Рисовая металлургия

16.11.2013

Самые интересные открытия, изобретения в XXI веке все чаще случаются на стыке наук. Например, какую-то проблему решают физики и получают нужный результат, но неэффективный для промышленного применения. Параллельно химики или биологи тоже решают эту проблему своим путем и тоже получают положительный, но неэффективный для индустрии патент. Похожая история не одно десятилетие складывалась и с проблемой использования отходов рисопереработки. Кызылординцы, особенно те, кто долгие годы читает нашу газету, знают, что эта проблема учеными Кызылорды, Казахстана и бывшего СССР окончательно и бесповоротно была решена, как минимум, раз пять. Рисовая шелуха была отличным строительным материалом, удобрением, дровами для камина, сорбентом и основным компонентом много чего. Несколько раз даже создавались предприятия под разработанные технологии, но все они действовали чуть дольше, чем длилась их презентация. Причина всегда была одна и та же: технологии работали, а рентабельности не было.

Справедливости ради надо сказать, что найти рентабельную технологию превращения отходов рисопереработки в доходы не смогли и ученые стран, где этого зерна производится миллионы тонн. Точнее, по отдельным позициям успехи есть, а вот комплексного использования этого сырья пока не было.

Несколько лет назад проблемой производства перспективных материалов из отходов рисопереработки занялись ученые РГП «Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан» и разработали рентабельную технологию. Об этом на II инвестиционном форуме «Байконур» рассказала главный научный секретарь Национального центра, профессор, доктор технических наук Светлана Ефремова. До форума в течение месяца можно было посмотреть в действии опытную термическую установку по переработке рисовой шелухи, которую ученые центра привезли в Кызылорду и смонтировали на базе ТОО «Дорстрой». На форуме, а потом по телефону удалось о многом поговорить со Светланой Ефремовой, и получилось это интервью.

– На форуме «Байконур» была секция «Рисоводство и мясное животноводство – основа агропромышленного комплекса области», и, судя по названию вашего доклада «Производство перспективных материалов из отходов рисопереработки», выступить вы должны были именно там, но к моему глубокому удовлетворению послушать вас удалось на секции «Перспективы развития металлургического и машиностроительного кластеров». Как рис оказался в металлургическом кластере?

– Дело в том, что шелуха риса уникальна по своему химическому составу и содержит в том числе такой элемент, как кремний. Термическим путем из отходов рисопереработки можно получить кремнеуглерод, а уже из него шихту для металлургии. Из 1000 тонн кремнеуглерода можно получить не менее 500 тонн металлического кремния (99,5% Si). Вот с этой стороны мы начинали, так сказать, подбираться к теме комплексного использования отходов рисопереработки. Поэтому мы и встретились в металлургической секции форума, а не сельскохозяйственной.

И еще с металлургией нас связывает материальный подход. Получить деньги на исследования и разработку технологий, связанных с металлургией, несколько проще, чем с сельским хозяйством. Это потому, что первая отрасль во всем мире прибыльна, а вторая – повсеместно дотируется государством. Кстати, затеяв свою, так сказать, рисовую металлургию, мы оказались в интересном положении. Как металлургический проект для инвестиционных институтов этой отрасли мы слишком маленький – каких-то три миллиона долларов. А вот для сельхозпроизводителя 450 миллионов тенге – это уже неподъемные деньги. У меня сложилась некоторая уверенность, что ваш инвестиционный форум как раз и помогает найти место таким проектам, как наш, обеспечивает к нему перекрестный интерес.

– В чем уникальность созданной в вашем центре технологии и почему вы столь уверены в её коммерческой привлекательности?

– Вы не представляете научное издание, поэтому давайте я упрощенно-популярно отвечу на ваш вопрос. Рисовый отход, о котором у нас речь, всегда пытались использовать для получения новых материалов как наполнитель, горючее и так далее, перерабатывая его как органическое вещество или неорганическое. Мы поставили перед собой задачу одновременного получения полезных органических и неорганических материалов. И наш опыт показывает, что иной подход не обеспечит рентабельность технологии по переработке этого сырья.

На американский грант мы создали опытную установку по переработке трехсот килограммов рисовой шелухи в сутки. Ее и привезли в Кызылорду для демонстрации местным сельхозкомпаниям. Сразу скажу, что сегодня в этой технологии мы продвинулись еще дальше. Теперь посмотрим, как она работает. Вначале процесс гидроочистки шелухи, затем сушка, потом пиролиз (термическое разложение органических и неорганических соединений) при температуре 600-650 °С. В результате мы получаем твердый продукт – кремнеуглерод и парогазовую смесь. Неорганический продукт кремнеуглерод используется как шихта для выплавки кремния, наполнитель для производства резины, сорбент или кормовая добавка. Из парогазовой смеси получаем органические продукты – стимулятор роста, дезинфицирующее средство, флотореагент. Увеличив температуру пиролиза, из неконденсирующихся газов можно получить сажу и газообразное топливо. Последнее мы сделаем на больших установках, чтобы сократить энергозатраты.

– Для того, чтобы понять эффективность созданной в вашем центре установки, надо доказать на практике ценные свойства полученных материалов, их востребованность по крайней мере на казахстанском рынке.

