Эпоха инноваций. Разработки для отраслевого рынка

Трубопроводы под контролем

Постоянно следить за трубопроводами, расположенными хоть под землёй, хоть под водой, хоть на поверхности может разработка специалистов малого инновационного предприятия Томского политехнического университета (ТПУ) «ЭлектроХимЗащита» (ООО «ЭХЗ»). Суть его проста: в трубопроводе размещают сухие датчики электросравнения. Их соединяют с системой радиомониторинга, которая ежечасно передает данные на так называемые контрольные пункты, представляющие собой приёмо-передающие устройства с небольшими антеннами, расположенными на расстоянии не более километра друг от друга. Таким образом информация с датчиков оказывается в лаборатории. При этом энергозатраты минимальны, так как данные поступают всего раз в час, а в остальное время системы радиомониторинга бездействуют. Питаются они от обычных Li-Ion батареек или аккумуляторов.

Технологию уже взяли на вооружение в «Газпроме», где до этого использовали американский метод применения раствора из медно-сульфатных электродов.

Отечественная редкоземельная руда по цене китайской

В Северском технологическом институте научно-исследовательского ядерного университета МИФИ (Томская область) нашли способ приблизить стоимость российских редкоземельных металлов к ценам Китая — нынешнего монополиста на рынке за счёт неглубокого залегания руд. Учёные взяли за основу старый метод вытеснения кислорода из оксидов металлов фтором. Но если ранее так поступали с небольшими партиями руды, то российские инженеры говорят о промышленных масштабах. Речь идёт о способе химического измельчения сплава для снижения уровня его окисления, а также использовании реактора, который за одну плавку производит до 50 кг высококачественного редкоземельного металла того или иного типа. Одним из продуктов, который Россия сможет массово производить благодаря этому методу, является высокоэнергетический магнит, который можно использовать для применения в электродвигателях.

«Отличие нашей технологии от той, что уже реализована в мире, — использование энергии не от внешнего источника, а внутренней энергии, заключённой в самом веществе. Мы считаем, что в итоге наш путь окажется дешевле», — прокомментировал профессор Северского технологического института и научно-исследовательского ядерного университета МИФИ Александр Буйновский.

Разработкой уже заинтересовались отечественные ОАО «Гидрометаллургический завод» в городе Лермонтове и ООО «Сибирская электротехническая компания» в Томске.

Подземный вездеход

Первый в мире подземный робот «Геоход» готовится к промышленным испытаниям в Кемерове. Этот аппарат предназначен для быстрой прокладки туннелей под землёй, и, соответственно, найдёт применение во всех сферах, где такие действия необходимы. Разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом, безусловно, в списке будущих трудовых свершений «Геохода», однако разработчики говорят, что он пригодится и строителям (например, для возведения метрополитена), а также военным и спасателям. Теоретически робота можно отправить даже на Луну — для исследования её недр.

«Геоход» — изобретение специалистов Томского политехнического института. Главный партнёр проекта — Кемеровский опытный ремонтно-механический завод (КОРМЗ). Предприятие настолько заинтересовано в разработке, что не просто помогает политехникам со сборкой «Геохода», но еще и инвестировало собственные средства в проект — около 100 млн рублей. Приблизительно такую же сумму выделило Министерство образования и науки РФ.

«Мы постоянно ищем новые рынки сбыта, разработка ученых ТПУ показалась нам очень перспективной, ведь это сделано впервые в мире. Это то, на чем в дальнейшем можно получать прибыль, динамично развиваться, обучать на этих образцах высококвалифицированных рабочих. Это техника завтрашнего дня», — уверен заместитель директора КОРМЗ по развитию Сергей Масалитин.

Прототип «Геохода» представляет собой цилиндрический корпус диаметром 3,2 м. В головной части аппарата установлено породоразрушающее устройство, по периферии — винтовые и продольные элементы, которые позволяют создавать напорное усилие. Предполагается, что аппарат будет изготовлен в разных модификациях и для различных целей. Это довольно миниатюрный агрегат по сравнению с другими — менее четырёх метров в диаметре и чуть больше четырех метров в длину. К тому же, робот имеет небольшой вес — около 19 т, в то время как проходческий комбайн «потянет» на все 150 т. То есть аппарат будет значительно легче транспортировать.

