Третий год

В рамках выполнения проекта за 2024 год был выполнен ряд работ. Проведена разработка программного пакета для количественного анализа параметров пористой структуры вспененных геополимеров» выполнена разработка программного пакета для количественного анализа параметров пористой структуры вспененных геополимеров. Разработанное программное обеспечение PoreStructureGeopolymer (PSG) позволяет эффективно анализировать структуру и свойства пористых материалов на основе геополимеров. Проведено исследование фазового состава синтезированных вспененных геополимеров на основе отходов топливной энергетики. Выполнены исследования фазового состава образцов, а также съемка инфракрасных спектров, рентгеновских дифрактограмм, и электронно-микроскопических изображений;

Проведены исследования процессов формирования макро- и микроструктуры синтезированных вспененных геополимеров на основе отходов топливной энергетики, выполняется комплекс экспериментальных исследований по изучению этапов твердения геополимерного материала на основе отходов угольной генерации, изучаются процессы вспенивания геополимерной суспензии в форме открытого типа при комнатной температуре и сушильном шкафу. Выполнена разработка технологических схем производства вспененных геополимеров на основе отходов топливной энергетики. Проведены исследования по подбору оборудования для получения геополимерных материалов, а также разработка графического изображения технологической схемы включающая в себя последовательное описание основных процессов и аппаратов производства, начиная от подготовки сырья и заканчивая финишной обработкой готового геополимерного материала;

Проведена подготовка к апробации разработанной технологии в условиях производства предприятия ООО «ТАНДЕМ-ВП» (г. Новочеркасск, Ростовская область). Изучена общая характеристика предприятия, ассортимент выпускаемой продукции, произведено описание технологических стадий получения геополимерных теплоизоляционных блоков из золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС в производственных условиях ООО «ТАНДЕМ-ВП». Проведен анализ социальных и эколого-экономических эффектов производства вспененных геополимеров на основе отходов топливной энергетики, а также исследование научно-исследовательской литературы по данной тематике.

Выполнена разработка научно-технологических рекомендаций по применению созданной технологии и материалов в качестве теплоизоляционных строительных материалов и материалов для защиты и обеспечения условий для устойчивой работы энергетического оборудования и сетей. Рассмотрены основные проблемы при теплоизоляции и защиты труб от коррозии, на основание которых разработана технология по производству фасонных изделий из геополимерного материала для энергетического оборудования и сетей. Разработаны научно-технические рекомендации по применению созданной технологии и материалов. Сотрудниками лаборатории принято участие в трех научно-исследовательских конференциях, по итогам которых опубликованы статьи в сборниках конференций:

• «Экология и техносферная безопасность» (RusEcoCon-2024)(25-29 марта 2024 г.);
• Международная научно-техническая конференции «Пром-Инжиниринг» (19-25 мая 2024 г.);
• «Строительство, архитектура и техносферная безопасность» (ICCATS)(8-13 сентября 2024 г.).

Было закуплено оборудование:

1. Электропечь ТК.3.1300.Н.1Ф;
2. Климатическая камера температуры и влажности KMH-150S;
3. Весы лабораторные DL-1002;
4. Весы лабораторные PX-5202/E;
5. Аквадистиллятор DZ-5L;
6. Прибор измерения геометрических параметров и параметров окружающей среды многофункциональный «Константа К6ц»;
7. Аналитические весы HT-124CE, ViBRA;
8. Инфракрасный спектрометр с Фурье преобразованием WQF-530А в комплекте;
9. Автоматический многофункциональный прибор ПСХ-10М;
10. Шкаф сушильный ШС-80-01 МК СПУ;
11. Анализатор ситовой лабораторный ВП-300Т;
12. Барабанная шаровая мельница ВМ-1;
13. Барабанная шаровая мельница ВМ-5;
14. Печь электрокамерная ЭКПС 10/1300°.

В отчетном периоде сотрудники лаборатории опубликовали статьи в научных изданиях, индексируемых в базе данных Web of Science Core Collection:

