حصل مطورو جامعة جنوب الأورال على براءة اختراع لجهاز إغلاق هوائي فريد لمنع إطلاق الغازات العدوانية في مصانع المعادن. سيجعل عملية الإنتاج في الصناعة أكثر أمانًا للعاملين والبيئة.
في الصناعات الكيميائية وأنواع إنتاج المعادن مثل الأفران العالية وصناعة الصلب والسبائك الحديدية، تتمثل إحدى العمليات الرئيسية في تحميل المواد السائبة (الشحنة) في الفرن. إضافة إلى أن هذه العملية تعتبر مصدراً لتلوث الجو والمسطحات المائية. تمثل شركات المعادن الحديدية ما يصل إلى 50% من إجمالي تلوث الغلاف الجوي (أكثر من 10.3 مليون طن من المواد الضارة سنويًا). ترجع انبعاثات الغبار والغاز من الفرن إلى أنه عند تحميل الشحنة يكون جهاز الإغلاق الميكانيكي مفتوحًا، وتحدث التفاعلات الكيميائية تحت ضغط أعلى من الضغط الجوي، مما يؤدي إلى إطلاق غازات عدوانية من خلال جهاز التحميل نفسه إلى الخارج.
لحل مشكلة بيئية، قام علماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية بتطوير جهاز إغلاق دوامي هوائي يمنع إطلاق الغازات العدوانية بواسطة غاز التيار المعاكس تحت ضغط يساوي أو يتجاوز الضغط في المفاعل.
«تقول داريا خاباروفا، الأستاذ المشارك في قسم «الأنظمة الهيدروليكية والهيدروليكية الهوائية» في جامعة جنوب الأورال الحكومية,- – لقد قمنا بإزالة المصراع الميكانيكي من تصميم الفرن الصناعي ووضعنا جهاز توجيه حول قناة تحميل المواد السائبة، والتي تحتوي على شفرات ثابتة تقع بزاوية. حيث يقوم الضاغط بتوجيه تدفق الهواء تحت الضغط إلى ريشة التوجيه هذه، مما يؤدي إلى تدفق دوامة للهواء الوارد. تسد دوامة الهواء الناتجة قناة التحميل، حيث يتم إطلاق الغازات العدوانية عادة في الاتجاه المعاكس. أي أن المواد السائبة، بجهود العامل، لا تزال تدخل إلى تجويف المفاعل، ولكن في الوقت نفسه، يتم قفل منطقة قناة التحميل على كامل مساحتها بواسطة دوامة، مما يمنع إطلاق الغاز الضار في مساحة العمل البشرية».
حسب الباحثون أنه عندما يتم صب الشحنة في الفرن من المصراع الميكانيكي، يتم إطلاق الحجم الكامل (100%) من الغازات العدوانية إلى الخارج. سيؤدي استخدام جهاز قفل هوائي من النوع الدوامي إلى القضاء تمامًا على انبعاثات الغبار والغازات المسببة للتآكل في الورشة، وتقليل كمية الانبعاثات الإجمالية إلى الغلاف الجوي بمقدار 50 مرة (جزء صغير من الغازات – 2% - سيتسرب حتمًا من خلال الفجوات الموجودة في الآلية أثناء تشغيل الفرن). بالإضافة إلى ذلك، ليست هناك حاجة لنظام تنظيف الغاز المستقل، ويزداد عمر خدمة جهاز التعبئة. يتيح الجهاز الجديد تسهيل وتسريع عملية تحميل المواد السائبة في الفرن، حيث أن مكون سرعة الهواء/الغاز الذي يدخل المفاعل يحمل الشحنة معه.
تتميز المعدات بتصميم بسيط وهي مصنوعة من السيراميك المقاوم للحرارة دون أجزاء متحركة، مما يجعلها آمنة ومتينة وقادرة على التشغيل دون توقف. يتم استخدام هذا الجهاز الهوائي لقفل مفاعل الفرن بالفعل في مصنع تشيريبوفيتس للمعادن. التفرد المطلق للتطور هو أن علم المعادن العالمي لم يعرف بعد أجهزة القفل القائمة على مبدأ الهواء المضغوط.
مرسوم حكومة منطقة تشيليابينسك يوافق على برنامج الدولة لمنطقة تشيليابينسك للفترة 2021-2025 «حماية البيئة في منطقة تشيليابينسك». تم تطوير المشروع من قبل علماء الجامعة وفقًا للبرنامج الفرعي «حماية الهواء الجوي في منطقة تشيليابينسك»، والهدف الرئيسي منه هو تهيئة الظروف لإدخال أفضل التقنيات المتاحة لتقليل انبعاثات الملوثات الضارة (المواد الملوثات) في الهواء الجوي من المؤسسات الصناعية في منطقة تشيليابينسك.