В Томске создали плазменный генератор для повышения качества кирпича

Специалисты Томского государственного архитектурно-строительного университета (ТГАСУ) представили новую разработку, способную заметно улучшить свойства огнеупорного кирпича и керамики. Об этом 11 июня сообщило РИА Новости со ссылкой на пресс-службу вуза.

Речь идет о плазменном генераторе, который перемещается в пространстве по заранее заданной траектории и воздействует на поверхность изделия. В результате верхний слой материала оплавляется, а на его поверхности образуется прочная защитная пленка, по своим свойствам напоминающая стекло. Такой подход позволяет повысить стойкость изделий к разрушительным внешним факторам и продлить срок их службы.

Огнеупорные кирпичи и блоки широко применяются при внутренней облицовке промышленных печей, где температура может достигать 1400–1600 °C и даже превышать эти значения. В подобных условиях материалы постоянно испытывают серьезную нагрузку: с их поверхностью соприкасаются расплавленный металл, шлаки и агрессивные газы, которые ускоряют износ и снижают эксплуатационные характеристики.

По словам одного из авторов разработки, младшего научного сотрудника учебно-научной лаборатории «Наноматериалы и нанотехнологии» ТГАСУ Марка Семеновых, создание защитного стеклообразного слоя может значительно повысить устойчивость огнеупорных изделий к высоким температурам и химическому воздействию. Это особенно важно для металлургии, керамического производства и других отраслей, где материалы должны сохранять прочность и стабильность в экстремальных условиях.

Таким образом, новая технология может стать перспективным решением для повышения качества и долговечности огнеупорных кирпичей и керамических изделий. В дальнейшем подобные разработки способны найти широкое применение в промышленности, снижая затраты на ремонт и замену оборудования и повышая эффективность производственных процессов.

Современные огнеупорные материалы широко используются в промышленности, однако в процессе эксплуатации они постоянно подвергаются серьезным нагрузкам. Высокие температуры, резкие температурные перепады, воздействие агрессивных химических сред и механическое воздействие со временем снижают их прочность и сокращают срок службы. Именно поэтому разработка новых способов защиты таких изделий имеет большое практическое значение.

По словам ученого, при воздействии агрессивных веществ или резких перепадов температуры на поверхности огнеупорного материала образуются трещины, начинается химическая коррозия и происходит вымывание пор, что постепенно приводит к разрушению кирпича. Подобные процессы особенно опасны в условиях постоянной термической и химической нагрузки, когда материал должен сохранять форму, плотность и устойчивость к внешним воздействиям.

Установка, созданная специалистами ТГАСУ, предназначена для плазменной обработки поверхности огнеупорных изделий с целью повышения их термостойкости. В результате на поверхности формируется прочное стекловидное покрытие, которое служит дополнительным барьером от разрушения, уменьшает проникновение агрессивных веществ и помогает продлить срок эксплуатации изделия. Такой подход позволяет существенно повысить надежность огнеупоров в промышленных условиях.

"Наша технология предусматривает два варианта обработки изделия. В первом варианте на поверхность огнеупора предварительно наносится специальная керамическая паста, представляющая собой смесь тугоплавких оксидов, например, соединений алюминия и циркония. Затем плазма оплавляет пасту, и она сплавляется с основой, образуя монолитное стеклокристаллическое покрытие", – пояснил Семеновых. По сути, это позволяет создать на поверхности материала защитный слой, который не только повышает его устойчивость к высоким температурам, но и улучшает сопротивляемость химическому воздействию и растрескиванию.

Кроме того, подобная технология может найти применение в различных отраслях, где используются огнеупорные материалы: в металлургии, энергетике, химической промышленности и при производстве высокотемпературного оборудования. Это делает разработку особенно перспективной, поскольку она сочетает в себе научную новизну, практическую эффективность и возможность значительного увеличения срока службы изделий.

Современные методы плазменной обработки открывают новые возможности для укрепления огнеупорных материалов и повышения их долговечности в экстремальных условиях эксплуатации. Такой подход особенно важен в промышленности, где покрытия и защитные слои должны выдерживать не только высокие температуры, но и постоянное механическое воздействие, перепады нагрева и агрессивную среду.

Во втором варианте плазмой обрабатывают непосредственно сам кирпич, не нанося предварительно пасту. В результате в поверхностном слое материала происходят глубокие изменения: его структура уплотняется, а свойства становятся более устойчивыми к внешним нагрузкам. Такой способ позволяет воздействовать именно на верхний слой кирпича, усиливая его без дополнительного нанесения составов.

Как пояснил ученый, в любом случае итоговое покрытие нельзя назвать обычной краской или напылением. Оно представляет собой чрезвычайно прочную корку, которая фактически сплавляется с телом кирпича на молекулярном уровне. Благодаря этому создается не просто внешняя защита, а единая с основой структура, значительно повышающая эксплуатационные качества материала.

По его словам, применение плазменной энергии для увеличения прочности поверхности огнеупорных материалов позволяет формировать стекловидный слой. Именно он принимает на себя наиболее серьезные нагрузки, защищая внутреннюю часть изделия от разрушения. Такой слой работает как барьер, распределяющий напряжение и замедляющий износ материала в самых тяжелых условиях.

В перспективе подобная технология может быть особенно полезна там, где требуется сочетание высокой термостойкости, механической прочности и длительного срока службы. Это делает плазменную обработку перспективным направлением для производства более надежных и устойчивых огнеупорных изделий.

Обработка кирпича и других огнеупорных материалов позволяет заметно увеличить срок службы огнеупорных футеровок — защитных облицовок внутренних и внешних поверхностей промышленного оборудования, агрегатов и различных конструкций. Это особенно важно для предприятий, где эксплуатация печей связана с высокими температурами, постоянными нагрузками и необходимостью частых остановок. Чем надежнее защитный слой, тем реже возникают внеплановые ремонты и тем меньше финансовые потери, связанные с простоями. Кроме того, такие решения помогают повысить общую эффективность производства и сделать его более устойчивым к износу.

По словам Семеновых, применение подобных технологий в промышленности приводит к снижению себестоимости условной тонны стали, стекла или цемента, поскольку сокращаются затраты на обслуживание оборудования и уменьшаются потери времени при ремонте. Особую ценность представляет то, что все это реализуется на отечественном оборудовании и с использованием местного сырья, что делает технологию более доступной, экономически выгодной и независимой от зарубежных поставок. Такой подход также способствует развитию собственной научно-технической базы и укреплению производственной самостоятельности страны.

Работа была выполнена под руководством профессора Нелли Скрипниковой в рамках программы государственной поддержки университетов «Приоритет-2030». В ней участвует Томский государственный архитектурно-строительный университет, который реализует два важных стратегических проекта: «Инфраструктурная безопасность/Инженерный экстрим» и «Химия и инжиниринг новых строительных материалов». Эти направления ориентированы на создание современных решений для строительной и промышленной отрасли, а также на разработку новых материалов, способных повысить надежность, долговечность и экономическую эффективность производственных процессов.

Источник и фото - ria.ru