МОСКВА, 17 дек – РИА Новости. Устройство для увеличения эффективности получения алюминия из криолито-глиноземного расплава создали и протестировали в условиях производства специалисты СФУ. Разработка предотвращает налипание сырья на рабочие механизмы, увеличивает срок службы металлургического оборудования. Результаты представлены в Thermal Sciences.
Глинозем – основное сырье для получения алюминия – подается в специальные емкости (электролизеры), где производится нагрев и пропускание электрического тока с получением в итоге металлического алюминия. Сырье периодически подается в электролизер через систему автоматической подачи глинозема (АПГ). После предварительного пробивания твердой корки на поверхности ванны на металлические пробойники системы АПГ налипает порошок глинозема, что обусловлено разницей температур расплава и сырья, пояснил один из авторов разработки, доцент кафедры Общей металлургии Института цветных металлов Сибирского федерального университета (СФУ) Александр Безруких.
"Из-за сильного нагрева металлического пробойника к его раскаленному наконечнику порошок глинозема прилипает, как снег к лопате, забивая отверстие для автоматической подачи. Поэтому на производстве могут быть остановки для очистки или замены оборудования, что не только долго, но и несет дополнительные издержки", — добавил ученый.
Специалисты вуза совместно с коммерческим партнером разработали устройство, предотвращающее налипание сырья на наконечник пробойника системы АПГ. Для этого в конструкцию пробойника был добавлен дополнительный "самоохлаждающийся механизм" (термосифон). Это устройство забирает тепло от раскаленного наконечника и рассеивает его в воздухе. Благодаря этому наконечник всегда остается достаточно холодным, и порошок глинозема к нему не прилипает, а система питания ванны работает стабильно.
"С помощью нашего устройства наконечник стабильно удерживается при температуре ниже 270 °C (в эффективном режиме — около 254 °C). За полгода испытаний (более 1000 наблюдений) не было зафиксировано ни одного случая налипания сырья. Расчетный срок службы термосифона — около 2000 часов. Термосифон обеспечивает высокую скорость теплоотвода — около 45 °C в минуту", — объяснил Безруких.
В настоящее время проблему налипания корки на АПГ пытаются решать с помощью "интеллектуальных" систем управления и подачи глинозема или периодического нанесения специальных покрытий на наконечники. Однако эти меры не всегда экономически целесообразны, подчеркнул специалист.
"Вместо того, чтобы изменять свойства поверхности наконечника или усложнять систему управления, мы решили корень проблемы — повышение температуры. Отсутствие дополнительных соединений, насосов, теплообменников и подводящих труб делает нашу систему более дешевой в изготовлении и гораздо более надежной в эксплуатации. Кроме прочего такая конструкция не потребляет дополнительной энергии для работы, используя естественные физические принципы", — рассказал Безруких.
В будущем специалисты СФУ планируют адаптировать модульную систему под электролизеры разных производителей и улучшить характеристики устройства.
Достижениям в сфере инженерных наук посвящен проект СФУ "Инженеры нашего времени" по популяризации инженерных специальностей. Проект реализуется при поддержке гранта министерства науки и высшего образования России #№ 075-15-2025-499 в рамках Десятилетия науки и технологии.