В статье рассматриваются вопросы математического моделирования тепловых процессов в биогазовых установках с целью повышения равномерности распределения температурного поля в биореакторе. При анаэробном сбраживании навоза и других сельскохозяйственных отходов можно получить биогаз, который позволит обеспечить до 25% потребности малых сельхозпотребителей в энергоносителях и ценные биоорганические удобрения. Такая переработка отходов является наиболее эффективным эколого-ориентированным мероприятием, обеспечивающим его обеззараживание, снижение загрязнения почвы, водных ресурсов и атмосферы загрязняющими веществами и патогенной флорой. Переработка сельскохозяйственных отходов в биогазовых установках - сложная задача, которая в настоящее время еще не решена в полной мере. Анализ результатов исследований эффективности процесса перемешивания и нагрева в конструкции биогазовых установок, теоретических и экспериментальных исследований по утилизации отходов сельскохозяйственного производства с выработкой биогаза и биоудобрений показал, что существующие способы нагрева и перемешивания не обеспечивают равномерный нагрев сбраживаемой массы. В связи с этим разработана технологическая схема биогазовой установки для нужд малых фермерских хозяйств, обеспечивающей однородность температурного поля, состоящей из метантенка, газгольдера, перемешивающего и нагревательного устройства, вспомогательного оборудования и аппаратуры контроля и автоматики. Температурная однородность перемешиваемой среды достигается при совмещении теплообменника и перемешивающего устройства в один узел таким образом, что верхние и нижние лопасти смещены относительно друг друга под углом 25-35, а боковые лопасти расположены под углом 25-35 относительно горизонтальной плоскости биореактора. Проведѐнные исследования по математическому моделированию позволили определить экономичные режимы работы биогазовой установки.
Статья посвящена проблеме создания конструкционных полимерных композитов, обладающих высокими значениями эксплуатационных свойств. Наиболее перспективными для этих целей являются углепластики на основе фенилона, наполненные короткими углеродными волокнами. Наполнение фенилона твердыми волокнами повышает жесткость, сопротивляемость текучести, прочность, огнестойкость, вязкость разрушения, трибологическую износостойкость, снижает коэффициент теплового расширения и трения. Полимерные композиты на основе фенилона являются структурно сложными телами, состоящими из полимерной матрицы, наполнителя и межфазной области. Обнаружена зависимость структуры и свойств углепластиков от продолжительности смешения компонентов, причем эта зависимость имеет синергетический характер. Подобный характер структуры подразумевает взаимосвязь характера структуры с распределением, ориентацией и агрегацией углеродных волокон. Исследована зависимость управляющего параметра структуры углепластиков (фактора ориентации волокон) от продолжительности смещения компонентов во вращающемся электромагнитном поле для трех используемых длин неравновесных ферромагнитных частиц. Определена оптимальная длина ферромагнитных частиц, при которой возможна максимальная ориентация углеродных волокон в полимерной матрице. Показано, что фактор ориентации волокон определяет формирование структуры углепластиков только в определенных пределах, контролируемых молекулярными и структурными характеристиками полимерной матрицы. Использование вариации фрактальной размерности структуры углепластиков позволил рассчитать возможные изменения его механических свойств.
Статья посвящена актуальной проблеме создания высокопрочных конструкционных материалов, используемых в узлах и деталях сельскохозяйственных машин. Успешный путь решения этой проблемы связан с приданием высокой степени ориентации макромолекул. В качестве характеристики молекулярной ориентации использована степень молекулярной вытяжки. Для описания молекулярной ориентации в работе использована кластерная модель двух макромолекулярных каркасов: молекулярных захлестов и молекулярных зацеплений. Указаны важные особенности кластерной сетки зацеплений по сравнению с сеткой захлестов. Поставленная цель реализуется на примере более простой структуры аморфного состояния полимера - полиметилметакрилата из-за отсутствия в них кристалличности. Показано, что информацию о типе и характеристиках макромолекулярного каркаса, вовлекаемого в процессы ориентации, можно получить из результатов измерений двулучепреломления от степени вытяжки. Сравнение экспериментальных и теоретических зависимостей двулучепреломления от степени вытяжки аморфного полиметилметакрилата показало хорошее соответствие. Показано, что параметры кластерной сетки зацеплений, определенные независимым способом, позволяют достаточно точное описание экспериментальных данных по молекулярной ориентации полиметилметакрилата. Это, в свою очередь, подтверждает корректность структурной модели аморфного состояния полимеров.
Представлен анализ некоторых направлений развития мирового рынка редкоземельных металлов (РЗМ) с учетом происходящих изменений в торгово-промышленной политике Китая и тенденций потребления РЗМ. Рассматриваются основные характеристики современных рынков РЗМ, дана оценка объемов мирового производства, мировой торговли и цен. Описана динамика рынков в 2000–2017 гг. и сделан прогноз основных показателей и цен до 2020 г. Дан обзор современных мировых запасов РЗМ, производства и торговли по основным странам. Приведены цены и основные покупатели РЗМ, а также прогноз потребления. Сделана оценка перспектив отечественного рынка РЗМ с учетом выполнения в России подпрограммы «Развитие промышленности редких и редкоземельных металлов» государственной программы РФ «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности». Целью подпрограммы являлось создание в РФ конкурентоспособной редкоземельной промышленности полного технологического цикла для удовлетворения потребностей отечественного оборонно-промышленного комплекса, гражданских отраслей промышленности и выхода на зарубежные рынки. Отмечается необходимость актуализировать эту подпрограмму с учетом изменения рыночной конъюнктуры и развития производства редкоземельных металлов на территории РФ в промышленности, в том числе путем нормативного, нетарифного и технического регулирования. Основными источниками редкоземельного сырья в России для промышленной переработки на ближайший период останутся лопарит и апатит, при этом производство РЗМ из апатита будет увеличиваться. Подчеркнуто, что перспективы развития РЗМ в РФ заключаются не столько в росте производства первичной продукции, сколько в создании новых производств, потребляющих редкоземельную продукцию.
