Технология разработки коррозионностойких трубопроводов, выполненных из полимерного, композитного или иного материала для увеличения ресурса эксплуатации тепловых сетей при работе с температурой 150º С при давлении 1,6 МПа и более

1. Наименование проекта: Технология разработки коррозионностойких трубопроводов, выполненных из полимерного, композитного или иного материала для увеличения ресурса эксплуатации тепловых сетей при работе с температурой 150º С при давлении 1,6 МПа и более
2. Цель проекта: Создание нового материала для производства труб транспортировки энергоносителей и тепловых сетей с повышенным сроком эксплуатации, отвечающий техническим требованиям
3. Срок реализации проекта: 3 года (с 2019г.)
4. Научный руководитель: Барахтенко Вячеслав Валерьевич
5. Команда проекта:
   • Сахабутдинова Татьяна Хамитовна, институт недропользования, специализация «Обогащение полезных ископаемых», ОП-17;
   • Тамараева Аминат Хамзатовна, институт недропользования, магистерская программа «утилизация и переработка отходов производства и потребления», ПОмз-19;
   • Щеголева Евгения Александровна, институт недропользования, профиль «охрана окружающей среды и ресурсосбережение», ООСб-19;
   • Константинович Карина Валерьевна, институт недропользования, профиль «охрана окружающей среды и ресурсосбережение», ООСб-19;
   • Титова Алёна Андреевна, институт недропользования, профиль «охрана окружающей среды и ресурсосбережение», ООСб-19.
6. Аннотация проекта:
   Разработка нового долговечного композиционного
   материала для производства трубопроводов тепловых сетей, отвечающего
   необходимым требованиям к подобным материалам: рабочая температура до 150
   градусов Цельсия при давлении 1,6 МПа. Новый композиционный материал будет
   сочетать свойства полимерной матрицы, применяемой для производства труб и
   реакторов в химической промышленности, модифицированной функциональными
   минеральными наполнителями, которые улучшают механические и эксплуатационные
   свойства, а также снижают стоимость готового композита за счет высокой степени
   наполнения до 50  % по массе. Проблему
   создания коррозионностойких композитов для производства труб из широко
   применяемых крупнотоннажных полимеров (поливинилхлорид, полиэтилен,
   полипропилен) можно решить, однако такие композиты не способны выдержать
   рабочие температуры эксплуатации более 80-100 градусов Цельсия. В связи с этим
   будет подобран технологичный полимер для матрицы композита. В настоящий момент
   производят несколько видов таких полимеров. Поскольку не существует полимеров,
   отвечающих всем необходимым требованиям, включающим и стоимость изготовленных
   из них изделий, встает вопрос по их модификации. В качестве недорогих
   модификаторов свойств и снижения стоимости готовых изделий выбраны функциональные
   минеральные дисперсные наполнители на основе отходов промышленности. Среди
   таких наполнителей зола уноса и зольные микросферы - продукт сжигания угля на
   теплоэлектростанциях; пыль, уловленная из печей производства рафинированного
   кремния; вермикулит - продукт добычи и переработки слюды; микрокальцит - отход
   добычи и переработки мрамора. Применение указанных отходов в производстве
   полимерных композиционных  материалов
   строительного и общего назначения показали перспективность. Автором заявки
   совместно с коллективом ранее проведены исследования по изучению свойств,
   составов и безопасности данных отходов для производства композитов и анализу
   эффективности самих получаемых композитов. Также в ходе реализации проекта
   планируются исследования по поиску других наполнителей из промышленных отходов.
   В результате совместного применения высокоэффективной полимерной матрицы и
   дешевого функционального наполнителя будет получен композит, отвечающий всем
   необходимым техническим требованиям для изготовления трубопроводов и являющийся
   при этом конкурентоспособным по цене. Немаловажным при создании таких
   композитов будет экологический аспект, так как популяризация использования
   безопасных инертных минеральных отходов в крупнотоннажных композитах снизит
   антропогенное воздействие на окружающую среду за счет уменьшения площадей под
   отвалы и шламохранилища, а также уменьшит объемы используемых добываемых из
   недр нерудных материалов, применяемых в качестве наполнителей. Вместе с этим
   рациональное использование техногенных материалов снизит плату за негативное
   воздействие на окружающую среду промышленных предприятий.
7. Перечень подразделений ФГБОУ ВО «ИРНИТУ», задействованных в реализации проекта:
   • Кафедра обогащения полезных ископаемых и охраны окружающей среды им. С.Б.Леонова
8. Перечень публикаций по проекту:
   • Утилизация отходов добычи мрамора в производстве строительных материалов. Кочнева А.В., Толмачева Н.А., Зелинская Е.В., Бурдонов А.Е., Барахтенко В.В. Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 11. С. 10-14.
   • Переработка пылей электросталеплавильного производства с целью получения композиционных материалов. Барахтенко В.В., Бурдонов А.Е., Зелинская Е.В. Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 11. С. 20-24.
   • Технология получения композиционных материалов на основе фенолформальдегидных олигомеров и отходов теплоэнергетики. Бурдонов А.Е., Барахтенко В.В., Зелинская Е.В. Экология и промышленность России. 2018. Т. 22. № 12. С. 22-27.
   • Оценка эффективности применения промышленных отходов в качестве наполнителя поливинилхлоридных композиций. Барахтенко В.В., Бурдонов А.Е., Зелинская Е.В. Строительство и реконструкция. 2018. № 6 (80). С. 74-84.
   • Waste-based construction materials. Zelinskaya E.V., Tolmacheva N.A., Barakhtenko V.V., Burdonov A.E., Garashchenko N.E., Garashchenko A.A. International Journal of Engineering Research in Africa. 2019. Т. 41. С. 88-102.
   • Анализ эффективности применения золы теплоэлектростанций и зольных алюмосиликатных микросфер в качестве наполнителя поливинилхлоридных композиций. Барахтенко В.В., Бурдонов А.Е., Зелинская Е.В. Научный журнал строительства и архитектуры. 2020. № 1 (57). С. 30-41.
   • Analysis of the efficiency of using ash of heat electric stations and ash aluminosilicate microspheres as a filler of polyvinyl chloride compositions. Barakhtenko V.V., Burdonov A.E., Zelinskaya E.V. Russian Journal of Building Construction and Architecture (На текущий момент публикации находятся в издательстве)
   • Method of metallurgical production waste processing. Barakhtenko V.V. "Solid State Phenomena" издательство Trans Tech Publications Ltd (На текущий момент публикации находятся в издательстве)

