24 сентября 2025 г. | наука
По оценкам авторов, внедрение разработки позволит сделать управление цехами более удобным и автоматизированным. Результаты представлены
В строительстве ракет, самолетов и кораблей в настоящее время используются алюминиевые сплавы. При создании этих материалов необходимо предварительно выделить алюминий из природных источников в чистом виде.
Для получения алюминия из природного сырья сначала из руды (преимущественно боксита) извлекается глинозем — оксид алюминия (Al2O3). Затем из глинозема получают металлический алюминий с помощью электролиза в расплаве криолита (Na3AlF6), который позволяет растворять в себе глинозем, а далее выделить чистый алюминий, и делает процесс энергоэффективным, рассказали в Сибирском федеральном университете.
Во время электролиза ионы алюминия (Al³⁺) восстанавливаются на катоде — отрицательно заряженном электроде, которым служит дно электролизера или сам расплавленный алюминий. На аноде — положительном электроде из углерода — происходит окисление ионов кислорода, в результате чего выделяется углекислый газ (СО2). Жидкий металлический алюминий накапливается на дне, откуда его периодически извлекают. Чтобы электролиз проходил стабильно, необходимо контролировать подачу глинозема и глубину погружения анодов, поскольку по мере электролиза они постепенно расходуются.
По мере наработки металла необходимо точно контролировать увеличение высоты металла и снижение высоты анода, что позволяет оценить степень расхода тока и эффективность технологии, рассказал доцент кафедры Общей металлургии Института цветных металлов СФУ Александр Безруких
Учёные СФУ по заказу коммерческого партнёра разработали датчик, который автоматически оценивает уровень наработки металла и скорость расхода анода с точностью до микрометров. Устройство проверяет положение анодного массива каждую секунду и оценивает его положение относительно металла.
«В электролизных цехах измерение наработанного в электролизере алюминия производят вручную, электролизник один раз в сутки вручную погружает в электролизер стальной стержень. Потом извлекает его и линейкой измеряет на стержне уровень алюминия для каждого электролизера. Это не очень точная и трудоемкая для работника схема, с помощью которой невозможно контролировать уровень с высокой частотой измерений, например раз в секунду. Разработанные датчики позволяют производить измерения в автоматическом режиме постоянно»,
Работа электролизера в ненадлежащих условиях ведёт к перерасходу электроэнергии и получению низких технико-экономических показателей, подчеркнул учёный. Новый датчик позволит на порядок повысить степень управления технологическим процессом и так же управлять этим с помощью цифровых советников, добавил Безруких.
Разработка проходит тестирование в режиме реального электролизного цеха. 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.
Первыми рассказали: РИА Новости