Одним из партнеров научно-технологической программы «Большие вызовы» в 2024 году стала компания «Зарубежнефть». Вместе с экспертами участники одного из проектов включились в задачу по поиску новых способов добычи лития из попутно добываемой воды. Сегодня это очень перспективное направление работы. Литий – один из ключевых элементов при производстве литий-ионных аккумуляторов, набирающих популярность, алюминиевых сплавов, лекарственных препаратов, кремниевых полупроводников и многих других устройств и приборов.
В процессе добычи нефти и газа из недр земли вместе с полезными ископаемыми на поверхность выходит эмульсия из нефти, газа и воды. На трехфазном сепараторе ее разделяют на углеводороды и воду. Обычно эта вода возвращается обратно в пласт, унося с собой частицы нефти и растворенные полезные вещества. Такую воду называют попутно добываемой, и сегодня крупнейшие добывающие компании занимаются ее очисткой. В результате переработки из воды можно извлечь различные ценные элементы, например, литий. В наши дни он широко используется в металлургии, медицине и производстве аккумуляторов, и его потребление с каждым годом продолжает расти, поэтому перед учеными и инженерами возникает задача совершенствовать технологии добычи лития.
В процессе добычи нефти и газа из недр земли вместе с полезными ископаемыми на поверхность выходит эмульсия из нефти, газа и воды. На трехфазном сепараторе ее разделяют на углеводороды и воду. Обычно эта вода возвращается обратно в пласт, унося с собой частицы нефти и растворенные полезные вещества. Такую воду называют попутно добываемой, и сегодня крупнейшие добывающие компании занимаются ее очисткой. В результате переработки из воды можно извлечь различные ценные элементы, например, литий. В наши дни он широко используется в металлургии, медицине и производстве аккумуляторов, и его потребление с каждым годом продолжает расти, поэтому перед учеными и инженерами возникает задача совершенствовать технологии добычи лития.
«В прошлом году наша компания начала развивать проект по добыче лития из попутно добываемой воды. Это очень перспективная работа, в которую мы решили включить молодых исследователей. Мы предложили ребятам познакомиться с основными месторождениями лития в мире и способами его добычи, а также разобраться с перспективами по запасам лития в России. Существует несколько методов добычи лития из попутно добываемой воды. У нас были лабораторные работы, в которых нам удалось наглядно показать, как проходит процесс очищения жидкости путем сорбции от остаточной нефти и получение литиевого концентрата», – рассказывает один из наставников ребят, главный специалист управления по геологии и лицензированию АО «Зарубежнефть» Виктория Балякина.
При использовании данной технологии применяются сорбенты, способные удерживать на поверхности ионы лития. Данный метод является безопасным и экологически чистым. На выходе можно получить первичный концентрат лития и чистую воду, которая может безопасно закачиваться обратно в пласт.
В рамках исследовательского проекта на «Больших вызовах» школьникам предстояло изучить технологии добычи лития из попутно добываемой воды методом сорбции и провести собственный лабораторный эксперимент. Участники смоделировали процесс очистки воды на самостоятельно собранной установке с применением настоящего сорбента и окрашенной воды и смогли убедиться в его свойствах.
Помимо экспериментальной части, участников проекта ждал большой теоретический и лекционный блок. При этом занятия проводились как в лабораториях «Сириуса», так и на выездах. На одном из них школьников знакомили с основами геологии.
Нередко литий содержится в подземных водах и для его добычи необходимо правильно оценить его концентрацию и подобрать оптимальные методы извлечения.
При использовании данной технологии применяются сорбенты, способные удерживать на поверхности ионы лития. Данный метод является безопасным и экологически чистым. На выходе можно получить первичный концентрат лития и чистую воду, которая может безопасно закачиваться обратно в пласт.
В рамках исследовательского проекта на «Больших вызовах» школьникам предстояло изучить технологии добычи лития из попутно добываемой воды методом сорбции и провести собственный лабораторный эксперимент. Участники смоделировали процесс очистки воды на самостоятельно собранной установке с применением настоящего сорбента и окрашенной воды и смогли убедиться в его свойствах.
Помимо экспериментальной части, участников проекта ждал большой теоретический и лекционный блок. При этом занятия проводились как в лабораториях «Сириуса», так и на выездах. На одном из них школьников знакомили с основами геологии.
Нередко литий содержится в подземных водах и для его добычи необходимо правильно оценить его концентрацию и подобрать оптимальные методы извлечения.
«Одно из занятий у нас прошло на территории горного кластера “Роза Хутор”. Наставники рассказали нам, как измерить дебит ручья – объем воды, который проходит через него за определенное время. В реальной работе эти расчеты нужны, чтобы спрогнозировать количество попутно добываемой воды и выбрать оптимальные методы ее очистки. Также у нас был очень содержательный курс химии, а все теоретические знания мы закрепили в лабораторных работах. Было очень интересно самим моделировать процесс сорбции лития», – поделилась одна из участниц программы, школьница из Казани Арина Савельева.
Финальным этапом работы над проектом стало создание макета, где ребята продемонстрировали гостям фестиваля основные этапы добычи лития, а также отразили возможные сферы, в которых он может применяться. Также макет включает детальную демонстрацию процесса очистки попутно добываемой воды и сорбции лития.
«На макете мы отразили путь от самой добычи нефти до финального результата, где карбонат лития уже продается заводу. Мы показали 12 этапов добычи элемента, а также те области, в которых может использоваться литий. Это атомная энергетика, аккумуляторы, фармацевтика, оптика и керамика», – рассказывает один из участников проекта, десятиклассник из Иванова Станислав Буймов.
Все детали макета ребята сначала конструировали в программе для трехмерной компьютерной графики Blender, а потом печатали получившиеся модели на 3D-принтере.
Все детали макета ребята сначала конструировали в программе для трехмерной компьютерной графики Blender, а потом печатали получившиеся модели на 3D-принтере.
Всего в рамках направления «Современная энергетика» на научно-технологической программе «Большие вызовы» в 2024 году было представлено пять проектов. Школьники изучали перспективы развития гидроэнергетики в России, разрабатывали концепцию системы энергоснабжения научно-исследовательской полярной обсерватории «Ледовая база “Мыс Баранова”» с использованием возобновляемых источников энергии, разрабатывали концепцию научно-образовательного полигона для подготовки молодых инженеров атомной области и включались в другие актуальные задачи.