В Сибири создали устройство, снижающее издержки при добыче алюминия
17 декабря 2025 г. | наука
Разработка предотвращает налипание сырья на рабочие механизмы, увеличивает срок службы металлургического оборудования. Результаты представлены
Глинозём — основное сырьё для получения алюминия — подаётся в специальные ёмкости (электролизеры), где производится нагрев и пропускание электрического тока с получением в итоге металлического алюминия. Сырьё периодически подаётся в электролизер через систему автоматической подачи глинозёма (АПГ). После предварительного пробивания твёрдой корки на поверхности ванны на металлические пробойники системы АПГ налипает порошок глинозёма, 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 раскалённому наконечнику порошок глинозёма 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 несёт дополнительные издержки», — добавил учёный.
Специалисты вуза совместно с коммерческим партнёром 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 раскалённого наконечника и рассеивает его в воздухе. Благодаря этому наконечник всегда остаётся достаточно холодным, и порошок глинозёма 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. Расчётный 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 глинозёма 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 надёжной 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 посвящён 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.