19.04.23

ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

по Государственному контракту № 16.740.11.0530 от 16 мая 2011 г.

«Установление возможности использования крупнотоннажных минеральных отходов в качестве

наполнителя для производства нового типа огнестойких теплоизоляционных энергосберегающих материалов,

отвечающих современным требованиям безопасности»

Этап 3. «Обоснование возможности применения твердых отходов Байкальского региона для производства строительных материалов»

1. Обоснован выбор типов твердых отходов для производства теплоизоляционных материалов

2. Обоснован выбор теплоизоляционных материалов и оптимальных технологий их производства исходя из специфики твердых отходов Байкальского региона.

3. Разработаны методики экспериментальных исследований изготовления новых теплоизоляционных материалов на основе твердых отходов региона, а также документация, необходимая для изготовления экспериментальных образцов. Разработаны научно-образовательные курсы на электронных носителях по теме исследования, в том числе лабораторные работы для внедрения в учебный процесс.

В соответствии с техническим заданием

Характеристика выполненных на этапе работ (часть 1)

1.Проведен Скрининг и научное обоснование выбора сырья (вторичное сырье- отходы) для производства теплоизоляционного материала. Определено качество отходов, используемых для производства теплоизоляционных материалов.

В процессе анализа видов сырья, пригодных для производства теплоизоляционных материалов установлено, что из наиболее приемлемых видов сырья, к которым относятся, например, цеолиты, трепел, минеральные слюдяные отходы, отходы от сжигания угля при производстве тепловой энергии, в частности зола- унос ТЭС, отходы, безусловно, являются приоритетным сырьем, поскольку обладают существенно более низкой стоимостью, зачастую не требуют специальных мероприятий для подготовки к использованию, а также их использование решает ряд экологических проблем, которые характерны для большинства регионов России.

Характеристика выполненных на этапе работ (часть 1)

Научно обосновано, с применением аналитических и инструментальных методов исследования, а также на основе выполненных экспериментальных работ, что одним из наиболее эффективных видов отходов Байкальского региона, в качестве вторичного сырья при производстве теплоизоляционных материалов могут быть отходы теплоэнергетики. а именно зола-унос теплоэлектростанций.

Методами ренгеноструктурного, рентгеноспектрального и гамма-спектрометрического анализов определены качественные характеристики отходов, которые предполагается использовать в производстве теплоизоляционных материалов.

Характеристика выполненных на этапе работ (часть 2)

Выполнено научное обоснование и апробирование многокомпонентной рецептуры и технологии производства вспененного полимерного теплоизоляционного золосодержащего материала. Установлены технические требования к сырью, технологии производства и качеству теплоизоляционных материалов на основе отходов Байкальского региона.

Проведен комплекс исследований по научному обоснованию и экспериментальному подтверждению возможности создания вспененного золосодержащего теплоизоляционного материала заливочным методом, основанном на экзотермической реакции, при которой происходит самовспенивание материала. Установлено, что зола уноса ТЭС Байкальского региона, являясь относительно химически инертным материалом может служить наполнителем в составе композиций для производства теплоизоляции. Разработан ряд рецептур теплоизоляционного материала на основе фенолформальдегидных и карбамидформальдегидных смол с добавлением в качестве наполнителя золы уноса теплоэлектростанций Байкальского региона

Характеристика выполненных на этапе работ (часть 2)

Заливочная технология апробирована в лабораторных и промышленных условиях с получением образцов теплоизоляционного материала различной плотности и теплопроводности.

На основании изучения закономерностей процесса получения теплоизоляционного материала установлены и экспериментально подтверждены зависимости условий реакции самовспенивания и протекания технологического процесса получения золонаполненного теплоизоляционного материала, а также его свойств от состава золы и рецептуры исходной композиционной смеси.

На основании данных исследований установлены технические требования к сырью (золошлаковым отходам Байкальского региона), технологии производства и качеству теплоизоляционных материалов.

