ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Организация серийного производства кордиеритовой керамики»

Рекомендуемая область пременения

Важнейшей областью применения является электротехника. Здесь кордиеритовая керамика находит применение как материал для термостойких деталей в тепловых приборах. Возможно производство высоковольтных выключателей, несущих деталей для электропечей, различного рода нагревателей.
В высокочастотной технике малые температурные расширения кордиеритовых масс выгодны для термостабильных конструкций колебательных контуров, катушек.
Производство кордиеритовой керамики распространяется, прежде всего, на производство огнеупорной посуды, которая может нагреваться прямо на открытом огне. Материалы для литейных форм, теплообменники, материалы для зеркал в лазерной технике, поддоны, подставки для фарфорофаянсовой промышленности, коррозионно-устойчивые материалы для химического оборудования - все это возможно изготовить на основе кордиерита.
Синтезированная пористая кордиеритовая керамика находит широкое применение при изготовлении каталитических конверторов в автомобильной промышленности Использование каталитических систем для нейтрализации отработанных газов автотранспортных средств в данное время является актуальным.

Назначение, цели и задачи проекта

Целью проекта является создание промышленного производства кордиеритовой керамики на основе сырья и побочных продуктов промышленных предприятий Красноярского края и вывод на региональный, а также на Российский рынок, альтернативной высококачественной кордиеритовой керамики, синтезированной на основе сырья Сибирского региона.

Проект направлен на решение следующих задач:

· Использование местных сырьевых источников для создания новой продукции;

· Разработка технологии производства изделий для использования на различных предприятиях региона.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В настоящее время строительная индустрия, предприятия испытывают потребность в керамических материалах дешевых и высококачественных. Каждое предприятие решает свои проблемы самостоятельно, в зависимости от сохранившихся связей, наличия квалифицированного персонала служб снабжения и маркетинга.

Для современной России проблема обеспечения глинистыми высококачественными минералами обострилась в связи с тем, что разрыв экономических связей, существовавших в СССР, в частности с Украиной, на территории которой сосредоточены основные месторождения качественного глинистого сырья, привел многие керамические заводы на грань полной остановки. Несмотря на то, что в последние годы Украина возобновила поставки глинистых минералов, цены на них возросли настолько, что производство многих видов керамической продукции стало нерентабельным в условиях конкуренции с поставщиками подобной продукции из стран Европы и Азии. Отечественные производители все чаще вынуждены ориентироваться на глины российских месторождений, которые в большинстве своем расположены в районах Сибири и Дальнего Востока.

В настоящий момент известны следующие крупные производители керамических изделий: Южно-Уральск Свердловской области, Ухта Коми, Гжель, Москва, Горький, Ангарска, Зеленогорск.

Предприятия близлежащих регионов имеют конкретную номенклатуру выпускаемых изделий, не связанную с кордиеритовой керамикой, а предприятия с широкой номенклатурой достаточно далеки от Красноярского  региона. Существует еще много мелких керамических производств, но они выпускают в основном кирпич и плитку.

Красноярск имеет выгодное географическое положение для производства продукции, предназначенной для регионов Сибири и Дальнего Востока.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Кордиеритовая керамика является материалом с высокими физико-механическими свойствами (высокая термическая стойкость, низкий коэффициент термического расширения). Недостатком кордиеритовых материалов является высокая температура обжига – 1410⁰ С и узкий интервал спекания – 15⁰ С.

В результате проделанной работы, был синтезирован керамический материал, выгодно отличающийся по своим технико-экономическим показателям из-за использования местных сырьевых источников и смешанного криолита (он является отходом при производстве алюминия).

Исследования, заложенные в проект, выполнялись в течение 4 последних лет. В процессе выполнения НИОКР проведен химический анализ сырьевых материалов, исследованы физико-механические свойства изготовленных образцов, такие как:

·  Плотность

·  Пористость

·  Водопоглощение

·  Кажущаяся пористость

·  Кажущаяся плотность

·  Предел прочности при сжатии

·  Температурный коэффициент линейного расширения

Исследования проводились в лаборатории прикладного материаловедения Красноярского государственного университета.

В 2006 году произведен качественный рентгенофазовый анализ синтезированной керамики. Рентгенограммы представлены на рис.1.

В исследованиях кордиеритовой керамики сделаны большие достижения в разработке  новых методов синтеза, создания смесевых композиций на основе кордиерита, изготовления кордиеритовых изделий. Для этого есть обоснованные предпосылки: наличие исходного сырья, в качестве которого служат относительно дешевые природные материалы – тальк, глина, пегматит, оксидал (попутный продукт при производстве глинозема на АГК); новые энергосберегающие методы синтеза кордиерита; имеющийся со стороны промышленности и техники спрос на стойкие к механическим, термическим и химическим воздействиям материалы.

Исследования показали, что выбранные минерализаторы, вводимые в состав, оказывают влияние на уплотнение системы при спекании. Введенные в состав шихты для получения кордиерита минерализующие добавки,  снижают температуру синтеза материала на 140⁰С и расширяют интервал спекания. Анализ показывает, что наилучшими свойствами обладают образцы, в которые был добавлен смешанный криолит в качестве минерализующей составляющей (см. рис.2).

