Технологии будущего родом из Арктики

Региональных исследовательских центров у Российской академии наук сегодня 14, но именно Кольский - по-настоящему уникальный. Во-первых, по своему географическому положению. Он - единственный научно-исследовательский центр Российской академии наук, целиком расположенный в Арктике. Во-вторых, по разнообразию исследовательских работ. Они охватывают спектр от фундаментальных разработок до решения практических задач, связанных с развитием промышленности.

История Кольского научного центра неразрывно связана с историей освоения Хибин. Благодаря науке в Хибинах стала развиваться горнодобывающая промышленность, появился город Кировск, а потом и Апатиты - город, который с момента появления на карте и до сегодняшнего дня является городом учёных.

На протяжении всего своего существования Кольский научный центр шагает нога в ногу с комбинатом "Апатит", сейчас - Кировским филиалом АО "Апатит" (Группа "ФосАгро"). Большая часть технологий, которая сейчас применяется на предприятии, так или иначе связана с разработками ученых КНЦ. Это большой исторический базис.

А началось все с Александра Евгеньевича Ферсмана, геолога и минералога, который дал старт как производственному освоению запасов Хибин, так и развитию заполярной науки и технологий, в итоге давшим возможность создать производство. Мысль о "настоящем научном центре" возникла у Ферсмана в 1923 году.

В 1929 году освоение хибинского апатита вышло на такой уровень, что его значение для промышленности страны стало уже очевидным. Был образован трест "Апатит", развернулось большое строительство. Надо было организовывать и научную базу. В этот раз в Академии наук уже не сомневались в необходимости создания в Хибинах постоянного научно-исследовательского центра. Станцию, которую назвали саамским словом "Тиэтта", что означает - мысль, знание, торжественно открыли 20 июля 1930 года. Сразу же была развернута крупная исследовательская деятельность. С тех пор сотрудничество горной промышленности и хибинской науки только набирало обороты.

Вызовы времени

В 1934 году "Тиэтту" преобразовали в Кольскую научно-исследовательскую базу Академии наук СССР имени С.М. Кирова. В 1949 году был создан Кольский филиал АН СССР, в 1988 - Кольский научный центр АН СССР. 90-е годы прошлого столетия и первое десятилетии XXI века стали для самого северного научного центра, как и для всей России, большим испытанием на прочность. Быть самостоятельной структурой, или работать под началом единого центра. Что будет лучше для науки, а что - для экономики страны? Из каких источников должны финансироваться научные работы?

Сложные, тяжелые для поиска решения вопросы. Но в итоге, распавшиеся на самостоятельные учреждения научные институты воссоединились. В 2017 году Кольский научный центр был вновь восстановлен как единая научная корпорация, имеющая юридический статус Федерального исследовательского центра. В его состав в настоящий момент входят 11 институтов в качестве обособленных подразделений или филиалов ФИЦ КНЦ РАН.

Новая лаборатория КНЦ РАН решит вопросы повышения эффективности недропользования. Фото: пресс-служба КНЦ РАН

КНЦ успешно справляется с вызовами, которые возникают из-за развития глобальных кризисов и изменении конъюнктуры рынков. Особое внимание уделяется технологиям будущего. Например, здесь разработана технология производства бадделеитового концентрата - единственного реально доступного источника циркониевого сырья в России. Среди достижений: создание кристаллов для производства высокотехнологичной аппаратуры, танталовые порошки для высокоемких конденсаторов, новые легкие сплавы, поглощающие нейтроны, сорбенты для очистки радиоактивных стоков, технология добычи и обогащения ценных фосфорсодержащих руд.

Разработан метод автоматического 3D-картирования месторождений без эталонной выборки по данным химического состава пород, метод прогнозирования свойств рудных минералов по химическому составу пород с помощью машинного обучения.

Ежегодно в Кольском научном центре открывают новые минералы - только в 2023 году открыто семь. В составе международной группы ученых было предложено новое научное направление - минеральная информатика. Доказано лидерство Кольской редкоземельной провинции в Российской Федерации по запасам и возможностям глубокой переработки сырья.

В центре работает более 1300 сотрудников. Большинство - жители Мурманской области, но много и блестящих ученых, специально переехавших в Апатиты, чтобы принять участие в научных исследованиях, тесно связанных с горнодобывающей промышленностью и с деятельностью компании "ФосАгро" и Кировского филиала АО "Апатит". Сотрудничество двух таких крупных и серьезных организаций, как КНЦ и "Апатит" продолжается уже 94 года.

Обязательства и инвестиции

Новый и важный период сотрудничества на современном этапе начался в 2020 году после того, как было подписано Соглашение о научно-техническом сотрудничестве между АО "Апатит" и КНЦ. Оно определило целый ряд направлений совместной деятельности, в рамках которых КНЦ взял на себя обязательства в области научно-технологической поддержки производства, создания новых и модернизации существующих технологий для повышения эффективности процессов извлечения и обогащения апатит-нефелиновых руд и извлечения полезных компонентов.

