Результаты исследований [1] показывают, что в большинстве случаев растворение глинозема в электролите сопровождается образованием агломерата, который тонет в электролите и при определенных условиях может проходить через слой металла и образовывать осадки. Подобные явления приводят к ухудшению энергетических и экологических показателей процесса электролиза.

Для повышения качества управления в производстве алюминия помимо стандартных точек системы автоматического питания глиноземом (АПГ) необходимо устанавливать дополнительно так называемый многофункциональный питатель, позволяющий измерять параметры процесса, сравнивать их с граничными значениями и контролировать на основе этих данных дозирование материалов в расплав электролита [2]. По глубине опускания штока пробойника и началу контакта «пробойник-электролит» возможно определить уровень расплава в ванне. Уровень металла определяется через величину напряжения в пространстве анод-катод. При помощи пневмоустройства, встроенного в пробойник, можно измерять температуру электролита и концентрацию глинозема.

Управление алюминиевым электролизером при помощи многофункциональных манипуляторов имеет основные преимущества: непрерывный автоматический мониторинг технологической ситуации; быстрое реагирование при отклонении режимов; управление оборудованием в заданных пределах параметров; дискретное питание с учетом текущей ситуации; отсутствие ручных измерений.

Таблица 1 – Математические модели скорости растворения глинозема

Основные математические модели влияния параметров процесса электролиза на скорость растворения глинозема в электролите [3], используемые в программе, получены по результатам экспериментов, проведенных в Горном университете, а также по литературным данным отечественных и иностранных источников, представлены в таблице 1. Эти зависимости были положены в основу алгоритмов программы для ЭВМ «Дискретное питание алюминиевого электролизера фторированным глиноземом». Программа предназначена для выработки рекомендаций по ведению технологического процесса в заданных пределах технологических параметров с помощью многофункциональных питателей.

В программе для ЭВМ применен алгоритм независимой работы пробойников системы АПГ. Программа позволяет определить скорость растворения глинозема в канале питания с учетом скорости циркуляции электролита, содержании фтора в глиноземе, свойств глинозема. При изменении свойств расплава в канале осуществляется корректировка циклов питания.

Информационная база для контроля технологических параметров создается после отбора проб электролита и при замерах с помощью разработанного специального устройства для отбора проб [4]. Для определения значения величин используется способ контроля технологических параметров электролита алюминиевого электролизера, который заключается в сравнении текущего замера электрических показателей со значениями, полученными после отбора химических проб в матрице. Программа позволяет визуализировать процесс питания электролизера (рисунок 1).

Рисунок 1 – Визуализация работы системы АПГ

Программа разработана на языке программирования C#. На данную разработку получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2012614704 [5].

Разработанное программное обеспечение обеспечивает:

– расчет необходимой величины порции глинозема и частоты питания в зависимости от значений параметров электролиза и свойств глинозема для каждого канала питания;

– определение скорости растворения глинозема при изменении скорости движения электролита и содержания фтора в глиноземе;

– запись, хранение в базе данных расчетных параметров электролиза криолитоглиноземных расплавов, свойств глинозема и сравнение с экспериментально определенными значениями параметров процесса.

Алгоритмы программы позволяют проводить питание электролизных ванн без возникновения осадков на подине при близкой к теоретической загрузке глинозема, что дает возможность повысить эффективность производства алюминия.

Для регулирования структуры и свойств известковых сухих строительных смесей, предназначенных для ремонта и реставрации зданий исторической застройки, разработана технология синтеза добавки, заключающаяся в добавлении микродисперсных порошков алюминия в  натриевое жидкое стекло при температуре 60^оС в течение 90 мин.

Синтезируемая добавка представляет собой легкий порошок светло-серого цвета (размер частиц 2–20 мкм), с насыпной плотностью  0.55 г/см³. Выход готового продукта составляет 90%.

Ренгенофазовый (РФА) анализ показали, что минералогический состав добавки представлен кристаллическими разновидностями гидроокислов алюминия – байеритом  – α-Al(OH)₃ и бёмитом  – γ-AlO(OH). Аморфная фаза представлена наноструктурированными алюмосиликатами.

