НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ — ЭТО ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА
К.Никифоров,
доктор технических наук, профессор, академик РАТН,
заслуженный деятель науки РБ и РФ.
г. Улан-Удэ.
Примерно под таким девизом в 1977 году начиналась наша
лаборатория в Институте естественных наук Бурятского филиала СО
АН СССР. Лаборатория создавалась для исследований по технологии
вольфрама и молибдена; по академической программе — для
претворения в практику физико-химического анализа и результатов
синтеза оксидных соединений вольфрама и молибдена. К сожалению,
физико-химический анализ не может служить научной основой
технологии рудного сырья. К такому выводу мы пришли сразу в те
годы: опыт научных исследований почти всех институтов Союза и
мира показывает, что во главе угла стоит метод проб и ошибок, что
называется — голая эмпирика. Исследователи, чтобы решать
какие-то задачи и стать докторами наук (кстати, раньше 60 лет ими
не становились), "придумывали" разные окольные пути —
использование электрохимии, радиохимии, механохимии и т.д. Другое
дело, металлургия — там работает высокотемпературная химия (с
добавлением для глинозема — давления).
В лаборатории начались поиски теоретических основ. На помощь
пришла (совершенно неожиданно!) технологическая минералогия,
развиваемая в то время членом-корреспондентом В.Ревнивцевым
(Механобр, Ленинград). Впоследствии я считал В.Ревнивцева
(светлая ему память) своим учителем.
Сущность технологической минералогии (очень кратко) заключается в
том, что в основу технологии минерального сырья должны быть
положены особые знания о минералах. С благословения В.Ревнивцева
мы стали развивать новую ветвь в этой науке — направленное
превращение минералов (кстати, по предложению В.Ревнивцева в 1987
г. был расширен ВАКом статус специальности — "Обогащение
полезных ископаемых"). Мы стали рассматривать все виды
минерального сырья (в том числе и отходы), как многокомпонентные
продукты, состоящие из химических элементов, а процессы их
разделения (или прямо, или в минералах) — похожими на природные
процессы минералообразования.
Теорию я назвал "генетические закономерности природного
минералообразования как основа технологии минерального сырья",
подразумевая, что фундаментальные законы, которые приводят к
образованию минералов, должны быть взяты на вооружение при
разработке технологии переработки конкретных руд. найдено, что в
природе процессы приводят к ограниченному количеству минералов,
т.е. природные процессы не характеризуются избирательностью,
чего, например, требует металлургическая или химическая
технологии. Избирательность достигается в необратимых процессах.
Оказывается, что минералы в природе образуются за счет "игры"
двух процессов — одного из них, устремляющих соединения к
усложнению (за счет структурирования), другого — ограничивающих
это усложнение (за счет статистики). Природные процессы
минералообразования, несмотря на необратимость, приближают,
системы к равновесию.
Сочетание указанных природных процессов приводит к минералам,
которые подразделяются на рудные, концентрирующиеся в жилах, и
породообразующие. Механизм образования минералов в жилах и
вмещающих породах различный. Но какой бы механизм исследователи
не придумали, по-видимому, образование месторождений происходит
за счет необратимых процессов, которые, как мы доказали,
сопровождаются процессами структурирования с образованием сложных
минералов, связанных, например, в алюмосиликатные породы, и
выделением относительно простых, большей частью индивидуальных
соединений.
Использование структурирования привело к возможности
ликвационного разделения химических элементов это в расплавах,
стабилизации суспензии при обогащении шламов в водных системах.
Ликвация позволяет разработать технологии переработки многих
труднообогатимых руд и продуктов обогащения вольфрама, молибдена,
золота, серебра и др. элементов. Технологии защищены авторскими
свидетельствами на изобретения и патентами и отмечены первой в
Бурятии премией в области науки и техники. Большой интерес
представляют технологии переработки с использованием водяного
пара. Эти технологии используют закономерности превращения
минералов, которые отнесены нами к топотоксическим реакциям. В
лаборатории разработаны способы переработки алюмосиликатного
сырья — сынныритов, полиметаллических руд (особенно пиритных
концентратов с выделением элементарной серы).
Особняком стоит решение проблемы обогащения шламов
(тонкодисперсных частиц микронного размера). Дело в том, что со
шламами теряется около 40 процентов мировых запасов полезных
ископаемых. Проблема никак не решалась до сих пор.
По проблемам переработки руд защищены восемь кандидатских и три
докторских диссертации (по обогащению шламов защищена одна
докторская диссертация).
Интересно то, что новая методология расширяет технологию как
новую науку, имеющую фундаментальные основы. Технологические
объекты (и не только минеральное сырье) рассматриваются, как
открытые системы, в которых происходят необратимые процессы,
составляющие как бы "жизнь" систем. Последняя в "неживой" системе
направлена на ее устойчивость. Например, под моим руководством
выполнены и защищены еще две докторские диссертации: одна по
технологии керамики, другая — бетона. Чрезвычайно интересны
исследования по коррозии металлов, направленные на использование
"микродобавок" элементов — стоков электронов (бор, алюминий,
фосфор, кремний, мышьяк).
Использование необратимых процессов открывает новый смысл
технологии как информации (кода) превращения технологического
объекта, поскольку через технологию объекту передается
человеческая мысль. Поэтому технология — опосредованная
человеческая мысль, выражаемая в конкретных предметах. Например,
открытие радиоактивности воплотилось в ядерной энергетике.
