Жоба келесі негізгі мәселелерді шешуге бағытталған: 1. Қазақстан Республикасының «Tau-Ken Temir» отандық кремний өндірісінің өнеркәсіптік қалдықтарын (микросилика немесе микрокремнезем шаңы) кәдеге жарату және қайта өңдеу, Қарағанды өңіріндегі экологиялық және кремний өндірісіндегі санитарлық-экологиялық жағдайларды жақсартуға ықпал етеді. Сонымен бірге ҚР табиғи ресурстарын және бастапқы шикізатты ұтымсыз пайдалану мәселесі шешілетін болады; 2. Өзіміздің өндірісте кремний өндірісінің қалдықтарынан қымбат және тапшы кремний карбидінің қосылысын (тек ҚР-да ғана емес, шетелде де сұранысқа ие) өндіру, бұл осы қосылыстың импортына мемлекеттің экономикалық шығындарын төмендетуге мүмкіндік береді. Басқа елдерден кремний карбидін Қазақстан Республикасының аумағына өндірістердің қажеттіліктері үшін әкелу қысқарады. Осылайша, импортты алмастыру және қайта өңделген шикізаттан кремний карбидін өндірудің өзіміздің отандық технологиясын жобалау мәселесі шешілетін болады; 3. Қажетті механикалық қасиеттер кешені бар әртүрлі құрамдардың (рецептуралардың) инновациялық композиттік материалдарды алу үшін кремний өндірісінің қалдықтарын қайта өңдеу принциптерін әзірлеу. Осы проблемаларды шешу және аталған технологияларды өндіріске одан әрі енгізу арқылы қалдықтарды қайта пайдалану үшін оларды міндетті түрде қайта өңдеуге қатысатын, өндірістің тұйық циклі бар желілік экономикадан айналмалы экономикаға көшу бағдарламасы Қазақстан Республикасына экономикалық дамыған прогрессивті елдерде қабылданған елдер қатарына көшуге мүмкіндік береді. Көптеген озық елдердің тәжірибесі мұндай процестердің толық техникалық мүмкіндігін және оны жүзеге асырудың тиімділігін - табиғатты, экологияны, су және жер ресурстарын ластанудан қорғауды көрсетеді.

Өндірістік қалдықтарды кәдеге жарату және олардың негізінде инновациялық композиттік материалдар жасау үшін кремний өндірісінің қалдықтарын қайта өңдеудің ғылыми негіздері мен әдіснамасын әзірлеу.

Жүргізілген ғылыми-техникалық және патенттік әдебиеттерді талдау негізінде инновациялық композиттік материалдар алу үшін кремний өндірісінің қалдықтарын қайта өңдеу мен кәдеге жаратудың ресурс үнемдеу технологиясын (процесін) ұйымдастыру тұжырымдамасы (критерийлері, қағидаттары, әдістері) әзірленетін болады. Бастапқы шикізатты — кремний өндірісінің қалдықтарын, кремний диоксидін (микрокремнезем) бастапқы шикізаттың қажетті фракциясын алу немесе бөліп алу және ықтимал формулаларды жасау арқылы бастапқы материалдар ретінде зерттеу, талдау және дайындау. Кремний өндірісі – кремний диоксиді (микросилика) қалдықтарынан әртүрлі байланыстырғыштары бар материалдарды (прототиптерді) алу. Кремний карбидін алу процесінің оңтайлы технологиялық параметрлері мен режимдерін белгілеу, сондай-ақ кремний өндірісінің қалдықтарынан инновациялық композиттік материалдар (үздік тәжірибелік үлгілерді іріктеу) негізінде кешенді әзірлеу. Алынған инновациялық композиттік материалдар мен кремний карбидіне физика-химиялық және механикалық сынақтар жүргізу (үздік прототиптерді іріктеу). Зерттеу нәтижелері Қазақстандағы халықаралық конференцияда баяндалады. Web of Science деректер базасында импакт-факторы бар алғашқы үш квартильдегі журналдарға және/немесе Scopus деректер базасына CiteScore бойынша кемінде 50 процентиль бар журналдарға 1 (бір) мақала және 1 (бір) мақала ҚР Ғылым және жоғары білім саласындағы сапаны қамтамасыз ету комитеті ұсынған рецензияланған шетелдік немесе отандық басылымда жарияланады. Алынған инновациялық композиттік материалдарды (тәжірибелік үлгілерді) термиялық өңдеу бойынша сынақтар. Жоба шеңберінде алынған инновациялық композиттік материалдар мен кремний карбидін нарықта бар композиттік материалдармен және дәстүрлі аналогты материалдармен сынау және салыстырмалы талдау; Инновациялық композиттік материалдар мен кремний карбиді алу мақсатында кремний өндірісінің өнеркәсіптік қалдықтарын кәдеге жарату мен қайта өңдеудің жаңа кешенді (аралас) қалдықсыз технологиясын құру. Web of Science деректер базасында импакт-факторы бар алғашқы үш квартильдегі журналдарға және/немесе Scopus деректер базасына CiteScore бойынша кемінде 50 процентиль бар журналдарға 1 (бір) мақала.

