Описание проекта на конкурс грантов &quot

Заявка на участие в конкурсе по проекту
«Инновационное внедрение-школа успеха молодежи, вторая очередь»
Критерии к тексту: Основной текст – 13 Шрифт, Times New Roman,
выравнивание по ширине, полуторный интервал. Заголовки: Полужирный, интервал – одинарный.
1. Название проекта
Разработка и создание универсального прибора для определения механических
характеристик катализаторов и сорбентов на истирание, сжатие и удар.
2. Краткое описание проекта
(основные ключевые характеристики проекта с указанием конечного продукта - не
менее 0,5 стр.)
На сегодняшний день в России отсутствует производство и сборка приборов для
определения механической прочности порошковых сорбентов и катализаторов,
поставщики зарубежного оборудования завышают цену, и минимальная стоимость
у них составляет 30 тысяч евро (компания Vinchi). Если прибавить к этому
таможенные сборы, то стоимость этого прибора в России может доходить до
1,5 млн. руб. (рисунок 1).
Рисунок 1. Прибор для анализа прочности на истирание сорбентов и катализаторов
фирмы Vinchi.
Существующий аналог для гранулированных сорбентов и катализаторов не
универсален и не позволяет провести анализ прочности порошков. Испытание
гранул можно проводить только (от 2 мм и более) на сжатие. Ключевой же
характеристикой для сорбентов, применяемых в промышленности, является
прочность сорбентов на истирание (однако ГОСТ на определение прочности
сорбентов с зернением менее 1 мм отсутствует).
Универсального прибора, который бы мог определять все механические свойства
сорбентов и других порошковых материалов не существует. Это является большой
проблемой как для производителей и поставщиков порошковых сорбентов, так и
для потребителя, который не может выбрать необходимый ему сорбент,
удовлетворяющий требованиям, для эффективной работы сорбционной установки.
В настоящее время значительно увеличилось использование сорбентов в
различных областях промышленности и экологии.
Но из-за закрытия большинства производств сорбентов значительные объемы этих
материалов приходится импортировать из-за рубежа. Потребители же сорбентов
должны
обеспечивать
эффективную
эксплуатацию
своих
адсорбционных
технологий, что невозможно без знания, какие марки зарубежных сорбентов
соответствуют ранее используемым российским аналогам. Здесь можно будет
применить
разрабатываемую
коллективом
студентов
Кемеровского
государственного университета универсальную установку изучения механических
свойств
порошковых
сорбентов
и
катализаторов.
Также
потенциальными
потребителями являются шахты и научные институты по исследованию углей,
сорбентов и катализаторов.
Цель
работы
–
разработка,
проектирование
и
изготовление
опытной
универсальной установки – анализатора механической прочности порошковых
сорбентов, дающая показатели прочности на истирание, на раздавливание и на
удар, то есть все те характеристики, которые могут играть определяющую роль в
использовании сорбентов в промышленности.
Задачи работы:
- Разработать проектную документацию установки-анализатора;
- Собрать отдельные узлы опытной установки – узел изучения прочности на
истирание и прочности на истирание с раздавливанием (с использованием шаров
или стержней определённого размера и веса), узел изучения прочности на
сдавливание, узел изучения прочности на удар, а также узел изучения прочности на
виброустойчивость;
- Провести монтаж установки-анализатора, провести автоматизацию работы
установки, с использованием новых решений (применение аналогово-цифрового
преобразователя и детектора его сигнала, написание соответствующей программы);
- Запустить и апробировать установку в тестовом режиме, доработать технические
решения, применяемые при её создании (в соответствии с рекомендациями,
выработанными при анализе прочности сорбентов);
-
Провести
исследования
механических
свойств
широко
используемых
гранулированных и порошковых сорбентов, предоставленных ОАО «НИИграфит»,
ООО «Сорбенты Кузбасса», НИИ «ЭХМЗ», ИУХМ СО РАН, ИК СО РАН,
госкорпорацией «Росхимзащита», компанией «Неорганика»;
- Провести сертификацию и патентование разработанной и собранной в процессе
работы установки-анализатора;
В результате реализации данного проекта, в России должна появиться технология
изготовления
прочности
универсальных
порошковых
анализаторов
сорбентов
и
для
определения
катализаторов
на
механической
истирание,
виброустойчивость, сжатие и удар, а также изготовлен опытный образец
уникальной установки.
