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이 개발의 주목적은 인회석으로 인한 희토류 주원료의 증가이다. 인회석의 대부분은 황산처리법에 의해서 비료로 가공된다. 이런 식으로 90%까지의 REE 가 인산석고와 함께 결정을 형성한다. 실험실 연구를 기초로 저폐기물 원리의 공학적 처리법이 인산석고로부터 REE 농축물을 얻기 위하여 개발되었다. 인산석고로부터 REE 농축물 회수공정은 인의 추가적인 회수와 함께 불소에 의한 정화로 완료된다는 것이 밝혀졌다. 이 청정석고는 부산물인 인산석고와 달리 결합제의 조립,백묵등에 활용될 수 있고 또한 열분해에 의해서 석고와 황산의 생산에 사용될 수 있다.Voskresenskie Mineralnye Udobrenija Company에서 기술의 도입 (REE 농축물, 광택재료의 생산), 개발된 기술은 황산기술에 의한 인회석 처리시설에서 활용될 수 있다.
희토류 제품을 얻기 위한 주방법은 80-120개의 단일장치로 된 cascade 에서의 추출분리법이다.(추출기). 이 기술은 몇가지 개별 원소를 포함한 희토류 농축물을 두 부분으로 나누어 즉 추출이 용이한 원소 및 추출이 잘 되지 않는 원소로 나누어 순차적으로 분리하는 것이다. 그래서 두 개의 개별 원소를 얻는데는 두 성분 혼합물 분리법에 의한다. 분리 순서는 여러가지 변수가 가능함에도 불구하고 초기 농축물의 성분 (개별 원소의 총수는 15개까지이다.), 설치에 대한 요구사항 및 개별 원소 혹은 집합 농축물의 순도에 따라 좌우된다. REE 분리를 위한 상업적 추출공정의 개발에 적용될 수 있다.
1980년대에 Zr/Al, Zr/Mn, Zr/Fe, Zr/C, Zr/Ni, Zr/Cu 등의 시스템에 대한, 4불화 지르코늄의 자기유도 칼슘 열환원법에 의한 금속 중간체 화합물 제조를 위한 기술이 개발되었다. 이 재료들은 수소의 펌핑을 위한 흡수체, 불순물로부터 불활성가스 및 질소의 정화, 유기합성공정, 석유처리공정, 반도체 실리콘 생산을 위한 IMC 수소화물 촉매로서 시험되었다. 이 IMC 는 항상 금속화합물의 용융으로부터 얻어지는 물질보다 더 양호한 성능을 보여 주었다.열핵반응기의 수소 및 그 동위원소의 펌핑, 핵 가열원소에 방출 및 고정 수소의 흡착, 초고순도 및 optical fiber 시스템의 생산에 있에서 불순물로부터 불활성가스 및 질소의 정화, 유기합성, 석유의 처리공정 및 4염화 실리콘의 monosilane 으로의 수소화를 위한 촉매의 제조에 사용될 수 있다.
