The object of research, development or design (in Russian) : казахстанские угли, промышленные и бытовые отходы, органическое сырье, сланцы, нефтешламы, угольная пыль, гудрон и твердобытовые отходы

The object of research, development or design (in Kazakh) : Қазақстандық көмірлер, өндірістік және тұрмыстық қалдықтар, органикалық шикізат, тақтатас, мұнай шламы, көмір шаңы, шайыр және қатты тұрмыстық қалдықтар

Aim of work (in Russian) : Научно-техническое обоснование и разработка комплексной технологии переработки минерального сырья для развития «зеленой» экономики и решения задачи ЦУР 9.4.

Aim of work (in Kazakh) : «Жасыл» экономиканы дамыту және 9.4 тұрақты даму мақсаттарын шешу үшін минералдық шикізатты өңдеудің кешенді технологиясын ғылыми-техникалық негіздеу және әзірлеу.

Методы исследования (на русском) : Метод высокоскоростного пиролиза. Сущность метода заключается в том, что пиролиз сырья происходит при смешивании его с горячим теплоносителем во реакторе без доступа кислорода. Исследование характеристик исходного сырья, проведение анализов по стандартным методикам для определения следующих параметров: плотность, химический и элементный состав золы, элементный состав исходного сырья (на рабочую, аналитическую, сухую, горючую и органическую массы), теплота сгорания (высшая и низшая), выход и элементный состав и свойства продуктов (суммарное масло, газ, полукокс), дополнительно для газа и масла будет определяться вещественный состав, а для масла – фракционный состав в пределах температур выкипания: 90ºС, 200ºС, 360ºС, высшая и низшая теплоты сгорания продуктов (газ, масло, полукокс, пирогенетическая влага), разработка предварительных материального и теплового балансов технологического процесса, включая расчёт химического, термического и энергетического к.п.д. процесса. Использован метод TGA – термогравиметрический анализ (для исходного сырья и такого сухого продукта как полукокс) для определения их технических характеристик (содержание влаги, летучих веществ, золы, в % масс.), в соответствии с ГОСТ.