Изучалось влияние синтезируемой добавки на структурообразование известковых составов. В работе применяли известь-пушонку, приготовленную на извести второго сорта с активностью 84%. Количество добавки варьировалось от 1 до 30% от массы извести.

Установлено, что введение  синтезируемой добавки в известковую систему приводит к  незначительному  снижению рН жидкой фазы. Спустя 1,5ч с момента затворения рН контрольных составов (без добавки) составляет рН= 13,43 , а с содержанием добавки 10 % – рН= 13,3 .

Введение синтезируемой добавки способствует повышению теплоты структурообразования (рис.1). Максимальная температура, составляющая 28 °С, достигается спустя 180 мин  при введении 30% от массы извести добавки. При содержании добавки 10% от массы извести максимальная температура составляет 24°С и достигается спустя   60 мин.

Ренгенофазовый анализ известкового композита показал, что минералогический состав представлен гидрокарбоалюминатами кальция, d,A (4,613;2,5289), гидроалюминатами кальция d,A (4,099;3,948;3,6187;;2,8432), гидроалюмосиликатами кальция d,A (5,016; 3,1816),  кальцитом d,A (3, 0079; 2,7542), гидроксидом кальция, d,A (3,1816; 2,6433), гидроалюмосиликаты натрия, d,A(3,6896; 2,9214; 2,6708).

При оценке кинетики твердения известковых композитов, содержащих синтезируемую добавку, установлено, что введение добавки приводит к резкому повышению прочности в начальный момент твердения.

В возрасте 3-х суток воздушно-сухого твердения прочность при сжатии известкового композита на основе состава с содержанием 30% добавки составляет  R_сж=1,79МПа, а на основе контрольного состава – R_сж=0,3МПа. Однако, спустя 14 суток твердения у композитов, приготовленных на основе составов с большим содержанием синтезируемой добавки (10-30% от массы извести) наблюдается сброс прочности. Очевидно, снижение прочности связано с переходом гексагонального гидроалюмината кальция 2СаАl₂O₃8H₂O  в кубический 3СаАl₂O₃6H₂O, что сопровождается появлением напряжений в твердеющей системе.

Введение в известковую систему одновременно синтезируемой добавки и дополнительно диатомита, содержащего аморфный кремнезем SiO₂ и обеспечивающего  дополнительно силикатное твердение, способствует дальнейшему росту прочности композита. При содержании добавки алюмосиликатов 5% от массы извести и диатомита в соотношении  известь : диатомит, равном И:Д=1:3, прочность при сжатии в возрасте 14 суток воздушно-сухого твердения составляет R_cж =3,87МПа.

Мы окружены металлами. Загрязненное водоснабжение, загрязнение воздуха от промышленности и бензиновых паров. Тяжелые металлы, которые накапливаются в нашей еде как результат высоких уровней металлических и химических соединений, используются и в пищевой промышленности. Металлы проникают через кожу в результате контакта с драгоценностями и часами. Безусловно, самый агрессивный процесс гальванизма в полости рта возникает вследствие установки протезов из разнородных металлов.

Одной из причин гальваноза являются ортодонтические конструкции. Практикуется введение нескольких видов металлов в ортодонтических конструкциях, что в свою очередь вызывает соответствующие осложнения. Для ортодонтического лечения используются около двадцати видов металлов: цинк, кобальт, серебро, золото, медь, титан, железо.

Все металлы вибрируют на различной частоте согласно их атомному числу и весу и имеют собственное магнитное поле. Здоровое человеческое тело производит ток 54 микроусилителей. Так как металлы вибрируют на антагонистической электромагнитной частоте, они вызывают серьезную интерференцию в нервной системе. Тело входит в контакт с токсическими веществами каждую секунду нашей жизни, и в здоровом человеке эти яды устраняются через лимфатическую систему быстрее, чем распространяется скорость звука. Этот стабильный систематический процесс может быть легко нарушен, когда поступление в организм токсических веществ происходит постоянно, как в случае контакта металлов во рту. Кроме того, опасно помещать разнородные металлы в полость рта, так как они ассимилируются непосредственно в кровоток через слюнные железы. А это процесс является первой ступенью пищеварительной тракта.