제안된 기술은 러시아 및 CIS 국가에서 플랜트의 설계, 건설, 운전에 관한 선진 경험에 바탕을 두고 있다. 이 기술은 다음과 같은 장점을 가지고 있다.- Bayer 공정에 의한 알루미나 생산기술과의 호환성 및 상호 연결 용이성- 전에 배출된 폐기물도 처리에 포함될 수 있다.- 슬러리 야적장 건설을 위한 투자의 절감- 환경에 안전한 생산 시스템의 설정- 현재의 처리 조건에 공정을 적합시키기 위한 변화 가능성- 원료의 복합 무폐기물 처리- 비교적 적은 시약 소모 및 상당한 정도의 물의 재순환- 용이한 장치 배치 및 완전한 자동화 가능성- 고도로 수익성 있는 생산
체계적인 기구라고 하는 개념은 질코늄, 티타늄, 테르븀, 탄타륨 및 기타 원소의 광상에 대한 예측, 탐사, 개발, 채광의 전체적인 다단계 공정의 최적화를 말한다. 이것은 다음과 같은 사항의 작성 및 운영을 기초로 하여 실현된다.1. 질코늄, 티타늄, 테르븀, 탄타륨 및 기타 원소의 광상에 대한 이미 알려진 사업적 및 지질학적 형태에 관한 데이타베이스 2. 질코늄, 티타늄, 테르븀, 탄타륨 및 기타 원소의 광상에 대한 광물학적 공학적 특성에 관한 데이타베이스 3. 지시된 광상의 기술경제적 및 비용지수에 관한 데이터베이스 4. 자원 계산에 관한 기술경제적 조건, 채광에 대한 정보 서비스, 광석의 품질관리에 대한 시굴, 예측작업을 수행하기 위한 콤퓨터 기술 5. 광석의 품질관리 및 심층가공을 위한 기초로서 질코늄, 티타늄, 테르븀, 탄타륨 및 기타 원소의 광상에 대한 광물학적 공학적 시료채취 및 위치도 작성 방법론체계적인 기구는 구체적인 조건에 적합한 질코늄, 티타늄, 테르븀, 탄타륨 및 기타 광물의 시굴,개발,공학적 작업의 최적화를 위한 지질학적 및 광산시설에 의하여 사용될 수 있다.
텅스텐 원재료는 아주 내화성이다. 현재의 가공기술은 소다로 하소법(calcination) 또는 용융시키는 법, 물로 침출후 용액을 다단계 처리하는 것이다. 이것은 중복 침전, 재부착, 및 여과공정을 포함하며 텅스텐으로 대회로 부하와 재순환 손실을 일으킨다. 환경에 위해를 주지 않고 경제적으로 효율적인 기술이 고효율의 흡착공정의 적용과 함께 텅스텐과 관련 성분의 복합적인 회수를 위하여 개발되었다. ol 기술은 텅스텐 회수를 15-19 % 만큼 증가시키고, 시약 소모를 1.5-2 배 절감하며, 자동화에 의해서 인력을 절감하고, 원수의 소모 및 용수 재순환에 의한 배출량을 상당히 감소시키고, 최종 제품의 품질을 올려 준다. 주요 최종제품인 무수텅스텐 외에 이 기술은 망간, 니오븀,탄타륨 및 초기 텅스텐 재료에 포함된 화합물의 생산을 예견해준다.1998년 조사를 위하여 필요한 자금은 1억 루블이다. 기술은 판매 대상이 될 수 있다. 외국 파트너와의 공동 사업 설정도 가능하다.
개발중인 기술은 기체 염소,황산 및 요드,브롬의 공기 탈착의 활용을 기초로 하는 현재의 방법과 다르다. 그리고 빈약한 자연수와 석유 생산시 부수적으로 나오는 물 (요드 4-15 mg/l, 브롬 300-600 mg/l의 농도)로부터 요드와 브롬을 수익성 있게 생산하도록 한다. 이것은 요드 및 브롬을 산화하는 격막 전기분해법,합성 및 무기질 원천의 고체 담체의 요드 탈착법,그리고 이 프로세스를 위하여 특별히 고안된 고용량의 경제적인 장치 때문이다. 어떤 기체 염소나 황산도 없으며 자연 방사성 핵종이 축적될 수 있음을 의미하는 , 기술 장치에 어떠한 고체 불용성 퇴적물도 없다. 이것은 기술의 환경 무해성을 촉진하는 장치이다. 이 프로젝트는 약간의 노우 하우 및 상업적인 비밀이 있다 하더라도 공개적인 발간을 위한 것이다.대량의 빈약한 자연 자원이 처리에 포함될 수 있으며, 요드와 브롬에 대한 러시아의 수요량은 국내생산에 의하여 전적으로 충족될 수 있고, 요드와 브롬의 수출 가능성도 이 프로젝트를 아주 매력적이게 한다. 1998년 연구를 위한 소요자금은 1억 루블이다. 외국 파트너와의 협력 하에 기술 개발 및 시행도 유효하게 진행될 수 있다.
