Preview

Шәкәрім Университетінің Хабаршысы. Техникалық ғылымдар сериясы

Кеңейтілген іздеу

ӨЗДІГІНЕН ЫДЫРАЙТЫН ТӨМЕН КӨМІРТЕКТІ ФЕРРОХРОМ ӨНДІРІСІНІҢ ҚОЖДАРЫН ТИІМДІ ҚОЛДАНУДЫҢ ЗАМАНАУИ ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ

https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-4(20)-69

Толық мәтін:

Аңдатпа

Төмен көміртекті феррохром өндірісі қождардың едәуір көлемінің пайда болуымен қатар жүреді, олардың басты ерекшелігі-салқындау нәтижесінде және атмосфералық факторлардың әсерінен өздігінен ыдырау қабілеті. Бұл құбылыс β-дикальций силикатының (C2S) γ-модификацияға полиморфты түрленуіне байланысты көлемнің ұлғаюымен бірге жүреді. Бұл бірегей сипаттама, бір жағынан, қалдықтарды тиімді орналастыаруда қиындықтар туғызады, екінші жағынан, қымбат ұсақтауды қажет етпестен оларды тиімді және үнемді кәдеге жарату үшін кең мүмкіндіктер ашады. Бұл мақалада өздігінен ыдырайтын төмен көміртекті феррохром өндірісі қождарын қолдану проблемасы бойынша заманауи әлемдік деңгейдегі жоғары тиімді технологияларға жүйелі талдау жасалды. Оларды құрылыс материалдарын (цементтер, бетондар, тұтқыр заттар), суды тазартуға арналған сорбенттерді, ауыл шаруашылығына арналған мелиоранттарды өндіруде, сондай-ақ жол құрылысында пайдалануға бағытталған технологияларға ерекше назар аударылады. Бұл жұмыста соңғы он жылда жарияланған және өздігінен ыдырайтын төмен көміртекті феррохром өндірісі қождарын қолданудың ең тиімді технологияларының сипаттамасын қамтитын елу жеті дереккөзге әдеби шолу жасалды.
Мақаланың мақсаты экологиялық ауыртпалықты төмендетуге, ферроқорытпа өндірісінің ресурстық тиімділігін арттыруға және тұйық экономика қағидаттарын дамытуға ықпал ететін құнды қайталама шикізат ретінде осы қождардың әлеуетін көрсету болып табылады.

Авторлар туралы

А. Қ. Қайрақбаев
«Баишев университет»
Қазақстан

Аят Қырымұлы Қайрақбаев – мекемесі, PhD докторы, профессор 

030000, Қазақстан Республикасы, Ақтөбе қаласы, Ағайынды Жұбановтар көшесі, 302а



М. Б. Алиев
«Quanta Science» ЖК
Қазақстан

Мурат Бакытжанович Алиев – химия ғылымдарының кандидаты, доцент

030000, Қазақстан Республикасы, Ақтобе қаласы, М.Шоқай көшесі, 338



Ж. Б. Тукашев
К. Жұбанов атындағы Ақтөбе өңірлік университеті
Қазақстан

Жумабай Баракбаевич Тукашев – техника  ғылымдарының кандидаты, доцент

030000, Қазақстан Республикасы, Ақтөбе қаласы, Ағайынды Жұбановтар көшесі, 302а



Әдебиет тізімі

1. Characteristics of ferrochrome slag aggregate and its uses as a green material in concrete – a review / A.I. Fares et al // Construction and Building Materials. – 2021. – Т. 294. – H. 123552. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123552.

2. Research progress on controlled low-strength materials: metallurgical waste slag as cementitious materials / Y. Liu et al // Materials. – 2022. – Т. 15(3). – Р. 727. https://doi.org/10.3390/ma15030727.

3. Characteristics of steel slags and their use in cement and concrete – A review / Y. Jiang et al // Resources, Conservation and Recycling. – 2018. – Т. 136. – Р. 187-197. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.04.023.

4. Nagarajan M. Some investigation on ternary powder (binder) technology incorporated with ferrochrome slag as fine aggregate in concrete / M. Nagarajan, P. Vijayan // Journal of Material Cycles and Waste Management. – 2023. – Т. 25(5). – Р. 2822-2834. https://doi.org/10.1007/s10163-023-01710-y.

5. Acharya P.K. Utilization of ferrochrome wastes such as ferrochrome ash and ferrochrome slag in concrete manufacturing / P.K. Acharya, S.K. Patro // Waste Management & Research. – 2016. – Т. 34(8). – Р. 764-774. https://doi.org/10.1177/0734242X16654751.

