Алюминий, алюминий өндіру: технологиясы, технологиялық және сипаттамасы

Алюминий, ол әлемнің ең көп пайдаланылатын материалдардың бірі жасауға мүмкіндіктер көп. Ол кеңінен металдар арасында бірінші орын алып, табиғатта таратылады. Еді бұл, меніңше, бұл The қиындықтар оның өндірістік тиіс емес болыңыз. Бірақ металл жоғары реакциялық оның таза түрінде, ол табылған жоқ, бұл шын мәнінде әкеледі, және жасауға - бұл, қиын қымбат және энергетикалық қарқынды болып табылады.

Өндіріс үшін шикізат

оның шикізат алюминий бар? Алюминий өндірісі барлық минералдар бар, ол, қымбат және эзірге. боксит шығарып, 50% дейін қамтитын, онда алюминий оксиді мен жер үлкен массасы бетінде тікелей сақтауға.

Бұл алюминий рудасы өте күрделі химиялық құрамы бар. Олар 2-ден 50% -ға дейін диапазонында темір оксидінің дейін 20% болуы мүмкін салмағы, кремнезем, (10% дейін) титан арқылы 30-70% мөлшерінде алюминий тотығын бар.

Алюминий оксиді, және бұл алюминий гидроксиді, корунд және Kaolinite тұрады.

Жақында алюминий, сондай-ақ натрий, калий оксиді, кремний диоксиді және alunite тұрады болат nephelines дайындалған.

таза алюминий 1 тонна өндіру үшін өз кезегінде, боксит шамамен 4,5 тонна дайындалған, ол, глинозем шамамен екі тонна қажет.

боксит

әлемдегі боксит шектеулі қорлары. оның бай кен отырып, барлық жеті ауданында жер шарының. Жерорта теңізі мен Ресейге Африка, Бразилия, Оңтүстік Америкада Венесуэла мен Суринам, Ямайка, Кариб, Австралия, Үндістан, Қытай, Греция және Түркия бұл Гвинея.

боксит бай кен орындары бар елдерде, дамыған болуы мүмкін және алюминий өндірісі. Ресей боксит Жайық шахталар, Ленинград облысының аудандарының бірінде Алтай және Краснояр аумақтар, нефелин - нымен түбегінің.

ОК РУСАЛ тиесілі бай кен орындары ресейлік акционерлік компания болып табылады. Ол Rio Tinto (Австралия-Англия), Канаданың Алқа және CVRD тізімін басқарды отырып қосып алды алыптар жүреді. Төртінші орында Қытайдан Chalco компания, сондай-ақ, ірі алюминий өндірушілер болып, содан кейін АҚШ-Австралиялық корпорациясы Alcoa, болып табылады.

өндіріс тегі

Даниялық физик Oersted 1825 жылы еркін нысанда бірінші алюминий бөлінген. химиялық реакция өтті алюминий хлориді металл калий пайдаланып, және калий амальгаме орнына екі жылдан соң неміс химигі Wohler.

Калий -, алюминий және натрий элементі әлдеқайда арзан және ұзақ қос хлоридті натрий пайдаланылады орнына калий алюминий Франция Sainte-Claire DeVille өнеркәсіп өндірісінде 1854 жылы, сондықтан материалдық, өте қымбат болып табылады.

Орыс ғалымы Н.Н. Бекетов балқытылған cryolite магний алюминий ығыстыра алмады. бірінші алюминий зауыты туралы немістер қолданылатын химиялық реакция сол ғасырдың сексенінші жылдардың соңына. ғасырдың XVIII екінші жартысында химиялық алынған шамамен 20 тонна таза металл білдіреді. Бұл өте қымбат алюминий болды.

электролиз арқылы алюминий өндірісі екі бірдей дерлік патенттік өтінімдер, осы әдістің негізін, американдық ғалым Hall және француз дәуір берілген кезде, 1886 жылы дүниеге келген. Олар балқытылған cryolite алюминий тотығын тарата ұсынды, содан кейін алюминий алу үшін электролизі.

Осыған астам ғасырдың өнеркәсіп ірі салаларының бірі үшін айналды алюминий өнеркәсібі, басталды.

өндіріс технологиясының негізгі кезеңдері

Жалпы, алюминий өндіру технологиясы жаратылғаннан бері өзгерген жоқ.

