеді. Демек, әскери мақсатта қолдануға айтарлықтай қолайлы емес. Ал, Icon компаниясы қолданатын Contour Crafting әдісі негізінен бетонға қалып болатын қуыс қабырғалар тұрғызуға және жеңіл салмақ көтеретін қабырғалар салуға ғана жарамды, сәйкесінше, құрылыс процесін толықтай автоматтандыруға және бір амалмен қабырға салуға мүмкіндік бермейді. Сондықтан, қазір Contour Crafting әдісінің орнына монолиттік қабырға баспалау әдісі ұсынылуда. Бұл әдіс бір амалмен қабырға баспалауға және оны баспа барысында арматуралауға мүмкіндік береді. Бұл әдіс қазіргі даму деңгейінде арнайы дайындалған құрылыс алаңының және ірге тастың болуын талап етеді. Демек, оны әскери мақсатта пайдалану үшін жетілдіру керек. Жоғарыда айтылған мәселелерді шешу үшін, құрылыс 3D принтерін әскери мақсатта пайдалана алу үшін жаңа концепция ұсынылып отыр. Жаңа концепция бойынша – агрессивті ортада жұмыс істеуге арналып жасалған құрылыс техникасы, атап айтқанда, экскаватор құрылыс 3D принтері ретінде жұмыс істеуге бейімделінеді және жетілдірілген монолиттік әдіспен баспа жасайтын арнайы баспа бастиегі жобаланады. Экскаватор өзінің шөмішімен қазаншұңқыр қазып, құрылыс алаңын тегістеп дайындайды, сонан соң шөмішін баспа бастиекке ауыстырып, алдымен іргетасты құйып шығады, сосын қабырғаларды баспалайды. Бетон және арматура экскаватор жебесінің бойымен тасмалданып, баспа бастиекке жеткізіледі. Төбені құрылыс алаңында тегіс жерде баспалап алып, баспа бастиектің орнына ілмек орнатып, төбені көтеріп, қабырғалардың үстіне орнатады. Осылайша, бір техникамен әскери объектіні салуға болады. Жұмыстың мақсаты – құрылыс техникасын құрылыс 3D принтері ретінде жұмыс істеуге бейімдеу және оған орнатылатын баспа бастиегін әскери мақсаттағы құрылыс объектілерін салуға арнап жобалау және әзірлеу. Жобаның міндеттері: 1) Баспа бастиегінің конструкциясын зерттеу және жобалау; 2) Құрылыс техникасын құрылыс 3D принтеріне бейімдеуді зерттеу және оның конструкторлық құжаттамасын әзірлеу; 3) Жобаланған баспа бастиегінің прототипін жасау және сынау. Жобадан күтілетін нәтижелер: 1. Құрылыс 3D принтерінің баспа бастиегінің кішірейтілген масштабтағы прототипі. 2. Құрылыс техникасын құрылыс 3D принтеріне бейімдеу бойынша конструкторлық құжаттама. 3. БҒСҚК ұсынған журналдарда және (немесе) басқа отандық рецензияланатын ғылыми басылымдарда кемінде 3 (үш) мақала. Зерттеу нәтижелерінің практикалық маңыздылығы – бұл жұмыс аясында құрылыс техникасын құрылыс 3D принтері ретінде жұмыс істеуге бейімдеу бойынша зерттеу-жобалау жұмыстары жүргізіліп, қажетті конструкторлық құжаттамалар дайындалады және баспа бастиектің кішірейтілген масштабтағы прототипі жасалынып, оның жұмыс істеу қабілеттілігі тексеріледі. Алынған нәтижелер негізінде болашақта әскерилердің қатысуымен жүргізілетін Гранттық қаржыландыру және Коммерциаландыру конкурстарына қатысып, ұсынылып отырған концепцияны қолданысқа енгізу жоспарлануда.