Методы исследования (на казахском) : Жоғары жылдамдықты пиролиз әдісі. Әдіс шикізатты оттегісіз реактордағы ыстық салқындатқышпен араластыру арқылы жүзеге асады. Шикізаттың сипаттамаларын зерделеу және стандартты әдістерді қолдана отырып талдаулар жүргізу келесі параметрлерді анықтайды: күлдің тығыздығы, химиялық және элементтік құрамы, шикізаттың элементтік құрамы (жұмыс, аналитикалық, құрғақ, жанғыш және органикалық массалар), жану жылуы (жоғары және төменгі), шығымдылық және элементтік құрамы және өнімдердің қасиеттері (жалпы мұнай, газ). Сонымен қатар, газдың және мұнайдың материалдық құрамы, ал мұнай үшін қайнау температурасының 90ºC, 200ºC және 360ºC диапазонындағы фракциялық құрамы, сондай-ақ өнімдердің жануының жоғары және төмен жылулары (газ, мұнай, жартылай кокс және пирогендік ылғал) және материалды өңдеу, оның ішінде химиялық, жылу балансын дамыту анықталады. Процестің жылулық және энергия тиімділігі айқындалады. TGA әдісі – термогравиметриялық талдау (шикізат пен құрғақ өнім, мысалы, жартылай кокс үшін) олардың техникалық сипаттамаларын (ылғалдылығы, ұшқыш заттар, күл, салмағы бойынша %) анықтау үшін МЕСТ сәйкес қолданылды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Впервые изучены казахстанские угли — от высокозольных экибастузских энергетических углей до более реакционноспособных бурых (Майкубен), а также значительной долей мелочи/штыба в обороте. Репрезентативные прикладные испытания 2025 г. по четырём типичным образцам (Экибастуз; Караганда, крупная фракция «камень»; Караганда, «пыль»; Майкубен) показывают технологическую реализуемость их переработки по УТТ-схеме и задают ориентиры по выходам на сухую основу. Для Экибастуза зафиксированы: полукокс ≈ 90,64 %, смола ≈ 3,71 %, вода пирогенетическая ≈ 2,31 %, газ + потери ≈ 3,34 %; для Караганды («камень»): полукокс ≈ 94,55 %, смола ≈ 1,81 %; для Караганды («пыль»): полукокс ≈ 93,06 %, смола ≈ 2,94 %; для Майкубена: полукокс ≈ 73,64 %, смола ≈ 4,47 %, вода ≈ 9,20 %, газ + потери ≈ 12,69 %. Эти цифры укладываются в ожидаемую зависимость «летучесть/влажность → доля смолы и газа; зольность → доля полукокса», указывая на продуктовую специализацию по сырьевой корзине и целесообразность обогащения для части высокозольных потоков. Таким образом, процесс пиролиза обеспечивает производство энергоемких и химически ценных продуктов при одновременном снижении экологической нагрузки, что особенно актуально в условиях энергоперехода и поиска устойчивых решений в топливно-энергетическом комплексе.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Алғаш рет қазақстандық көмірлер зерттелді — күлділігі жоғары Екібастұздың электр қуатын өндіретін көмірлерінен реактивті қоңыр көмірге дейін (Майкөбен), сондай-ақ айналымдағы ұсақ/түйінділердің айтарлықтай үлесі. 2025 жылы төрт типтік үлгі бойынша репрезентативті қолданбалы сынақтар (Екібастұз; Қарағанды, ірі фракция «тас»; Қарағанды, «шаң»; Майкөбен) оларды UTT схемасы бойынша өңдеудің технологиялық мүмкіндігін көрсетеді және құрғақ өнімге арналған эталондарды белгілейді. Екібастұз қаласы бойынша мыналар тіркелді: жартылай кокс ≈ 90,64%, шайыр ≈ 3,71%, пирогендік су ≈ 2,31%, газ + ысыраптар ≈ 3,34%; Қарағанды ​​үшін («тас»): жартылай кокс ≈ 94,55%, шайыр ≈ 1,81%; Қарағанды ​​үшін («шаң»): жартылай кокс ≈ 93,06%, шайыр ≈ 2,94%; Майкөбе бойынша: жартылай кокс ≈ 73,64%, шайыр ≈ 4,47%, су ≈ 9,20%, газ + ысыраптар ≈ 12,69%. Бұл сандар күтілетін "ұшқыштық/ылғалдылық → гудрон мен газдың үлесі; күлдің мөлшері → жартылай кокстың үлесі" деген болжамды қатынасқа сәйкес келеді, бұл өнімнің шикізат қоржыны бойынша мамандануын және кейбір жоғары күл ағындары үшін байытудың орындылығын көрсетеді. Осылайша, пиролиз процесі энергияны көп қажет ететін және химиялық құнды өнімдерді өндіруге мүмкіндік береді, сонымен бірге қоршаған ортаға әсерді азайтады, бұл әсіресе энергетикалық ауысу және отын-энергетикалық сектордағы тұрақты шешімдерді іздеу жағдайында өзекті болып табылады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Использование технического решения и проведенные исследования на основе метода пиролиза переработки органического сырья и твердобытовых отходов подтверждаются следующими результатами: - к переработке подлежат широкий спектр, как ранее складированных, так и вновь поступающих отходов и органического сырья; - организация процесса пиролиза исключает образование диоксинов, в отличие от прямого сжигания отходов, что в разы снижает объем капиталовложений; - технологический процесс не требует дополнительного расходования природных топливных ресурсов, собственные нужды процесса покрываются за счет потенциального тепла отходов; - разработанная технология безотходная - все продукты пиролиза являются товарными или используются в технологическом процессе; - образующаяся зола химически инертна и может использоваться для получения строительных материалов, асфальтов, удобрений, а при плавке - ферросплавов и карбида кальция; - разработанные технологические схемы обеспечивают высокую гибкость при эксплуатации с способностью реагирования на сезонные изменения потребления тепла и электроэнергии, жидкого топлива и т.д.;

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Техникалық шешім мен органикалық шикізатты және қатты тұрмыстық қалдықтарды өңдеу үшін пиролиз әдісімен жүргізілген зерттеулер келесі нәтижелермен расталады: - бұрын сақталған және жаңадан алынған қалдықтар мен органикалық шикізаттың кең ассортиментін өңдеуге болады; - пиролиз процесі диоксиндердің түзілуін жояды, тікелей қалдықтарды жағудан айырмашылығы, күрделі салымдарды айтарлықтай азайтады; - технологиялық процесс табиғи отын ресурстарын қосымша тұтынуды қажет етпейді; процестің өз қажеттіліктері қалдықтардың ықтимал жылуымен жабылады; - әзірленген технология қалдықсыз - барлық пиролиз өнімдері тауарлық немесе технологиялық процесте қолданылады; - алынған күл химиялық инертті болып табылады және құрылыс материалдарын, асфальт, тыңайтқыштарды, ал балқыту кезінде ферроқорытпаларды және кальций карбидін өндіруге пайдалануға болады; - әзірленген технологиялық схемалар жылу және электр энергиясын тұтынудың, сұйық отынның және т.б. маусымдық өзгерістерге әрекет ету мүмкіндігімен жоғары пайдалану икемділігін қамтамасыз етеді.

