من المتوقع أن التصميم الفريد "للحيّز العازل" يسيؤدي الى خفض تكاليف الإنتاج للشركة
الإمارات العربية المتحدة: تواصل "الإمارات العالمية للألمنيوم" منذ أكثر من 82 عاماً الإستثمار المكثّف في تطوير تكنولوجيا الإنتاج المحلية لضمان التحسين المستمر في كافة عملياتها. ويشكّل استخدام أفضل التقنيات عنصراً أساسياً في حفاظ الإمارات العالمية للألمنيوم على مكانتها وأفضليتها التنافسية في قطاع صناعة الألمنيوم العالمي الذي يتأثر بشكل كبير بمستوى الجودة والكلفة والأداء البيئي.

وانطلاقاً من حرصها على تميّز عملياتها على كافة المستويات، تعمل الإمارات العالمية للألمنيوم مع "برنامج تكامل" الوطني منذ عام 2014 لحماية براءات الإختراع الخاصة بتكنولوجيا الإنتاج التي تطوّرها محلياً. وقد أقرّت لجنة تقييم الاختراعات في "تكامل" في ديسمبر 2015 الدعم المادي لتسجيل براءة إختراع "المنطقة العازلة" الذي طوّرته الإمارات العالمية للألمنيوم لمواصلة الارتقاء بعملياتها الإنتاجية.

وتحدث عملية إنتاج الألمنيوم ضمن خلايا تستخدم تقنية التحليل الكهربائي، وتكون كل خلية بمثابة وعاء فولاذي كبير يغذيه الكربون ليشكّل قطباً سالباً. وفي مصاهر الألمنيوم، تترابط الخلايا التي تستخدم تقنية التحليل الكهربائي ضمن سلسلة متصلة تشكّل مجتمعةً ما يُعرف بخط الإنتاج. وعادةً ما تصنع بطانة كتل الأقطاب السالبة في الخلية من مادة الجرافيت التي تسرّع تدفّق التيار الكهربائي في الخلايا، وتزيد بالتالي مستوى الإنتاجية.

وفي التصاميم التقليدية للخلايا، يمكن لتدفق التيار الكهربائي أن يكون متفاوتاً، حيث تتركز الكثافة الأعلى لتدفق التيار على الأطراف قرب جدران الخلية. ويسرّع التدفق العالي للتيار عملية اهتراء البطانة الجرافيتية للخلية وتآكلها (بمعدّل 45 إلى 60 ملم سنوياً)، ما يؤثّر سلباً على صلاحية الخلية الإنتاجية وعمرها الافتراضي.

ويمكن لعملية استبدال خلايا الإنتاج أن تكون مكلفةً جداً، لذلك يسعى منتجو الألمنيوم إلى الحفاظ على خطوط وخلايا الإنتاج لديهم إلى أطول فترة ممكنة. ويشرح برنارد جونكوا، مدير أبحاث وتطوير تكنولوجيا خلايا الإنتاج في الإمارات العالمية للألمنيوم بجبل علي: "تبلغ كلفة إيقاف عمل خلية إنتاج واحدة واستبدالها حوالي 200 ألف دولار أمريكي كمعدّل وسطي. ولتوضيح الصورة أكثر، يكفي أن نتخيل أن إطالة عمر خلايا الإنتاج لعام واحد فقط في مصهر ألمنيوم يحوي 1000 خلية، قد توفّر له أرباح إضافية تفوق 5 مليون دولار."

ولتقليص تذبذب التيار الكهربائي في الخلايا وتعزيز استقرارها، يمكن وضع جزء نحاسي في ثقب أسطواني داخل قضيب التجميع الفولاذي بالخلية، أو تركيبه ضمن تجويف يتم حفره أعلى قضيب التجميع الفولاذي، الذي يشكّل الوسط الناقل للتيار الكهربائي من خلية لأخرى. ورغم أن استقرار الخلية يتحسّن باستخدام هذه الأجزاء النحاسية، إلّا أن كثافة التيار قرب جدران الكتلة السالبة تبقى مرتفعة؛ حيث يتبع التيار الكهربائي دائماً الطريق الأقصر نحو الخلية التالية.

Iومنذ سبتمبر 2010 بدأ فريق الأبحاث والتطوير في الإمارات العالمية للألمنيوم بجبل علي ضمن مصهر دوبال العمل على تصميم فريد للقضبان النحاسية. واستهدف مشروع البحث، الذي قاده عبدالله الزرعوني، مدير إدارة نقل التكنولوجيا في عمليات الإمارات العالمية للألمنيوم بجبل علي، وبرنارد جونكوا، مدير أبحاث وتطوير تكنولوجيا خلايا الإنتاج في قسم تكنولوجيا دوبال ضمن الإمارات العالمية للألمنيوم بجبل علي، خفض كثافة تدفق التيار عند أطراف الخلية، وبالتالي تقليص معدّل تآكل بطانتها وإطالة عمرها الافتراضي لعشرة أشهر إضافية على أقل تقدير، ما يعني زيادة صلاحيتها المتوقعة بنسبة 15 بالمائة. أما الاختراع الناتج عن هذا البحث فشكّل حلاً جديداً أطلق عليه الفريق اسم "المنطقة العازلة".

وقال جونكوا: "إن استخدام منطقة عازلة بين الجزء النحاسي وقضيب التجميع الفولاذي عند طرف الكتلة السالبة يعد تقنية جديدة غير مستخدمة من قبل. هذه الطريقة تطيل مسار التيار بين قضبان التجميع، فتنتج توزيعاً أفضل للتيار بدرجة أعلى من التساوي، واستقراراً أكبر في خلايا الإنتاج." وأضاف: "ابتكرنا في الإمارات العالمية للألمنيوم حلاً متميزاً بتخصيص منطقة عازلة داخل التجاويف الموجودة أعلى قضبان التجميع الفولاذية أو ضمن الثقوب داخلها."

وتوصّل فريق البحث والتطوير في الإمارات العالمية للألمنيوم إلى أن الطول المثالي للمنطقة العازلة داخل الخلية هو 150 ملم لضمان تحقيق أفضل النتائج، فيما أظهرت الاختبارات الأولية أن المزاوجة بين ابتكاري (المنطقة العازلة) و(الأجزاء النحاسية) اللذين طوّرتهما الشركة على مدى سنوات من الأبحاث والاختبارات يقلّص بنجاح استهلاك الطاقة في الخلية. ويتوقع أن يوفر هذا الحل انخفاضاً مهماً في التكاليف المترتبة على استبدال الخلايا، ويسهِم في تعزيز كفاءة خطوط الإنتاج.