Петербургские молодые ученые уже более месяца стажируются в Китайской народной республике. Помимо совместных исследований с коллегами из Тайюаньского технологического университета (TYUT), они продолжают интенсивно знакомиться с производственным сектором страны, посещая знаковые предприятия и промышленные площадки. На очереди – компания TZCO, один из крупнейших заводов страны по производству горнодобывающей и строительной техники.
Лидерами рынка по изготовлению тяжелой техники традиционно считаются американские, японские и шведские фирмы, которые размещают свои заводы в том числе в Китае. Закупка этих машин могла бы позволить КНР сэкономить как минимум на перевозках. Однако страна идет своим путем. Так, компания TZCO уже несколько десятилетий успешно выпускает широкий спектр продукции: карьерные и гидравлические экскаваторы, дорожная и грузовая техника, грузовые и строительные краны, опорные основания морских платформ, несущие конструкции морских ветрогенераторных установок, оборудование космической отрасли. Причем помимо производственных мощностей предприятие имеет собственные научно-исследовательские центры.
На сайте компании подчеркнуто, что она является «самым автоматизированным и роботизированным производством в Китае», и 98% сварочных работ выполняется роботами.
«Мы с большим интересом посетили данное предприятие, которое считается первым промышленным заводом, самостоятельно спроектированным и построенным Китаем в 1950 году. Нам были представлена выпускаемая заводом продукция и проведена экскурсия по цехам. Масштаб завораживает! Линии производства деталей ковшей карьерных и гидравлических экскаваторов полностью автоматизированы, перемещение заготовок, сварка и резка металла, транспортировка готовых изделий осуществляется роботами. Линии производства комплектующих карьерных грузовиков для транспортировки руды автоматизированы частично, в частности, соединение движущихся элементов происходит вручную. К сожалению, фотографирование производственного процесса и оборудования в цехах по понятным причинам запрещено, большинство из увиденного останется только в памяти и записях. Однако для делегации Горного университета сделали исключение, предложив аспирантам сфотографироваться на фоне собранного карьерного самосвала», - рассказал руководитель делегации Валентин Моренов.
Подобные туры важны инженерам всех направлений, работающих в минерально-сырьевом комплексе - от экономистов до строителей горных предприятий и подземных сооружений.
Аспирант кафедры маркшейдерского дела Егор Одинцов совместно с китайскими коллегами занимается численным моделированием развития зоны влияния над очистными горными выработками. Для этого ему необходимо не только с помощью имеющегося в Тайюаньском технологическом университете оборудования воссоздать геологические условия залегания фрагмента исследуемого массива горных пород, но и сымитировать отработку мощности для последующего анализа закономерностей распространения сдвижений и деформаций. А это невозможно без понимания того, какая техника будет использована.
«За последние 30 лет, по данным отчетов Ростехнадзора о динамике добычи полезных ископаемых, более 10 % от общего числа летального травматизма составляют случаи, возникшие ввиду нарушений управления кровлей массива и отсутствия мониторинга опасных участков по прорыву воды в горные выработки. Тема моего исследования связана с изучением закономерностей распространения зоны водопроводящих трещин в подрабатываемом массиве горных пород. Данное направление является актуальным в связи с ежегодным увеличением глубины залегания доступных для разработки твердых полезных ископаемых и усложнением условий ведения горных работ: увеличением количества водоносных горизонтов, расположенных вблизи очистных выработок. Над выработками образуется зона техногенных трещин, при распространении которой до нижней границы водоносного горизонта, образуется опасная гидравлическая связь между водным объектом и горными выработками, которая приводит к увеличению водопритока, а также к частичному или полному затоплению участков ведения горных работ», - объясняет аспирант.
Выполнив физическое и численное моделирование с помощью апробированной методики и ПО Тайюаньского технологического университета, Егор Одинцов разрабатывает метод прогнозирования развития зон водопроводящих трещин, адаптированных к реальным горно-геологическим условиям. В перспективе это поможет обеспечивать геомеханическую безопасность ведения горных работ и предотвращать техногенные аварии, связанные с прорывом воды в горные выработки.
Исследование аспиранта кафедры геоэкологии Дарьи Борисовой интересно и важно не только для специалистов отрасли, но и для всего населения планеты, поскольку касается качества жизни любого из нас. Речь идет о технологии и оборудовании для обработки активного ила, который остается после очистки сточных воды, и извлечении биоэнергии и ценных химических веществ из него.
«В результате очистки сточных вод с использованием биологических методов образуется значительное количество отработанного активного ила, дальнейшее обращение с которым представляет собой значительную экологическую проблему. Зачастую его просто высушивают на полях фильтрации, а затем сжигают. Такая технология, например, реализована на Юго-Западных очистных сооружениях в Санкт-Петербурге. При этом существует риск загрязнения окружающей среды накопленными в иле тяжелыми металлами и потери ценных органических компонентов - например, водорода, фосфора, летучих жирных кислот, которые можно было бы извлечь и использовать в дальнейшем. Но активный ил очень сложно разложить, основную проблему представляет разрушение клеточных стенок», - отметила Дарья Борисова.
На сегодняшний день молодой эколог совместно с учеными Колледжа экологии и наук об окружающей среде TYUT изучает возможность использования феррата калия (K2FeO4), обладающего выраженными окислительными свойствами, в качестве реагента для предварительной обработки ила. Данное вещество способствует разрушению клеточных стенок и высвобождению протеинов и углеводов, а также получению водорода – «зеленого» топлива. То есть технология может использоваться сразу в нескольких областях.
По словам научного руководителя аспирантки с китайской стороны профессора Айцзюань Чжоу, в водах Китая критически не хватает органических веществ. Из-за специфики диеты население недополучает протеин, поэтому для восполнения баланса приходится покупать биологически активные добавки.
«Одна из задач разрабатываемой технологии – извлечение органических веществ из ила и добавление их при дальнейшей очистке воды, чтобы людям не пришлось дополнительно покупать БАДы. А содержащееся в соединении K2FeO4 железо соединяется с фосфором, которым богат отработанный ил, образуя вивианит — минерал, водный фосфат железа. Этот ценный продукт может быть реализован в качестве удобрения», - отметила профессор Чжоу.
К настоящему моменту Дарья Борисова съездила на очистные сооружения города Тайюань, где были отобраны пробы воды с илом, а также при участии китайских коллег собрала электрохимические реакторы, комбинирующие биологическую и электрохимическую обработку ила. Весь цикл эксперимента займет около четырех месяцев. В результате будут получены ответы на следующие вопросы: какие виды бактерий наиболее эффективно справляются с переработкой органики, какие существуют механизмы дезинтеграции ила и так далее. В дальнейшем планируется полноценное внедрение полученной технологии на очистных сооружениях.