Производить огнеупорные материалы высокого качества без единого импортного компонента позволят разработки ученых БелГУ, сообщили в вузе. Результаты исследования опубликованы в «Журнале неорганической химии».
Огнеупорные композиты нового поколения необходимы во многих направлениях металлургической, машиностроительной и химической отраслей промышленности, пояснили в Белгородском государственном национальном исследовательском университете (НИУ «БелГУ»).
Такие материалы применяют для изготовления облицовок ограждающих конструкций теплотехнических агрегатов и установок, работающих в экстремальных средах, в условиях сверхвысоких температур либо постоянных температурных перепадов.При этом две основных составляющих для производства таких композитов – особо чистый высокоглиноземистый цемент (ВГЦ) и высокодисперсный реактивный альфа-глинозем – российские производители, как правило, закупали за рубежом. В настоящее время крупномасштабное производство этих компонентов в стране не осуществляется, подчеркнули ученые.
Когда в 2022 году оба компонента попали в санкционный список, то под угрозой оказалась стабильная работа теплотехнических агрегатов металлургического и отчасти химического секторов производства.
«Уже два года назад индустриальные партнеры вуза обратили наше внимание на то, что поставка этих составляющих зависит от сотрудничества с профильными компаниями Франции и Германии. Мы поставили перед собой задачу найти аналоги для производства полностью отечественных материалов и наладить получение важных сырьевых компонентов в России. Сегодня цели достигнуты», – рассказал профессор кафедры общей химии НИУ «БелГУ» Михаил Трубицын.
Он дополнил, что ключевой находкой в разработанной технологии создания теплотехнических композитов нового поколения является замена значительной части ВГЦ на активированный высокодисперсный α-оксид алюминия. Последний имеет температуру плавления 2040°С, что повышает устойчивость материала в целом к высоким температурам.
По словам ученого БелГУ, усовершенствованный состав неформованного огнеупора показал существенное улучшение термомеханических и эксплуатационных характеристик по сравнению с традиционными огнеупорными бетонами за счет снижения доли химически связанной воды. Это позволило избежать разупрочнения материала в экстремальных условиях.
«Любой цемент твердеет при взаимодействии с водой, и ее молекулы остаются в составе цементного камня. А структура, содержащая химически связанную воду, при дальнейшем нагреве до 600-800ºС начинает разрушаться, что ведет к потере механической прочности материала и уменьшению плотности. Когда мы заменили 20 из 25 процентов цемента в составе материала на активированный оксид алюминия, то увеличились как прочность, так и огнеупорность», – добавил ученый.
Обсуждение