1) Исследование физико-механических, реологических, технологических свойств, химико-минералогических, гранулометрических составов техногенных отходов и получение экспериментальных образцов. 2) Исследование микро механизмов и физико-химических закономерностей взаимодействия компонентов полученных экспериментальных образцов.

Цель проекта. Разработать экологически и экономически эффективные составы, на основе отходов и связующих, для производства: -стеновых керамических композиционных материалов; -жаростойких композитов; - теплоизоляционных композиционных материалов.

Применялся комплекс совместных физико-химических методов исследования: химического, рентгенофазового, ИК-спектроскопического, дифференциально-термического, петрографического, электронно-микроскопического и других методов для изучения свойств исследуемых отходов.

1) Исследованы физико-механические, реологические, технологические свойства, химико-минералогические, гранулометрические составы отходов цветной и черной металлургии. 2) получены опытные образцы керамических композиционных материалов на основе: отходов цветной, черной металлургии и глинистых связующих. 3) получены опытные образцы жаростойких композитов на основе глинистых связующих и железосодержащих отходов цветной металлургии. 4) получены опытные образцы теплоизоляционных материалов на основе отходов производств без применения природных традиционных материалов.

Исследованы химико-минералогические и гранулометрические составы, а также технологические свойства глинистых материалов месторождений Актюбинской и Восточно-Казахстанской областей. Были изучены отходы: глинистая часть «хвостов» гравитации циркон-ильменитовых руд, феррит-кальциевый шлак, «хвосты» переработки клинкера от вальцевания шлаков, ватержакетный шлак, отходы обогащения хромитовых руд, шламовые «хвосты» обогащения хромитовых руд, ферропыль из низкоуглеродистого феррохрома.

Область применения – производство строительных керамических композиционных материалов.

Объект исследования – микро механизмы и физико-химические закономерности взаимодействия компонентов экспериментальных образцов, полученных на основе кальцийсодержащих отходов черной и железосодержащих отходов цветной металлургии различного химико-минералогического состава и золошлака.

Цель работы - получение керамических композиционных материалов строительного направления с высокими физико-механическими показателями, как с применением, так и без применения природных традиционных материалов на основе отходов черной и цветной металлургии: а) теоретические и технологические принципы использования низкосортного природного традиционного и техногенного сырья в производстве керамических композиционных материалов; б) определение оптимизации процессов структурообразования; в) связь реакционной способности ионов железа с кристаллизацией муллита; г) исследовать влияние катиона Ca++, переходу (AlО4) в (AlО6) для создания условия возникновению комплексов из (AlО4) и (SiО4); д) влияние оксида кальция на образование анортита, волластонита, которые улучшают физико-механические показатели керамических композиционных материалов; е) создание методов управления физико-химическими процессами спекания.

Методы исследования. Применялся комплекс совместных физико-химических методов исследования: химического, рентгенофазового, ИК-спектроскопического, дифференциально-термического, петрографического, электронно-микроскопического и других методов для изучения свойств исследуемых отходов.

Полученные результаты и новизна. 1) Катионы Ca++ способствуют частичному переходу (AlО4) в (AlО6) и не создают условий возникновению комплексов групп (AlО4) и (SiО4). Увеличение содержания СаО в массе значительно интенсифицирует кристаллизацию анортита, огнеупорность которого-1550оС. 2) Исследования показали, что в железосодержащих (Fe2O3>5 %) природных и техногенных сырьевых материалах с различными химико-минералогическими составами появление жидкой фазы отмечается при температуре 900-950оС, что на 50-100оС ниже, чем в традиционных природных сырьевых материалах (Fe2O3<5 %).

Получены опытные образцы керамических композиционных материалов на основе: отходов цветной, черной металлургии и глинистых связующих. На основе результатов исследований особенностей структурообразования керамических материалов впервые предложена схема процесса формирования прочной структуры образцов из железосодержащих сырьевых материалов и выделены три периода обжига.

Область применения – производство строительных керамических композиционных материалов.

Объект исследования – микро механизмы и физико-химические закономерности взаимодействия компонентов экспериментальных образцов, полученных на основе отходов черной и цветной металлургии различного химико-минералогического состава и золошлака от сжигания углей.

Цель проекта – разработка экологически и экономически эффективных составов для производства керамических композиционных материалов строительного направления на основе отходов черной и цветной металлургии с высокими физико-механическими показателями, как с применением в незначительных количествах, так и без применения природных традиционных материалов.

Методика исследования базируется на современных физико-химических методах анализа: рентгенофазовом, ИК – спектроскопическом, электронно-микроскопическом, петрографическом, малоуглового диффузного рассеяния рентгеновских лучей, ядерной гамма-резонансной спектроскопией (ЯГРС), ртутной порометрии.

В результате исследований разработаны 14 составов на основе отходов черной и цветной металлургии для изготовления клинкерных керамических изделий, пористых заполнителей, черепицы, керамического кирпича пластического формования и жаростойких композитов.

В результате работ в рамках проекта установлены базовые связи между множеством исходных параметров компонентов керамических композиционных материалов на основе отходов и совокупностью его показателей таких, как прочность, морозостойкость, надёжность и долговечность. Что позволило прогнозировать условия получения керамических материалов на основе отходов черной, цветной металлургии и создавать композиты заранее заданными свойствами. Таким образом, в результате проекта разработаны составы и условия получения целого ряда строительных композиционных материалов на основе отходов черной, цветной металлургии, производство которых даст значительный экологически и экономически эффект. Следует отметить, что при достаточном уровне инвестиций, на основе полученных патентов на изобретения вполне реально создать экономически эффективное производство.

Результаты проекта являются теоретической основой создания универсального технологического комплекса (линии, модуля) переработки отходов черной, цветной металлургии и производства строительных композиционных материалов на его основе. Кроме того, результаты являются значительным шагом к безотходным технологиям и к достижению целевых индикаторов Концепции по переходу Республики Казахстан к «зеленой экономике.