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.

Справка о НИТУ «МИСиС»

НИТУ «МИСиС» в 2018 году отметил 100-летие со дня основания Московской горной академии, преемником которой является. Сегодня НИТУ «МИСиС» - один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ «МИСиС» также представляет собой полноценный научный центр. Университет занимает ведущие позиции в мире в предметных рейтингах THE, QS и ARWU сразу по десяти направлениям, входя в топ-100 в категориях «Инжиниринг–Горное дело» (рейтинг QS) и «Инжиниринг-Металлургия» (рейтинг ARWU), в области материаловедения НИТУ «МИСиС» находится в группе 101+ лучших вузов (рейтинг QS).

Стратегическая цель НИТУ «МИСиС» к 2020 году укрепить лидерство по направлениям специализации:  материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно усилить свои позиции в сфере био-, нано- и ИТ-технологий. В состав университета входит 9 институтов, 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом. В НИТУ «МИСиС» учатся более 17000 обучающихся из 75 стран мира. В университете действуют более 30 научно-исследовательских лабораторий и 3 инжиниринговых центра мирового уровня, в которых работают ведущие ученые России и мира. НИТУ «МИСиС» успешно реализует совместные проекты с крупнейшими российскими и зарубежными высокотехнологичными компаниями.