Цель проекта: разработка универсального полимер глинистого композита с высокими антисептическими и эксплуатационными характеристиками на основе термо- и кислотноактивированных и декатионированных бентонитовых глин Казахстана с наночастицами серебра в объеме, в сочетании с неионогенными полимерами ПАА и ПГЭА, а также МКЦ для очистки питьевых и сточных вод от биологических, органических загрязнителей и тяжелых металлов. Основные подходы к проведению исследований: Основными источниками загрязнения вод в РК являются производственные, сельскохозяйственные и бытовые сточные воды. Поэтому, в регионах, где сосредоточены металлургические предприятия вода в основном загрязняется токсичными тяжелыми металлами, а также в ряде регионах наблюдается загрязнение органическими веществами, в т.ч. отходами лекарств, фенолами, пластификаторами, полибромированным дифениловым эфиром, полихлорированным бифенилом (ПХБ), полиядерным ароматическим углеводородом и пестицидами. В рамках данного проекта будут исследованы сразу три метода активации и модификации, в т. ч. термическая, кислотная и декатионирование. Поэтому новизной данного проекта является поиск методов по улучшению структурно-морфологических свойств и повышения удельной поверхности глинистых материалов Казахстана в т.ч. Калжатской и Орта Тентекской глины путем термической и кислотной активации и декатионирования, а также придания им антимикробных свойств модифицируя наночастицами серебра для использования в качестве основы ПКМ. Будут разработаны оптимальный метод восстановления ионов серебра в объеме активированных и декатионированных глин и синтеза полимерглинистых композитов (ПГК) на основе модифицированного наночастицами серебра бентонитов и неионогенных полимеров ПАА и ПГЭА, а также МКЦ для очистки воды от ионов тяжелых металлов, органических загрязнителей в т.ч. от ПАВ, а также будут изучены антимикробная активность против различных бактериальных штаммов, в частности E. coli, Candidaalbicans, Pseudomonasaeruginosa и Staphylococcusaureus и др.). Ожидаемые результаты: будет разработан способ улучшения структурно-морфологических свойств и повышения удельной поверхности глинистых материалов Казахстана в т.ч. Калжатской и Орта Тентекской месторождений природных глин; будет предложен оптимальный метод восстановления ионов серебра в объеме активированных и декатионированных глин, а также способ синтеза полимерглинистых композитов (ПГК) на основе модифицированного наночастицами серебра бентонитов и неионогенных полимеров ПАА и ПГЭА, а также МКЦ. Благодаря использованию бентонитных глин месторождений Казахстана и их модицированных форм в качестве сорбентов, предлагаемая технология не будет уступать зарубежным аналогам. Результаты работы вносят вклад в усовершенствование методов получения полимер композитных материалов для охраны окружающей среды и послужат научной базой для решения целого ряда задач, связанных с применением отечественного сырья в области экологии. Ожидается развитие фундаментальных представлений по применению в качестве наполнителя для сорбентов по очистке воды ранее не изученных бентонитов месторождения Калжат и Орта Тентек Алматинской и Жетысуской областях, модифицированных наночастицами Ag для придания антимикробной активности в отношении грамотрицательных и грамположительных бактерий. Степень их готовности для коммерциализации: В качестве сорбционных материалов будут использованы доступные природные сорбенты из месторождений Казахстана и их модифицированные формы, МКЦ будет получен из отходов агропромышленного комплекса (АПК), используемые методы не требует дорогих оборудований, реактивов и технологических цепочек, легко реализуется в мини образцах. Благодаря этому стоимость сорбционных материалов будут на 20-30 % дешевле по сравнению с импортными аналогами. Соответственно, технология получения универсального сорбента с высокими эксплуатационными и антисептическими характеристиками является легко коммерциализуемым.

Цель проекта: Цель проекта и направление исследований были сконцентрированы на вопросах изучения главных факторов, влияющих на процессы кольматации в основаниях инфильтрационных бассейнов, а также основ, определяющих перспективность и эффективность работы систем ИВЗПВ на стадиях технико-экономического обоснования и последующего рабочего одностадийного проектирования. Проблема исследований: проекта исследований изучения такого проблемного и малоизученного вопроса, как процесс инфильтрации в присутствии кольматирующего слоя, когда в ходе инфильтрации характеристики, параметры и условия этого процесса могут изменяться. Степень изученности основных параметров процесса кольматации в результате комплексных научных исследований определит корректность и послужит надежной и реальной основой для будущих проектов инфильтрационных бассейнов при интегрированном использовании водных ресурсов в условиях их нарастающего дефицита и глобального изменения климата истощение водоносных горизонтов дефицит водных ресурсов за счет модернизации и развития инфраструктуры. Основные подходы исследования: определялась поставленными целями и задачами, и изучение параметров в составе исследований и изучения процессов кольматации основывалась на существующих в мировой практике современных технологических подходах к данной проблеме. Ожидаемые результаты позволили выявить как характер изменения скорости инфильтрации, так и переход ее через определенные контрольные значения, условно служащие количественным ориентиром оценки сроков фильтроцикла, и исключить элемент случайности в выявлении вероятностно-статистического характера изменения скорости инфильтрации как по площади, так и по глубине. Наличие системы позволит одновременно работать с одними файлами нескольким пользователям и осуществлять поиск. Предположительно планируется публикации - не менее 2 (двух) статей в журналах из первых трех квартилей по импакт-фактору в базе данных Web of Science или имеющих процентиль по CiteScore в базе данных Scopus не менее 50.