Khibiny 인회석 방사능 범위내의 비료 0.5-0.75 Bc/g 의 잔류 방사능이 있는 우라늄, 토륨으로부터 인회토의 황산 열분해에 의해서 얻어진 인산을 정화하기 위한 기술이 현재까지 개발되었다. 우라늄과 토륨은 뜨거운 고농축 인산용액 (70°C에서 60% H₃PO₄까지)으로부터 All-Russian Research Institute of Chemical Technology에서 개발된 독특한 러시아 시약 PN-1200 을 사용하여 90-92 % 회수되었다.모든 유해 불순물로부터 정화된 환경 무해한 비료의 연구 및 시험이 완료될 때, 대량의 인 함유 물질을 가공하여 순수한 광물 비료에 대한 많은 국가들의 수요를 충족시킬 수 있게 될 것이다. 이 기술은 신규 인광 처리 플랜트와 적절한 재건축에 의해서 가동중인 시설 둘 다에 활용될 수 있다.
인회석에 대한 질산 처리기술은 분해조작에서 희토류 원소를 질산용액으로 전달시키고 선택적 암모니아화법에 의해서 그것을 용액으로부터 인산 희토류 농축물로 추출하는 것이다. 각각의 희토류 원소의 정화 및 선택은 추출법에 의해서 달성된다. 개발은 실험실 및 파일럿 플랜트시험에 통과하였고 그래서 광범위한 기술 목적에 사용이 가능한 순수한 REE 화합물을 얻기 위한 주요 기술 공정도를 작성하게 되었다. 시험 결과에 맞추어 개선을 고려한 다음 단계의 연구가 기대된다. 타당성 검토 결과는 개발된 기술이 아주 수익성이 있는 기술로 밝혀졌다.연구 설계 완료시 이 기술은 the Kirovo-Chepezk 화학공장, Akron Company, the City of Novgorod, Minudobrenija Company, the City of Dorogobuzh and Rossoshanski Khimzavod, the City of Rossosh에서 단계적으로 적용될 수 있다. 현수준의 인회석 생산에서 REE 산화물의 생산은 년간 3900, 2600, 1300 및 2600톤에 달할 수 있다.
cascade 반응의 새로운 기술 개념은 복합재료가 생산될 때,어떤 성분들은 복합재료 구성에 도입되지 않지만 재료 내부에서 일어나는 일련의 연속-평행반응의 결과로 스스로 복합재료에 형성된다는 사실을 증명한다. 반응의 일단계에 형성되는 부산물은 재료로부터 제거되지 않고 다른 성분과 함께 이차 또는 삼차 반응에 <> 상태로 들어가서 재료 그 자체에 필요한 성분을 생성시키고 분자 수준에서 모체에 분포된다. 이것은 기존 기계식 혼합 방식과 비교하여 그 기능 완수에 요구되는 성분의 유효 농도를 현저하게 감소시키며 표준 농도에서는 더 나은 효과를 달성하기도 한다. 이 개념은 수많은 새로운 복합재료 생산에 사용되었으며, 신속 가류된 탄성 실리콘 제자리 성형된 가스켓이 그 예 중의 하나이다.
금속 혹은 반도체 초미세 결정을 가진 중합체 필름은 여러 실제적인 용도에 상당한 관심이 되고 있다. 이 필름은 자성 비선형 광학 필름을 위한 새로운 유효 촉매, 또한 전기화학공정을 위한 종합화학 시스템의 요소로서 매우 유망하다. 최근에 이러한 필름 센서 장치를 기초로 공기중의 화합물 탐지 장치를 만들 수 있다는 것이 보여졌다. 이러한 적용은 환경연구와 산업적용을 위한 실질적인 중요성을 가진다. Poly-p-xylylene 박막을 함유한 금속과 Cl- 및 CN- 치환체에 의한 유도체가 80K 에서 금속과 p-xylylene 단량체의 연속 혹은 동시 부착에 의해서 생산되었다. 이 반응은 다음에 응축물의 고상 중합이 일어난다. 몇몇 복합재료 필름 예를 들면 PPX/PbO는 불연속적인 감지 특성을 가지고 있다. 즉 전기저항이 주위에 있는 소량의 물, 알코올, 암모늄, 아민에 매우 민감하게 영향을 받는다. 감지 효과는 PbO 함량, 기질의 구조, 기타 요소에 의해 좌우 받는다.