9. Перечень объектов интеллектуальной собственности по проекту:
   • Свидетельство о регистрации базы данных № RU 2018621526 от 27.09.2018 «База данных видов отходов и технологий обращения»
   • Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № RU 2018663553 от 30.10.2018 «Система для оценки влияния использованного сырья при создании строительных материалов на их эксплуатационные свойства».
   • Патент на изобретение № RU 2718788 от 14.04.2020 «Композиция для получения теплоизоляционных скорлуп»
   • Патент на изобретение № RU 2469976 от 20.12.2012 «Способ утилизации отходов с получением огнестойкого строительного материала и композиция для получения огнестойкого строительного материала».
   • Патент на изобретение № RU 2584538 от 20.05.2016 «Композиция для получения теплоизоляционного материала»
   • Патент на промышленный образец № RU 120160 «Фигурный профиль облицовочный» от 19.06.2020
   • Подана заявка на выдачу патента на изобретение «Композиция для получения огнестойкого строительного материала при утилизации отходов», Заявка № 2019143998/03(085160), Дата подачи заявки 26.12.2019
   
   
10. Участие в мероприятиях, связанных с реализацией проекта:

    Конференции:

    • Сентябрь-декабрь 2019 г. - участие в проектной команде бизнес-акселератора ИРНИТУ. «Технология разработки коррозионностойких трубопроводов, выполненных из полимерного, композитного или иного материала для увеличения ресурса эксплуатации тепловых сетей при работе с температурой 150º С при давлении 1,6 МПа и более.». Тамараева А.Х., Щеголева Е.А., Цыренова Е.Ю., Комадова А.Е., Николаева К.Э., Трофимова И.Р., Титова А.А., – команда проекта, рук. Барахтенко В.В. (сертификат участника). 
      http://www.istu.edu/news/51805/
    • Октябрь 2019 г. – участие во  2-ой Международной научно-практической конференции «Композиционные материалы и конструкции в современном строительстве FIBROMIХ-2019». ФГБОУ ВО «СПбГАСУ», Санкт-Петербург 16-18 октября 2019 г.
      https://baltimix.ru/fibromix2019/
    • Октябрь 2018 г.– участие в  1-ой Международной научно-практической конференции «Композиционные материалы и конструкции в современном строительстве FIBROMIХ-2019». ФГБОУ ВО «СПбГАСУ», Санкт-Петербург 10-12 октября 2018 г. 
      https://baltimix.ru/fibromix/

    Конкурсы грантов:

    • Государственное задание Минобрнауки Россиив сфере научной деятельности ГЗ № 5.11496.2018/11.12 «Создание новых композиционных полимерно-минеральных сверхпрочных материалов для производства широкого спектра продукции», 2018-2019.
11. Используемое научное оборудование: Экструзионная линия SJZ-55/110 +YF300, производительность 100кг/час с применением двухшнекового экструдера; смеситель двухстадийный SRL-Z100/200; дробилка ножевая серии HSS; чиллер НС 10 АСI (охладитель), термопластавтомат МиниТПА-100
12. Результаты проекта:

    За 1 год выполнения проекта авторским коллективом опубликованы статьи в иностранных журналах.

    Публикация Scopus (Q2) - WASTE-BASED CONSTRUCTION MATERIALS. Zelinskaya E.V., Tolmacheva N.A., Barakhtenko V.V., Burdonov A.E., Garashchenko N.E., Garashchenko A.A. International Journal of Engineering Research in Africa. 2019. Т. 41. С. 88-102.

13. Информация в СМИ по проекту:
    • http://www.istu.edu/news/24234/?lang=rus
    • http://www.istu.edu/news/51805/
    • https://vk.com/public186176446?w=wall-186176446_37