Идея проекта заключается в исследовании обобщенной модели эффективного перовскитного солнечного элемента на основе CH3NH3SnI3 и CH3NH3PbI3, характеристика которого зависит от влияния плотности объемных и межфазных дефектов, путем изучения количественного анализа численных данных различных структур CH3NH3SnI3 и CH3NH3PbI3, а также деградации функционального слоя тонкопленочного солнечного элемента на основе CH3NH3PbI3 под воздействием атмосферы окружающей среды с помощью ИК-Фурье спектроскопии. Актуальной проблемой проекта является определения предельной эффективности солнечного элемента путем комбинации параметры и свойств материалов поглощающего и транспортных слоев, а также исследование путей повышения стабильности солнечных элементов. Целью данной работы является исследование предела эффективности преобразования энергии и стабильности металлорганического перовскитного элемента, в том числе за счет разработки алгоритма моделирования тонкоплёночного перовскитного солнечного элемента с различными характеристиками, влияющими на предел эффективности преобразования энергии. Для достижения поставленных целей данного проекта необходимо реализовать следующие основные задачи: 1. Разработать алгоритм моделирования тонкоплёночного перовскитного солнечного элемента с различными характеристиками, влияющими на предел эффективности преобразования энергии; 2. Численно исследовать параметры и свойства материалов поглощающего и транспортных слоев путем комбинации геометрических размеров образцов CH3NH3SnI3 и CH3NH3PbI3 на предмет эффективности тонкоплёночного перовскитного солнечного элемента при помощи программного пакета SCAPS 1D; 3. Исследовать влияние объемных дефектов в поглощающем слое СH3NH3SnI3 на предел эффективности образца как преобразователя энергии. 4. Исследовать влияние межфазных дефектов между слоями TiO2/CH3NH3SnI3 (IL1) и CH3NH3SnI3/HTL (IL2) на предел эффективности образца как преобразователя энергии; 5. Исследование воль-амперной характеристики полученного перовскитного преобразователя энергии до и после деградации под влиянием атмосферной среды. 6. Исследовать методом ИК-спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии и квантовой эффективности влияние атмосферной среды на деградацию функционального слоя перовскита. Адаптация теоретической модели с учетом обновленных экспериментальных данных образца. Результатом выполнения проекта будет получение новых данных фундаментального характера, касающихся исследованию оптимальной структуры перовскитного элемента на предел эффективности стабильности с помощью экспериментальных и численных методом. Эти результаты могут быть использованы в области альтернативной энергетики для повышения конкурентоспособности металлоорганических перовскитов в тонкопленочной фотоэлектрической промышленности. Предлагаемый научный проект оказывает значимое влияние на уровень научно-исследовательских работ и относится к современному и актуальному направлению наукоемких технологий энергосбережения, экологии, возобновляемых источников энергии, материаловедения. Важным научно-техническим и мультипликативным эффектом является то, что исследования в данной области позволят расширить научные знания в области теории солнечной энергетики. Важным экономическим и экологическим эффектом будет введение научных результатов данного проекта в Казахстана, что придаст скачек развития данной научной области, а также повсеместное внедрение альтернативных источников энергии, что позволит улучшить экологическую обстановку и обеспечить энергетическую безопасность в будущем. Также, за весь период реализации проекта будут опубликованы начуные статьи, не менее 2 (двух) статей в журналах из первых трех квартилей по импакт-фактору в базе данных Web of Science или имеющих процентиль по CiteScore в базе данных Scopus не менее 50, и доложены результаты научных исследовании на Международных и Республиканских конференциях.

