«Фабрика технологий» — это совместный проект РБК Екатеринбург и Уральского федерального университета о достижениях и новых разработках ученых. В этом выпуске заведующий кафедрой материаловедения в строительстве УрФУ Федор Капустин рассказывает, как новое решение ученых уральского вуза поможет российской промышленности отказаться от нестабильного по качеству импорта, предлагая более дешевое и качественное решение.
Интервью с Федором Капустиным можно читать или смотреть — как удобнее.
— Что такое высокоглиноземистый цемент и где его используют?
— Высокоглиноземистый цемент — это гидравлическое быстротвердеющее вяжущее вещество специального значения, которое получают обжигом до спекания либо плавлением специально приготовленной сырьевой смеси, состоящей из карбонатной кальциевой горной породы и глиноземсодержащего продукта.
Основными потребителями такого цемента являются предприятия по производству огнеупорных изделий и металлургические комбинаты. Его применяют для изготовления неформованных огнеупорных масс и бетонов — изделий, используемых в футеровке тепловых агрегатов в металлургии.
Футеровка изолирует внутреннее пространство печи от окружающей среды, но со временем изнашивается. Обычно срок ее службы составляет не более года. Если футеровку не заменить вовремя, это может привести к внеплановой остановке печи. Такая ситуация для металлургических предприятий крайне нежелательна, поскольку повторный запуск агрегата требует длительного прогрева, чтобы достичь необходимых условий для варки стали. Это приводит к значительным временным и финансовым потерям.
— Но если высокоглиноземистый цемент – это, по сути, расходник, то почему вдруг встала проблема его нехватки?
До недавнего времени неформованные огнеупорные массы и бетоны изготавливали преимущественно из высокоглиноземистых цементов, которые поставляли из Германии и Франции. В России также были производства, однако объемы потребления росли такими темпами, что отечественные мощности не успевали за спросом. Ситуация усугубилась после введения санкций, что создало острую потребность в разработке собственного цемента, пригодного для использования в огнеупорной промышленности, особенно на Урале.
На сегодняшний день основным поставщиком такого цемента является Китай. Однако качество продукции нестабильно: оно меняется от партии к партии и часто не соответствует строгим требованиям огнеупорных и металлургических предприятий.
Российские заводы тоже выпускают этот продукт, но объем их производства не покрывает весь спрос. Кроме того, ценовая разница также играет роль: тонна китайского цемента стоит около 90 тысяч рублей, в то время как отечественный продукт обойдется в 110-120 тысяч рублей.
В этой ситуации совместно с индустриальными партнерами мы инициировали проект создания собственного высокоглиноземистого цемента. Руководство УрФУ поддержало инициативу, и проект получил стартовое финансирование в рамках программы «Приоритет-2030».
— Что предлагают ученые УрФУ?
— Мы создали технологию производства высокоглиноземистого цемента, предназначенного для неформованных огнеупорных изделий, способного выдерживать температуры свыше 1600 °С.
Процесс разработки включал несколько этапов: от лабораторных исследований до технологических и опытно-промышленных испытаний. По предварительным оценкам, себестоимость готовой продукции будет дешевле зарубежных аналогов на 50%.
— За счет чего такая цена?
— Наша технология, прежде всего, основывается на использовании местных сырьевых ресурсов. Например, на Каменск-Уральском заводе ПАО «ОК РУСАЛ» выпускают глинозем, который полностью соответствует необходимым требованиям по качеству и составу. Кроме того, в регионе есть несколько предприятий, специализирующихся на производстве микрокальцита (измельченного известняка).
Также мы предлагаем внедрять нашу технологию на предприятиях, где уже имеется подходящее оборудование. Речь идет, в частности, об огнеупорных заводах, оснащенных мельницами и печами, пригодными для производства цемента. Проще говоря, наше решение позволяет использовать существующее свободное оборудование для выпуска высокоглиноземистого цемента, который будет востребован для производства огнеупорной продукции на этом же предприятии.
На оборудовании АО «Первоуральский динасовый завод имени Е. М. Гришпуна» со специалистами предприятия мы уже успешно протестировали разработанную технологию, выпустив опытные партии высокоглиноземистого цемента. Из него изготовили 32 тонны огнеупорной массы и 180 гнездовых блоков. Испытания опытной продукции подтвердили ее качество — материалы показали результат на уровне серийной продукции.
На основе дальнейших испытаний будет выполнено технико-экономическое обоснование инвестиций в создание нового производственного участка. По предварительным расчетам, срок окупаемости нововведения для данного предприятия составит не более шести месяцев.
— Какова вообще потребность уральской металлургии в таком материале?
— По нашим оценкам, предприятия Уральского региона ежегодно нуждаются примерно в 1 тысяче тонн высокоглиноземистого цемента. Однако его расход в производстве довольно небольшой — всего 2–5% от общей массы готовой продукции.
Глиноземистый цемент востребован не только в производстве огнеупорных материалов, но и в строительстве, где используется как компонент для создания ремонтных составов, гидроизоляционных покрытий и других строительных материалов.
Наша технология позволяет также производить качественный глиноземистый цемент, который сегодня в основном поставляется из Турции и Китая. Глиноземистый цемент востребован не только в производстве огнеупорных материалов, но и в строительстве, где используется в качестве вяжущего вещества в составе ремонтных растворов, напольных и гидроизоляционных покрытий и других строительных материалов. Согласно нашим расчетам, потребность только предприятий строительной индустрии Урала в данном цементе составляет до 1,5 тысяч тонн в год.
Мы уже подобрали состав глиноземистого цемента для производства по нашей технологии, выпустили опытную партию и передали ее для испытаний в лабораторию компании «Пенетрон». Первые тесты показали положительные результаты.
Основная сложность заключается в том, что на большинстве заводов сухих смесей нет необходимого оборудования для производства глиноземистого цемента. То есть для его внедрения потребуется строительство нового цеха, приобретение специального оборудования и привлечение специалистов. Тем не менее, учитывая особенности нашей технологии, а также стоимость сырья и энергоресурсов, себестоимость нашего глиноземистого цемента останется ниже, чем у импортного аналога.