6. Green transformation of ferrochrome slag by geopolymers: Physical properties, fly ash replacement and chromium immobilization / S. Yu et al // Construction and Building Materials. – 2025. – Т. 462. – Р. 140063. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.140063.

7. Kinetics and mechanism of Pb (II), Cd (II) and Cu (II) adsorption on ferrochrome ash from aqueous solutions / Е. Ugurlu et al // International Journal of Environmental Analytical Chemistry. – 2025. – Т. 105(10). – Р. 2369-2394. https://doi.org/10.1080/03067319.2024.2315480.

8. Al-Jabri K.S. Research on the use of Ferro-Chrome slag in civil engineering applications / K.S. AlJabri // MATEC Web of Conferences. – EDP Sciences. – 2018. – Т. 149. – Р. 01017. https://doi.org/10.1051/matecconf/201814901017.

9. Integrated management of ferrochrome slag: Metal recovery, Cr (VI) stabilization, and sustainable reuse in construction materials / A.K. Tripathi et al // Journal of Environmental Management. – 2025. – Т. 390. – Р. 126268. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.126268.

10. Nath S.K. Geopolymerization behavior of ferrochrome slag and fly ash blends / S.K. Nath // Construction and Building Materials. – 2018. – Т. 181. – Р. 487-494. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.06.070.

11. Design and Study of Physical and Mechanical Properties of Concrete Based on Ferrochrome Slag and Its Mechanism Analysis / М. Hang et al // Buildings. – 2023. – Т. 13(1). – Р. 54. https://doi.org/10.3390/buildings13010054.

12. Ferrochrome slag: a critical review of its properties, environmental issues and sustainable utilization / S.K. Das et al //Journal of Environmental Management. – 2023. – Т. 326. – Р. 116674. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116674.

13. Valorization and enhancement mechanism of ferrochrome slag as aggregate for manufacturing ultra-high performance concrete (UHPC) / Y. Zhu et al // Cement and Concrete Composites. – 2023. – Т. 144. – Р. 105298. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2023.105298.

14. Influence mechanisms of porous aggregate morphology, maximum size and optimized gradation on ultra-high performance concrete with ferrochrome slag / Y. Zhu et al // Cement and Concrete Composites. – 2025. – Т. 157. – Р. 105890. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2024.105890.

15. Adsorptive removal of five heavy metals from water using blast furnace slag and fly ash / T.C. Nguyen et al // Environmental science and pollution research. – 2018. – Т. 25(21). – Р. 20430-20438. https://doi.org/10.1007/s11356-017-9610-4.

16. Chowdhury S.R. Recycled Smelter Slags for In Situ and Ex Situ Water and Wastewater Treatment – Current Knowledge and Opportunities / S.R. Chowdhury // Processes. – 2023. – Т. 11(3). – Р. 783. https://doi.org/10.3390/pr11030783.

17. Mechanism of Acid Mine Drainage Remediation with Steel Slag / М. Yang et al // ACS Omega. – 2021. – Т. 6(43). – Р. 28675-28684. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c03504.

18. Pokhrel G.R. The effect of chromium on human-health: A review / G.R. Pokhrel, G. Pokhre // BMC Journal of Scientific Research. – 2022. – Т. 5(1). – Р. 27-35. https://doi.org/10.3126/bmcjsr.v5i1.50669.

19. Ironmaking and steelmaking slags as sustainable adsorbents for industrial effluents and wastewater treatment: a critical review of properties, performance, challenges and opportunities / J. Manchisi et al // Sustainability. – 2020. – Т. 12(5). – Р. 2118. https://doi.org/10.3390/su12052118.

20. Jiao M. A critical review of the material characteristics, utilizations, limitations, and advanced applications of ferrochrome slag / M. Jiao, Z. Rong, L. Zhang // Construction and Building Materials. – 2024. – Т. 426. – Р. 136180. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.136180.

21. Comprehensive characterization of ferrochrome slag and ferrochrome ash as sustainable materials in construction / B.A.V.R. Kumar et al // Journal of Nanomaterials. – 2022. – Т. 2022(1). – Р. 8571055. https://doi.org/10.1155/2022/8571055.

22. Hydration Activity and Carbonation Characteristics of Dicalcium Silicate in Steel Slag / S. Liu et al // Metals. – 2021. – Т. 11(10). – Р. 1580. https://doi.org/10.3390/met11101580.

23. Valuable recovery technology and resource utilization of chromium-containing metallurgical dust and slag: a review / J. Xu et al // Metals. – 2023. – Т. 13(10). – Р. 1768. https://doi.org/10.3390/met13101768.