Жоба тақырыбының атауы: «Фиброталшықтан жасалған сорғы бөлшегінің корпусын жасау кезінде технологиясын жетілдіру». Жұмыстың мақсаты машина жасау кәсіпорындарының тиімділігін жақсартылған сипаттамаларына және сәйкес эксплуатациялау шарттарына ие фиброталшықтар мен композициялық материалдардың пайдаланылуымен ортадан тепкіш сорғы бөлшегінің корпустарын дайындаудың жаңа технологиясын жасақтау есебінен арттыру болып табылады. Жоба зерттеуге бағытталған мәселе. Қазіргі уақытта машина жасаудың басты мақсаты, ауқымды қаржы салымдарын талап етпейтін, тиімді, бәсекеге қабілетті техниканың құрылуына әсер ететін, сапасын арттыратын, және бұйымның өзіндік құнын төмендететін заманауи технологиялардың ендіру болып табылады. Инновациялық материалдардан бұйымдар дайындау технологиясы бізге мәлім және негізінен құрылыс материалдарының өндірісінде қолданысқа ие болды, дегенмен соңғы зерттеулердің көрсетуі бойынша, оларды өнеркәсіптік жабдықтар корпустарының материалы ретінде пайдалану мүмкіндігі бар. Қымбат емес және тереңде орналасқан кен орындарын барлау қарқыны байқалуды. Бұл металдар мен олардан алынатын бұйымдар бағасының қымбаттауына әкеледі. Сондықтан дүние жүзі бойынша металдарды, бағасы арзан, қасиеттері басқарылатын үздік техникалық және технологиялық сипаттамаларына ие композициялық материалдарға алмастыру мүмкіндігі ізделуде. Индустриалды революцияның 4.0 заманауи сатысы жаңа конструкциялық материалдардың кеңінен пайдаланылуымен сипатталады, олар техникалық бұйымдардың төзімділігін, оларды дайындау технологиясының жеңілдетуін, құнының төмендеуін қамтамасыз етеді. Ұсынылып отырған жоба бірегей қасиеттерге ие болады: массаның 2-2,5 есе төмендеуі, агрессивті орталарға жоғары төзімділігі, қосымша механикалық өңдеусіз құю арқылы дайындалуы, біршама төмен құнына ие, сорғы корпусының бөлшегін дайындауда болат фиброталшықтың тиімді құрамын пайдалануға мүмкіндік береді. Фиброталшықты бұйымдар мен конструкциялардың, оның ішінде әртүрлі сыйымдылықтардың, химиялық улау және электролиздеу ванналарының агрессивтілігі жоғары орталардың әсерімен өндірістік шарттарда эксплуатациялануы, олардың жоғары мықтылығы мен тиімділігін көрсетті. Ортадан тепкіш сорғылардың корпусының бөлшегін және соған ұқсас бұйымдарды дайындау үшін фибробентондардың (металл орнына) пайдаланылуы жаңа және аса тиімді болып табылады. Машина жасауда сорғы корпустарының бөлшегін дайындаудың негізгі мәселесі өндірістің ұзақ мерзімі болып табылады. Корпус базалық бөлшек болып табылады, оған салыстырмалы орналасуының талап етілетін дәлдігімен өзара қосылатын, жеке жиналатын бірліктер мен бөлшектер монтаждалады. Ол статикалық күйде және сорғыны эксплуатациялау процесінде бөлшектердің өзара орналасу дәлдігінің тұрақтылығын, сонымен қатар жұмыс бірқалыптылығын қамтамасыз етеді. Корпус бұйымдарының дайындамаларын негізінен балқытылатын үлгілер бойынша құю арқылы дайындайды, алайда ерекшелік ретінде, аса күрделі корпустық бұйымдар дәнекерлеу арқылы дайындалады. Дайындама алудың дұрыс тәсілін таңдау үшін, жалпы құны минималды болатындай, өңдеудің ары қарай жүретін механикалық процесін зерделеу қажет. Ортадан тепкіш сорғылардың корпустарының бөлшегін дайындаудың негізгі мәселесі үзақ өндіріс мерзімі болып табылады. Осыған байланысты әртүрлі білдектер мен құралдарды пайдаланады, алайда менің зерттеуімде ЧПУ станогы