Характеристика выполненных на этапе работ (часть 3)

3.Выполнено изучение методов изготовления теплоизоляционных материалов и выбрана оптимальная технология.

Проведен анализ известных технологий производства теплоизоляционных материалов. Показано, что наиболее приемлемой технологией для получения золонаполненных материалов является заливочная технология, основанная на экзотермической реакции - самовспенивании при добавлении к полимерным связующим (полимерным смолам) вспенивающего агента. Технология позволяет регулировать ход проведения процесса при помощи регулирования состава исходной композиции, а также наполнять исходную смесь минеральными добавками, в качестве которых и используется зола уноса.

Характеристика выполненных на этапе работ (часть 3)

Разработана методика экспериментальных исследований по технологии изготовления огнестойких теплоизоляционных материалов заливочным методом с использованием отходов Байкальского региона. Установлен порядок введения компонентов в технологический процесс, соотношение компонентов исходной смеси, время затвердевания материала, условия масштабного перехода от лабораторных к промышленным условиям.

Методика адаптирована к возможности ее использования для проведения лабораторных работ с целью внедрения в учебный процесс. Разработан научно-образовательных курс (лекционный материал) на электронном носителе по теме исследования, подготовлены методики трех лабораторных работ для внедрения в учебный процесс при подготовке магистров по направлению "Техносферная безопасность" для учебной дисциплины " Образование и утилизация техногенного сырья и отходов".

Выполнение индикаторных показателей и внедрение полученных результатов в

образовательных процесс Практическое внедрение результатов в образовательный процесс заключается в

участии в работах на отчетном этапе аспирантов и студентов, а также в разработке научно-образовательного курса и методик лабораторных работ для внедрения в учебный процесс при подготовке магистров по направлению "Техносферная безопасность" для учебной дисциплины " Образование и утилизация техногенного сырья и отходов".

За отчетный период аспиранты и магистранты (Барахтенко В.В., Бурдонов А.Е.) приняли участие в ряде конкурсов и конференций, в том числе в Международном молодежном конкурсе научно-исследовательских работ “Студент и научно-технический прогресс» ПРОГРЕСС-2012, г. Таганрог и Международном конкурсе молодежных проектов «Инновационный потенциал молодежи-2012»

Работы, выполненные по 3 этапу, способствуют закреплению кадров в сфере науки и образования. Так, в рамках проекта защищена в диссертационном совете при МНЭПУ (г.Москва) по специальностям "Экология (в энергетике)" и "Технология переработки полимеров и композитов" кандидатская диссертация (аспирантка Сутурина Е.О.).

Принято участие в конкурсе Администрации г. Иркутска. Проект «Производство отделочных строительных материалов на основе местных отходов» признан победителем.

Доклады и публикации

1. Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием и элементами научной школы для молодежи «Геонауки-60», г. Иркутск авторы: Барахтенко В.В., Бурдонов А.Е., Бурдонова А.В.

2. II Всероссийская конференция с международным участием “Жизненный цикл конструкционных материалов (от получения до утилизации)”, тема  "Разработка новых композиционных строительных материалов на основе отходов промышленности и энергетики". Автор Е.В.Зелинская

Подготовлена и направлена в редакцию журнала «Наука в Приангарье» статья «Новый материал на основе золы уноса ТЭЦ» с участием 4 членов коллектива, работающих в рамках проекта.

Индикаторные показатели по проекту выполнены в полном объеме.

Выводы

Работы по 2 этапу выполнены в полном объеме в соответствии с техническим заданием и календарным планом. Индикаторные показатели 2 этапа НИР достигнуты.

Результаты 2 этапа работ рассмотрены и утверждены на заседании научно-технического совета Иркутского государственного технического университета.

Продолжение работы планируется в соответствии с Техническим заданием на выполнение НИР и Календарным планом в направлении обоснования возможности применения твердых отходов Байкальского региона для производства строительных материалов.

Привлечены к выполнению НИР молодые ученые, аспиранты, магистранты, студенты.