역청탄으로 부터 구형 탄소 흡수제를 생산하는 새로운 방법이 개발되었다. 이 방법의 다른 점은 granule 형성시 일반적인 결합제가 없다는 것이다. Granule은 표면활성 물질의 첨가에 의해서 물에서 형성된다. 이 방법에 의해서 생산된 흡착제의 특징은 구형의 granule 이며 이것은 높은 기계적 강도, 큰 기공 용적, 및 여러 종류의 화학약품과 연마제에 대해서 안정하다는 것으로 해서 가장 많이 선호된다. 반응의 초종 단계에 흡착제를 개조하면 특성이 여러 가지로 변화하게 된다. 이 방법에 따라 생산된 구형 탄소 흡수제는 여러 산업에서 사용될 수 있다. 예를 들면 기체와 액체의 정화 및 분리, 환경의 통제, 용매의 회수, 금과 은의 회수 등이다.더 효과적인 CMS의 개발, 중금속과 방사성물질에 대한 흡착제, carbonizate 수정에 의해서 유황 화합물의 회수를 위한 촉매, 및 여러 화합물과의 흡착제
장치는 고체, 액체, 기체상의 반응 물질들의 효과적인 접촉을 촉진하는 반응용기(1), 반응 생성물(3,4)로부터 고체 입자를 분리하는 기체분리기(2), 현탁액를 위하여 순환파이프에 의해서 반응기에 연결된 부분(5)으로 구성되어 있다. 반응 혼합물은 고속(2-5 m/s)으로 연속으로 순환하는 현탁 고체 입자를 포함하고 있다. 순환하는 현탁액의 흐름은 원추형 배관 연결 부위(3)로부터 나오는 확산기(4)를 들어갈 때 확장한다. 반응 생성물은 확장구역으로부터 나오며 순환되는 용액이 정화(6)를 위해서 중간용기로 움직일 때 거의 180도 반대 방향으로 움직인다. 이 용기는 생성물 배출을 위한 연결(7)이 되어 있다. 관성으로 인해서 순환 흐름의 확장 구역에 있는 고체 입자들은 그들의 원 코스를 유지하며 반대 방향으로 떠나는 반응 생성물과 혼합되지 않는다. 순환 흐름 속의 고체 입자들은 혼합 구역(1)으로 돌아온다.반응기 설계는 산업용 규모로 상업용도로 가능함.
촉매 연소는 효율적인 에너지 생산 및 생태학적으로 유해한 방출의 경감을 위해 입증된 기술이다. 촉매에 의한 열 발생기에서 환경에 무해한 연료 연소를 위한 고정 및 촉매가 개발되었다. 촉매에 의한 열 발생기(CHG)는 유동 촉매 상이 있는 반응기이며 그 속으로 반응 정량적인 연료-공기 혼합물과 열 소모제가 동시에 들어간다. CHG에서는 연료의 완전연소를 위해 충분한 아주 낮은 온도(500-700°C)가 유지된다. 배출 온도는 150-200°C 로 낮아진다. 이처럼 CHG 는 동시에 연소로, 열교환기, 연료절감기로 작용한다. 이 때문에 CHG는 연소효율이 아주 높고 열 발생율(10^6-10^7 kcal/h.m³)도 오히려 높다. 이 때문에 장치 크기와 금속 중량도 최소로 된다. CHG에서의 연료의 연소는 NOx, CO, 발암성 탄화수소와 같은 오염물질의 방출이 현저하게 감소하게 된다. CHG를 위해서 특별히 기계적으로 강도가 높고 열적으로 안정한 촉매가 개발되었다.유망한 적용 분야는 다음과 같다; 생태학적으로 청정한 배출이 필요한 고정 및 이동 촉매 보일러; 제어된 온도에서 분말 재료의 건조 및 열처리, 유독성 유기 폐기물 과 유기화합물이 들어 있는 폐수의 촉매분해를 위한 환경에 무해하고 에너지가 절감되는 시설