- В Хибинах хорошие рудные запасы, их еще хватит на многие десятилетия. Но дело в том, что руды меняются, появляются новые, у них другой минералогический и химический состав. И те флотационные технологии, которые применяются на производстве много лет, в некоторых случаях снижают эффективность в отношении отдельных типов руд, - говорит генеральный директор Кольского научного центра, академик РАН Сергей Кривовичев. - Для нас это - значимый технологический вызов. Поэтому, по инициативе компании "ФосАгро" был запущен проект строительства нового научно-исследовательского центра по переработке апатит-нефелиновых руд перспективной добычи. "ФосАгро" - главный инвестор проекта.

Начало проекту положено летом 2021 года. По итогам визита руководства компании в КНЦ была достигнута принципиальная договоренность по строительству нового центра. Обусловлено это тем, что текущих мощностей, как лабораторных, аналитических, так и кадровых, для выполнения объёма поставленных задач у КНЦ не было. Возникла необходимость расширить приборную базу, увеличить объем аналитического и технологического оборудования, привлечь новых людей и в итоге организовывать новый исследовательский центр.

Генеральный директор Кольского научного центра, академик РАН Сергей Кривовичев. Фото: пресс-служба КНЦ РАН

- На протяжении 2022 и 2023 годов центр работал в пилотном режиме по этому проекту. В нём делали 25-30 технологических проб за год, - продолжает Сергей Владимирович. - Теперь наш план, как минимум, 100 проб в год. Такие объемы исследований уже внесут значимый вклад в совершенствование технологии на предприятии.

- Исследования ФИЦ КНЦ РАН - это прежде всего научная основа для производства любого направления, которым занимается ГОК "Апатит", - убежден Александр Калугин, директор департамента Кировского филиала АО "Апатит" по обогатительному производству. - Это немного другой взгляд на производственные процессы, с другого ракурса. Если говорить непосредственно о научно-исследовательском центре, то его задачи, с одной стороны, простые, с другой - сложные и на перспективу. Все мы понимаем, что легкодоступные запасы руды за 94 года существования предприятия исчерпаны и перспектива развития горных работ - это продвижение вглубь горных массивов.

При этом нужно поддерживать высокий уровень показателей отработки запасов и обогащения руды и в постоянном режиме изучать их на будущее, быть готовыми ко всем сложностям заранее, а не решать проблемы постфактум. Задача нового центра - изучение вещественного состава и технологических свойств руды на перспективу, примерно на три-пять лет вперед, а может быть, и больше.

Окна возможностей

Есть ещё несколько магистральных направлений, по которым ученые сотрудничают с Кировским филиалом АО "Апатит" на протяжении долгих лет. Можно выделить несколько блоков. Первый - совокупность работ в направлении горных наук. Это, безусловно, безопасность ведения горных работ - мониторинг сейсмичности. В Горном институте разработана авторская и уникальная система мониторинга сейсмичности и предупреждения горного удара SIGMA GT. Она успешно внедрена на рудниках и сейчас эксплуатируется.

Объемный блок работ связан с обогащением - постоянно проводятся тесты новых флотагентов. В рамках программы по импортозамещению на нашем внутреннем рынке появляются достойные альтернативы реагентам, которые покупались ранее за рубежом. Все новое необходимо тестировать - подбирать правильные комбинации для создания собирательной смеси, чтобы использовать на фабриках. Это тоже отдельное направление работ КНЦ для Кировского филиала АО "Апатит".

Еще одно направление сотрудничества - проектирование горных выработок. Ведутся совместные работы по оптимизации бортов карьеров, чтобы максимально выбирать полезную руду. В маркшейдерии тоже есть ряд проектов, связанных с обеспечением максимально полной выемки полезных ископаемых из рудного тела. Таким образом, в области планирования и ведения горных работ у производственников и ученых много направлений сотрудничества.

А что в перспективе? Будут ли новые исследования и разработки? Генеральный директор ФИЦ КНЦ РАН считает, что перспективы есть и вполне реальные.

- Сотрудники Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени Тананаева постоянно работают над модернизацией существующих и разработке новых технологий комплексной переработки минерального сырья, - подчеркивает Сергей Кривовичев. - Это касается продукции, которую можно получать из, например, сфенового, титаномагнетитового, эгиринового концентратов. Это целая линейка продукции, за которой будущее. Очень надеемся, что со временем отдельные разработки ИХТРЭМС удастся внедрить.

Кроме того, по мнению академика, сейчас открывается окно возможностей для производства новой продукции из минерального сырья, в том числе, из техногенных месторождений, а именно хвостохранилищ - мест, где хранятся отходы обогащения полезных ископаемых.

Меняется конъюнктура рынка. С него уходит много импортной продукции, её надо замещать. В связи с этим, по мнению учёных, просматривается несколько интересных направлений, например, на рынке пигментов или рынке дубителей, титансодержащей продукции. У КНЦ с "Апатитом" есть совместные проекты, позволяющие следить за конъюнктурой, и там, где окна возможностей открываются, стараться в них попасть.