Рис.1. Рентгенограммы образцов.

Рентгенофазовый анализ показал, что фазовый состав с введением добавок существенно изменяется и представлен только кордиеритом, следовательно, исследуемая керамика является кордиеритовой.

Данные исследования проводились за счет собственных средств.

Рисунок  2.  Структура образца со смешанным криолитом

Выполнена электронная микроскопия синтезированной керамики.

Ее результаты показывают, что исследуемая керамика содержит в виде призматической формы кристаллы кордиерита.

Результаты испытаний кордиеритовых образцов показывают, что материал представляет собой пористую керамику и соответствует ГОСТу 20419-83, группа 500, подгруппа 510 – 512 (материалы на основе алюмосиликатов магния  пористые термостойкие)

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Технические и экономические преимущества проекта определяются наличием в Красноярском крае сырьевой базы, необходимой для производства кордиеритовой керамики и специальных видов керамики, что существенно снижает их себестоимость, а также возможность более полного использования научно-технического и производственного потенциала предприятий Красноярского края.

Данное производство обеспечивает высокую эффективность  технологических процессов.

Цены на керамические изделия определяются исходя из расчетной себестоимости, и минимальной рентабельности. Себестоимость кордиеритовой керамики, изготовленной из сырья Сибирского региона, значительно ниже себестоимости керамики, синтезированной из других материалов. В настоящее время трудно провести сравнительный ценовой анализ существующих на рынке сырьевых материалов, так как разброс очень большой, разница в цене может достигать 300%.

Результаты проведенного сравнительного ценового анализа сырьевых материалов представлены в таблице.

Таблица

Сравнительный ценовой анализ существующих на рынке сырьевых материалов

Стоимость ж/д доставки сырья из Украины составляет 70785,84 руб. с учетом НДС за 64 тонны. Груз доставляется в полувагонах, которые принадлежат перевозчику.

Как видно из представленной таблицы, стоимость сырья Сибирского региона значительно ниже стоимости материалов других регионов. Следовательно, и себестоимость полученных изделий будет примерно в 2 раза ниже. Значит, использование местных сырьевых источников при производстве значительно удешевляет продукцию. Снижение стоимости приведет к увеличению потребительского спроса и увеличению прибыли предприятий.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

-

При серийном производстве кордиеритовой керамики, синтезированной из сырья Сибирского региона и промышленных отходов  на предприятии, достигается:

- экономия на транспортных расходах до 50%.

Энергосбережение

-         уменьшение стоимости изделия из-за снижения энергозатрат и себестоимости сырья в  2 раза;

Природосбережение

Новые потребительские свойства продукции

Синтезированная в данной проекте кордиеритовая керамика обладает новизной.
Преимущества синтезированной кордиеритовой керамики по сравнению с российскими и иностранными аналогами:
•Нет вредного воздействия на природу;
•Меньшая стоимость проекта;
•Использование смешанного криолита и оксидала служит решению экологических проблем - утилизация промышленных отходов;
•Более высокая термостойкость, механическая прочность при сжатии;
•Более низкий коэффициент термического расширения..

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует стандартам и техническим условиям

Стадия и уровень разработки

Исследованы физико-механические свойства опытно - промышленного образца

Предлагаемые инвестиции

5 млн. руб.
1 год – 2, 5 млн. руб.
2 год – 2. 5 млн. руб.
Эта сумма может быть обеспечена частично бюджетным финансированием и в значительной степени привлечением частных инвесторов и заказчиков изделий.
Направления расходования средств:
•разработка конструкторской документации (КД), изготовление опытных образцов, проведение предварительных испытаний с составлением их методики, корректировка КД, разработка технологического регламента производства;
•приобретение технологического и контрольно-измерительного оборудования, изготовление оснастки, разработка бизнес плана, проведение маркетинговых исследований, организация и ведение рекламной кампании, освоение производства, научно-техническое сопровождение, сертификация.

Рынки сбыта

Проект ориентирован на вывод на региональный, а также на Российский и зарубежный рынки.
Потенциальные потребители продукции керамики:
•Предприятия энергетического комплекса: промышленное строительство, эксплуатация существующих электрических сетей (изоляторы);
•Предприятия алюминиевой промышленности, использующие в своем производстве (например, тигли) или в своей продукции (как комплектующие) керамику (КрАЗ, БрАЗ, СаАЗ и др.);
Российская алюминиевая промышленность в электролизерах использует традиционные огнеупорные материалы – шамот и диатомовый кирпич, в то время как в мировой практике используются алюмосиликатные с высокой долей содержания кордиерита и муллита. Поэтому является целесообразным на базе сырья Восточной Сибири, где сосредоточена алюминиевая промышленность страны, разработать технологию получения керамических и огнеупорных материалов.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте технология и производство кордиеритовой керамики не имеют аналогов на мировом рынке аналогичной продукции и услуг

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

24

Дата поступления материала

26.03.2007