Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка научно-технологических основ рециклинга дисперсных продуктов переработки горных пород строительного назначения с получением теплоизоляционных материалов

Докладчик: Самуков Александр Дмитриевич

Должность: Главный инженер проекта

Цель проекта:
1.1 Отечественная горнодобывающая отрасль, перерабатывающая горные породы для производства строительного щебня, добывает и перерабатывает более 300 млн. т/год горной массы. При этом образуется ежегодно около 50 млн.т дисперсных продуктов. Основное применение дисперсных продуктов заключается производстве на их основе различных строительных материалов. Однако, действующие стандарты по производству строительных материалов практически не предусматривают использования фракций отсевов мельче 0,315 мм. Строительная промышленность испытывает дефицит в современных тепло- и звукоизоляционных материалах. Одним из таких материалов является минеральная вата, потребность в которой ежегодно растет. Основным сырьем для производства минеральной ваты является базальт, имеющий химические и физические свойства, наиболее отвечающие требованиям технологии ее производства. Задачей настоящей ПНИ является исследование возможности получения качественного сырья для производства минеральной ваты на основе искусственного материала, произведенного из дисперсных продуктов переработки карбонатных и изверженных горных пород строительного назначения. 1.2 Разработка и исследование технологии рециклинга дисперсных продуктов переработки горных пород строительного назначения, обеспечивающей получение продукта для производства эффективного тепло- и звукоизолирующего материала – минеральной ваты, с целью снижения экологического ущерба от складирования дисперсных продуктов переработки горных пород.

Основные планируемые результаты проекта:
2.1 В процессе выполнения ПНИ планируется получить следующие научно-технические результаты:
2.1.1 Отчет о ПНИ, содержащий в том числе:
а) анализ научно-технической литературы;
б) результаты исследования физико-химических свойств сырья;
в) результаты исследования вариантов возможных решений задачи;
г) описание разработки модели для прогнозирования технико-экономических показателей технологии и плана эксперимента для моделирования;
д) обработку и интерпретацию результатов моделирования и исследований;
е) оценку экологической эффективности технологии и полноты решения целей ПНИ;
ж) рекомендации по использованию результатов ПНИ в реальном секторе экономики.
2.1.2 Отчеты о патентных исследованиях и маркетинговых исследованиях рынка.
2.1.3 Лабораторный технологический регламент.
2.1.4 Установка для получения экспериментальных образцов продукта, пригодного для производства минваты, включая ЭКД.
2.1.5 Программа и методики исследований.
2.1.6 Проект ТУ на продукт, пригодный для производства минваты.
2.1.7 Проект ТЗ на проведение ОТР.
2.2 Основные характеристики планируемых результатов.
2.2.1 Разработанная в ходе исследований технология должна обеспечивать получение продукта, характеристики которого пригодны для производства минеральной ваты:
2.2.1.1 крупность от 5 до 20 мм;
2.2.1.2 температура плавления, не более 1450°С;
2.2.1.3 вязкость расплава при t° = 1450°С, не более 10 Па•с;
2.2.1.4 модуль кислотности, не менее 1,4.
2.2.2 Разрабатываемая математическая модель технико-экономических показателей технологии рециклинга дисперсных продуктов переработки горных пород строительного назначения должна позволить определить оптимальные технические решения и технологический режим, при которых рентабельность производства будет положительной (Р>0).
2.3 В рамках ПНИ должно быть выполнено комплексное исследование существующих в мире фундаментальных/поисковых разработок с точки зрения применения их в создании технологии рециклинга дисперсных продуктов переработки горных пород строительного назначения с максимально полной реализацией их ресурсного потенциала, предназначенных для внедрения в российских условиях. На основе теоретических исследований должны быть разработаны технические решения и технологический процесс рециклинга дисперсных продуктов переработки горных пород строительного назначения, отвечающий целям и задачам ПНИ. Обоснование рациональных технологических решений должно быть выполнено с использованием математического моделирования технико-экономических показателей технологии.
Подтверждение эффективности разработанных технических решений осуществляется на основе результатов экспериментальных исследований с использованием экспериментальной реализации, и лабораторных исследований получаемых экспериментальных образцов продукта, пригодного для производства минеральной ваты.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты выполнения ПНИ будут использованы для выполнения ОКР и ОТР по созданию опытного образца технологической линии для рециклинга дисперсных продуктов переработки горных пород строительного назначения с получением востребованной товарной продукции.
Внедрение результатов ПНИ и последующее освоение производства и применение разработанного технологического процесса может обеспечить повышение конкурентоспособности отечественных горнодобывающих предприятий и предприятий строительной индустрии за счет снижения издержек, достигнутого благодаря снижению объема складируемых неиспользуемых дисперсных продуктов с соответствующим снижением экологического ущерба и получением нетрадиционного и недефицитного источника сырья для производства минеральной ваты.
Ожидаемый народно-хозяйственный эффект предполагается получить за счет:
- вовлечения в комплексную переработку горных пород строительного назначения ранее неиспользуемых дисперсных продуктов переработки, с получением товарного продукта;
- снижения накапливаемых в отвалах и занимающих огромные площади неиспользуемых дисперсных продуктов переработки горных пород строительного назначения, тем самым уменьшая ущерб окружающей среде.

Текущие результаты проекта:
Аналитический обзор охватил 23 научных и информационных источника и показал отсутствие публикаций по использованию дисперсных продуктов переработки горных пород в качестве сырья при производстве минеральной ваты. Рассматриваемая в обзоре научная информация указывает на актуальность и экологическую целесообразность проведения ПНИ.
Проведены патентные исследования, показавшие отсутствие прямых аналогов предполагаемых технических решений. Не выявлены действующие патенты, под действие которых подпадают предполагаемые технические решения, что позволяет сделать вывод об их патентной чистоте.
Исследованы физико-химические свойства исходного сырья. Проведены теоретические исследования вариантов возможных решений задачи, в ходе которых экспериментальным и расчетным путем подтверждена возможность использования шихты, содержащей в качестве основного компонента дисперсные отходы переработки гранитных пород и доломитов, для производства минеральной ваты.
Выполнены обоснование, разработка целей и выбор методов моделирования. Разработана модель и выполнено моделирование в соответствии с планом эксперимента, что позволило выявить из множества вариантов оптимум наиболее существенных параметров технологии, а именно производительность установки и оптимальный набор операций.
Выполнены маркетинговые исследования, показавшие перспективы роста рынка теплоизоляционных материалов, при высокой стоимости сырья, что предопределяет экономическую целесообразность настоящей ПНИ.