– Вы правы, без этого технологией и даже готовой установкой потенциального потребителя не заинтересуешь. Наш центр имеет много партнеров в научной среде, которые помогают нам проводить комплексные исследования. Например, органический продукт, полученный на нашей установке наши коллеги из КазНИИ почвоведения имени У.У. Успанова и Аграрного университета опробировали как стимулятор роста растений. Раствор (0,5-процентный) этого стимулятора обеспечил повышение урожайности зеленой массы люцерны на засоленных почвах на 22,4 процента. По зерну ячменя и кукурузы эти показатели выросли на 26,3 и 28,6 процента соответственно. Раствор этого же вещества, но уже в 50-процентной концентрации оказался эффективным как дезинфицирующее средство против клеток туберкулеза и сальмонеллы.

В сельхозпроизводстве проведены испытания и кремнеуглерода. Это было сделано на Аксайской птицефабрике. Введение трехпроцентной добавки к основному корму повысило яйценоскость кур на 8,6 процента, а главное, расход корма на единицу привеса живой массы снижается до 30 процентов, сокращается падеж птицы на 28 процентов и бой яиц на 31 процент.

Другой компонент, получаемый на нашей установке, – кремнеуглерод, помимо использования в металлургии (получение чистого кремния) может также использоваться для получения кремниевых сплавов и карбида кремния. Были проведены исследования по применению кремнеуглерода в производстве резин вместо традиционных технического углерода и белой сажи, а также в комбинации с ними. И они показали, что эластичность изделий возрастет на 10-12 процентов, прочностные свойства – на 10-15 процентов.

Кремнеуглерод также используется как сорбент. Например, в процессе очистки сточных вод от нефтяных масляных загрязнений, используя кремнеуглерод, можно добиваться извлечения до 99,5 процента. Извлечение золота из продуктивных растворов дает 91,4 процента (аналогично дорогим кокосовым углям). И, что самое интересное для вашего рисосеющего и уранодобывающего региона, этот сорбент позволяет извлекать 100 процентов рения из сернокислотных растворов, которые получаются при подземном выщелачивании урановых руд. Могу к этому добавить, что все сказанное выше подтверждено целой серией патентов РК.

– Теперь самый главный вопрос: насколько рентабельны разработанная термическая установка и предложенные технологии получения новых материалов из рисовой шелухи?

– Установка по переработке 500 килограммов рисовой шелухи в сутки – опытная, и при такой мощности она не будет рентабельной. Да и объем отходов рисовой переработки по Казахстану (в год порядка ста тысяч тонн, шелуха составляет 20-30 процентов от веса зерна) требует промышленных установок соответствующей мощности. Потому мы планируем создать модель с годовой переработкой 3500 тонн. По предварительным данным, ее стоимость будет 440 миллионов тенге. Эксплутационные затраты составят 120 миллионов тенге в год. Выход основного продукта кремнеуглерода будет не менее 1200 тонн. Его себестоимость даже на начальном этапе не превысит 100 тысяч тенге за тонну. При этом на рынке Таможенного союза аналогичный продукт – технический углерод стоит от 240 тысяч до 700 тысяч тенге за тонну. Разумеется, что при выходе на этот рынок потеснить конкурентов можно, только имея меньшие цены, поэтому рассчитывая рентабельность этого модуля, мы цену реализации кремнеуглерода установили в 150 тысяч тенге.

Помимо кремнеуглерода установка такой мощности будет выдавать 900 тонн органического продукта, о свойствах которого рассказала выше. Здесь тоже мы оперировали стартовыми ценами значительно ниже, чем на аналогичные продукты, имеющиеся на рынке. С учетом всего этого срок окупаемости с начала продаж не превысит трех лет. Если брать в расчет время строительства, то, максимум, пять лет. Причем это все расчеты по первой установке – модулю. Последующие должны быть дешевле и быстрее окупаться за счет утверждения на рынке реальных цен и продукции пионерского модуля.

– Светлана Владимировна, скажите, положа руку на сердце. У вас есть уверенность, что в ближайшее время в Казахстане появится первый такой модуль?

– Сегодня конкретного партнера-инвестора у нас нет. Поэтому сказать, что к реализации этого проекта мы приступим в 2014-м или в 2015 году, не могу, но форум «Байконур» вселил в нас очень большие надежды. Мы увидели деловой интерес прежде всего со стороны СПК «Байконур», почувствовали поддержку руководителя области Крымбека Кушербаева. В районах и рисоводческих компаниях наши варианты уже просчитываются. Поверьте, это серьезный шаг к тому, чтобы приступить к конкретной реализации проекта.

– Очень надеюсь, что уже в следующем году встретимся с вами на обсуждении конкретных планов по строительству такого модуля в Кызылорде. Спасибо за науку.

Светлана Ефремова – краснодипломный выпускник КазГУ. В 1999 году она стала кандидатом химических наук. Тема ее диссертации «Шунгитовый углерод как заместитель технического углерода при наполнении композиционных материалов». Чистой химии для молодого пытливого ученого становится мало и она все больше увлекается разработкой технологий для получения конкурентных результатов. Это становится темой докторской диссертации. Название её уже тесно связано с нашим рисом: «Научные основы и технология получения новых углерод - и кремнесодержащих материалов из техногенного сырья». Получив ученые степени в разных науках, Светлана Ефремова и работает на их стыке.

Игорь ТИТЕНОК

Источник: www.kzvesti.kz