Воплощение человеческой мысли в технологические процессы
осуществляется через энергетические параметры. Однако новая
технология, по-видимому, возможна не через энергетические, а
информационные параметры: ведь технологические объекты имеют
такие пути превращения, что их понимание приводит к туннельным,
безбарьерным (малоэнергетическим) процессам.
К таким примерам относится электронно-вычислительная техника,
усовершенствование которой происходит, как известно, в последнее
время в направлении нанотехнологии. Новая технология, основанная
на информатизации, ждет, по-видимому, своих "счастливых"
исполнителей, причем в недалеком будущем.
Любой прогноз, как известно, дело неблагодарное. Но сейчас можно,
по-видимому, несильно ошибиться, если сказать о приоритетности
мирового развития в сторону устойчивости жизни на нашей земле.
Для примера рассмотрим те отрасли промышленности, которые
отличаются крупномасштабностью, высокой энерго- и
материалоемкостью. Это то, что входит в "домашнее" хозяйство
любого государства (горное дело, металлургия, строительство,
энергетика, машиностроение, химия). Эти отрасли дают основной
вклад в загрязнение окружающей среды. Пока, к сожалению, в мире
прогресс учитывается по степени развития электроники и "развитые"
страны стараются иметь сырьевые придатки, ошибочно полагая о
перенесении вреда природе на другие страны. Пора понять, что для
всех народов Земля — один общий дом, причем по сегодняшним
масштабам не очень большой. Поэтому вышеназванные отрасли —
далеко не "домашнее" хозяйство одного государства. Проблемы их
развития должны быть делом всех стран, и плохо то, что науки,
относящиеся к проблемам указанных отраслей, не стали
академическими и, как отраслевые, сейчас в России полностью
развалились.
Следует отметить, что указанные отрасли (для разных стран
по-разному) определяют человеческую жизнь, составляют основу
экономики и социального развития всех стран нашей земли. Поэтому
не будет большой ошибкой (настала именно сейчас такая пора), если
проблемы будут рассмотрены как общие, и для их решения будет
привлечен людской, научный, интеллектуальный потенциал всех
стран. Первый шаг к этом можно считать уже сделан — бразильская
конференция ООН по устойчивому развитию (Рио-де-Жанейро, 1992г.).
Достойным вкладом, на мой взгляд, могут быть следующие
соображения.
Строительство. Отход от "высотного" домостроения в крупных
городах. Переход к "сотовому" (ячеистому) типу архитектурного
решения позволит решить множество задач социально-экономической
направленности (самое главное, по-видимому, безопасность — в
смысле землетрясений). Низкоэтажное строительство позволит
использовать так называемые "малоответственные" стройматериалы,
тем самым намного удешевить строительство. Очевидно, нужно
следовать природе, например, пчелиный улей по прочности немногим
уступает стальным каркасам.
Энергетика. Ориентация должна быть все-таки на ядерное топливо.
Химия. Должны быть использованы реакции синтеза (с
катализаторами). Проблема заключается сейчас в синтезе
лекарственных препаратов, особенное внимание должно быть обращено
на утилизацию отходов. Новой отраслью в науке, "мостом" между
биологией и химией является микробиология.
Горное дело, металлургия. Эти отрасли имеют отношение к
невозобновляемому сырью. Известно, что сейчас в буквальном смысле
идет "глубокая" добыча минерального сырья: приходится за рудой
или углем идти глубоко под землю. эти отрасли нуждаются в "умном"
развитии.
Здесь необходимо наукоемкое производство — Россия должна
достойно выступать правопреемницей СССР, ибо он за 70 лет накопил
колоссальный научный, интеллектуальный, технологический
потенциал. Ведь у нас в Союзе изобретены величайшие
металлургические методы (КИВЦЕТ, печи Ванюкова, методы
гидрометаллургии, обогащения золота, урана, редких металлов и
т.д.)?
Лесное хозяйство. Россию спасают и спасут в будущем леса, ибо в
них идет очистка основной массы воды. Древесина (по традиции)
употребляется в виде дров и в качестве стройматериала.
Использовать ее необходимо, не нарушая экологического равновесия.
Сельское хозяйство. Рассматривая перспективы развития земледелия,
необходимо заметить, что все население Земли "питается" ее
плодами. Несмотря на постоянное истощение почвенного покрова,
население Земли, кроме локальных бедствий, не терпит пока голода.
Это свидетельствует о том, что идет все-таки постоянное
"возобновление" почвенного слоя, поскольку последний, представляя
некую открытую систему, по мере истощения нужными для растений
микроэлементами обогащается путем самопроизвольного выделения их
из глубины. Поэтому находит объяснение удивительное явление
"долгожительства" (сохранение плодородия) рисовых полей Китая и
Средней Азии.
Таким образом, те соображения и выводы, которые получаем за время
нашей довольно трудной жизни, позволяют надеяться на лучший исход
всей деятельности человечества, которая, на первый взгляд,
оставляет мало надежды на оптимизм. Однако, как всегда это бывало
на переломе, надежду дает умный (не устаю повторять) труд.
Поэтому все государства должны создавать, не жалея средств,
интеллектуальную среду, чтобы не претворилась в жизнь притча о
вавилонской башне.
стр.
|
