Исследователи Института проблем горения работают над созданием научных и практических основ использования промежуточных продуктов и некондиционных отходов металлургии для производства нового класса огнеупоров, получаемых в режиме твердофазного горения.
Казахстанскими учёными разработана технология получения углеродсодержащих огнеупоров из минерального сырья РК, основанная на СВС, известном также как синтез горением.
Для Казахстана, располагающего мощной металлургической промышленностью, разработка и производство нового класса огнеупоров является актуальной проблемой, ввиду отсутствия сколько-нибудь значимой собственной огнеупорной промышленности.
В стране накоплены сотни миллионов тонн техногенных отходов металлургии, которые не только лежат бесполезным грузом, но и оказывают сильное негативное влияние на окружающую среду.
Например, на Актюбинском заводе ферросплавов на складах временного хранения и в отвалах хранятся десятки миллионов тонн хромсодержащих пылей рукавных и циклонных фильтров, которые содержат 30-40% оксида хрома. Они практически не поддаются обогащению, а возвращать их в оборот ферросплавного производства малоэффективно.
Также накоплено значительное количество огнеупорного лома и графита в виде отработанных электродов, боя, и т.д. а также металлургических шлаков, содержащих до 60% оксида магния, которые активно подвергаются воздушной и водной эрозии, загрязняя атмосферу и почву, хотя и могут стать доступной сырьевой основой для создания и производства углеродсодержащих огнеупоров, получаемых методом СВС.
Создание научно-технических и технологических основ производства новых огнеупорных материалов, в том числе и углеродсодержащих, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза или твердопламенного горения является актуальной научно-прикладной задачей.
В ходе реализации научного проекта исследованы шлаки высокоуглеродистого феррохрома (ВУФХ) и кеки ферросплавного производства в качестве сырья для получения огнеупорных углеродсодержащих СВС-материалов.
Показано, что СВС-технология позволяет увеличивать в составе масс количество огнеупорных фаз с уменьшением легкоплавких силикатных составляющих в результате их распада при термохимической реакции.
Разработаны и оптимизированы углеродсодержащие составы шихт состава А (шлак и кек) и состава В (кек) с добавками алюминия, кремния, фракционного состава и определены их технические свойства, а также фазово-минеральный состав.
Рассчитаны температурные напряжения и удельные тепловые потоки при скорости нагрева рабочей поверхности от 4,3 до 55 о С/мин с изотермической выдержкой изделий при 1300 о С, установлена термическая стойкость.
По температурным градиентам в промежуточных гипотетических слоях СВС-изделий составов А и В установлены коэффициенты критериальной термической стойкости по отношению прочности к температурному напряжению, которые показали, что термостойкость не является постоянной величиной и она может повышаться или снижаться в зависимости от состава, температуры или структуры огнеупора.
Научный проект: АР08857429 «Разработка технологии получения огнеупорных материалов в режиме твердофазного горения и реакционного спекания из отходов металлургических производств»
Научный руководитель Фоменко С.М., ведущий научный сотрудник, кандидат химических наук