촉매연소는 에너지 생산과 환경에 깨끗한 배출을 위한 연료의 효율적인 사용을 가져다 준다. Boreskov Institute of Catalysis는 섬유질 촉매를 바탕으로 하는 환경에 깨끗한 “Termokat-1” 촉매 가스 연소 히터와 세라믹을 기초로 하는 산화물 촉매를 바탕으로 하는 “Termokat-2”와 “Termokat-3”를 개발하였다. 이들 장치들은 국내용으로 개발된 소공간 히터로서 성공적으로 사용되고 있다. “Termokat-1”과 “Termokat-2”는 용기 또는 가스 공급 시스템으로부터 공급되는 도시가스(propane-butane 가스 혼합물)로 운전되고 있다. “Termokat-3”는 천연가스를 사용하고 있다. . “Termokat”의 히터 출력은 약 3 KW이다. “Termokat-1”와 “Termokat-2”의 표면 복사온도는 500-550(N 이며 “Termokat-3”는800-850(N이다. 산업 적용을 위한 고출력의 시설이 역시 조립되고 있다. Boreskov Institute of Catalysis에서 연구되고 개발된 환경에 깨끗한 가스 연소용 섬유질 촉매의 구분되는 특징은 활성 성분으로 되어 있다는 것이다.유망한 적용분야 중에는 가스와 액체 연료로 운전되는 주택과 산업지역 난방용, 촉매장치로 된 화염이 없는 가스 연소 시설이 있다.
핵에너지 생산에 있어 주요한 문제의 하나는 방사성 핵종과 위해 유기화합물이 들어있는 소위 혼합 폐기물을 포함한 방사성폐기물의 효율적이고도 환경에 무해한 처리이다. 이들 폐기물은 핵물질 처리공장에서 생기며 그 속에는 우라늄, 플루토늄, 그들의 핵분열 생성물로 오염된 산업용 진공펌프 오일, 사용후 추출물, 용매, 각종 위해 유기화합물 등이 있다. 이들 폐기물의 환경에 무해한 분해는 어려운 문제다. 그것들은 보통 탱크에 보관되는데 인화성, 폭발성, 독성, 방사성 때문에 환경에 위협이 되고 있다. 때때로 사용되는 고온 화염에 의한 폐기물 소각은 독성 질소 산화물과 기타 오염물질, 그리고 연소 배기가스로서 대기에 방출되는 미크론 이하 크기의 방사성 입자 생성 때문에 안전한 방법으로 고려될 수 없다.유망한 적용분야는 다음과 같다. 고체 및 액체 상태로 된 방사성핵종을 포함한 유기폐기물의 분해, 윤활유 및 유압유, 용매 및 희석제, 필터, 이온교환 수지, 포장, 플라스틱 용기, 작업복 및 유기재료
전기 및 열 에너지 효율적인 대체원으로 간주되고 있는 지열 스팀은 보통 유화수소를 함유하고 있어 장치부식 및 환경오염을 야기한다. 터빈의 입구 쪽에 벌집 모양의 촉매를 두고 유화수소를 직접 유황 원소로 산화시키는 공정이 개발되어 캄챠카 반도에 있는 시험시설에서 시험되었다. 시험에 의하면 99% 이상의 높은 유화수소 제거 효율을 보였다. 촉매에 의한 스팀 정화 시스템은 터빈 에너지 변수에 어떤 유의한 영향도 미치지 않았다. 특별히 설계된 유동상 촉매의 사용으로 수정된 기술이 유화수소 함량이 높은 가스 흐름에 적용되고 있다. 개발된 일단계 기술은 유화수소 농도에 어떤 제한 사항도 없다. 이 기술은 러시아의 많은 파이럿 플랜트, 유전, 가스전, 정유공장, 가스처리공장에서 시험되었다.특정 용도로 사용될 수 있는 두 가지 종류의 기본 기술이 있다. 하나는 재래식 Claus 공정 대신에 산,중성,수소정제 가스와 같은 고도로 농축된 흐름의 유동 촉매 상에서의 정화이며 다른 하나는 지열 스팀, 오일 관련 가스, tail gas, vent-off gas, 생물 가스와 같은 저농도 가스 흐름의 정화이다.