В дальнейшем планируется запустить серийное производство универсального
прибора-анализатора механических свойств порошковых материалов.
3. Сумма заявки
Сумма заявки- 480 тыс. руб.
230 тысяч рублей – заработная плата команды проекта;
250 тысяч рублей – комплектующие и расходные материалы, требования к
которым
уже
подготовлены
(аналогово-цифровой
преобразователь
NI,
персональный компьютер с программным обеспечением для работы установки,
корпус для установки, необходимые отсутствующие инструменты, нержавеющая
сталь, шаровая и стержневая мельницы, весы, программное обеспечение и др.).
4. Научно-техническая часть проекта
(научные исследования, которые легли в основу проекта - не менее 1 стр.,
перечень работ, которые предстоит выполнить в рамках проекта.
Ссылки на опубликованные статьи о проекте, с указанием наименования и номера
издания)
В основу проекта легли теоретические основы и методики изучения механических
свойств порошковых сорбентов, широко применяемые с середины прошлого века,
но используемые лишь для анализа гранулированных сорбентов и катализаторов.
Инициатором проекта выступили несколько потребителей и поставщиков
углеродных сорбентов, обратившиеся к команде проекта (КемГУ и КузГТУ) с
просьбой провести анализ и сравнение прочностных характеристик нескольких
десятков марок порошковых активированных углей, произведённых в России и за
рубежом, в результате чего возникла проблема выбора используемой для анализа
механических свойств методики.
Нами был проведён литературный обзор и патентный поиск существующих
методов оценки прочностных свойств сорбентов и имеющихся на рынке установок,
в результате чего выяснилось, что все установки анализа могут давать
характеристики только для гранул сорбента, размером от 2 мм и больше, как и
методика анализа сорбентов по ГОСТ. Однако более 60% активированных углей на
Западе выпускается в виде порошков. Поэтому имеется большая потребность в
знании, могут ли зарубежные сорбенты применяться в имеющихся в России
установках для очистки спирта, воды, стоков и т.п.
Для анализа устойчивости сорбентов на вибрацию была использована установка,
собранная из металлических лабораторных сит и вибрирующей основы, на неё
помещали однородную фракцию известного размера (0,4-0,315 мм), а затем её
включали и оставляли на 2 часа. Затем проводили взвешивание полученного
остатка и сравнивали с начальной массой.
Для анализа прочности на удар использовали германскую методику, по которой стержень
падает на 1 см3 сорбента, определённой фракции. Затем проводят взвешивание остатка и
сравнивают с начальной массой фракции сорбента (подобная установка имеется у нашей
команды).
Для
определения
прочности
на
истирание
можно
использовать
методы
определения:
А) Прочности при перемешивании.
Для определённой
навески пробы проводят классификацию зерен по размеру,
затем ситовые фракции снова соединяют. После этого пробу тщательно
перемешивают в стальном или латунном цилиндре с помощью Т-образной
мешалки круглого сечения в течение 60 минут при частоте вращения 840-870
оборотов минуту. По окончании перемешивания снова проводят ситовый анализ по
крупности зерен. Отношение исходного среднего диаметра частиц к диаметру
частиц после перемешивания является мерой прочности активных углей к
истиранию.
Б) Прочности на истирание с одновременным ударом.
После классификации зерен по размеру фракции соединяют и подвергают
истиранию вместе с 10 гладкими стальными шариками размером 12,7-19,8мм в
поддоне механического сита, снабженного ударным устройством. После закрытия
крышки поддона сито приводят в действие на 20 минут. По окончанию испытания
с помощью гранулометрического анализа определяют средний размер зёрен.
