AP23489432 – Новые конверсионные антикоррозионные покрытия на основе отходов обогащения марганцевых руд Казахстана
Цель – Разработка новых технологических решений по переработке отходов обогащения марганцевых руд казахстанских месторождений на фосфатирующие растворы и конверсионные антикоррозионные покрытия.
Актуальность: Проблема переработки отходов горнодобывающей промышленности актуальна как для Казахстана, так и для других стран. В Республике ежегодно добываются миллионы тонн полезных ископаемых, значительная часть которых не утилизируется, а складируется, занимая большие территории и загрязняя окружающую среду. Эти отходы представляют собой техногенные минеральные образования, которые могут быть использованы для получения фосфатирующих растворов с целью формирования антикоррозионных покрытий. Предлагаемая разработка отличается использованием отходов обогащения марганцевых руд Казахстана в качестве сырья для создания конверсионных покрытий. Теоретической основой проекта являются исследования отечественных и зарубежных ученых в области антикоррозионных покрытий на основе промышленных отходов. В рамках проекта предусматривается экспериментальное изучение химического и минерального состава отходов, условий выщелачивания фосфатов марганца, а также параметров формирования покрытий. Также планируется оптимизация рецептур и технологий фосфатирования для повышения эффективности процесса. Ожидаемые результаты позволят расширить сырьевую базу, повысить конкурентоспособность научных разработок и создать новую интеллектуальную собственность, защищенную патентами.
Научный руководитель: Кандидат технических наук, Ассоциированный профессор, Кубекова Шолпан Накишбековна
Ожидаемые и достигнутые результаты: Исследованы вещественный и минеральный состав отходов обогащения марганцевых руд месторождений Жайрем и Борлы с использованием современных физико-химических методов анализа (РФА, ИКС, электронно-зондовый анализ), при этом элементный состав дополнительно изучен на спектрометре Rigaku NEX CG II. Отобранные образцы использованы для изучения условий выщелачивания фосфатов марганца в зависимости от концентрации фосфорной кислоты (10–40%), соотношения Т:Ж (1:5–1:100), температуры (20–75 °C) и времени процесса (1–6 часов). Изучено влияние рецептурно-технологических параметров фосфатирования на микроструктуру и коррозионную стойкость конверсионных марганец-фосфатных покрытий. Установлено, что оптимальными условиями получения фосфатирующих растворов являются 10% H₃PO₄, Т:Ж = 1:25, комнатная температура и время выщелачивания 120 минут, а оптимальные параметры фосфатирования стали Ст3 составляют 85 °C и 60 минут. При этих условиях коррозионная стойкость покрытий достигает 318±5 сек, что в 1,5 раза выше по сравнению с раствором на основе соли Мажеф. Электрохимические исследования показали, что степень защиты покрытий на основе отходов месторождения Алтын-Шоко достигает 91,4%, для Жайрем — 58,3%, тогда как для раствора Мажеф — не более 30,6%. Метод электрохимической импедансной спектроскопии подтвердил повышение сопротивления переносу заряда до 2348 Ом для покрытий на основе отходов по сравнению с 2037 Ом для Мажеф и 1532 Ом для образца без покрытия. Установлено, что полученные покрытия имеют плотную кристаллическую структуру, равномерный состав (Fe, Ca, Mn, P) и толщину 11,11±14,14 мкм, что значительно превышает характеристики покрытий, сформированных в растворе Мажеф. Гравиметрические исследования показали, что потеря массы покрытий на основе отходов на 30% ниже в первые 4 суток и практически отсутствует при увеличении времени до 8 суток, что свидетельствует о высокой устойчивости в водной среде. По результатам проекта опубликованы 2 статьи в международных журналах (Q1–Q3, WoS/Scopus), 1 статья в отечественном издании, а также работа Kubekova et al. (2025) с высоким процентилем (98), что подтверждает научную новизну и практическую значимость полученных результатов.
Список публикаций с ссылками на них
- 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