Level of implementation (in Russian) : Подготовлено научно-техническое обоснование комплексной переработки углей Казахстана, промышленных и бытовых отходов. Просчитан материально-тепловой баланс производства мощностью 1 млн/тонн сырья. Предложена Концепция переработки органического и минерального сырья в промышленном масштабе. На данном этапе внедрение результатов не предусмотрено, но результаты исследований дают основу начала реализации инвестиционного проекта по переработке отечественного сырья для минимизации выбросов в атмосферу в соответствии с Парижским соглашением по сокращению эмиссии углекислого газа

Level of implementation (in Kazakh) : Қазақстандық көмірді, өнеркәсіптік және коммуналдық қалдықтарды кешенді қайта өңдеудің ғылыми-техникалық негіздемесі дайындалды. Қуаттылығы 1 млн тонна шикізатты құрайтын өндіріс орнының материалдық-жылу балансы есептелді. Органикалық және минералды шикізатты өнеркәсіптік ауқымда өңдеу тұжырымдамасы ұсынылды. Осы кезеңде нәтижелерді енгізу қарастырылмаған, бірақ зерттеу нәтижелері көмірқышқыл газының шығарындыларын азайту жөніндегі Париж келісіміне сәйкес атмосфераға шығарындыларды барынша азайту үшін отандық шикізатты өңдеу бойынша инвестициялық жобаны іске қосуға негіз болады.

Efficiency (in Russian) : Эффективность схемы с твёрдым теплоносителем для казахстанского сырья подтверждается как с позиции химии процесса, так и по совокупности материально-тепловых балансов: даже на высокозольных и влажных потоках формируется стабильная многопродуктовая корзина (смола, горючий газ, полукокс, тепло/электроэнергия), а сам процесс демонстрирует низкую чувствительность к вариациям зольности и влажности. Это критично для углей экибастузской и части карагандинской групп и открывает технологическое «окно» для ранее низкомаржинальной мелочи и штыба. Сегментация по сырью задаёт понятную продуктовую стратегию: бурые угли рационально конвертировать в жидкие и газовые потоки с когенерацией; высокозольные энергетические — в энергополукокс при обязательной коммерциализации золы; карагандинскую «пыль» — вовлекать напрямую в пиролиз, а «камень» — предварительно обогащать для увеличения доли летучих. Такая дифференциация повышает совокупную добавленную стоимость и снижает зависимость результата от колебаний качества отдельных партий. Энергоэффективность процесса достигается за счёт внутренней когенерации: сжигание части полукокса и газа, а также утилизация тепла покрывают эндотермию пиролиза и формируют товарные потоки энергии для площадки и/или теплосетей. На уровне промышленного блока это не только улучшает экономику, но и уменьшает удельный углеродный след по сравнению с прямым сжиганием эквивалентных объёмов угля в котлах общего назначения.

Efficiency (in Kazakh) : Қазақстандық шикізат үшін қатты жылу тасымалдағыш сұлбасының тиімділігі химия тұрғысынан да, құрамдастырылған материал-жылу баланстарымен де расталады: тіпті күлді және ылғалды ағындар кезінде де тұрақты көп өнім қоржыны (гудрон, жанғыш газ, жартылай кокс, жылу/электр энергиясы) қалыптасады, ал процестің өзі мольдық және төмен сезімталдықты көрсетеді. Бұл Екібастұздың және Қарағанды ​​көмір топтарының бір бөлігінің көмірлері үшін өте маңызды және бұрын төмен өсімпұлдар мен айыппұлдар үшін технологиялық терезе ашады. Шикізаттың сегменттелуі өнімнің нақты стратегиясын анықтайды: қоңыр көмірлер когенерациямен сұйық және газ ағындарына тиімді түрде айналады; күлді энергиясы жоғары көмірлер күлді міндетті түрде коммерцияландыру арқылы энергетикалық жартылай коксқа айналады; Қарағандылық «шаң» пиролизге тікелей қатысады, ал «тас» ұшқыш заттардың үлесін арттыру үшін алдын ала байытылған. Бұл саралау жалпы қосылған құнды арттырады және нәтиженің жеке партиялардағы сапа ауытқуларына тәуелділігін азайтады. Энергия тиімділігіне ішкі когенерация арқылы қол жеткізіледі: жартылай кокс пен газдың бір бөлігін жағу, сондай-ақ жылуды қалпына келтіру пиролиздің эндотермиялық әсерін өтейді және учаске және/немесе жылу желілері үшін коммерциялық энергия ағындарын жасайды. Өнеркәсіптік бірлік деңгейінде бұл экономиканы жақсартып қана қоймайды, сонымен қатар жалпы мақсаттағы қазандықтарда көмірдің баламалы көлемдерін тікелей жағумен салыстырғанда көміртегінің үлестік ізін азайтады.

Field of application (in Russian) : Научно-исследовательские институты, республиканские и областные административные органы Республики Казахстан, производственные предприятия, энергетические предприятия, региональные экономические организации, занимающиеся концепцией "зеленой экономики" и градостроительства, ВУЗы, угледобывающие предприятия Казахстана.

Field of application (in Kazakh) : Ғылыми-зерттеу институттары, Қазақстан Республикасының республикалық және облыстық әкімшілік органдары, өңдеуші кәсіпорындар, энергетикалық кәсіпорындар, «жасыл экономика» және қала құрылысы тұжырымдамасына қатысатын аймақтық экономикалық ұйымдар, жоғары оқу орындары, Қазақстанның көмір өндіру кәсіпорындары.