Ученые СФУ разработали датчик, который поможет сократить производителям алюминия энергозатраты и повысит эффективность производства.
Специалисты Сибирского федерального университета создали устройство, которое повысит эффективность и автоматизацию процесса получения алюминия. Разработка позволит точно контролировать ключевые параметры электролиза и сократить энергозатраты.
Алюминиевые сплавы широко используют в авиационной, ракетной и судостроительной промышленности. Для их создания необходимо выделить чистый алюминий из природного сырья. Сначала из руды получают глинозем — оксид алюминия, затем методом электролиза в расплаве криолита извлекают металлический алюминий. Этот процесс требует постоянного контроля параметров, поскольку от них зависит энергоэффективность и качество конечного продукта.
Во время электролиза ионы алюминия восстанавливаются на катоде, а на углеродном аноде происходит окисление ионов кислорода с выделением углекислого газа. Жидкий алюминий накапливается на дне электролизера, откуда его периодически извлекают. Критически важно контролировать подачу глинозема и глубину погружения анодов, которые постепенно расходуются в процессе работы.
Доцент кафедры общей металлургии Института цветных металлов СФУ Александр Безруких пояснил: «По мере наработки металла необходимо точно контролировать увеличение высоты металла и снижение высоты анода, что позволяет оценить степень расхода тока и эффективность технологии».
Ученые СФУ по заказу коммерческого партнера разработали специальный датчик, который автоматически оценивает уровень наработки металла и скорость расхода анода с точностью до микрометров. Устройство проверяет положение анодного массива каждую секунду и определяет его позицию относительно металла.
Александр Безруких подробно объяснил, в чем преимущества новой системы: «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».
По словам ученого, работа электролизера в ненадлежащих условиях приводит к перерасходу электроэнергии и снижению технико-экономических показателей. Новая разработка позволит на порядок повысить степень управления технологическим процессом и организовать контроль с помощью цифровых советников.
Сейчас датчик проходит испытания в условиях реального электролизного цеха. Разработка выполнена в рамках проекта «Инженеры нашего времени», который направлен на популяризацию инженерных специальностей. Проект реализуют при поддержке гранта Министерства науки и высшего образования России № 075-15-2025-499 в рамках Десятилетия науки и технологий. Подробнее о разработке можно прочесть в статье
Фото: Getty Images / SafakOguz
Lx: 3102