Коллектив ученых кафедры цветных металлов и золота Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» нашел способ удешевить процесс получения технического магния, широко применяемого в авиации и оборонной промышленности. Усовершенствовав процесс, ученые смогли повысить выход магния на 15% и уменьшить расход электроэнергии на 5%. В результате, производительность заводов, выпускаемых магний, может вырасти до 10%.
Технический магний — конструкционный материал, широко используемый в сплавах для авиационной, космической, оборонной промышленности. Традиционно, чистый магний получают путем электролиза его из соединения — MgCl2 в хлоридной среде, где он разлагается электролитически. На катоде (электрод с отрицательным зарядом) выделяется жидкий магний, а на аноде (электрод с положительным зарядом) газообразный хлор.
Однако есть проблема — в традиционных условиях электролиза выход по току не превышает 80%. Это означает, что 100% тока, затраченного на процесс электролиза, «окупается» лишь на 80%, остальные 20% тратятся впустую. Это объясняется тем, что, «разбежавшись» на катод и анод, магний и хлор через какое-то время начинают соединяться снова. Команда ученых НИТУ «МИСиС» нашла способ усовершенствовать процесс электролиза так, что выход по току повысился до 95%, то есть, стало «теряться» не более 5% магния.
«В традиционных условиях электролиза соединения магний-хлор на катод выделяется жидкий магний, а на анод — газообразный хлор. Из-за того, что капельки магния перемешиваются газом, они легко соединяются обратно. Мы нашли способ предотвратить этот процесс, понизив температуру электролита, и заставили выделяться магний в твердом виде» — рассказывает Андрей Лысенко, к.т.н., руководитель исследования, доцент кафедры цветных металлов и золота НИТУ «МИСиС».
Однако оставалось понять, как отделить затвердевший магний от катода, ведь просто соскребать его — сложно и неэффективно. Тогда ученые решили попробовать привести магний в жидкое состояние — то самое, с которым боролись изначально. Но в этот раз решающую роль сыграло время: оказалось, что если достаточно быстро — в пределах часа — повысить температуру электролита, заставив магний расплавиться, а потом быстро достать расплавленный магний из электролита, будет потеряно не более 5% металла (против 20% в традиционной технологии).
Стоит отметить, что электролиз — не единственный способ разделения соединения MgCl2. Например, иногда применяется вакуумная дистилляция, однако это куда более дорогостоящий метод. Получается, что разработка ученых НИТУ «МИСиС» — наиболее эффективный и дешевый способ получения технического магния из всех, существующих сегодня.
В ближайшем будущем ученые планируют заняться вопросом автоматизации всего цикла — от расплавления хлорида магния в электролите до вычерпывания расплава готового магния.