Современные технологии получения алюминия сталкиваются с необходимостью переосмысления и модернизации.
За более чем 100 лет существования метода электролиза, созданного независимо французом и американцем и получившего название метод Эру-Холла, накопилось множество проблем, которые требуют решения.
Новый подход, предложенный российским инженером, кандидатом технических наук, Олегом Анисимовым, может изменить эту ситуацию. Суть нововведения заключается в использовании коаксиальных электродов. В отличие от традиционных электродов, коаксиальные обеспечивают значительно большую площадь поверхности, что позволяет улучшить эффективность электролитического процесса. Если обычный электрод имеет одну поверхность, то коаксиальный, благодаря своей конструкции, увеличивает эту площадь почти в три раза. Это делает электролизёры более компактными и эффективными, что, в свою очередь, позволяет увеличить производительность. На территории современных заводов возможно установить до трех новых электролизёров на месте одного старого. Это означает, что можно значительно увеличить объем производства, одновременно снижая затраты на электроэнергию и исключая токсичные отходы из процесса. Такой подход рассматривается как настоящая революция в алюминиевой промышленности. Не менее важным является то, что модернизация существующего производства не требует значительных финансовых вложений. Например, заменив одну из десяти электролизных ванн на новую, можно увеличить производительность в два раза. При этом старые ванны можно менять поэтапно, без остановки основного производства. Это позволяет не только сократить затраты, но и увеличить прибыль. По словам Анисимова, новая технология имеет потенциал значительно снизить стоимость алюминия на рынке. Сегодня тонна алюминия стоит около 2500 евро, а с внедрением новой технологии цена может снизиться до 1000 долларов. Это удешевление в два раза стало бы настоящей революцией в отрасли, которая уже вызывает восторг при снижении цен на 5-10%. История разработки этой технологии началась в 1999 году, когда Анисимов, работая с командой в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете, начал изучать высокотемпературные процессы получения алюминия. В процессе работы были созданы десятки патентов, которые охватывают все аспекты новой технологии. Основная идея заключается в разделении процессов электролиза и получения температурного расплава. Без расплава электролит не может выполнять свои функции, и именно это понимание стало основой для дальнейших исследований и разработок. Таким образом, новая технология получения алюминия, предложенная Олегом Анисимовым, открывает новые горизонты для отрасли, обеспечивая экономическую выгоду, повышение качества продукции и снижение негативного воздействия на окружающую среду. Внедрение коаксиальных электродов и модернизация существующих заводов могут стать ключом к революции в алюминиевой промышленности.

Время возрождения идей Эру и Холла.

В современной научной терминологии на тему способ электролитического разложения глинозема в растворе расплава криолита часто фигурируют имена Эру и Холла, но практика современного производства совершенно не соответствует идеям авторов.
Реактивное пространство в традиционной технологии отличается крайней неоднородностью и непредсказуемостью в силу действия трех определяющих обстоятельств отличных от патентных положений Эру и Холла.
1.Горизонтальное расположение электродов, при котором первичный алюминий наращивается на горизонтальном катоде (подиуме ванны), тем самым в процессе электролиза уменьшая МПР и вынуждая отбирать полученный алюминий технически сложным способом (вакуумные ковши).
2.Выделяющийся на аноде кислород, сжигая угольные аноды и образуя СО2, также влияет на МПР, меняя условия теплового баланса электролизера и вызывая явление блокирования анода пузырьками газа (анодный эффект).
3.Направление теплового вектора, от точки в расплаве проявления закона Джоуля - Ленца к стенкам электролизной ванны. способствует неоднородности массы расплава, образованию гарнисажа и настылей на стенках ванны. Требует расхода большого количества электроэнергии на поддержание рабочей температуры расплава электролита.
Недостатки, указанные выше, отсутствуют в электролизере нового поколения «КОАКСИАЛ», выполненном на основе идей инженера Д. Анисимова (Патент РФ№ 223733 «Нейтральный, биполярный, коаксиальный электрод»).
Вертикальное расположение анодов и катодов, при постоянном и увеличенном МПР, создает условия для стабильного эффективного процесса электролиза с минимальным проявлением закона Джоуля – Ленца, а все тепловые процессы осуществляются за счет горения органического топлива (мазут, природный газ) в цилиндрической печи, в которой подкалиберно размещена электролизная ванна электролизера. Смена направления вектора тепла от стенок ванны к центру расплава кардинально меняет структуру расплава электролита создавая условия для структурной однородности, отсутствие условия образования гарнисажа и настылей. Вертикальное размещение электродов позволяет собирать стекающий с катода алюминий в днищевой части ванны, выводя его из реакционной зоны, купируя все последствия перекосов и волнения зеркала расплава первичного алюминия под действием МГД явлений. Более того, МГД воздействие на расплав электролита становится желательным для лучшего растворения и гомогенности раствора глинозема в электролите.
Увеличение и постоянство МПР в совокупности с отсутствием реакции окисления углерода кислородом делает процессы, приводящие к анодным эффектам мало вероятными.
Принципиально новая технология (электролизер «КОАКСИАЛ») позволяет стабилизировать процесс электролиза, а за счет стабилизации повысить качество первичного алюминия, уменьшить простои электролизных ванн, значительно увеличить доходность алюминиевого производства, а главное снизить себестоимость первичного алюминия вдвое.
Несколько слов о прошедшем столетии с тех пор как отцы основатели способа Эру Холла дали миру свое открытие. За это время трудом тысяч конструкторов довели процесс производства алюминия до современной точки прогресса близкого к бифуркации. На этом трудном пути металлургам удалось получить различные сплавы с химической прочностью и ресурсной работоспособностью позволяющей во всей металлургии в паре футеровка –метал , где футеровка контактируя с нагретой до 1000 гр С средой , обогащается за счет накопительного эффекта нежелательными отходами засоряя, а точнее, поражая окружающую среду. Изменив местами металл и футеровку, практически снимаем эффекты накопления, а футеровку по ресурсу приравниваем к ресурсу электролизера в целом.
Главную ошибку, отход от идей Эру Холла о вертикальном расположении электродов при постоянном МПР и указание на возможность замены электроэнергии в тепловых процессах на использование энергии горения органического топлива так же все это время было проигнорировано развивающейся практикой. Создание электролизера «КОАКСИАЛ» стало возможным благодаря работам российского инженера Дмитрия Анисимова, по своей сути является возвращение к научному предвиденью наших гениальных предков американца Чарльза Мартина Холла и француза Поля Луи- Тусена Эру. Электролизер нового поколения «КОАКСИАЛ» является по своей сути реальным воплощением идей Эру Холла на современном научно - техническом уровне, а кто конкретно «свернул не туда», разместив анод и катод горизонтально мы теперь вряд ли узнаем. Ранее считалось что ошинковка электролизера должна быть не дорогой в силу большого влияния на себестоимости первичного алюминия, но подойдя к электролизерам с расходом электрического тока 300кА и более, пришлось создавать достаточно дорогую «модульную ошиновку» позволившую освоить 500 кА в электролизере РА-550 САЗа,, что возможно и является конструктивным оформлением точки бифуркации в отрасли . Выбор прост.
Или продолжим путь в никуда, или вернемся к идеям первооткрывателей Чарльза Мартина Холла и Поля Луи Тусена Эру.
Москва к. т.н. О. Анисимов.