В рамках реализации Целевой научно-технической программы ВКГТУ им. Д. Серикбаева, ориентированной на разработку новых видов продукции для производства на ведущих промышленных предприятиях Восточно-Казахстанской области сформированы следующие 7 подпрограмм:

1-подпрограмма: «Разработка технологии производства сверхпроводящего провода для МРТ», руководитель – Плотников С.В.;

Цель: Разработка технологии изготовления сверхпроводящего провода для производства магнитно-резонансных томографов (МРТ).

Задачи:

- Разработка технологии получения гомогенных заготовок сплава ниобий-титан для изготовления сверхпроводников;

- Выбор необходимых характеристик сверхпроводящего провода, разработка конструкции сверхпроводящего провода, технологии его изготовления.

«Разработка технологии и изготовление образцов сверхпроводящего провода для магниторезонансных томографов»

2-подпрограмма: «Разработка технологии производства изделий медицинского назначения из тантала и ниобия», руководитель – Плотников С.В.;

Цель: Разработка технологии производства медицинских имплантатов из тантала и ниобия.

Задачи:

- Разработка технологии получения гомогенных заготовок сплава с необходимыми механическими характеристиками;

- Разработка технологии производства имплантатов, в т.ч. аддитивным методом;

- Изготовление опытных образцов имплантатов;

- Испытание образцов имплантатов (механические, гигиенические, доклинические).

Совместно с АО «УМЗ» разработана Дорожная карта реализации данных подпрограмм, содержащая следующие основные этапы:

- Маркетинговое исследование рынка;

- Разработка технологии получения:

- Гомогенных заготовок сплава ниобий-титан

- СП провода

- Отработка технологии, изготовление опытных образцов;

- Испытания образцов;

- Принятие решения о реализации проекта в промышленном масштабе

«Разработка технологий производства имплантатов из тантала и танталсодержащих сплавов», «Выпуск титановой продукции для дальнейшего использования в медицине»

3-подпрограмма: «Развитие технологии атмосферного выщелачивания низкосортного минерального и техногенного сырья с использованием опытно-промышленной  установки «ГИДРОПОЛИМЕТ», руководитель – Оналбаева Ж.С.;

Цель: Исследование и разработка способа переработки низкокачественного минерального и техногенного сырья, обеспечивающего повышение экологичности металлургического производства за счет применения эффективных методов нанотехнологий.

Задачи:

- проведение физико-химических исследований процесса очистки растворов, полученных при атмосферном выщелачивании низкокачественных цинковых концентратов на первой части опытной установки Гидрополимет, их фильтрации и электролиза;

- проведение лабораторных испытаний (на модельных растворах) исследуемой технологической цепочки – очистка растворов – фильтрация растворов – электролиз;

- проведение лабораторных испытаний (на промышленных растворах в г. Риддере) исследуемой технологической цепочки – очистка растворов – фильтрация растворов – электролиз;

- выдача научных рекомендаций и исходных данных для создания второй части опытной установки Гидрополимет для ТОО «Казцинк»

«Развитие технологии атмосферного выщелачивания низкосортного минерального и техногенного сырья с использованием опытно-промышленной установки «ГИДРОПОЛИМЕТ»

4-подпрограмма: «Модернизация пирометаллургических процессов получения свинца и цинка на ТОО «Казцинк», руководитель – Куленова Н.А.;

Цель: Проведение исследований, ориентированных на повышение экологической безопасности производства свинца и цинка  на основе внедрения энергосберегающих технологических процессов, позволяющих снизить выброс парниковых газов.

Задачи:

- проведение научных исследований и выдача рекомендаций по модернизации пирометаллургических процессов предприятия ТОО «Казцинк», направленные на повышение энергоэффективности на свинцовом и цинковом производствах и снижение выбросов парниковых газов;

- проведение численных исследований технологии грануляции исследуемых расплавов;

- разработка математической модели установки грануляции металлургических расплавов;

- создание лабораторного образца гранулятора металлургических расплавов.

По результатам данных НИОКР в дальнейшем предполагается:

• Снижение энергоемкости пирометаллургических процессов свинцово-цинкового производства на 4-8% за счет реализации принципа рециркуляции повышение экологичности производства.

• Снижение выбросов парниковых газов в атмосферу.

• Создание лабораторного образца гранулятора шлаковых расплавов.

«Модернизация пирометаллургических процессов получения свинца и цинка на ТОО «Казцинк»

5-подпрограмма: «Выпуск титановой продукции для нефтегазовой отрасли», руководитель – Миргородский С.И.;

Цель: разработка технологии получения титановой продукции для нефтегазовой и нефтехимической отрасли.

Задачи: выбор номенклатуры сплавов, выбор компонентов титановых порошков для напыления, разработка технологии покрытия, анализ технологий изготовления продукции, создание опытно-исследовательского участка, выпуск опытных образцов, разработка ТЭО.

«Выпуск титановой продукции для нефтегазовой отрасли»

6-подпрограмма: «Выпуск титановой продукции для дальнейшего использования в медицине», руководитель – Бакланова О.Е.;

Цель: Разработка технологий производства из титана и его сплавов отечественного производства  медицинских имплантатов для внедрения  на  АО «УК ТМК».

