Огнеупорные кирпичи и блоки используются для внутренней облицовки печей, температура в которых может достигать 1400–1600 °C и выше. В производственном процессе с поверхностью кирпича контактируют расплавленный металл, шлаки и агрессивные газы, рассказал один из авторов разработки, младший научный сотрудник учебно-научной лаборатории «Наноматериалы и нанотехнологии» Марк Семеновых.

По словам ученого, из-за воздействия агрессивных веществ или перепадов температуры на поверхности материала появляются трещины, возникает химическая коррозия или происходит вымывание пор, что ведет к разрушению кирпича.

Созданная специалистами ТГАСУ установка предназначена для обработки поверхности огнеупорных изделий плазмой для повышения их термостойкости с помощью образования стекловидного покрытия.

«Наша технология предусматривает два варианта обработки. В первом варианте на поверхность огнеупора предварительно наносится специальная керамическая паста (смесь тугоплавких оксидов, например, алюминия, циркония). Плазма оплавляет пасту, и она сплавляется с основой, образуя монолитное стеклокристаллическое покрытие», — пояснил Семеновых. Во втором варианте плазмой обрабатывают сам кирпич без предварительного нанесения пасты — тогда изменяется структура его поверхностного слоя.

«В любом случае финальное покрытие — это не краска или напыление, а прочнейшая корка, сплавленная с телом кирпича на молекулярном уровне», — добавил ученый.

По его словам, использование плазменной энергии для повышения прочности поверхности огнеупоров позволяет создавать стекловидный слой, который принимает на себя самые тяжелые нагрузки, не давая разрушаться основной массе материала.

«Обработка кирпича или другого огнеупора продлевает срок службы футеровок (защитных облицовок внутренних или наружных поверхностей промышленного оборудования, агрегатов, конструкций — прим. ред.), снижая издержки при простоях «печей». В итоге уменьшается себестоимость условной тонны стали, стекла или цемента. И все это на отечественном оборудовании и с использованием местного сырья», — подытожил Семеновых.

Работа выполнена под руководством профессора Нелли Скрипниковой в рамках программы государственной поддержки университетов «Приоритет-2030», участником которой является Томский государственный архитектурно-строительный университет, реализующий два ключевых стратегических проекта: «Инфраструктурная безопасность/Инженерный экстрим» и «Химия и инжиниринг новых строительных материалов».