процесс үш кезеңнен тұрады. алюминий кені боксит бірінші күні, немесе ол нефелин болып табылады ма, глинозем бар - алюминий оксиді Al ₂ O _3.

Содан кейін, өндірістік алюминий гидроксиді оқшауланған бар тазалығы 99,5%, құрайды жеткіліксіз үшін кейбір мақсаттар.

Сондықтан, соңғы сатысында алюминий нақтыланады. Алюминий өндірісі аяқталған тазарту үшін 99,99%.

алюминий оксиді алу

кеннен алюминий тотығы алу үш жолы бар:

- қышқылы;

- Электролиттік;

- сілтілік.

соңғы әдіс - ең көп таралған, сол XVIII ғасырда дамыған, бірақ, өйткені бірнеше рет қайта қаралған және айтарлықтай жақсарды, жоғары сынып боксит өңдеу үшін пайдаланылады болды. Осылайша шамамен 85% алюминий тотығы алынды.

ТҮЙІН сілтілік әдісі олар алюминий гидроксиді енгізген кезде алюминий шешімдер жоғары жылдамдықпен ыдырау болып табылады. Қалған ерітінді шамамен 170 ° С жоғары температурада реакция кейін және буланып қайтадан глинозем тарату үшін қолданылған;

Бірінші боксит ұсақталған және жер каустикалық әк бар диірмен, содан кейін өзінде төменгі температурада сілтілік ерітіндісімен сұйылтылған 250 ° C, оның химиялық және натрий алюмината ыдырау қалыптасады, дейін температурада автоклав - 100 ° C ерітінді алюмината барлық жуады тұнба бөлініп арнайы қоюландырғыштары. Содан кейін оның ыдырау бар. Шешім тұқым қатты алюминий гидроксиді қосылады қай құрамын араластыра үздіксіз үшін араластырғышты контейнерге сүзгілер арқылы айдалады.

гидроциклондарды және вакуумды сүзгілер тұқым материал ретінде оралды, және бір бөлігі қыздыру үшін аттанады бөлігі оның алюминий гидроксиді, бөлінді. гидроксидінің айырудан кейiн қалатын сүзінді, сондай-ақ, боксит келесі пакеттік шаймалау үшін айналым қайтарады.

қыздыру процесі 1300 ° С дейінгі температурада айналмалы күйдiру пештерiнде (дегидратация) гидроксиді

глинозем екі тонна мұнай өндіруді электр 8,4 кВт тұтынылған.

Берік химиялық қосылыс, балқу нүктесі 2050 ° C, ол емес алюминий. алда Алюминий өндірісі.

алюминий электролиз

Электролиз үшін негізгі құрал-жабдықтар көміртегі блоктар төселген арнайы монша, болып табылады. оның электр тогының соғуына. көміртек анодтар монша таза оттегі бөлу жағылатын және оксидтері ulgleroda тотығы және диоксиді құрайды батыруға. олар мамандар деп атайды ванналар немесе elektrilizery, сериясын қалыптастыру, сериясы электр тізбегіндегі енгізілген. The ағымдағы қарқындылығы осы жағдайда 150 мың ампер.

анодтар екі түрлі болуы мүмкін: жоғары температурада электролиз процесінде пісіру алюминий қақпағы, көмір брикеттер тұратын, бір тонна және Содерберг артық болуы мүмкін, ол жаппай, ірі көмір бірлік оқ атты.

Құралдар ұялы кернеуі 5 В айналасында әдетте болып табылады. Ол қабылдайды ішіне тіркелгі The кернеу қажетті үшін The ыдырау оксиді, және The сөзсіз жоғалту ауқымды желі.

cryolite негізделген балқытылған алюминий ерітілген бастап балқытылған металл, электролит тұзы көмір негізі моншасына сақтауға қарағанда ауыр. Ол мезгіл көшірілді.

алюминий өндірістік процесс үлкен электр энергиясын тұтынуды талап етеді. глинозем жылғы алюминий бір тонна алу үшін, ол электр DC шамамен 13,500 кВт жұмсауға қажет. Сондықтан, ірі өнеркәсіптік орталықтарының құру үшін тағы бір шарт қуатты электр станциясын бірге жұмыс болып табылады.