24. Dinnebier R.E. Rietveld Refinement: Practical Powder Diffraction Pattern Analysis Using TOPAS / R.E. Dinnebier, A. Leineweber, J.S.O. Evans // Berlin: De Gruyter. – 2018. https://doi.org/10.1515/9783110461381.

25. Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis / J. Goldstein et al // 4th ed. New York: Springer, 2018. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-6676-9.

26. Geopolymer and Geopolymer matrix composites / D. Jia et al. – Singapore: Springer, 2020. – Р. 81-129. https://doi.org/10.1007/978-981-15-9536-3.

27. De Belie N. Properties of Fresh and Hardened Concrete Containing Supplementary Cementitious Materials / N. De Belie, M. Soutsos, E. Gruyaert (Eds.) // Cham: Springer, 2018. https://doi.org/10.1007/978-3-319-70606-1.

28. Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report) / M. Thommes et al // Pure and applied chemistry. – 2015. – Т. 87(9-10). – Р. 1051-1069. https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117.

29. Vyazovkin S. Isoconversional kinetics of thermally stimulated processes / S. Vyazovkin. – Springer, 2015. https://doi.org/10.1007/978-3-319-14175-6_1.

30. Recent trends in mechanochemical processing of fly ash aluminosilicate materials (geopolymers): advancement, challenges, and opportunities / P. Bhardwaj et al // Journal of Material Cycles and Waste Management. – 2024. – Т. 26(1). – Р. 1-19. https://doi.org/10.1007/s10163-023-01817-2.

31. Bin Tasnim T. Chromium stabilization in ferrochromium slag for its utilization as aggregate material / T. Bin Tasnim, L. Tafaghodi Khajavi // Journal of Sustainable Metallurgy. – 2022. – Т. 8(3). – Р. 1041-1052. https://doi.org/10.1007/s40831-022-00542-8.

32. Provis J. L. Alkali-activated materials // Cement and concrete research. – 2018. – Т. 114. – С. 40-48. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.02.009.

33. ACI Committee et al. ACI 318-19: Building code requirements for structural concrete and commentary //American Concrete Institute: Farmington Hills, MI, USA, 2020. ISBN 9781641950862.

34. Advanced concrete technology / Z. Li et al. – John Wiley & Sons, 2022. ISBN 9781119806257.

35. Blum W.E.H. Essentials of Soil Science: soil formation, functions, use and classification (World Reference Base, WRB) / W.E.H. Blum, P. Schad, S. Nortcliff. – Gebr. Borntraeger Science Publishers, 2017. ISBN 9783443011291.

36. Adsorption isotherms in liquid phase: experimental, modeling, and interpretations / J.S. Piccin et al // Adsorption processes for water treatment and purification. – Cham: Springer International Publishing. – 2017. – Р. 19-51. https://doi.org/10.1007/978-3-319-58136-1_2.

37. A revised pseudo-second-order kinetic model for adsorption, sensitive to changes in adsorbate and adsorbent concentrations / J.C. Bullen et al // Langmuir. – 2021. – Т. 37(10). – Р. 3189-3201. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.1c00142.

38. Mishra B. A study on use of industrial wastes in rural road construction / B. Mishra, R.S. Mishra // International journal of innovative research in science, engineering and technology. – 2015. – Т. 4(11). – Р. 10387-10398. https://doi.org/10.15680/IJIRSET.2015.0411009.

39. Stiernström S. Evaluation of frameworks for ecotoxicological hazard classification of waste / S. Stiernström, O. Wik, D. Bendz // Waste Management. – 2016. – Т. 58. – Р. 14-24. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.08.030.

40. Leaching methods for the environmental assessment of industrial waste before its use in construction / M. Regadío et al // Advances in Sustainable Materials and Resilient Infrastructure. – Singapore: Springer Singapore, 2022. – Р. 339-356. https://doi.org/10.1007/978-981-16-9744-9_23.

41. Domenech H. Radiation safety / H. Domenech // Management and Programs. Suiza: Springer. – 2017. https://doi.org/10.1007/978-3-319-42671-6.

42. The potential usage of waste ferrochrome slag in alkali-activated mixes / N. Miyan et al // Journal of Building Engineering. – 2023. – Т. 75. – Р. 107026. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.107026.

43. Characterization of ferrochrome ash and blast furnace slag based alkali-activated paste and mortar / T. Omur et al // Construction and Building Materials. – 2023. – Т. 363. – Р. 129805. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129805.

44. Towards sustainable construction: utilization of ferrochrome slag as Portland cement replacement in cementitious composites / S.K. Das et al // Journal of Sustainable Metallurgy. – 2023. – Т. 9(1). – Р. 329-340. https://doi.org/10.1007/s40831-023-00653-w.

