Аспиранты Университета науки и технологий МИСИС нашли способ заменить импортные реагенты для промышленного отбеливания бумаги. Предложенная ими технология производства хлората натрия — основного компонента для отбеливания — из отходов калийных удобрений позволит решить проблему острой нехватки отбеливающего средства для целлюлозно-бумажной промышленности. Проект победил в конкурсе «Студенческий стартап» Минобрнауки РФ в категории «Новые материалы и химические технологии».
Россия, не имея собственных производств реагентов для отбеливания целлюлозы, ежегодно ввозила около 40 тысяч тонн хлората натрия на сумму более 20 миллионов долларов. Из—за санкций в марте 2022 года целлюлозно—бумажные комбинаты перестали получать от финских производителей необходимые реагенты, многие предприятия приостановили свою работу, а цены на офисную бумагу выросли в несколько раз. В настоящее время импортозамещение хлората натрия остается актуальной задачей для промышленности.
Исследовав вопрос получения хлората натрия, аспиранты НИТУ МИСИС Илья Фуреев и Аким Ергешев обнаружили, что отходы, остающиеся после добычи калийных удобрений (шахтные воды) и отходы, содержащие минеральные концентраты каменной соли (галитсодержащие отходы), обладают достаточным содержанием хлорида натрия для рентабельного извлечения хлората натрия.
В результате лабораторных испытаний с насыщенными солевыми растворами, химический состав которых приближен к составу шахтных вод, аспиранты при помощи электролиза получили хлорат натрия, соответствующий требованиям ГОСТ.
«В начале процесса электролиза мы берем раствор хлорида натрия концентрацией 200 г/л, а в конце процесса получаем 60 г/л. При этом во время реакции выход по току NaClO3 достигает
85-88%, остальная энергия уходит на нагрев проводов и раствора электролита. Наша цель — максимально снизить такие побочные реакции и направить энергию на получение хлората. Далее мы производим очистку от ионов кальция и магния и направляем растворы на кристаллизацию хлората натрия. Обеднённые растворы после получения хлората натрия отправляются на донасыщение хлоридом натрия из шламохранилищ и снова возвращаются на электролиз», — рассказал Аким Ергешев.
Технология, предложенная авторами проекта, позволит не только утилизировать шахтные воды и галитсодержащие отходы, но и перерабатывать минеральные концентраты каменной соли с получением товарной продукции — хлората натрия, который обладает более высокой стоимостью в сравнении с хлоридом натрия.
Попутную продукцию электролиза растворов, содержащих растворённые минеральные вещества — гипохлорит натрия, можно использовать как средство очистки и обеззараживания воды.
«На сегодняшний день мы уже собрали лабораторную установку и отработали технологию, получив необходимый продукт в небольшом количестве. В промышленных масштабах основная составляющая стоимости производства — это электроэнергия, поскольку сырьем выступают галитсодержащие отходы. Исследовав данный вопрос, мы выяснили, что в городе Соликамск одна из самых низких цен на электроэнергию в России, более того там находится крупный завод минеральных удобрений, что открывает перспективы масштабного производства хлората натрия именно здесь», — отметил Илья Фуреев.
Исследователи отмечают, что уже занимаются налаживанием партнерских отношений с промышленным предприятием и в будущем планируют приступить к проектированию промышленного производства на основе результатов, полученных в ходе лабораторных испытаний. Таким образом импортозамещение хлората натрия в России может начаться с техногенных отходов, не требующих затрат на добычу из недр, дробление, измельчение и классификацию.
«Разработка аспирантов НИТУ МИСИС Ильи Фуреева и Акима Ергешева отвечает актуальным задачам современной экономики — импортозамещению и организации безотходного производства. Молодые ученые университета продемонстрировали в своей работе междисциплинарный подход, предложив инновационное технологическое решение и проработав вопрос эффективности его применения. Это позволяет повысить экономическую привлекательность проекта уже на этапе его проработки. Обучающиеся Университета МИСИС неоднократно становились победителями конкурса „Студенческий стартап“, полученные гранты позволяли реализовать заявленные проекты. Научные руководители аспирантов — ведущие ученые университета: д.т.н., профессор, заведующий кафедрой цветных металлов и золота Вадим Тарасов и к.т.н., заведующая кафедрой обогащения и переработки полезных ископаемых и техногенного сырья Татьяна Юшина», — подчеркнула ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
