Высокое качество конечного продукта достигается плавлением глинозёма с использованием низкотемпературной плазмы.
Исследовательской группой на базе кафедры Общей и технической физики Санкт-Петербургского горного университета проведена серия успешных экспериментов по получению корунда чистотой более 99,999% с помощью инновационной плазменной технологии. Использование низкотемпературной плазмы для плавления глинозема в реакторе позволяет избежать загрязнения конечного продукта материалами электродов как при электродуговой плавке.
По результатам работы получен патент на плазменную печь с многослойной огнеупорной футеровкой. Изобретение позволяет повысить стабильность теплового баланса плазменной печи при повышении химической чистоты получаемого корунда. Эксперименты проводились с использованием плазмотрона Института электрофизики и электроэнергетики Российской академии наук.
Разработка плазменных нанотехнологий и новых материалов в минерально-сырьевом секторе является одним из перспективных направлений научной работы Горного университета. В числе наиболее значимых реализованных проектов плазменные технологии получения алюминия для металлургии и водородной энергетики, а также технологии получения сверхчистого белого корунда и сапфирового стекла.
Актуальность работ по корунду обусловлена тем, что технологии, применяемые сегодня для его производства используются с середины прошлого века и уже достигли максимума своих мощностей. Дальнейшее увеличение производства в рамках традиционной технологии создаст проблему роста энергоёмкости и потребления ресурсов, не обеспечивая при этом необходимой чистоты, твёрдости и термической стойкости конечного продукта.
Предложенная технология плавления глинозёма с использованием инновационной плазменной печи открывает хорошие перспективы для промышленного использования. Результаты экспериментов стали темой кандидатской диссертации аспиранта кафедры Общей и технической физики Виктории Кисон. Исследования проводятся под руководством заведующего кафедрой, доктора физико-математических наук Александра Мустафаева.
Синтетический корунд широко применяется в различных отраслях промышленности. Так, например, белый корунд используют в качестве абразивов, огнеупоров, для пескоструйного шлифования, обработки закаленных твердых сталей. Прозрачный корунд (лейкосапфир) применяется для подложек микросхем, в оптических устройствах, лазерах, для изготовления сверхтонких медицинских скальпелей. Ценность корунда определяется его твёрдостью – 9 из 10 по шкале Мооса. Максимальное значение твёрдости у алмаза. Корунд используется также в качестве материала для производства алюминия методом электролиза.
Напомним, что в Горном университете разработали эффективную технологию получения глинозёма путём спекания каoлиновых руд с известняком при добавлении углеродсодержащих активирующих добавок. Исследователям удалось найти оптимальное содержание добавок, при котором рост извлечения оксида алюминия составил более 7%.