По словам директора ЮТИ ТПУ Андрея Ефременкова, сегодня почти все готово для того, чтобы испытать конструкцию в действии:

«Для того, что провести окончательные испытания, специалисты предприятия отлили бетонный параллелепипед 6х6х10 метров. На этом «полигоне» «Геоход» будет демонстрировать свои возможности».

При запуске «Геохода» в производство себестоимость агрегата будет составлять порядка 40 млн, причём производить его планируется практически целиком из отечественных комплектующих.

Куй железо не отходя от кассы

Красноярские учёные намерены ускорить и удешевить процесс освоения новых месторождений полезных ископаемых. Универсальный модульный комплекс для переработки полиметаллических руд — такое многословное название носит разработка компании «Сибирский инжиниринг и технологии».

Сибирские недра богаты ценными металлами: никель, золото, платина, цинк, несмотря на годы активной добычи, всё еще представлены в регионе в изобилии. Однако поиск новых запасов и разработка уже существующих месторождений легкообогатимых руд на территории Сибири становится всё сложнее и дороже. Предприятия переходят на труднообогатимые руды, на их переработку и дальнейшее вовлечение в производство хвостов обогатительных фабрик и металлургических производств. Причём каждое месторождение требует особого подхода и особой технологии — типовые методы могут не принести ожидаемого результата. И здесь в дело как раз и вступает мини-завод — проект компании «Сибирские инжиниринг и технологии». Это полупромышленная установка по обогащению руд непрерывного действия производительностью до 50 кг/час (по руде), с помощью которой удастся разрабатывать решения для конкретного типа руд и испытывать их в пилотном варианте. Как объясняют авторы, мини-завод имеет гибкую технологическую схему, что позволяет работать на любых типах руд.

Также разработчики говорят, что уже в скором времени установка превратится из идеи в реально функционирующую мини-фабрику. Во многом это стало возможным благодаря гранту, который проект получил от Фонда содействия инновациям на развитие производственных мощностей. С помощью этих средств удалось скомплектовать полный цикл технологического оборудования и отремонтировать производственные помещения.

«Сейчас полным ходом идет монтаж и наладка оборудования, мы докупаем недостающие комплектующие. К концу марта планируем начать полноценную работу. Пробы руды у нас подготовлены, и есть компании, которые ждут запуска и первых результатов», — отметила директор исследовательского центра компании «Сибирские инжиниринг и технологии» Елена Воскресенская.

Поищем углеводороды

Позаботились инноваторы и о поиске новых месторождений углеводородов. В научно-образовательном центре Военно-инженерного института СФУ был разработан новый способ поиска чёрного золота на основе взаимной корреляции электрических и сейсмических шумов Земли. Вместе с ним ученые, объединившиеся в компанию «НПФ Теллур», создали и прибор, работающий по этому принципу.

«Основной проблемой поиска и разведки углеводородов в Восточной Сибири является неоднородность верхней части разреза, осложнённой трапповыми включениями магматических пород, маломощностью продуктивных залежей (порядка 10 м) с экранированием солевыми отложениями. В этих условиях традиционные методы сейсморазведки не дают однозначных результатов. Из 10 дорогостоящих скважин лишь 1-2 подтверждаются выходом полезного продукта. По этой причине привлечение новых возможностей, снижение стоимости работ является сегодня очень актуальным», — поясняет куратор проекта, профессор Георгий Шайдуров.

«Сейсморазведка в условиях РФ предполагает прорубание просек шириной 4 м. Стоимость одного погонного километра составляет от 40-60 тысяч рублей. То есть при разведке около 100 км имеем затраты 4-6 млн — без учёта создания переправ через реки и ручьи. И это только создание инфраструктуры для проведения сейсморазведочных работ. Наш прибор можно использовать для поиска и оконтуривания самих аномалий, и лишь после этого посылать на сами аномалии тяжёлую технику для доразведки полезных ископаемых. Не требуется прорубания просек, использовать прибор могут от 1 до 3 человек в зависимости от требуемой скорости проведения поисковых работ», — добавляет руководитель проекта, заведующий лабораторией ВИИ СФУ Вадим Потылицын.

Прибор сибирских изобретателей уже прошёл успешные испытания на хакасских газоконденсатных месторождениях. Сегодня ученые продолжают исследования, обрабатывают результаты, готовят статистику и занимаются доработкой прибора. К 2018 году разработчики надеются увидеть свое оборудование на реальном производстве.

