AP23489432 – Қазақстандағы марганец кендерін байыту қалдықтарына негізделген жаңа конверсиялық коррозияға қарсы жабындар
Мақсаты – Қазақстан кен орындарының марганец рудаларын байыту қалдықтарын фосфаттау ерітінділеріне және коррозияға қарсы жабындарға қайта өңдеудің жаңа технологиялық шешімдерін әзірлеу.
Жобаның өзектілігі: Тау-кен өндірісі қалдықтарын қайта өңдеу мәселесі Қазақстан үшін ғана емес, басқа елдер үшін де өзекті болып табылады. Республикада жыл сайын миллиондаған тонна пайдалы қазбалар өндіріледі, олардың едәуір бөлігі кәдеге жаратылмай, үлкен аумақтарды алып, қоршаған ортаны ластайды. Бұл қалдықтар техногендік минералдық түзілімдер болып табылады және оларды фосфаттаушы ерітінділер алу үшін пайдаланып, болат конструкциялар мен құбырлардың бетінде коррозияға қарсы жабындар жасауға болады. Ұсынылып отырған әзірлеменің ерекшелігі – конверсиялық жабындар алу үшін Қазақстандағы марганец кендерін байыту қалдықтарын шикізат ретінде қолдану. Жобаның теориялық негізін өнеркәсіптік қалдықтар негізінде антикоррозиялық жабындар жасау саласындағы отандық және шетелдік ғалымдардың еңбектері құрайды. Жоба аясында қалдықтардың химиялық және минералдық құрамын, марганец фосфаттарын шаймалау шарттарын, сондай-ақ жабындарды қалыптастыру параметрлерін эксперименттік түрде зерттеу қарастырылған. Сонымен қатар, процестің тиімділігін арттыру үшін фосфаттау технологиялары мен құрамдарын оңтайландыру жоспарланған. Күтілетін нәтижелер шикізат базасын кеңейтіп, ғылыми зерттеулердің бәсекеге қабілеттілігін арттыруға және патенттермен қорғалатын жаңа зияткерлік меншік объектілерін құруға мүмкіндік береді.
Ғылыми жетекші: Техникалық ғылымдар кандидаты, Қауымдастырылған профессор, Кубекова Шолпан Накишбековна
Күтілетін және қол жеткізілген нәтижелер: Жайрем және Борлы кен орындарындағы марганец кендерін байыту қалдықтарының заттық және минералдық құрамы заманауи физика-химиялық талдау әдістері (РФА, ИҚС, электронды-зондтық талдау) арқылы зерттелді, ал элементтік құрамы Rigaku NEX CG II спектрометрінде қосымша анықталды. Таңдап алынған үлгілер марганец фосфаттарын шаймалау шарттарын фосфор қышқылының концентрациясына (10–40%), қатты-сұйық қатынасына (1:5–1:100), температураға (20–75 °C) және процесс уақытына (1–6 сағат) тәуелді зерттеу үшін қолданылды. Фосфаттау процесінің рецептуралық-технологиялық параметрлерінің конверсиялық марганец-фосфатты жабындардың микроструктурасы мен коррозияға төзімділігіне әсері зерттелді. Фосфаттаушы ерітінділерді алудың оңтайлы шарттары ретінде 10% H₃PO₄, Қ:С = 1:25, бөлме температурасы және 120 минут шаймалау уақыты анықталды, ал Ст3 болатты фосфаттаудың оңтайлы параметрлері 85 °C және 60 минутты құрайды. Осы жағдайларда жабындардың коррозияға төзімділігі 318±5 секундқа жетеді, бұл «Мажеф» тұзы негізіндегі ерітіндідегі жабындарға қарағанда 1,5 есе жоғары. Электрохимиялық зерттеулер Алтын-Шоко кен орны қалдықтары негізіндегі жабындардың қорғаныс дәрежесі 91,4%, Жайрем үшін — 58,3%, ал «Мажеф» ерітіндісі үшін 30,6%-дан аспайтынын көрсетті. Электрохимиялық импеданстық спектроскопия нәтижелері бойынша заряд тасымалдау кедергісі қалдықтар негізіндегі жабындар үшін 2348 Ом-ға дейін артатыны, ал «Мажеф» үшін 2037 Ом және жабынсыз үлгі үшін 1532 Ом екені анықталды. Алынған жабындардың тығыз кристалдық құрылымы, біркелкі құрамы (Fe, Ca, Mn, P) және қалыңдығы 11,11±14,14 мкм екені анықталып, бұл «Мажеф» негізіндегі жабындардан айтарлықтай жоғары. Гравиметриялық зерттеулер көрсеткендей, қалдықтар негізіндегі жабындардың массалық жоғалуы алғашқы 4 тәулікте 30%-ға төмен және 8 тәулікке дейін өзгеріссіз сақталады, бұл олардың су ортасына жоғары төзімділігін көрсетеді. Жоба нәтижесінде Web of Science/Scopus (Q1–Q3) базаларында индекстелген 2 халықаралық мақала, 1 отандық мақала жарияланды, сондай-ақ Kubekova et al. (2025) жұмысы (98 процентиль) жарық көрді, бұл алынған нәтижелердің ғылыми жаңалығы мен практикалық маңыздылығын дәлелдейді.
Жарияланымдар тізімі
- Kubekova Sh.N., Kapralova V.I., Raimbekova A.S., Dalbanbay A., Kuli Zh., Ibragimov A.B., Mukhanov A. Phosphating of carbon steel in solutions based on technogenic raw materials // ES Materials and Manufacturing. – 2025. – Vol. 30. – P. 1765. – DOI: https://doi.org/10.30919/mm1765
- Kubekova Sh.N., Kapralova V.I., Raimbekova A.S., Motovilov I.Yu., Ibraimova G.T., Ihsan N.A., Kuznetsov V.E. Investigation of possibility of manganese ore concentration wastes involvement in inorganic materials production // Chemical Journal of Kazakhstan. – 2024. – Vol. 4, No. 88. – P. 46–56. – DOI: https://doi.org/10.51580/2024-4.2710-1185.47