Представлен обзор современного состояния мирового и российского рынков мышьяка и его соединений, показаны перспективы отечественного рынка. Рассмотрена динамика мирового производства As и цен на него за последние годы. Оценена потребность в мышьяке и его соединениях в средне- и долгосрочной перспективе, проанализированы тенденции развития рынков. Дан обзор производителей этого металла и As-соединений. Особое внимание уделено рынку особо чистого мышьяка как исходного компонента для развивающегося рынка арсенида галлия, поэтому приведен краткий анализ современного состояния рынка GaAs и приборов на его основе. Рассмотрены современные методы глубокой очистки мышьяка, а также ситуация с выбросами мышьяка на отечественных предприятиях при обжиге и плавке сырья цветных металлов. Обсуждается проблема уничтожения запасов люизита, иприта и их смесей в России. Проанализированы предложения по использованию образовавшихся реакционных масс как нетрадиционного источника мышьяка.
Приведен исторический обзор рынка поликремния начиная с 80−х гг. XX в., и предложена периодизация развития рынка. Выделены два этапа развития солнечной энергетики и мирового производства поликремния. Дано описание исторической динамики рынка поликремния, включая технологические оценки, возможности поставки, производственные затраты и тенденции использования. Отмечено, что сложилась новая олигопольная структура рынка поликремния и новые производители, особенно из Азии, вошли в ограниченное число участников. Это привело к более чем 10−кратному увеличению мировых производственных мощностей или в абсолютных цифрах
к 320 тыс. т/год в период 2005—2015 гг.
Длительное и разрушительное воздействие на цены, вызванное избыточной мощностью и конкуренцией, привело в среднем к снижению цен на поликремний на 30 % в год за прошедшие четыре года. Сложившиеся таким образом цены на поликремний являются крайне низкими, что не способствует появлению новых участников рынка.
Однако при отсутствии макроэкономического замедления экономики высока вероятность, что перепроизводство поликремния будет сбалансировано растущим потреблением в ближайшие 3—4 года. Тогда, сегодняшние низкие цены на поликремний не позволят отрасли перейти в разряд инвестиционно−привлекательных.
Инвестиционно−привлекательная ситуация на рынке является необходимым условием перехода к следующему третьему этапу развития рынка поликремния, поскольку строительство современных предприятий по выпуску поликремния характеризуется значительными финансовыми затратами и этот фактор будет только возрастать. Предложены оценки уровня инвестиционно−привлекательной цены на поликремний с привлечением понятия внутренней нормы доходности инвестиционного проекта. Очерчена область наиболее вероятных показателей — цена поликремния, объемы производства, удельные капитальные инвестиции и текущие удельные затраты, — которые должны сложиться к наступлению 3 этапа развития рынка поликремния.
In the article the supply-demand balance for semiconducting polycrystalline silicon (polysilicon)
is investigated and an attempt is made to make a forecast until 2018. The assessment of the condition of solar power and global polysilicon production in 2014 is provided. Currently, the capacities of polysilicon producers in the world exceed the demand for it; however, there is no consensus view regarding estimated consumption in the next few years and when overproduction is exhausted. The large producers manufacturing polysilicon with low production costs are prevailing at present. The top-10 producers—Hemlock, REC, OCI, Wacker, GCL, TBEA XinJiang Silicon, LDK, Daqo New Energy, Tokuyama, and SunEdison (ex-MEMC)— have a total production capacity of about 250000 tons of polysilicon. There is also an area of uncertainty in which there are about 80–90 producers with different degrees of production readiness and different achieved efficiencies and productivity. The description of the modern polysilicon market is given, including the technology assessments, supply capabilities, manufacturing costs, and silicon utilization trends, as well as an estimate and prospects until 2018. Theree possible scenarios are considered, which were chosen to outline the area of the most probable development variants. It is established that in the absence of a slowdown in the global economy, the probability of solving the problems of polysilicon overproduction due to growing consumption is high and demand for new polysilicon production capacities will return within the next 3–4 years.
A survey of the state of the world lithium market is given, and the postcrisis prospects of its development are evaluated. The modern state of the Russian branch of the production of lithium and its compounds and the prospects for its development are considered.
This review describes the current state and the character of changes of the gallium market under
the influence of new sectors of its applications, as well as the state and prospects of the Russian market. The dynamics of world production and prices for gallium in recent years are shown. Changes in the commercial and industrial policy of China as the main producer of this metal are analyzed. The need for gallium in mediumterm and longterm prospects is evaluated.