Секрет "идеального" кирпича знают в Институте физики Казанского университета.

Во всем мире остро стоит проблема утилизации и переработки промышленных отходов. Республика Татарстан не стала исключением, ведь на ее заводах ежегодно образуется около 3 млн. тонн отходов производств. Настоящая система обращения с отходами в республике основана, в основном, на захоронении их на полигонах и складировании на специальных объектах, что негативно сказывается на качестве жизни населения. Оптимальным решением проблемы может стать вторичное использование промышленных отходов на предприятиях. Это позволит не только урегулировать экологические вопросы, возникающие в процессе производства, но и сэкономить природные ресурсы.
Теме вторичного использования отходов в технологии производства керамических изделий посвящена научная работа студентки 4 курса Института физики казанского университета Регины Арискиной.
Регина 2 года работала с группой студентов при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках Субсидии по постановлению Правительства России в проекте "Керамика-218-2014". Вместе с друзьями она выполняла функции лаборантов.
В лаборатории "Керамики" ведутся исследования влияния техногенных (отходы стекловолокна, нефтяные отходы, отход магнезита и др.), природных добавок (цеолиты, трепел, диатомит и др.), нанотрубок на керамические изделия из глин РТ, познаются физико-химические основы образования цвета керамики. Здесь студенты занимаются решением проблем кирпичных заводов: вопросами оптимизации производственных процессов и цветообразования.
Основные направления научных исследований, проводимые в лаборатории, связаны с разработкой технологии управляемого синтеза, получением строительных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами - прочностными, теплопроводящими, эстетическими. Научный руководитель работы Регины Альмир Максумович Салахов – кандидат технических наук, заслуженный строитель республики Татарстан, лауреат премии правительства РФ в области науки и техники.
Согласно концепции долгосрочного развития Российской Федерации на период до 2020 г. одним из главных направлений обеспечения экологической безопасности является экология производства. С каждым годом все больший приоритет отдается снижению энергоемкости и материалоемкости с помощью внедрения наилучших доступных технологий. С другой стороны, это представляет собой достаточно сложный и длительный процесс.
Проблеме утилизации промышленных отходов посвящено значительное количество работ российских и зарубежных ученых. Однако, информация об использовании промышленных отходов завода им. А. М. Горького в г. Зеленодольск в литературе ранее не освещалась.
Ежегодно на судостроительном заводе им. А. М. Горького в г. Зеленодольске образуется свыше 1 тысячи тонн отхода магнезита, что представляет серьезную проблему для его утилизации. Решением проблемы утилизации может стать его вторичное использование в технологии производства керамических изделий. Но не все отходы еще исследованы и могут применяться в промышленности повторно.
В студенческой научной работе Регины проведен анализ отхода магнезита, выявлен его качественный и количественный состав. Исследовано влияние добавок из данного отхода на следующие типы глин: легкоплавкая глина Алексеевского месторождения, тугоплавкая глина Новоорского месторождения, глина Салмановского месторождения с высоким содержание карбонатов. Проведены испытания в идентичных условиях с добавкой чистого оксида магния, однако положительных результатов выявлено не было. Модификация отходов магнезита глин Новоорского и Салмановского месторождений также не привела к улучшению характеристик полученных образцов.
В процессе исследования применялись методы рентгенофазового анализа (дифрактометр XRD-7000S (Shimadzu, Япония), дифрактометр D2 Phaser (Брукер, Германия)), электронной микроскопией (микроскоп EVO-50XVP), измерением основных физико-механических характеристик (пресс ПМГ-500 МГК 4 СКБ, Стройприбор, Россия и др.).
На сканирующем электронном микроскопе "EVO-50" автором были изучены состав и структура отхода. Замечены неоднородность, рыхлость и неустойчивость образований, которые рассматриваются как многокомпонентные, объединяются и образуют конгломераты.
Предварительно глина подвергалась диспергированию в сухом виде. Затем материал модифицировали отходом магнезита с разными массовыми долями от общей массы и составили сырьевые смеси, которые тщательно усредняли в сухом виде. После затворения водой рабочая влажность исходных масс составила 10%. Сырец приготовляли путем компрессионного (15 МПа) формования.
Отформованные образцы выдерживали в естественных условиях в течение суток, а затем проводили обжиг при температуре 1050°С-1150°С с шагом 50°С в муфельной печи LOIP LF-7/13, время обжига - 4 часа.
В результате проведенных исследований установлена целесообразность использования добавок из отхода магнезита в интервале 2-5% от общей массы в составах керамических масс из глины Алексеевского месторождения для производства высокопрочной керамики, что в сочетании с легкоплавкими глинистыми материалами обеспечивает полноту и равномерность спекания при температуре 1150°С.
Исследовательские наработки уже отправлены на промышленные производства. В декабре 2016 года Регина Арискина подала заявку на патент "Керамическая масса для изготовления клинкерного кирпича". Регина также стала лауреатом в номинации "Интеллект года ИФ". В конце 2016 года был сформирован первый в России студенческий научный отряд "КерамТех"", который возглавила студентка Института физики. Его бойцы или участники выполняют научно-исследовательские работы производственного характера. Цель: решение производственных проблем предприятий, например, оптимизация производственного процесса и внедрение инноваций на предприятиях с помощью современного оборудования. Наша героиня выиграла в прошлом году и конкурс на соискание именных стипендий мэра Казани.