Кандидат технических наук, доцент кафедры «Литейные и высокоэффективные технологии» Самарского политеха Ринат Биктимиров вместе с коллегами по вузу разработал уникальную технологию производства марочных сплавов с максимальным вовлечением металлических отходов. Поскольку наибольшую долю во вторичной цветной металлургии занимают такие дефицитные металлы, как алюминий и медь, то в своих исследованиях основной упор ученые сделали на технологии рециклирования ломов и отходов именно на основе указанных металлов.
Как возникла идея?
«Рациональное использование материалов сегодня является общемировой тенденцией. Поэтому, идея, можно сказать, витала в воздухе. В 2014 году мой научный руководитель Владимир Иванович Никитин стал инициатором моих исследований по переработке металлов. Он объяснил мне, что это очень актуальная тема, и у нее большие перспективы. Металлические отходы так использовали и ранее, но мы сфокусировались именно на их максимальном вовлечении в переработку».
Как это работает?
Металлические отходы сначала очищают от смазочно-охлаждающей жидкости, греют, чтобы убрать ее остатки, потомпроводят магнитную сепарацию — очистку от железосодержащих примесей (например, от железной стружки). Затем стружка переплавляется по разработанной технологии и используется при синтезировании рабочих сплавов.
Металлические отходы перерабатывают, в основном, с помощью роторных печей. В них стружка перемешивается с флюсом и плавится. Но преимущество технологии, разработанной в университете, состоит в том, чтобы синтезировать сплавы именно с максимальным вовлечением отходов.
Разработка активно применяется на практике. В центре литейных технологий вуза выполняют штучные и мелкосерийные заказы для самарских и московских предприятий. Есть заказы и из других регионов. Из сплавов, полученных таким путем, изготавливают различные детали для самолетов, а также другие изделия под задачи заказчиков.
Почему разработка сделает жизнь людей лучше?
Разработка решает несколько важных задач. Во-первых, проблему утилизации отходов. От переработки металлов скапливается большое количество отходов. Их нужно куда-то девать, а не просто оправлять на захоронение. Во-вторых, технология значительно экономит электроэнергию — при повторном использовании металла экономится до 95% электроэнергии. Также снижается нагрузка на экологию.
Все это особенно ценно на фоне того, что рудные запасы цветных металлов истощаются, а стоимость первичных металлов для приготовления сплавов в металлургическом и литейном производствах очень высокая.
Сплавы на основе алюминия широко применяются практически во всех отраслях промышленности: электроэнергетике, строительстве, автомобиле- и машиностроении, производстве различного оборудования, упаковки и др.
А вот преимущества технологии в цифрах и доказательства ее экономического эффекта. Разница в энергозатратах при производстве продукции из первичных и рециклируемых металлов существенна: на производство первичного алюминия затрачивается энергия, равная 190 мегаджоулей на тонну, а на производство рециклируемого алюминия – всего 20 мегаджоулей на тонну.
Замена деталей из чугуна на детали из алюминиевых сплавов сможет снизить массу современного легкового автомобиля примерно в три раза. Отливка блока цилиндров из чугуна, в среднем, весит 72 кг, а она же из алюминиевого сплава – 23 кг. После механической обработки деталь из чугуна будет весить 44 кг, из алюминия – 14 кг. Таким образом, замена чугунных и стальных (в том числе и кузов) деталей на детали из легких сплавов позволит снизить массу автомобиля в среднем на 62-63%. В итоге, на 100 км пробега это позволит экономить 2-3 литра бензина. А это, в свою очередь, обусловит и сокращение выбросов в атмосферу.
Еще одно преимущество самарской разработки — выигрыш в стоимости изделий, произведенных из рециклируемых ломов и отходов, по сравнению с такими же изделиями из первичных материалов. Это уже прямая выгода для конечного потребителя.
И, конечно, главной задачей при разработке эффективных технологий рециклирования является обеспечение качества изделий не ниже, а даже выше по сравнению с изделиями из первичных материалов.
Как пришел в науку?
«В науку я попал случайно, и это, кстати, не редкость. Мой первый научный руководитель Владимир Иванович Никитин предложил мне устроиться на полставки инженера на кафедру «Литейные и высокоэффективные технологии». Там-то я и открыл для себя безграничный мир науки. Потом я по совместительству устроился на ставку ассистента, и теперь наука со мною навсегда».
Почему наука — мое призвание?
Кто вдохновляет?
«Мой первый научный руководитель Владимир Иванович Никитин. Он всегда был полон идей, энергичен и смотрел далеко в будущее. Если бы не он, возможно, я бы и не начал заниматься литейными разработками».