Задачи: решить  региональные   проблемы и  обеспечить устойчивый рост экономического развития Восточного Казахстана, а также повысить технологический уровень предприятия и поддержать позиции технологического лидера в  металлургической отрасли.

«Разработка технологий производства имплантатов из тантала и танталсодержащих сплавов», «Выпуск титановой продукции для дальнейшего использования в медицине»

7-подпрограмма: «Разработка технологии утилизации отходов хлорного производства АО «УК ТМК» с получением новых видов продукции», руководитель – Куленова Н.А.

Цель: Проведение исследований, направленных на  повышение экологичности титано-магниевого производства за счет применения более эффективных технологических приемов переработки отходов.

Задачи:

- проведение физико-химических исследований лежалых и текущих технологических отходов;

- проведение анализа условий формирования промышленных сточных вод и технологий их обезвреживания;

- получение минеральных загрязнений в твердом виде, что удобно при их утилизации, транспортировке, а также при захоронении с использованием методов центрифугирования и выпаривания промстоков в вакууме при низких температурах;

- установление принципиальной возможности использования шлама в качестве техногенного сырья для производства технических продуктов и строительных материалов на основе изучения его состава и свойств.

«Разработка технологии утилизации отходов титано-магниевого производства»

Для успешной реализации подпрограмм ПЦФ: 1) «Разработка технологии производства изделий медицинского назначения из тантала и ниобия» сделано следующее:

1. Создан научно-производственный комплекс «Прототипирование и обработка материалов», оснащёный: 3Д принтером Concept Lazer; системой неразрушающего оптического контроля (3D сканер), Универсальной испытательной машиной AG-X PLUS.
2. Между университетом и КазНИИ травматологии и ортопедии подписан договор о сотрудничестве, по итогам совместной работы определён перечень 11-ти имплантатов, наиболее востребованных на рынке Казахстана.
3. Освоены технологии разработки цифровых моделей и рабочих чертежей отобранных имплантатов.
4. Отработана технология изготовления аддитивным методом прототипов из нержавеющей стали (межтелевого кейджа для позвоночника, модифицированного КазНИИТО), осваивается технология изготовления прототипов из титанового порошка.
5. Совместно АО «УМЗ» получены опытные образцы абсолютно биосовместимого сплава Ti-Nb-Ta, который в будущем заменит титановый сплав Grade 5.
6. Образцы сплава Ti-Nb-Ta направлены в КазНИИТО и Институт Травматологии и ортопедии (г. Новосибирск) для проведения доклинических испытаний.

Ожидаемые результаты: Разработка технологии получения гомогенных заготовок сплава с необходимыми механическими характеристиками; Исследование био-механических свойств разработанного сплава; Разработка технологии сканирования костных материалов с последующим построением трехмерной высоко текстурированной модели; Изготовление опытных образцов имплантатов с заданными структурами, свойствами и их клинические испытания.

По подпрограмме 2) «Выпуск титановой продукции для дальнейшего использования в медицине»:

1. В 2017 году были закуплены фрезерный станок с ЧПУ DMU 50 и сверхточный высокопроизводительный токарно-фрезерный обрабатывающий станок CTX 510 Ecoline. Оборудование позволяет разрабатывать чертежи, изготавливать образцы медицинских имплантатов с использованием аддитивных технологий и механической обработки, проводить контроль качества имплантатов.
2. В 2018 году было приобретено Абразивоструйное оборудование.
3. Осуществляется приобретение необходимых инструментов и расходных материалов: заготовки из титанового медицинского сплава Grade 5, титановая проволока, порошки, токарные резцы, фрезы, охлаждающие жидкости, компоненты для синтеза гидроксиапатита и т.п.
4. Для освоения технологии изготовления имплантатов изучается международный опыт: осуществлёны визиты в Инновационный медико-технологический центр в г. Новосибирске, на завод по производству специализированных имплантатов и инструментов для ортопедии и травматологии ChM (Польша).
5. На станках с ЧПУ из алюминия и нержавеющей стали изготовлена головка эндопротеза тазобедренного сустава, разработанного КазНИИТО, осваивается технология изготовления имплантатов из сплава титана Grade 5.

Ожидаемые результаты: Исследование структурно-фазового состава образцов имплантатов и их эксплуатационных свойств: твердости,  износостойкости, коррозионной стойкости; Проведение испытаний механических свойств опытных образцов имплантатов, контроль качества

По подпрограмме3) «Разработка технологии и изготовление образцов сверхпроводящего провода для магниторезонансных томографов»

1. В составе НПК создан сектор контроля качества, оснащённый: универсальной испытательной машиной по исследованию механических свойств, металлографическими микроскопами, трибометром, профилометром.
2. Разработана технология получения сверхпроводящего сплава из титана и ниобия с добавлением иттрия.
3. На базе АО «УМЗ» изготовлен новый сверхпроводящий сплав.
4. Разработана конструкция (расчёт составляющих биметаллической и многожильной сборок) и аппаратурно-технологическая схема изготовления провода.
5. На базе АО «УМЗ» изготовлены опытные образцы, сборка многожильного сверхпроводящего провода, прессование сборки, волочение с промежуточными термообработками, тестирование, очистка, намотка на транспортную катушку, проведен контроль геометрических размеров (диаметра), коэффициента заполнения.
6. Механические свойства исследованы на базе университета.
7. Планируется проведение сертификации провода в независимом международном центре.