Металлы, использующиеся в настоящее время в стоматологии:

• Алюминий используется редко;
• Кадмий используется достаточно часто;
• Кобальт используется часто;
• Хром используется часто;
• Золото используется довольно часто;
• Никель используется часто;
• Медь используется очень редко;
• Серебро используется часто;
• Цинк используется редко.

Как избежать гальваноз:

1. Амальгама может быть заменена композитом.

2. Металлические коронки могут быть заменены керамикой / фарфором.

3. Где устанавливают золотые коронки, необходимо заменить амальгаму на композит.

4. Важно учитывать, чтобы два разнородных металлов, используемых в полости рта, не были в контакте.

5. В настоящее время не зарегистрированы явления гальваноза при использовании титана.

6. Вместо протезов с металлическими частями, установление керамических протезов.

Общие симптомы при гальванозе, сопряженные с изменениями неврологического статуса:

1. Раздражительность, усталость, апатия;

2. Бессонница;

3. Хроническая усталость, разбитость;

4. Снижение умственной деятельности и работоспособности;

5. Снижение иммунных свойств организма, проявляющееся в рецидивах герпеса, кандидомикотических поражениях слизистой и кожи; ОРЗ;

6. Канцерофобия.

Местные симптомы:

1. Металлический привкус во рту;

2. Чувство кислоты во рту;

3. Извращения вкуса;

4. Гипосаливация (ксеростомия) или гиперсаливация, обусловленная нарушением центральной и вегетативной системы;

5.  Жжения и покалывания кончика и боковых поверхностей языка, при этом они гиперемированы, отечны.

6. Парестезия или гиперстезия отдельных участков слизистой оболочки полости рта;

Осложнения:

Фоновым осложнением гальваноза является снижение защитных свойств организма. Это в свою очередь проявляется в полости рта гингивитом, токсическим стоматитом, папиллитом. Также снижение иммунитета влечет за собой возникновение инфекций, которые были указаны в симптомах гальваноза.

Постоянное действие электрохимических процессов в полости рта могут явиться причиной малигнизации процесса. Если длительное время не купировать патологическое состояние возможно развитие предрака (лейкоплакии) с последующим развитием рака.

Диагностика основывается на данных клинической картины, физических и лабораторных исследованиях. В основе диагностики лежит измерение величин разности потенциалов металлических включений, которые устанавливается в определенном алгоритме, что помогает провести дифференциальную диагностику с иными патологическими состояниями, такими как аллергические реакции на металлы, нарушение обмена веществ, нарушение электролитного состава слюны и обнаружить любые отклонения от физиологической нормы организма.

Приборами, которыми пользуются для измерения различных показателей гальванических изменений в полости рта, являются: лабораторный вольтметр, микроамперметр, потенциометры.

Все измерения проводят многократно, определяя разницу между различными объектами, расположенными во рту: мягкие ткани, зубы, металлические конструкции. Оценка полученных результатов проводится по максимальным показателям. Если выявляется разница в потенциалах, которая превышает физиологическое норму, то диагностику повторяют снова, но только перед ним человек полощет рот дистиллированной водой.

Также проводят исследование на наличие микроэлементов в слюне с помощью спектрального анализа.

Дополнительные исследования при гальванозе:

1. Биохимический анализ крови и слюны;

2. Кожные пробы для выявления реакции на металлы (кожные пробы на никель, хром, кобальт отрицательны)

3. Исследование кислотности слюны;

4. Лабораторное исследование мочи.

Разнородность металлов не единственная причина патологического состояния организма. Помимо устранения местных причин в полости рта, необходимо пройти дезинтоксикационную терапию организма от металлического «загрязнения» и быть под наблюдением и комплексным лечением у невролога.