45. Al Hindasi Y. Sustainable application of ferrochrome slag as green aggregate material for novel application in concrete-A review / Y. Al Hindasi, N.H.A.S. Lim, N. Rajamohan // Journal of Hazardous Materials Advances. – 2025. – Р. 100681. https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2025.100681.

46. Al-Jabri K. Influence of nano metakaolin on thermo-physical, mechanical and microstructural properties of high-volume ferrochrome slag mortar / K. Al-Jabri, H. Shoukry // Construction and Building Materials. – 2018. – Т. 177. – Р. 210-221. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.125.

47. Coetzee J.J. Chromium in environment, its toxic effect from chromite-mining and ferrochrome industries, and its possible bioremediation / J.J. Coetzee, N. Bansal, E.M.N. Chirwa // Exposure and health. – 2020. – Т. 12(1). – Р. 51-62. https://doi.org/10.1007/s12403-018-0284-z.

48. World Health Organization. Guidelines for drinking-water quality: incorporating the first and second addenda. – World Health Organization, 2022. ISBN-13 9789240045064.

49. Removal of chromium species by adsorption: fundamental principles, newly developed adsorbents and future perspectives / В. Liu et al // Molecules. – 2023. – Т. 28(2). – Р. 639. https://doi.org/10.3390/molecules28020639.

50. Efficient fluoride removal using Al-Cu oxide nanoparticles supported on steel slag industrial waste solid / A. Blanco-Flores et al // Environmental Science and Pollution Research. – 2018. – Т. 25(7). – Р. 6414-6428. https://doi.org/10.1007/s11356-017-0849-6.

51. Efficient adsorption of hexavalent chromium ions onto novel ferrochrome slag/polyaniline nanocomposite: ANN modeling, isotherms, kinetics, and thermodynamic studies / M.I. Khan et al // Environmental Science and Pollution Research. – 2022. – Т. 29(57). – Р. 86665-86679. https://doi.org/10.1007/s11356-022-21778-7.

52. Study of chromium immobilization behavior in unbound and concrete bound ferrochromium slag / C. Panda et al // Journal of Material Cycles and Waste Management. – 2022. – Т. 24(2). – Р. 528-539. https://doi.org/10.1007/s10163-021-01337-x.

53. Assessment of valorisation opportunities for secondary metallurgy slag through multi-criteria decision making / M. Falsafi et al // Journal of Cleaner Production. – 2023. – Т. 402. – Р. 136838. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136838.

54. Salihpasaoglu F. Use of waste ferrochromium slag as aggregate in concrete / F. Salihpasaoglu, O. Sengul // Journal of Material Cycles and Waste Management. – 2020. – Т. 22(6). – Р. 2048-2058. https://doi.org/10.1007/s10163-020-01091-6.

55. Properties of concrete with ferrochrome slag as a fine aggregate at elevated temperatures / M.Z. Islam et al // Case Studies in Construction Materials. – 2021. – Т. 15. – Р. e00599. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2021.e00599.

56. Costa M. Overview of chromium (III) toxicology / M. Costa, A. Murphy // The nutritional biochemistry of chromium (III). – Elsevier, 2019. – Р. 341-359. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-64121-2.00011-8.

57. Dey S. An experimental study on strength and durability properties of concrete with partial replacement of aggregate with ferrochrome slag / S. Dey, A. Anurag, Praveen V.V. Kumar // Architecture, Structures and Construction. – 2022. – Т. 2(3). – Р. 335-347. https://doi.org/10.1007/s44150-022-00072-7.


Рецензия

Дәйектеу үшін:


Қайрақбаев А.Қ., Алиев М.Б., Тукашев Ж.Б. ӨЗДІГІНЕН ЫДЫРАЙТЫН ТӨМЕН КӨМІРТЕКТІ ФЕРРОХРОМ ӨНДІРІСІНІҢ ҚОЖДАРЫН ТИІМДІ ҚОЛДАНУДЫҢ ЗАМАНАУИ ТЕХНОЛОГИЯЛАРЫ. Шәкәрім Университетінің Хабаршысы. Техникалық ғылымдар сериясы. 2025;1(4(20)):587-598. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-4(20)-69

For citation:


Kairakbaev A.K., Aliyev M.B., Tukashev Zh.B. CONTEMPORARY TECHNOLOGIES FOR THE EFFECTIVE USE OF SELF-DISINTEGRATING SLAGS OF LOW-CARBON FERROCHROME PRODUCTION. Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences. 2025;1(4(20)):587-598. (In Russ.) https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-4(20)-69

Қараулар: 120

JATS XML


ISSN 2788-7995 (Print)
ISSN 3006-0524 (Online)
X