По подпрограмме 4) «Развитие технологии атмосферного выщелачивания низкосортного минерального и техногенного сырья с использованием опытно-промышленной установки «ГИДРОПОЛИМЕТ»

1. На базе НПК «Металлургия» создана Лаборатория инновационных технологий добычи и переработки минерального сырья, оснащённая электролизером, позволяющим проводить укрупнённо-лабораторные испытания по получению катодного цинка из растворов после атмосферного выщелачивания низкокачественных цинковых концентратов.
2. Предложен электрохимический способ очистки от примесей загрязнённых сульфатных цинковых растворов, позволяющий:

-    использовать новый реагент для очистки от железа. Образующийся осадок железа может быть использован в качестве полупродукта на предприятиях чёрной металлургии для получения ценной железо-фосфорной лигатуры.

- проводить операцию очистки от меди, никеля и кадмия в непрерывном режиме, не загрязняя раствор посторонними ионами и получать богатые по меди цементные осадки.

1. Планируется проведение лабораторных испытаний исследуемой технологической цепочки (на модельных растворах) – очистка растворов – фильтрация растворов – электролиз.
2. По результатам первых испытаний получен образец металлического цинка.

Ожидаемые результаты: Проведение лабораторных испытаний (на промышленных растворах в Риддере) исследуемой технологической цепочки –очистка растворов – фильтрация растворов – электролиз; Научные рекомендации по использованию данной технологии и исходные данные для создания опытной установки

По подпрограмме 5) «Модернизация пирометаллургических процессов получения свинца и цинка на ТОО «Казцинк»:

1. Разработаны математические модели основных переделов пирометаллургических процессов.
2. На основе созданных моделей выданы рекомендации по снижению углеродсодержащих материалов и выбросов парниковых газов:

- на переделе шахтной плавки на 24-30%;

- на переделе фьюминогования на 19-24%;

- на переделе вельцевания на 30-35%.

3. Планируется   изготовление образца лабораторного гранулятора, позволяющего утилизировать тепло шлаковых расплавов и проведение испытаний.

Ожидаемые результаты: Изготовление образца лабораторного гранулятора и проведение испытаний; Разработка рекомендаций и предложений по модернизации пирометаллургических процессов;

По подпрограмме 6) «Разработка технологии утилизации отходов титаномагниевого производства»:

1. Разработан способ деминерализации промышленных стоков, позволяющий сократить количество твёрдых остатков примерно в 2 раза и способствующий созданию замкнутого водооборота на предприятии.
2. Планируется выполнение исследований по утилизации твёрдой части промышленных стоков, с целью получения минерального порошка, используемого   для изготовления различных строительных материалов.
3. Закуплено необходимое оборудование для организации мелкосерийного производства различных видов строительных плиток и готовится помещение для его организации.

Ожидаемые результаты: Проведение  исследований по утилизации твердой части промышленных стоков для изготовления различных строительных материалов; Разработка научных рекомендаций и предложений по утилизации отходов титано-магниевого производства

По подпрограмме 7) «Выпуск титановой продукции для нефтегазовой отрасли»

1. Исследования выполняются в секторе «Сложной обработки материалов» на фрезерном станке с ЧПУ DMU 50, токарно-фрезерном станке CTX 510 Ecoline, позволяющем производит сверхточные детали. Осуществляется дооснащение Сектора высокоскоростного лазерного напыления.
2. Предложен эффективный метод защиты деталей запорной арматуры от коррозионного и абразивного износа в условиях добычи нефти на юге Казахстана для увеличения срока службы задвижек dy-50.
3. Разработана технология нанесения антикоррозионного покрытия 2 методами: плазменно-дуговая металлизация титаносодержащими составами в регулируемой газовой среде; нанесение и вжигание титаносодержащих паст.
4. Закупаются материалы для нанесения покрытия плазменно-дуговой металлизацией на экспериментальную деталь «седло» для шиберной задвижки dy-50, которая будет установлена и испытана на Усть-Каменогорском заводе промышленной арматуры.
5. Совместно с ТОО «Производственная компания BEST» отрабатывается вопрос о дальнейшей разработке технологии нанесении покрытий и напыления на изделия из промышленной стали для нефтегазовой отрасли.
6. Планируется приобретение вакуумной электропечи сопротивления типа СНВЭ-3.6.3/16 для реализации второго метода покрытия.

Ожидаемые результаты: Разработка технологии нанесения антикоррозийного покрытия; Разработка технологии изготовления продукции для нефтегазовой и нефтехимической отрасли с заданными механическими характеристиками;  увеличение срока службы задвижек dy-50 с 3-месяцев до нескольких лет, что повысит конкурентоспособность продукции УКМЗПА.

О реализации проектов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