화석연료의 연소공정은 질소 산화물(NOx)의 생성이 수반한다. NOx의 선택적 촉매 환원은 NOx의 감소를 위한 효율적인 기술로 입증된 것이다. NOx의 선택적 촉매 환원을 위한 새로운 효율적인 촉매 시스템이 개발되었다. 세 가지 타잎의 촉매가 준비되어 검토되었다. 1). 알루미나가 지지하는 알갱이 모양의 산화물 촉매: 직경 2-3mm의 구형 알갱이 모양과, 내경 2.0 mm,외경 5.0 mm 의 고리 모양의 것이 있다. 2). Monolith 형상의 촉매: 세척 도포된 monolith 또는 zeolite로 세척 도포된 monolith에 침적된 산화물 촉매 3). 2-3 mm의 알갱이로 bulk 이온 교환된 zeolite적용이 유망한 것에는 화학공업의 연료 연소에서 나오는 tail gas의 질소산화물의 감소 및 보일러, 가스 터빈, 발전소의 연도 가스에서 나오는 질소산화물의 감소 등이 있다.
화석연료의 생산,가공,연소 공정은 유해가스의 방출을 수반한다. 폐가스의 대부분은 저온에서 휘발성 유기 화합물(VOC)을 함유하고 있다. 이 경우 VOC 촉매 소각을 위한 재래식 방법은, 요구되는 반응 온도(약 300-500°C)를 유지하기 위하여 가스를 가열하는데 상당한 에너지를 필요로 한다. 이 문제를 해결하기 위하여 가스 흐름에 있는 유기화합물을 오존으로 산화하기 위한 에너지 절감 공정과 촉매가 개발되었다. 가스 흐름에 오존을 도입하면 산화 효율이 증가하고 VOC 촉매 산화온도를 40-60°C 만큼 감소시킨다. 또한 운전 비용과 장치의 크기도 감소시킨다. 오존은 염소화 탄화수소 및 방향족 탄화수소 중합체와 같이 산화하기 어려운 화합물을 효율적으로 산화시킨다. VOC 산화후 과잉 오존은 특수 촉매 위에서 분해된다. VOC의 오존 촉매 산화 및 오존 분해를 위한 각종 촉매가 개발되었다. 즉 질량감 있는 촉매, 알갱이 모습의 촉매, monolithic honeycomb 촉매 등이다. 오존을 이용한 VOC 촉매 산화를 위한 원형 산업 시설이 Novosibirsk에 건설되었다.유망한 적용에는 저농도(<200 mg/m³)의 유기화합물을 포함한 가스 흐름으로부터 유기화합물을 제거하는 것과 가스에 있는 오존을 분해하는 것이다.
촉매 연소는 에너지 발생을 효율적으로 해주고 생태학적으로 유해한 가스 배출을 감소시키는, 기존 화염 연소의 대체 수단이다. 촉매연소의 폭 넓은 적용을 위하여 열적으로 기계적으로 안정된 촉매가 요구된다.환경에 안전한 유동상 촉매연소는 많은 산업적 적용에 있어 매우 유망한 것으로 밝혀졌다. 중요한 문제는 열적으로 기계적으로 안정성이 높은 지지체와 촉매를 개발하는 것이다. 우리들은 원하는 구형상,조직, 및 구조를 가진 알루미나 지지체의 생산을 위한 신기술을 개발하였다. 고품질의 구형 알루미나 제조를 위한 최적화 작업은 초기 수산화 알루미늄의 특성 효과 및 최종 제품의 성형 조건에 대한 고찰에 초점을 두었다. 그래서 우리들은 20 Mpa 이상의 기계적 강도를 가진 알루미나 granule을 제조할 수 있게 되었다. Mg, Ce, La 및 Si의 산화물에 의한 구형 알루미나의 변경은 알루미나의 기계적 열적 안정성의 실질적인 향상을 위해서 효과적인 것으로 밝혀졌다.유망한 적용에는 유동상이 있는 여러 형태의 고온 촉매공정 등이 있다.