Связь с землёй

А вот специалисты «НПФ Иридий» (г. Красноярск) направили свои таланты в другое русло, решив позаботиться не об объёмах добычи полезных ископаемых, а о безопасности горняков. Учёные разработали технологию передачи данных, сигнализации и аварийной связи через горные породы подземных рудников и шахт на основе использования сейсмических волн. Суть технологии заключается в передаче искусственных сейсмических вибраций с помощью специальных малогабаритных сейсмических излучателей, которые будут установлены в пунктах коллективного спасения персонала и в горных выработках, а приёмная аппаратура будет располагаться на поверхности.

В прошлом году аппаратура «НПФ Теллур» побывала под землёй и прошла испытания на действующем шахтном руднике в Абазе (республика Хакасия). Всё прошло успешно: разработчики подтвердили возможность передачи сообщений аварийной сигнализации и связи в направлении «горная выработка — поверхность» на дальность порядка 1000 метров. Другим результатом «полевых работ» стал договор, заключённый между компанией-разработчиком и АО «Радиус» с целью создания серийного образца аппарата аварийной сейсмической связи и сертификации аппаратуры для работы в угольных шахтах. В настоящий момент именно этим и заняты специалисты «Иридия». По прогнозам разработчиков, первые экземпляры будут установлены в местах добычи полезных ископаемых уже в середине текущего года.

«По статистике добыча 1 млн т угля обходится жизнью минимум одного человека. В связи с этим надёжная связь и сигнализация является необходимыми условиями прогноза и ликвидации аварий. Наша технология передачи данных уникальна, поэтому высокий рыночный, в том числе экспортный, потенциал очевиден. В качестве перспективных нами рассматриваются рынки Латинской и Северной Америки, Австралии, Индии, Южной Африки, Азиатский, где только в Китае более 20 000 угольных шахт», — отмечает директор компании «Иридий» Данил Кудинов.

Нефтяное клеймо

А вот учёные Самарского университета — специалисты кафедры физической химии и хроматографии — создали новый способ борьбы с воровством и подделкой нефти в процессе её транспортировки. Для этого они предлагают добавлять в чёрное золото разработанные ими молекулярные маркеры. С их помощью можно будет также проследить логистику нефти на пути к конечному покупателю.

Различные виды маркеров для нефти сегодня используются довольно активно — в основном, зарубежными компаниями. Как правило, это цветовые красители. В отличие от них самарские молекулярные маркеры невозможно заметить визуально, к тому же, такие «метки» оказываются более надёжными – их практически нереально нейтрализовать, смешивая с другими химическими веществами. Кроме того, это полностью отечественный продукт, и его стоимость в десятки раз ниже существующих зарубежных «цветных» аналогов.

Специалисты уверяют, что на потребительские свойства нефти добавление маркеров никак не повлияет. Они не вызывают коррозии, нетоксичны, а при переработке углеводородов полностью разлагаются.

«Маркирующие вещества добавляются в продукцию в очень небольшом количестве — фактически, на уровне микропримесей. Такие концентрации обнаруживаются только с помощью специальных химических, физических или физико-химических методов анализа», — подчеркивает один из авторов разработки, старший преподаватель кафедры физической химии и хроматографии Самарского университета Кирилл Копытин.

Однако система, по всей вероятности, ещё будет дорабатываться, поскольку ученые не отвечают на вопрос о том, как поведут себя маркеры, если нефть смешается в трубопроводной системе. Эта проблема актуальна, в частности, для «Транснефти». Например, высокосернистая нефть Башкирии и Татарстана при транспортировке ухудшает общее качество чёрного золота в системе, и трубопроводная компания сегодня обеспокоена снижением качества конечного продукта.

Как бы то ни было, к разработке ученых Самарского университета уже есть интерес со стороны компаний, связанных с обслуживанием трубопроводов и нефтебаз, а также специалистов профильных министерств Самарской области. Авторы же работают над новым этапом проекта – созданием скрытых маркеров для продуктов нефтепереработки (бензинов и масел). При помощи таких маркеров можно легко отследить товарный оборот продукта, установить какой компании принадлежит продукт и соответствует ли он заявленному качеству.