Докторант - Фазообразуване, кристални и аморфни материали при ИФХ – БАН

ПРОЕКТ за редовна докторантура

ТЕМА:

НОВИ КЕРАМИЧНИ МАТЕРИАЛИ ПОЛУЧЕНИ ПРИ ИЗПОЛЗВАНЕ НА ВИСОК ПРОЦЕНТ ПРОМИШЛЕНИ ОТПАДЪЦИ

Професионално направление: 4.2 Химически науки (докторска програма Физикохимия)

Научни ръководители: Проф. Александър Караманов
Секция: Фазообразуване, кристални и аморфни материали при ИФХ – БАН

ОБОСНОВКА:
Според данни, публикувани от "Евростат", България е страната с най-голямо количество индустриални отпадъци в Европа, като отчетената стойност (~ 20 тона годишно на глава от населението) е 9-10 пъти по-висока от средната за ЕС. Значителна част от тези отпадъци могат да бъдат класифицирани като неинертни или дори опасни. В случай на подходящ химичен и фазов състав на индустриалния отпадък той може да се разглежда като потенциална суровина за производство на различни видове керамични материали (като теракота, клинкерни тухли, строителни тухли и др.). Това дава възможности за рециклиране на големи обеми, за намаляване на количеството на използваните традиционни суровини, както и на транспортните и енергийни разходи.

Много изследователски групи по света работят по тази тематика, като изследванията и внедряванията основно се базират на добавянето на 5-25 тегловни процента промишлен отпадък в изходната шахтата на керамиката, което гарантира химичен и фазов състав подобен на традиционните облицовъчни керамики, подобен режим на изпичане и съпоставими свойства.

В ИФХ-БАН от няколко години се работи с принципно нови състави, съдържащи основно 50-70 тегловни % индустриален отпадък и 20-40 % пластични глини. По този начин могат да се имобилизират много по–големи количества промишлени отпадъци и се елиминира използването на скъпите фелдшпатни топители. Актуалността на този подход се потвърждава от получената през май 2018 г. награда от БТПП и БАН за "Най-добър иновативен проект". Част от получените резултати са получени в сътрудничество с колеги от Университета на Модена – Италия.

При тези нови керамики се изисква определянето на специфичен режим на термообработка, който да осигури минимална или нулева водопоглъщаемост, повишена кристалност и подобрени експлоатационни показатели. За целта са необходими задълбочени изследвания на процесите на фазообразуване, топене и ре-кристализация, протичащи при термообработката.

В рамките на дисертацията се предвижда да се задълбочат започнатите вече изследвания, като работната програма ще е свързана основно с богати на железни оксиди промишлени отпадъци. Очаква се това да доведе до по-ниски температури на спичане и съкратени времена за кристализация. Като възможни основни суровини вероятно ще се използват промишлени отпадъци от „Аурубис“ – Пирдоп, КЦМ – Пловдив и/или пепели от изгаряне на RDF. При работата по дисертация ще се използва разнообразна научна апаратура, която е на разположение в лабораториите на Института. Основните експериментални резултати ще се получават при съчетаване на данни от оптична дилатометрия с кристализационни ДТА криви. Предвиждат се и прецизни измервания на порьозността в образците с газова пикнометрия и с компютърна рентгенова томография. Друга част от изследователската работа ще се провежда с електронна микроскопия и рентгеноструктурен анализ.

При желание от страна на докторанта ще се осигурят възможности да се кандидатства и за допълнително форми на финансиране. Възможно е той да работи и по дейности, свързани с работата на Центъра по Компетентност „Чисти технологии за устойчива околна среда – води, отпадъци, енергия за кръгова икономика“ (проект BG05M2OP001-1.002-0019), което също би осигурило допълнително заплащане.

Потенциалните кандидати за докторантура са магистри от специалностите химия или физика. Крайният срок за подаване на документи в канцеларията на ИФХ-БАН е 11.10.2019 г.