Проект направлен на решение следующих основных проблем: 1. Утилизация и рециклинг промышленных отходов отечественного кремниевого производства (пыль микросилики или микрокремнезема) Республики Казахстан «Tau-Ken Temir» способствуют улучшению экологической обстановки в Карагандинском регионе и санитарно-экологических условий на самом кремниевом производстве. Попутно будет решаться проблема нерационального использования природных ресурсов РК и первичного сырья; 2. Производство собственного дорогостоящего и дефицитного соединения карбида кремния (востребованного не только в РК, но и за рубежом) из отходов кремниевого производства позволит снизить экономические затраты государства на импорт данного соединения. Ввоз карбида кремния из других стран на территорию Республики Казахстан для нужд производств сократится. Таким образом, будет решаться проблема импортозамещения и проектирования собственной отечественной технологии производства карбида кремния из вторичного сырья; 3. Разработка принципов переработки отходов кремниевого производства с получением инновационных композиционных материалов разных составов (рецептур) с требуемым комплексом механических свойств. Решение данных проблем и дальнейшее внедрение указанных технологий позволит Республике Казахстан перейти к программе, принятой в экономически развитых странах, которая предполагает переход от линейной экономики к круговой с замкнутым циклом производства, где обязательной частью является переработка отходов для их повторного использования. Опыт многих передовых стран демонстрирует полную техническую осуществимость подобных процессов и их эффект - защиту природы, экологии, водных и земельных ресурсов от загрязнения.

Разработка научных основ и методологии вторичной переработки отходов кремниевого производства с целью утилизации промышленных отходов и создания на их основе инновационных композиционных материалов.

На основе проведенного анализа научно-технической и патентной литературы будет разработана концепция (критерии, принципы, методы) организации ресурсосберегающей технологии (процесса) вторичной переработки и утилизации отходов кремниевого производства для получения инновационных композиционных материалов. Изучение, анализ и подготовка исходного сырья — отходов кремниевого производства, диоксида кремния (микрокремнезема), в качестве исходных материалов путем извлечения или выделения необходимой фракции исходного сырья и составления возможных рецептур. Получение материалов (опытных образцов) из отходов кремниевого производства – диоксида кремния (микросилики) с различными связующими. Установление оптимальных технологических параметров и режимов процесса получения карбида кремния, а также разработки комплекса на основе инновационных композиционных материалов (выборки лучших опытных образцов) из отходов производства кремния. Проведение физико-химических и механических испытаний полученных инновационных композиционных материалов и карбида кремния (выборка лучших опытных образцов). Результаты исследований будут доложены на международной конференции в Казахстане. Будет опубликована 1 (одна) статья в журналах из первых трех квартилей с импакт-фактором в базе данных Web of Science и/или имеющих процентиль по CiteScore в базе данных Scopus не менее 50 и 1 (одна) статья в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСНВО МНВО РК. Испытания по термической обработке полученных инновационных композиционных материалов (опытных образцов). Испытание и сравнительный анализ инновационных композиционных материалов и карбида кремния, полученных в рамках проекта, с существующими на рынке композитными материалами и традиционными материалами-аналогами; Построение новой комплексной (комбинированной) безотходной технологии утилизации и переработки промышленных отходов кремниевого производства с целью получения инновационных композиционных материалов и карбида кремния. Будет опубликована 1 (одна) статья в журналах из первых трех квартилей с импакт-фактором в базе данных Web of Science и/или имеющих процентиль по CiteScore в базе данных Scopus не менее 50.

1)Проведён систематический обзор отечественных и зарубежных источников, посвящённых вопросам переработки отходов кремниевого производства. В ходе анализа определены современные тенденции в области вторичной переработки микросилики и других побочных продуктов, а также выявлены пробелы в существующих исследованиях и технологиях, связанные с отсутствием комплексного подхода к их использованию. Особое внимание уделено патентным разработкам, отражающим практические направления внедрения инновационных решений в строительстве, металлургии и материаловедении. На основе собранных данных разработана концепция ресурсосберегающей технологии вторичной переработки, включающая основные критерии (экологичность, экономическая эффективность), принципы и методы организации процесса утилизации отходов для получения инновационных композиционных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами. 2)Карагандинский кремниевый завод ТОО «Tau-Ken Temir» является одним из ведущих производителей кремниевой продукции не только в Казахстане, но и за его пределами. Производство металлического кремния сопровождается образованием значительного количества пылевых отходов — от 300 до 900 кг на каждую тонну выплавленного кремния, что оказывает негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Использование альтернативных видов рудного сырья ограничено вследствие их повышенного пылевыноса, что усугубляет экологические проблемы производства. В этой связи особую актуальность приобретает задача утилизации, минимизации и повторного вовлечения пылевых отходов в технологический цикл. Реализация данных мероприятий позволит не только снизить техногенную нагрузку на окружающую среду, но и повысить ресурсную эффективность производства. В рамках проведённой работы выполнено исследование отходов кремниевого производства ТОО «Tau-Ken Temir» (Карагандинский регион). Определён их химический и минералогический состав с использованием современных методов анализа, а также установлены физико-механические и технологические свойства. Установлено, что основным компонентом отходов является аморфный диоксид кремния (SiO2) с содержанием свыше 90 %, а также выявлены примеси оксидов алюминия, кальция и железа. Исследования гранулометрического состава показали, что частицы отходов имеют преимущественно микро- и наноразмеры, что повышает их реакционную способность и целесообразность дальнейшего применения. 3)В рамках данного направления была разработана экспериментальная технология переработки отходов кремниевого производства. Основное внимание уделялось созданию инновационных композиционных материалов с повышенными физико-механическими и эксплуатационными характеристиками. На первом этапе порошок микросилики до разделения на фракции подвергали предварительной механической обработке в вибрационной мельнице Retsch MM 400 с целью активации поверхности частиц и повышения их реакционной способности. Далее навеску микросилики массой 100 г разделяли на фракции 45–63 мкм и менее 45 мкм с использованием аналитической лабораторной просеивающей машины Retsch AS 200 control. Для определения химического состава и количественного содержания элементов в различных фракциях микросилики применялся метод рентгенофлуоресцентного анализа (РФА). Полученные порошки указанных фракций тщательно перемешивали с различными связующими веществами (жидкое стекло, эпоксидный клей, полиэфирная смола) и наполнителями (цемент, стекловолокно), обеспечивая равномерное распределение частиц в объёме получаемого материала. После смешения составы формовали вручную в металлических тиглях и выдерживали до полного твердения в течение 24 часов. Разработанная технология обеспечивает эффективное использование микросилики в качестве вторичного сырья, способствует снижению объёмов техногенных отходов кремниевого производства и формирует основу для получения инновационных композиционных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами.