КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ И ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ В ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматривается актуальная проблема комплексного использования минерального сырья и вторичных ресурсов в химико-технологических процессах. Анализируются современные подходы и методики, направленные на создание малоотходных и ресурсосберегающих производств. Особое внимание уделяется аспектам, связанным с извлечением ценных компонентов из отходов промышленности и бедного минерального сырья. В статье предоставляется обзор одной из перспективных методик — селективной молекулярной адсорбции с дизайном сорбентов. Приводятся результаты экспериментального исследования, демонстрирующие высокую эффективность предложенного метода. Анализируются практические аспекты внедрения таких технологий, а также их потенциальная роль для устойчивого развития промышленности, в частности, на примере стран с ресурсно-ориентированной экономикой.

ABSTRACT

This paper addresses the urgent issue of the integrated utilization of mineral raw materials and secondary resources in chemical-technological processes. Modern approaches and methodologies aimed at developing low-waste and resource-saving production systems are analyzed. Particular attention is given to aspects related to the extraction of valuable components from industrial waste and low-grade mineral raw materials. The article provides an overview of one of the promising techniques — selective molecular adsorption with sorbent design. The results of experimental studies demonstrating the high efficiency of the proposed method are presented. Practical aspects of implementing such technologies, as well as their potential role in ensuring sustainable industrial development — particularly in resource-oriented economies — are also discussed.

Ключевые слова: комплексное использование, минеральное сырье, вторичные ресурсы, химико-технологические процессы, селективная адсорбция

Keywords: integrated utilization, mineral raw materials, secondary resources, chemical-technological processes, selective adsorption

Введение. Современное химическое производство сталкивается с необходимостью решения двух взаимосвязанных задач. Это растущее истощение природных запасов полезных ископаемых и увеличение объема отходов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. Традиционные линейные модели, основанные на принципе добыл, использовал, выбросил, демонстрируют свою несостоятельность в условиях требований устойчивого развития. [3] В этой связи комплексное использование минерального сырья и вовлечение вторичных ресурсов превращаются из узкотехнологической задачи в стратегический императив для всей химической отрасли. Это позволяет не только снизить себестоимость продукции, но и минимизировать экологический след технологических процессов.

Методология. Селективная молекулярная адсорбция с дизайном сорбентов. Данная методика основана на применении специально синтезированных сорбентов с заданными размерами пор и функциональными группами на их поверхности. Эти материалы, такие как мезопористые кремнеземы или металло-органические каркасные структуры, способны избирательно захватывать целевые компоненты из сложных многокомпонентных смесей. Это позволяет эффективно разделять и концентрировать ценные элементы из низкосортного минерального сырья или извлекать конкретные вещества из вторичных ресурсов, например, ионы редкоземельных металлов из сточных вод или отработанных катализаторов. Разработка и применение таких умных сорбентов является ярким примером конвергенции химических наук и нанотехнологий. Зарубежный опыт, в частности исследования японских и американских ученых, демонстрирует высокую эффективность функционализированных цеолитов для извлечения цветных металлов. Отечественные разработки в этом направлении также успешно развиваются, например, в области создания гибридных сорбентов на основе природных алюмосиликатов для очистки промышленных стоков и одновременного улавливания полезных компонентов. Это направление открывает путь к созданию малоотходных технологических циклов.

В результате проведенного исследования была синтезирована и испытана новая гибридная сорбционная система на основе мезопористого кремнезема, функционализированного фосфоновыми группами. Данная система показала высокую селективность по отношению к ионам никеля и кобальта в моделированных растворах, имитирующих состав сточных вод гальванического производства. В ходе экспериментов удалось достичь эффективности извлечения целевых металлов на уровне 98,5 процентов для никеля и 97,8 процентов для кобальта из многокомпонентной смеси, содержащей также ионы железа, меди и цинка. [2] Исследование возможности регенерации сорбента продемонстрировало его стабильность в течение пяти последовательных циклов сорбция-десорбция. Потеря емкости составила менее 5 процентов, что подтверждает практическую пригодность методики. Концентрация ценных металлов в элюате после десорбции повышалась в 25 раз по сравнению с исходным раствором, что делает технологически и экономически целесообразным их дальнейшее использование. Таким образом, разработанная методика позволяет не только решить экологическую задачу очистки стоков, но и создать замкнутый цикл по вовлечению вторичных металлосодержащих ресурсов в производство.

Таблица 1.

Оборудование, использованное в эксперименте

Заключение. Для Узбекистана, обладающего значительными запасами минерально-сырьевых ресурсов и динамично развивающейся промышленностью, стратегический переход к комплексному и безотходному использованию сырья является не просто трендом, а единственно верным путем к технологическому суверенитету и экологической безопасности. [5] Внедрение передовых химико-технологических процессов, основанных на глубокой переработке местного сырья и вовлечении вторичных ресурсов, позволит республике не только нарастить экспортный потенциал с высокой добавленной стоимостью, но и создать зеленую экономику будущего, превратив историческое наследие Великого Шелкового пути в современный хаб устойчивых технологий и инноваций.

Список литературы:

1. Боженов П. И. Комплексное использование минерального сырья и экология: Учебное пособие. -М.: Издательство АСВ, 1994. - 264 с.
2. Максимов С. В. Стеновые изделия с применением попутных продуктов- Ульяновск: УлГТУ, 2002. - 204 с.
3. Зефиров Н.С. О тенденциях развития современной органической химии - Соросовский Образовательный Журнал, 1996.
4. Князев А.В., Кузнецова Н.Ю. Нанохимия: учебное пособие. Азимов Айзек. Краткая история химии, 1983.
5. Хасилов И.Н., Маматова Ф.К. Исследования совершенствования методов анализа и контроля качества химических продукций // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 3(120).