1. Yatsenko, E.A., Goltsman, B.M., Izvarin, A.I., Kurdashov, V.M., Ryabova, A.V. Influence of foaming additives on the porous structure and properties of lightweight geopolymers based on ash–slag waste // Construction and Building Materials. 2024. Vol. 443. #. 137629. Q1;
2. Kasprzhitskii A. S., Kruglikov A. A. Molecular Insights into Adhesion at Interface of Geopolymer Binder and Cement Mortar // International Journal of Molecular Sciences. 2024. Vol. 25. (15). #. 8374. Q1;
3. Kasach, A. A., Kasprzhitskii, A., Osipenko, M. A., Kurilo, I. I., Lazorenko, G. Insight into the corrosion inhibition mechanism of mild steel St1 in 2 M H2SO4 electrolyte by azithromycin // Journal of Molecular Liquids. 2024. Vol. 414 (Part A). #. 126050. Q1;
4. Yatsenko, E. A., Goltsman, B. M., Izvarin, A. I., Kurdashov, V. M., Chaudhary, S., Smoliy, V. A., Ryabova, A. V., Klimova, L.V., Vilbitskaya, N. A. Influence of the temperature field on the formation of thermally foamed silicate materials based on industrial waste // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2024. Vol. 149. (6). P. 2537-2548. Q1;
5. Kasprzhitskii A., Lazorenko G. Corrosion inhibition potential of sulfur-containing and aromatic amino acids on magnesium in Hank's solution //Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2024. Vol. 703(2). #. 135267. Q2;
6. Yatsenko, E.A., Smoliy, V.A., Golovko, D.A., Yatsenko, N.D. Synthesis of Effective Silicate Materials Based on Waste from the Energy Industry // Glass and Ceramics. 2024. Vol. 81. P. 248–251. Q4.

Разработана новая дополнительная профессиональная программа «Перспективные материалы на основе промышленных отходов». По разработанной образовательной программе 54 человека прошли обучения. Были получены 4 объекта интеллектуальной собственности:

1. Патент РФ на изобретение № 2817480 «Композиция на основе техногенных отходов для получения геополимерного материала». Правообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова». Авторы Лазоренко Г.И., Каспржицкий А.С., Кругликов А.А., Мищиненко В.Б., Яценко Е.А. Дата государственной регистрации в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 16 апреля 2024 г. Патент поставлен на учет в ЕГИСУ НИОКТР. Срок действия исключительного права на изобретение истекает 23 ноября 2043 г;
2. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024612583 «Расчет равновесного состава геополимерного материала» (РРСГМ). Правообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова». Авторы Лазоренко Г.И., Каспржицкий А.С., Кругликов А.А., Ермолов Я.М., Яценко Е.А. Заявка № 2024611543;
3. Секрет производства (ноу-хау) «Вспененная геополимерная смесь с использованием цинка» авторов Яценко Е.А., Изварин А.И., Гольцман Б.М., Смолий В.А., Рябова А.В., Климова Л.В., Изварина Д.Н., Трофимов С.В., Головко Д.А., Романюк В.С., Курдашов В.М. Приказ ЮРГПУ (НПИ) № 1-248 от 07.06.2024 г. «О введении режима коммерческой тайны»;
4. Патент РФ на изобретение № 2828186 «Вспененный геополимер на основе золошлаковых отходов». Правообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова». Авторы Яценко Е.А., Гольцман Б.М., Изварин А.И., Смолий В.А., Климова Л.В., Рябова А.В. Дата государственной регистрации в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 07 октября 2024 г.

Сотрудником лаборатории, инженером – Извариным Андреем был получен новый грант Фонда содействия инновациям по программе УМНИК «Разработка технологии утилизации золошлаковых отходов за счет их использования при получении теплоизоляционного геополимерного материала». Сотрудниками лаборатории - Фандой Анной, Яценко Александром, Дарьей Извариной и Андреем Чумаковым были защищены кандидатские диссертации.

Реализована стажировка аспирантов, инженеров лаборатории - Новикова Юрия и Ткаченко Вадима в Индийском технологическом институте Индора (г. Индор, Республика Индия), в период с 10 сентября по 12 октября 2024 года.

Проведены маркетинговые исследования вспененных геополимеров на основе отходов топливной энергетики» выполнен поиск потенциальных потребителей разрабатываемой продукции.

Разработаны и прочитаны 8 лекций ведущим ученым Чаудхари С. и членами лаборатории «Рециклинг отходов топливной энергетики»:

1. Утилизация отходов добычи нефти в технологии керамических пропантов (лектор Е.А. Яценко);
2. Применение отходов алюминиевого производства для получения клинкерной керамики (лектор Н.Д. Яценко);
3. Математическое моделирование матералов и процессов в экологии (лектор А.С. Каспржицкий);
4. Компьютерный дизайн углеродно-нейтральных материалов (лектор А.С. Каспржицкий)
5. Перспективные материалы для водородной энергетики, в том числе с применением промышленных отходов (лектор Б.М. Гольцман);
6. Использование отходов энергетики при синтезе стеклоэмлевых покрытий для защиты металлов (лектор А.В. Рябова);
7. Использование переработанных нерудных материалов в строительстве: шаг к строительству без отходов (лектор Чаудхари С.);
8. Сборные железобетонные конструкции и сборные конструкции для минимизации отходов в строительстве (лектор С. Чаудхари).

С 27 мая по 1 июня 2024 года на базе лаборатории «Рециклинг отходов топливной энергетики» Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова была проведена международная научная школа «Zero Waste. Опубликован сборник докладов, представленных в рамках проводимой научной школы.