1)Кремний өндірісінің қалдықтарын қайта өңдеу мәселелеріне арналған отандық және шетелдік дереккөздеріне жүйелі шолу жүргізілді. Талдау барысында микросилика мен басқа да қосалқы өнімдерді қайта өңдеу саласындағы қазіргі заманғы үрдістер анықталды, сонымен қатар оларды пайдаланудағы кешенді тәсілдің болмауымен байланысты ғылыми зерттеулер мен технологиялардағы олқылықтар анықталды. Құрылыс, металлургия және материалтану салаларында инновациялық шешімдерді енгіудің практикалық бағыттарын көрсететін патенттік әзірлемелерге ерекше назар аударылды. Жинақталған деректер негізінде ресурстарды үнемдейтін қайта өңдеу технологиясының тұжырымдамасы әзірленді. Оған негізгі критерийлер (экологиялықтылық, экономикалық тиімділік), принциптер және жақсартылған пайдалану қасиеттері бар инновациялық композиттік материалдар алу үшін қалдықтарды пайдалану үдерісін ұйымдастыру әдістері кіреді. 2)Қарағанды кремний зауыты «Tau-Ken Temir» ЖШС Қазақстанда ғана емес, шетелдерде де кремний өнімдерінің жетекші өндірушілерінің бірі болып табылады. Металлдық кремний өндіру процесі әр тонна балқытылған кремнийге шаққанда 300-ден 900 кг-ға дейін шаңды қалдықтардың түзілуімен қатар жүреді, бұл қоршаған орта мен адам денсаулығына теріс әсерін тигізеді. Баламалы рудалы шикізат түрлерін пайдалану олардың жоғары шаң шығаруына байланысты шектелген, бұл өз кезегінде өндірістің экологиялық мәселелерін күшейтеді. Осыған байланысты кремний өндірісінің шаңды қалдықтарын кәдеге жарату, азайту және оларды қайтадан технологиялық циклге тарту мәселесі өзекті болып отыр. Бұл шараларды жүзеге асыру қоршаған ортаға техногендік жүктемені азайтып қана қоймай, өндірістің ресурстық тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Жүргізілген жұмыс аясында Қарағанды өңіріндегі «Tau-Ken Temir» ЖШС кремний өндірісінің қалдықтарына зерттеу жүргізілді. Қазіргі заманғы талдау әдістері арқылы олардың химиялық және минералогиялық құрамы анықталды, сондай-ақ физика-механикалық және технологиялық қасиеттері зерттелді. Зерттеу нәтижесінде қалдықтардың негізгі компоненті аморфты кремний диоксиді (SiO2) екені және оның мөлшері 90%-дан жоғары екені анықталды. Сонымен қатар, құрамында алюминий, кальций және темір оксидтерінің қоспалары бар екені белгілі болды. Гранулометриялық талдау нәтижелері бойынша қалдық бөлшектері негізінен микро- және наноөлшемді екенін көрсетті, бұл олардың реакциялық қабілетін арттырып, әрі қарай қолданудың мақсаттылығын дәлелдейді. 3)Осы бағыт аясында кремний өндірісінің қалдықтарын қайта өңдеудің тәжірибелік технологиясы әзірленді. Негізгі назар физика-механикалық және пайдалану қасиеттері жоғары инновациялық композиттік материалдар алуға бағытталды. Бірінші кезеңде микросилика ұнтағын фракцияларға бөлуден бұрын Retsch MM 400 діріл диірменінде алдын ала механикалық өңдеуден өткізілді, бұл бөлшектердің беткі қабатын белсендіру және олардың реакциялық қабілетін арттыру мақсатында жүргізілді. Келесі кезеңде массасы 100 г микросилика ұнтағын Retsch AS 200 control аналитикалық зертханалық елеу машинасын қолданып, 45–63 мкм және 45 мкм-ден төмен фракцияларға бөлінді. Микросиликаның әртүрлі фракцияларындағы элементтердің химиялық құрамын және сандық мөлшерін анықтау үшін рентгендік флуоресценттік талдау (РФТ) әдісі қолданылды. Алынған осы фракциялардың ұнтақтары әртүрлі байланыстырушы заттармен (сұйық шыны, эпоксидті желім, полиэфир шайыры) және толықтырғыштармен (цемент, шыны талшықтары) мұқият араластырылып, алынатын материал көлемінде бөлшектердің біркелкі таралуы қамтамасыз етілді. Араластырғаннан кейін қоспалар металл тигельдерге қолмен қалыпталып, толық қатайғанға дейін 24 сағат бойы ұсталды. Әзірленген технология микросиликаны қайталама шикізат ретінде тиімді пайдалануды қамтамасыз етеді, кремний өндірісінің техногендік қалдықтарының көлемін азайтуға ықпал етеді және жақсартылған пайдалану қасиеттері бар инновациялық композиттік материалдар алудың негізін қалайды.