бар аса заманауи білдекті пайдалану көмегімен уақыт шығыны азайтылады. Жұмысшы жүктемелерді анықтау үшін ауқымды тәжірибелік техниканың болуы, қолданбалы серпімділік теориясының жоғары даму деңгейі, материалдардың физикалық және механикалық қасиеттерін жетік білуі эксплуатациялаудың қалыпты шарттарында жабдықтың ұзақ мерзімді жұмысын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Жобаның өзектілігі, бетонда фиброталшықтың қолданылуы, созу, майыстыру, кесуге төзімділігі, соққы және қажу беріктілігі, сызатқа беріктігі, аязға төзімділігі, су өткізбеуі, ыстыққа төзімділігі и тұтану төзімділігі тәрізді сипаттамалар бойынша аса жоғары көрсеткіштерін қамтамасыз етуімен байланысты. Оған қоса фиброталшықтардың айрықша ерекшелігі жоғары анизотроптық және дискреттік көрсеткіштері болып табылады. Мұнда, мұндай белгілер, құрылысы ерекшелігімен және қасиеттерімен өзгешеленетін конструкциялық материалдардың тәуелсіз топқа фиброталшықтарды бөліп алуға мүмкіндік береді. Ұсынылып отырған жоба аталған мәселелерді, ерекше қасиеттерге ие жаңа композициялық материалдарды және оларды дайындау технологиясы мен қолданысын іздеу арқылы шешуге арналған, бұл аса өзекті. Жобаның міндеттері: Машинажасауда композициялық материалдар пайдаланылуын кеңейту мәселесінің күйіне жүргізілген талдау көрсетуі бойынша, қазіргі уақытта мұндай жаңа материалдарды пайдаланудың мүмкіндігін, тиімділігі мен үнемділігін негіздейтін зерттеулер аз. Мұндай мақсатта, талдау көрсетуі бойынша бірқатар ғылыми-техникалық және жобалық-конструкторлық міндеттерді шешу қажет: ‐ Жоғары беріктілік сипаттамаларымен жаңа композициялық шикізат үшін материалдар іздеу. ‐ Жақсартылған беріктілік және технологиялық сипаттамаларымен бұйымдардың алынуын қамтамасыз ететін, композициялық материалдан компоненттерінің тиімді қатынасын теориялық негіздеу. ‐ Фиброталшықтан бұйым құю үшін арналған құралы мен одан сорғы корпустарының бөлшектерін дайындау технологиясын жасақтау. ‐ Ұсынылып отырған техникалық және технологиялық шешімдердің тиімділігін бағалау. Зерттеу жүргізудің негізгі тәсілдері. Жобаны орындау кезінде ғылыми техникалық әдебиеттің сыни талдауы мен өнеркәсіптік өндіріс тәжірибесін, теориялық зерттеулер жүргізілуін, зертханалық тәжірибелерді, конструкторлық-технологиялық жасақтауларды, стендтік сынақтарды, математикалық статистика әдісімен тәжірибелік нәтижелерді статистикалық өңдеуді қамтитын кешенді зерттеу тәсілдері пайдаланылады. Күтілетін нәтиже: Жоғары беріктігі бар, механикалық өңдеуді қажет етпейтін фиброталшықтан орталықтан тепкіш сорғы бөлшегінің корпусын аламыз. Өнеркәсіптік шарттарды пайдалана отырып, стендтік сынақтар жүргізу арқылы фиброталшықтан жасалған 1к20/30 электросорғы қондырғысынан (корпус бөлшегінің) маңызды нәтижелер алынады: фиброталшықты пайдаланғанда корпус бөлшегінің салмағы шамамен 25-30% азайуы, себебі салыстырмалы түрде тексеретін болсақ, болат корпусы бар зауыттық құрылыста -30,5 кг, бірақ соған сәйкес беріліс – 0,00483 м3/сағ, арын-29,35 м, насос қуаты – 3 кВт қажетті параметрлерін сақтап қалады. Бұл кезде сорғының өнімділігі мен ПӘК, сорғы корпусының тегіс ішкі беті есебінен 4-5 % ұлғаяды. Web of Science дерекқорында импакт-фактор бойынша алғашқы үш квартилдің журналдарында кемінде 2 (екі) мақала жарияланады немесе Scopus дерекқорында citescore бойынша кемінде 50 процентилі болады.