Отношение средних диаметров зерен до и после испытания является мерой
прочности на истирание.
В) Прочности на истирание валком.
Строго определённое количество зерненного или формованного угля перетирается
стандартизированным цилиндрическим стальным валком в полом цилиндре из
ситового полотна; продолжительность перетирания 20 минут, частота вращения
валка 100 оборотов в минуту. Взвешивают скопившуюся за это время на поддоне
мелочь и определяют долю навески (в %), устойчивую к истиранию, которую и
принимают за меру прочности к подобному виду испытаний (рисунок 2).
Рис. 2. Прибор для определения прочности на истирание.
Для определения механической прочности сорбентов на сдавливание, используется пресс
(рисунок 3).
Рис. 3. Пресс для определения механической прочности гранулированных сорбентов
при сжатии (применяют только для гранул, планируется модифицировать в нашем
анализаторе для изучения прочности на сдавливание порошковых сорбентов с выводом
данных на монитор компьютера).
5. Возможность внедрения полученных результатов
(промышленная применимость конечного продукта и способы реализации)
В результате реализации проекта в период до сентября 2012 года может быть
изготовлен уникальный прибор – универсальный анализатор механической
прочности порошковых материалов, в том числе активных углей, которых
производят около 100 марок только в России.
Малозатратность, простота проведения и обработки анализа прочностных свойств
порошковых сорбентов на разрабатываемой нами универсальной установке,
является большим преимуществом.
Разработанные в результате работы по проекту конструкторские прикладные
решения позволят проводить серийную сборку наших анализаторов механических
свойств сорбентов в зависимости от заказов потребителей.
Продвижение изготовленных установок планируется проводить на профильных
конференциях, круглых столах, форумах и выставках, где в большом количестве
присутствуют потенциальные потребители. Также будет зарегистрировано малое
инновационное предприятие при вузе, создан собственный сайт, где размещена
информация об анализаторе, планируется снятие видеоролика, демонстрирующего
возможности прибора-анализатора и оказание услуг по анализу механических
свойств порошковых сорбентов, катализаторов, коксов, пеков.
Для внедрения в производства разработанной нами установки планируется
привлечение дополнительных средств, необходимых на разработку, закупку
комплектующих и сборку приборов-анализаторов.
Успешная реализация проекта по разработке и внедрению новых уникальных
анализаторов
механической
прочности
порошковых
материалов
возможна,
благодаря имеющейся команды опытных исполнителей, работающих в различных
сферах
науки
и
техники,
включая
инженеров
КузГТУ
(специальность
автоматизация производства), конструкторов ПК Вторполимер, выпускников
химического факультета КемГУ, бухгалтера.
Проект реализуется при поддержке ПК «Вторполимер» имеются производственные
площади – 1000 кв. м., лабораторные площади для текущего и выпускного контроля для
сырья
полупродуктов
энергообеспечение,
и
продуктов
подъездные
ж/д
производства,
пути,
инфраструктура
автономные
водо-,
(резервное
теплоснабжение,
канализация, очистные сооружения, ремонтно-механическая служба, специалисты по
контрольно-измерительным приборам и автоматике), свободные территории для развития
производства.
Кроме того, консультационную поддержку проекту оказывает Институт физики
полупроводников СО РАН.
Для реализации проекта в 2012 году планируется провести разработку бизнесплана, проведение качественного маркетингового исследования, подача заявки на
патентование изобретения, привлечение инвесторов. В 2012 году планируется
подача заявки в Фонд Содействию Развития малых форм предприятий в научнотехнической сфере по программе УМНИК. Потенциальным инвестором проекта
является ПК «Вторполимер».
Планируемый срок окупаемости около 2,5 лет с начала продаж.
