ТОМ 95, № 8 (2022)

Приведены результаты исследования основных показателей кобальтсодержащих отходов металлургического производства для использования в качестве заменителя дефицитного дорогостоящего оксида кобальта при получении цветного сортового стекла и грунтовой стеклоэмали. Экспериментами установлен химический, минералогический и гранулометрический состав, предложена технология переработки с выделением Co3O4 с массовым содержанием 36,45 %. Добавление этого оксида позволило получить сортовое стекло синего цвета, что подтверждает применимость кобальтсодержащих отходов для замены чистого оксида кобальта. Также для оценки возможности использования данных отходов в процессе получения стеклоэмали были проведены эксперименты и физико-химическими методами исследованы полученные образцы, определены оптимальные условия получения и его количество как хромофора и активатора сцепления в системе стеклоэмаль–металл.

Обсуждается стеклянная тара как вид упаковки, оказывающий минимальное негативное воздействие на окружающую среду. Проанализированы результаты независимых научных исследований, описывающих варианты решений задачи снижения удельных эмиссий парниковых газов в стекольной отрасли. Публикации подобраны с учетом минимизации неопределенностей и расширения охвата. Оценен спектр факторов влияния на углеродный след продукции. Построена математическая модель, которая дает возможность рассчитывать углеродный след реальных производственных предприятий. Проведено масштабирование жизненного цикла на период в 5 лет (12 циклов переработки) для двух способов вторичного использования стеклотары: введения в состав шихты 20 % стеклобоя и мытья годной стеклотары. Представлено графическое сравнение полученных результатов. Описаны способы стимулирования вторичного использования стеклотары, повышения доли стеклянной посуды в упаковке пищевых продуктов.

Негативной стороной применения пьезокерамических материалов на основе цирконата-титаната свинца является токсичность свинца, затрудняющая их производство и утилизацию. В связи с этим появилось новое направление исследований по замене керамических материалов на основе свинца их бессвинцовыми аналогами. Рост стоимости энергии и необходимость снижения воздействия на окружающую среду также требуют создания более эффективных и устойчивых процессов производства пьезокерамики. Керамическая промышленность является энергоемкой отраслью и обладает большим потенциалом повышения энергоэффективности главным образом за счет внедрения современных технологий спекания. Хотя токсичность сырья и высокое энергопотребление являются формами
отрицательного воздействия технологического процесса на окружающую среду, стратегии управления каждой
из них различны. В настоящее время разработано несколько технологических подходов для снижения энергетических затрат на производство керамики. Наряду с этим имеется значительный потенциал для повышения его экологической безопасности, например за счет внедрения методов аддитивного производства, новых методов спекания, а также благодаря изготовлению композитов. В данной работе представлен краткий анализ перспектив внедрения методов 3D-печати в производство пьезокерамики и пьезоэлектрических композитов с точки зрения совершенствования стратегии снижения воздействия на окружающую среду.

Твердый раствор Ce0,8Y0,2O2-? получен тремя методами: золь-гель, глицин-нитратным и реакциями в твердой фазе. Температура синтеза составила 1350 ?С для золь-гель метода и 1500 ?С для остальных образцов. Рентгеновским методом показано, что все образцы имеют кубическую решетку со структурой флюорита. Исследованы микроструктура, плотность, электропроводность, микротвердость и трещиностойкость полученной керамики. Методом импедансной спектроскопии установлено, что наибольшей электропроводностью обладает система Ce0,8Y0,2O2-? , полученная золь-гель методом, составляя 5,37 мСм/см при температуре 550 ?С и наименьшей энергией активации, равной 0,83 эВ в температурном диапазоне 300 – 550 ?C. Определен вклад в проводимость зерен и границ зерен. Показано, что общая проводимость для всех образцов снижается за счет сопротивления по границам зерен.

Использование алюмосодержащего шлака от производства металлического хрома в количестве 40 % позволяет получить кислотоупорные плитки с высокими физико-механическими и химическими показателями при температуре обжига 1300 ?С. Исследования показали, что введение в составы керамических масс шлака, содержащего более 70 % (по массе) оксида алюминия и более 8 % (по массе) оксида хрома (трехвалентного) способствует образованию при обжиге высокотемпературных минералов: корунда (2050 ?С) и (III) Сr2О3 (сесквиоксид, в природе минерал эсколаит), который имеет температуру плавления 2435 ?С, что значительно повышает эксплуатационные характеристики кислотоупорных плиток.

Представлено изучение влияния отходов бурения на экологическую систему, видов переработки бурового шлама, возможностей использования бурового шлама Морозовского месторождения (Россия) для производства проппантов. Рассмотрены перспективы использования буровых растворов для синтеза алюмосиликатных проппантов, используемых для расклинивания пород. В ходе исследований определен химический и фазовый состав бурового шлама Морозовского месторождения Южного федерального округа.

Изучены механические свойства непрозрачной глазурованной керамической плитки, содержащей летучую золу, отходы олова и переработанную красную глину, и проведена оценка соответствия полученных результатов международным требованиям. Непрозрачная глазурь и отходы олова являлись основными компонентами всех составов глазури изученных четырех групп, которые в зависимости от добавки обозначены OG (original group – исходная), FA (fly ash – зола уноса), RC (red clay – красная глина), FC (FA + RC – смешанные). Керамические плитки были приготовлены обжигом при 1150 ?C. Водопоглощение плиток FA, RC и FC было меньше, чем у плиток OG (< 0,52 %), а значения твердости при царапании составляли от 6 до 7. Все экспериментальные группы были устойчивы к тепловому удару и химически стойки. Они обнаружили высокую светонепроницаемость (L* > 92) и имели светло-желто-красную окраску. Анализ плиток методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифракции позволил установить наличие в них кристаллических фаз – циркона, диопсида и авгита.