The object of research, development or design (in Russian) : черносланцевые руды месторождения Баласаускандык

The object of research, development or design (in Kazakh) : Баласаусқандық кен орнындағы қара тақтатасты кендер.

Aim of work (in Russian) : разработка эффективной технологической схемы получения ванадиевого электролита из черносланцевого руд Казахстана.

Aim of work (in Kazakh) : Қазақстандағы қара тақтатасты кендерінен ванадий электролитін алудың тиімді технологиялық сызбасын әзірлеу.

Методы исследования (на русском) : зерттеу барысында автоклавтық кенді ашу, сорбция және десорбция, аммоний метаванадатын тұндыру, оны тазарту және қайта кристалдандыру, метаванадатты күйдіру және электрохимиялық қалпына келтіру әдістері қолданылды.

Методы исследования (на казахском) : в процессе исследований используются методы автоклавного вскрытия руды, сорбции и десорбции, осаждения метаванадата аммония, очистки и перекристаллизации метаванадата аммония, обжига метаванадата аммония, электрохимическое восстановление.

Obtained results and novelty (in Russian) : В результате выполнения НИР разработана и экспериментально обоснована технологическая схема получения ванадиевого электролита из черносланцевых руд месторождения Баласаускандык, включающая оптимизацию широкораспрастренным сорбентом SQD201U; очистку метаванадата аммония; перекристаллизацию, термическое разложение МВА с образованием VO₂ и последующее электрохимическое восстановление до ванадиевых электролитов V³⁺/V⁴⁺; исследование стабильности электролитов и подбора мембранных материалов для VRFB. Научная новизна работы заключается в следующем: - впервые показана возможность использования аммиака, выделяющегося при термическом разложении NH₄VO₃, как внутреннего восстановителя, обеспечивающего частичное восстановление V(V) до V(IV) без подачи внешнего восстановителя; -установлены оптимальные условия термического разложения (500 °C, 5 ч), при которых формируется смесь оксидов VO₂ (≈60 %), V₆O₁₃ (≈30 %), V₂O₅ (≈7 %), обладающая повышенной растворимостью в кислоте; -экспериментально подтверждён механизм поэтапного восстановления ванадия от V(V) → V(IV) через промежуточную фазу V₆O₁₃ в квазигерметичных восстановительных условиях.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Ғылыми-зерттеу жұмысының нәтижесінде Баласаускандик кен орнындағы қара тақтатастардан ванадий электролитін алу бойынша технологиялық сызба әзірленіп, тәжірибелік тұрғыда негізделді. Сызба құрамына кеңінен таралған SQD201U сорбентін пайдалану арқылы сорбция үдерісін оңтайландыру; аммоний метаванадатын тазарту және қайта кристалдандыру; аммоний метаванадатын термиялық ыдырату арқылы VO₂ түзу және оны әрі қарай электрохимиялық тотықсыздандыру (V³⁺/V⁴⁺ электролиттерін алу); электролиттердің тұрақтылығын зерттеу және VRFB аккумуляторларына арналған мембраналық материалдарды таңдау кіреді. Жұмыстың ғылыми жаңалығы: - алғаш рет NH₄VO₃ термиялық ыдырауы кезінде бөлінетін аммиактың ішкі тотықсыздандырғыш ретінде пайдаланылу мүмкіндігі көрсетілді, бұл сыртқы тотықсыздандырғышты енгізбей-ақ V(V)-тің V(IV)-ке дейін жартылай қалпына келуін қамтамасыз етеді; - термиялық ыдыратудың оңтайлы шарттары анықталды (500 °C, 5 сағат), осы жағдайда қышқылда ерігіштігі жоғары VO₂ (≈60 %), V₆O₁₃ (≈30 %), V₂O₅ (≈7 %) қоспасы түзіледі; - Ванадийдің V(V) → V(IV) дейін кезең-кезеңмен қалпына келу механизмі аралық V₆O₁₃ фазасы арқылы квазигерметикалық қалпына келтіру жағдайында тәжірибелік түрде дәлелденді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Основные конструктивные и технико-экономические показатели разработанного лабораторного каскадного электролизёра включают алюминиевый корпус размером 120×110 мм, графитовые электроды площадью 60×65 мм и ионообменную мембрану Nafion 117. Оптимальные параметры электрохимического процесса составляют 1000–2200 А/м² при ЭДС 0,6–1,2 В, что обеспечивает степень извлечения ванадия до 96 % и стабильность электролита при 40–60 °C в течение до 3,8 ч без выпадения осадка. Технология отличается высокой чистотой продукта (удаление P и Si > 94 %) и снижением себестоимости за счёт применения отечественных материалов.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Дайындалған зертханалық каскадты электролизердің негізгі конструкциялық және техникалық-экономикалық көрсеткіштеріне 120×110 мм өлшемді алюминий корпусы, 60×65 мм өлшемді графит электродтары және Nafion 117 ионалмастырғыш мембранасы жатады. Электрохимиялық процестің оңтайлы параметрлері 1000–2200 А/м² ток тығыздығында және 0,6–1,2 В ЭҚК кезінде ванадийдің ерітіндіге өту дәрежесін 96 %-ға дейін және электролиттің 40–60 °C температурада 3,8 сағатқа дейін тұнбасыз тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Технология өнімнің жоғары тазалығымен (P және Si 94 %-дан астам жойылады) және отандық материалдарды қолдану есебінен өзіндік құнын төмендетуімен ерекшеленеді.