6. Конкурентные преимущества
(анализ рынка, потенциальных потребителей и конкурентов)
Более 60% активированных углей на Западе выпускается в виде порошков, это
значит, что все потребители в России и за рубежом, использующие порошковые
сорбенты в промышленных масштабах могут стать нашими потребителями.
В результате проведенных маркетинговых исследований объем рынка подобных
приборов составляет около 15 млн. руб.
Потребность в нашей установке мы видим в заказах от производителей и
потребителей
гранулированных
и
порошковых
сорбентов,
катализаторов,
носителей, цеолитов, силикагелей, на проведение разнообразных исследований
механических свойств сорбентов, среди которых Институт угля СО РАН, Институт
катализа имени Борескова СО РАН, ОАО ВУХИН, ОАО «НИИграфит», ФГУП
«ИГИ», ООО «Карбоника», НИИ «ЭХМЗ», ГК «Росхимзащита», ГК «Росатом»,
компания
«Полис»,
компания
«Неорганика»,
НПО
«Провита».
Также
потребителями являются шахты, разрезы и углеперерабатывающие заводы, где
необходима оценка свойств углей (СДС, СУЭК, Белон, Кузбассразрезуголь).
На сегодняшний день, в России отсутствует производство и сборка приборов для
определения механической прочности (на истирание и износ) порошковых
сорбентов и катализаторов, поставщики зарубежного оборудования завышают
цену, и минимальная стоимость у них составляет 30 тысяч рублей (компания
Vinchi), что является недоступным для научно-исследовательских институтов и
вузов, занимающихся анализом и/или получением новых порошковых сорбентов и
катализаторов.
Существующий
отечественный
аналог
для
гранулированных сорбентов и
катализаторов не универсален, поэтому позволяет провести лишь анализ гранул (от
2 мм и более) на сжатие (этот прибор стоит 300 тысяч рублей). Ключевой же
характеристикой для сорбентов, применяемых в промышленности, является
прочность сорбентов на истирание (однако ГОСТ на определение прочности
сорбентов с зернением менее 1 мм отсутствует).
Плюсы нашей установки-анализатора, которую мы планируем создать:
1. Универсальность – позволяет провести анализ и сертификацию по всем
методика
для
всех
порошковых
сорбентов,
используемых
в
промышленности и дать им единую оценку;
2. Появление на рынке России универсального прибора, позволяющего
проводить анализ всех механических свойств порошковых сорбентов;
3. Доступная цена современной установки-анализатора (позволит иметь
независимость заводских лабораторий от поставщиков сорбентов);
4. Возможность дистанционного проведения анализа, его простота и быстрота,
благодаря используемой компьютерной программе;
5. Высокая точность и воспроизводимость измерений, база характеристик
сорбентов;
6. Небольшие габариты установки-анализатора;
7. Простота гарантийного обслуживания;
8. Низкая стоимость проведения анализа, низкие трудовые и временные
затраты.
Благодаря всем этим характеристикам, после патентования, разрабатываемый нами
прибор легко выйдет на отечественный, а потом и на зарубежный рынок.
7. Информация о заявителе
1. Руководитель:
ФИО-Бондаренко Михаил Александрович
Возраст-23 года
Адрес-город Кемерово, улица Васильева дом 20б, 224
Телефон-89516124312
[email protected]
Место работы или учебы – Кемеровский государственный университет, аспирант
1 года обучения, опыт работы по теме проекта – 2 года.
научная степень – аспирант 1 года обучения, физическая химия
2. Количество участников проекта всего (до 35 лет, в т.ч. ФИО и должность
каждого участника):
1. Понамарев Петр Николаевич (программист, магистр 2 года обучения ИТ,
КемГУ);
2. Каширских Егор Владимирович (инженер-конструктор, выпускник КузГТУ,
ГЭМФ), опыт работы 6 лет;
3. Говоров Дмитрий Леонидович (инженер, выпускник КемГУ, химик), опыт
работы 3 года.