Использование шлака от производства ферросиликомарганца при изготовлении пеностекла

Проект направлен на улучшение экологической обстановки, за счет утилизации техногенных отходов

Команда проекта

МБУ ДО "Центр детского (юношеского)
технического творчества "Меридиан"

Злата Цыганская

Изготовила образцы для проведения исследований
Маргарита Голубева

Провела тестирования образцов
Эвелина Цыганская

Провела тестирования образцов
Елизавета Голубева

Оформила лендинг проекта
Яковлева Дарья Дмитриевна

Наставник

Проблема

Одним из продуктов, получаемых из техногенного сырья является шлак от производства феросиликомарганца в качестве сварочного флюса. Недостатком данного способа является образование пылевидной фракции которая на сегодняшний день не используется при изготовлении этих флюсов, в связи с чем возникает проблема утилизации данных отходов.

Актуальность

На сегодняшний день утилизацией техногенных отходов металлургического производства занимаются большое количество ученых в РФ. Переработка отходов уменьшает их влияние на окружающую среду и даёт возможность применять полученные материалы в производстве.

Аналоги

Переработкой стекла в пеностекла занимается завод «ICM GLASS КАЛУГА» который находится в Калужской области. Это первый в России завод по выпуску пеностекольного щебня – инновационного, лёгкого, негорючего, долговечного теплоизолирующего материала из вторичного сырья. Производство представляет собой полностью замкнутый безотходный цикл. Ежегодно здесь перерабатывают более 20 000 тонн стеклобоя, внося заметный вклад в решение проблемы утилизации использованной стеклотары. Завод является крупнейшим в мире по совокупной мощности производства материалов из фракционного пеностекла. Компания ICM Glass – дочернее предприятие Российской корпорации нанотехнологий (РОСНАНО).

В связи с этим...

Цель проекта-утилизация техногенных пылевидных отходов за счет приготовления пеностекла.

Задачи

Проведение литературного обзора
Сравнение технологий изготовления аналога
Разработка технологии утилизации
Проведение исследования полученного продукта

Стейкхолдеры проекта

Детский технопарк "Кванториум" г. Новокузнецк

Имеющийся стейкхолдер

Предоставляет технику и ресурсы для создания проекта
Сибирский электротехнический завод

Потенциальный стейкхолдер

Заинтересованные в переработке своих отходов в продукт проекта. Могут помочь с предоставлением сырья.
АО «Сибирская горно-металлургическая компания»

Потенциальный стейкхолдер

Заинтересованные в переработке своих отходов в продукт проекта. Могут помочь с предоставлением сырья.
АО «Кузнецкие ферросплавы»

Потенциальный стейкхолдер

Заинтересованные в переработке своих отходов в продукт проекта. Могут помочь с предоставлением сырья.
Лемана ПРО

Потенциальный стейкхолдер

Заинтересованы в продаже продукта проекта. Могут помочь с внедрение его на рынок.
Доминго

Потенциальный стейкхолдер

Заинтересованы в продаже продукта проекта. Могут помочь с внедрение его на рынок.
Первомастер

Потенциальный стейкхолдер

Заинтересованы в продаже продукта проекта. Могут помочь с внедрение его на рынок.

Этапы работы над проектом

Подготовительный

✔ Распределение ролей в команде
✔ Анализ литературных источников
✔ Составление методики для изготовления пеностекла

Основной

✔ Создание пеностекла
✔ Проведение исследований

Заключительный

✔ Оценка себестоимости
✔ Подготовка презентационного материала

Экономика проекта

Стоимость 1 блока пеностекла из феросиликомарганца

Закупка материалов

70 мл натриевого стекла-14 рублей

Стоимость 1 м² пеностекла из феросиликомарганца

Закупка материалов

14 рублей натриевого стекла*3700 блоков пеностекла-51800 рублей

Результаты проекта

Приготовление пеностекла из феросиликомарганца

Взятие навески
Взвешивание натриевого стекла
Смешивание компонентов
Пересыпка в форму
Нагрев до 600º
Полученный результат.

Образовалась газовая прослойка.
Полученный результат

Для чистоты эксперимента решили сделать пеностекло из стекла

Измельчение стекла
Взвешивание натриевого стекла
Смешивание компонентов
Нагрев до 600º
Полученный результат.

Тоже образовалась газовая прослойка, это доказывает, что структура у них похожа.
Полученный результат

После изготовления любого материала, этот материал подвергается исследованию

Исследование на водопоглощение

Взвесили до помещения в воду
Оставили в воде на 2 суток
Взвесили по окончанию 2 суток

Увеличение веса на 22 %
Взвесили до помещения в воду
Оставили в воде на 2 суток
Взвесили по окончанию 2 суток

Увеличение веса на 61%

Пеностекло из ферросиликомарганца лучше отталкивает влагу

Исследование на деформацию при высоких температурах
Пеностекло из феросиликомарганца под микроскопом, увеличением до 40х и до 100х

Нагрев пеностекла до 600ºC

Оно выдержало эту температуру, но начало незначительно разрушаться на концах, связи с чем мы можем сделать вывод что пеностекло будет разрушаться при высоких температурах. Хочется отметить, что обычное пеностекло начинает деформироваться при температуре в 450ºC.
Увидели поры, размер которых указан

Испытание на прочность

До опрокидывания
Проводили путем опрокидывания с определённой высоты
После опрокидывания
До опрокидывания
Характеристику образцов на прочность оценивали методом потери массы
После опрокидывания

Исходя из полученных результатов можно сделать вывод о том, что разработанный нами материал по прочности не уступает пеностеклу и даже его превосходит.

Вывод

В ходе исследования мы смогли прийти к выводу, что утилизировать техногенные (пылевидные) отходы после производства ферросиликомарганца можно в производство пеностекла.

Контакты

+7 951 590 6530
+7 904 998 1002
ritagreen@gmail.com
Daria.Yakovleva@evraz.com

Кемеровская область-Кузбасс, г. Новокузнецк, ДТ "Кванториум", ул. Петракова, 36А

В ходе реализации проекта удалось развить навыки нестандартных решений и подходов к тем или иным задачам, в будущем это может пригодится каждому человеку в выборе профессии ведь нестандартные решения зачастую помогают в жизни.