Level of implementation (in Russian) : Внедрение технологии в промышленный цикл позволяет обеспечить выпуск экологически безопасных и возобновляемых энергетических материалов для аккумуляторов VRFB, что соответствует стратегии Казахстана по декарбонизации экономики к 2060 году.

Level of implementation (in Kazakh) : ұсынылған технологияны өнеркәсіптік циклге енгізу экологиялық таза және жаңғыртылатын энергия көздері үшін материалдар өндіруге мүмкіндік береді, бұл Қазақстанның 2060 жылға дейінгі декарбонизация стратегиясына толық сәйкес келеді.

Efficiency (in Russian) : - использование дешевых и широкораспрастраненных сорбента SQD201U; - уменьшение себестоимости электролита на 25–30 % по сравнению с импортными аналогами за счет использования отечественного сырья (Баласаускандык, Каратау), также эффективного способа использования аммиака, выделяющегося при термическом разложении NH₄VO₃, как внутреннего восстановителя, обеспечивающего частичное восстановление V(V) до V(IV) без подачи внешнего восстановителя при термическом разложении метаванадата аммония.

Efficiency (in Kazakh) : - Арзан және кеңінен қолжетімді SQD201U сорбентін пайдалану; - Отандық шикізатты (Баласауысқандық, Қаратау) пайдаланудың, сондай-ақ NH₄VO₃ термиялық ыдырауы кезінде бөлінетін аммиакты ішкі тотықсыздандырғыш ретінде пайдаланудың тиімді әдісінің арқасында импорттық аналогтармен салыстырғанда электролит құнын 25-30%-ға төмендету, бұл аммоний метаванадатын термиялық ыдырату кезінде сыртқы тотықсыздандырғышты қажет етпей, V(V)-ны V(IV)-ге ішінара тотықсыздандыруды қамтамасыз етеді.

Field of application (in Russian) : - в производстве ванадиевых электролитов для окислительно-восстановительных аккумуляторов (VRFB) как компонентов систем накопления энергии; - при гидрометаллургической переработке ванадийсодержащего сырья Казахстана (сланцы Каратау, техногенные отходы); -в научно-образовательных и исследовательских лабораториях, занимающихся изучением электрохимических процессов накопления энергии и очисткой редких металлов.

Field of application (in Kazakh) : - тотығу-тотықсыздану типті аккумуляторлар (VRFB) үшін ванадий электролиттерін өндіруде, энергия сақтау жүйелерінің құрамдас бөлігі ретінде; - Қазақстандағы ванадий бар шикізатты (Қаратау тақтатасы, техногендік қалдықтар) гидрометаллургиялық өңдеу кезінде; - электрохимиялық энергия жинақтау және сирек металдарды тазарту процестерін зерттейтін ғылыми-зерттеу және оқу зертханаларында.