Ученые Белгородского государственного технологического университета (БГТУ) им. В. Г. Шухова разработали и запатентовали новый способ получения железосодержащего пигмента для стеновой керамики. Технология позволит повысить стойкость фасадов зданий к внешним воздействиям и сократить объемы промышленных отходов.
Существующие методы производства пигментов требуют значительных затрат энергии и времени, что увеличивает себестоимость продукции. Кроме того, традиционные способы нередко дают неравномерное окрашивание, а покрытие оказывается недостаточно устойчивым к погодным факторам — солнечному свету, осадкам и перепадам температур.
Белгородские ученые нашли эффективное решение, внедрив в процесс производства пигментов термообработку сырья в плазменном реакторе. Данная технология включает три последовательных этапа:
- Предварительный помол железосодержащих кристаллических сланцев из района Курской магнитной аномалии. Этот процесс помогает подготовить сырье к последующей обработке, повышая его рыхлость и реакционную активность.
- Обработка получившегося порошка в плазменном реакторе. Сырье подвергают кратковременному воздействию (2–3 секунды) плазменной струи с температурой 6000–6500 К (5700–6200 °C). В результате химической реакции оксид двухвалентного железа (FeO) преобразуется в гематит (γ-Fe2O3), который придает пигменту устойчивый коричневый цвет.
- Измельчение материала в центробежно-планетарной мельнице, чтобы получить частицы размером 3,4–3,6 мкм (тысячных долей миллиметра). В процессе достигается удельная поверхность порошка 620–640 кв. м/кг. Такой размер частиц обеспечивает эффективное поглощение световых лучей и высокую красящую способность пигмента.
По мнению ученых, разработка будет интересна в первую очередь производителям стеновой керамики благодаря сочетанию доступности и высокого качества. Дизайнеры и архитекторы получат новые оттенки для реализации оригинальных решений, а устойчивость пигмента к выцветанию продлит срок службы фасадов и снизит затраты на ремонт. Кроме того, использование отходов добычи сланцев Курской магнитной аномалии снизит объемы промышленных отходов и нагрузку на экологию.
«Мы стремились придать стеновой керамике не только цвет, но и по-настоящему “железный характер” — прочность, устойчивость, долговечность и уникальную эстетику. Наш железосодержащий пигмент, полученный с помощью плазменной технологии, обеспечивает требуемое качество и надежность эксплуатационных свойств», — отметил один из авторов разработки, доктор технических наук, профессор Василий Бессмертный.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.
Разработка продолжает линию научных инициатив, развиваемых в рамках Десятилетия науки и технологий.
Ключевым событием Десятилетия является Конгресс молодых ученых, на котором презентуются и обсуждаются результаты исследований.
V Конгресс молодых ученых состоится в Научно-технологическом университете «Сириус» 26–28 ноября.