алюминий өңдеу

Ең танымал әдісі - үш қабатты электролиз. Ол сондай-ақ магнезиттің төселген көмір ошақ бар электролиз монша өтеді. The анод жылы The процесс өзі қызмет етеді The балқытылған металл, ол тазартылады. Ол өткізгіш ошақ төменгі қабаты орналасқан. анод қабаттағы электролитте ериді Таза алюминий, жоғары түсінді және катодты ретінде қызмет етеді отыр. ағымдағы графитті электрод арқылы оған беріледі.

аралық қабаты электролит - алюминий фторидін немесе таза немесе натрий хлориді және барий қосылған болып табылады. Ол C температурада ° 800 қызады.

Электр қуатын тұтыну кезінде The үш қабатты өңдеу 20 кВтс кг металл, яғни бір тонна қажеттілігі 20 мың кВтсағ. металл жоқ өндіру сияқты, алюминий ғана электр қуаты көзі, және маңында үлкен электр станциясын емес талап неге, сол.

өте аз мөлшерде тазартылған алюминий темір, кремний, мыс, мырыш, титан және магний бар.

өңдеу кейін, алюминий тауарлық өнімге өңделеді. Бұл құйма және сым, және парақ, және құймаларын.

өңдеу арқылы алынған сегрегация өнімдері, ішінара, қатты тұнба, қышқылсыздандыру үшін пайдаланылады, және сілтілік ерітінді түрінде ішінара ұзартуға.

Мүлдем таза алюминий инертті газ немесе вакуумда металл балқыту кейінгі аймағында өндіріледі. Бір қызығы тән криогенді температурада оның жоғары электрөткізгіштігі.

қайталама шикізатты қайта өңдеу

Тоқсан The жалпы сұраныс үшін алюминий кездесті қайта өңдеу шикізат. қайта өңдеуге өнімдерін құю зең ағады.

шекті пешінде сұрыпталған Pre-балқыған шикізат. Бұл қалдықтары металл бар жоғары балқу нүктесі қарағанда алюминий, сияқты никель және темір. Себебі The балқытылған алюминий бар хлор немесе азот Үрлеу алып тастайды түрлі металл емес кірмелерді.

Толығырақ балқитын металл қоспалардың қоспалар магний, мырыш, немесе сынап және эвакуациялауды жойылады. Магний хлор балқыма жойылады.

балқытылған алюминий құрамы айқындалады қоспаларды енгізу арқылы алынған алдын ала белгіленген құю қорытпасы.

алюминий өндіру орталықтары

Қытайдың алюминий тұтыну көлемі бойынша екінші орында алыс артта қалдырып, бірінші орынды иеленді АҚШ және үшінші орын Германия иесі болып табылады.

Қытай - осы саладағы қорғасын кең маржа арқылы ел мен алюминий өндірісі.

ондыққа, Қытай қоспағанда, Ресей, Канада, БАӘ, Үндістан, АҚШ, Австралия, Норвегия, Бразилия және Бахрейн болып табылады.

The Ресей монополист жылы The өндірісінің глинозем және алюминий аралас компания РУСАЛ. Ол жылына алюминий 4 млн тоннаға дейін өндіреді және жетпіс елдерде өз өнімдерін экспорттайды және жеті елдерде бес құрлықтағы осы болып табылады.

Американдық компания Alcoa Ресейде екі металлургиялық зауыттар ие.

Қытайда ірі алюминий өндіруші - компания Chalco. шетелдік бәсекелестермен қарағанда, оның активтері барлық елінде шоғырланған.

Норвегиялық компаниясының Norsk Hydro су Алюминий бөлімшесі Норвегия, Германия, Словакия, Канада, Австралия, алюминий шикізатын қайта өңдеу бойынша ие.

Австралиялық BHP Billiton иелік алюминий өндіру бойынша Австралия, Оңтүстік Африка және Оңтүстік Америка.

Бахрейн Алба (Алюминий Бахрейн BSC) болып табылады - бәлкім, ең ауқымды өндірістік. әлемде өндірілетін «қанатты» металл жалпы көлемінің 2% астамы алады Алюминий өндіруші.

Сондықтан, қорытындылай келе, біз басты алюминий өндірушілер боксит қоры халықаралық компания болып табылады деп айтуға болады. Ал өте энергия сыйымды процесі cryolite, көміртек анод пастасын және көміртек анод, катод, қаптау материалдары, және алюминий және болат негізгі құрамдас бөлігі болып табылады таза металдың нақты электролитті өндірісін қамтиды алюминий кені, фтор тұздарының өндірісі, алюминий тотығы өндіретін тұрады.