Алуминий, производството на алуминий: технология, процес и описание

Алуминиеви има много функции, които го превръщат в един от най-използваните материали в света правят. Той е широко разпространен в природата, като на първо място сред метали. Тя ще изглежда, че трудностите, с неговото производство не трябва да бъде. Но висока химическа активност на метали води до факта, че тя не отговаря, и производство на чиста - това е трудно, скъпо и енергоемко.

Суровини за производството

От кои суровини са алуминиеви? Производство на алуминий от всички минерали, които го съдържат, скъпо и нерентабилно. това Извлечение от боксит, който съдържа до 50% алуминиеви оксиди и депозирани директно на повърхността на земята големи маси.

Това алуминиева руда има доста сложен химичен състав. Те съдържат двуалуминиев триоксид в количество от 30-70% тегловни, силициеви киселини, които могат да бъдат до 20% от железен оксид в диапазона 2-50%, титанов (до 10%).

Двуалуминиеви триокиси, и този двуалуминиев триокис се състои от хидроксиди, корунд и каолинит.

Неотдавна алуминиев оксид, получен от стоманени nephelines които съдържат също натриев, калиев оксид, силициев диоксид, и алунит.

За производството на 1 тон чист алуминий трябва приблизително два тона алуминий, който, от своя страна, получен от приблизително 4,5 тона боксит.

боксит

Ограничените запаси от боксит в света. По целия свят във всичките седем области, с богатите си депозити. Това Гвинея в Африка, Бразилия, Венецуела и Суринам в Южна Америка, Ямайка, Карибите, Австралия, Индия, Китай, Гърция и Турция до Средиземно море и Русия.

В страни, където има богати находища на боксит, може да се развива и производството на алуминий. Руските боксит мини в Урал, Алтай и Красноярск територии, в един от кварталите на региона Ленинград, нефелин - на Колския полуостров.

Най-богатите находища, собственост на Русал е руска акционерно дружество. След него се нареждат гигантите Rio Tinto (Австралия Англия), си партнира с Канада Alcan и CVRD. На четвърто място е Chalco компания от Китай, а след това на US-австралийската корпорация Alcoa, които също са най-големите производители алуминиеви.

Произходът на производство

Датски физик Оерстед разпределят първо алуминий в свободна форма през 1825 година. Химическата реакция се проведе с алуминиев хлорид и калиев амалгама, вместо от които две години по-късно немски химик Wohler използвайки метален калий.

Калий - скъп материал, но в промишленото производство на алуминий французин Сейнт Клер Deville 1854 на мястото на калиево-натриев godu употребяван, на елемент е значително по-евтино, и двойно устойчив алуминиев хлорид и натриев.

Руски учен NN Бекетов може да измести алуминия от стопен криолит магнезий. В края на осемдесетте години на същия век на химическа реакция, използван от германците в първия алуминиев завод. През втората половина на XVIII век е получен чрез химически средства за 20 т чист метал. Това е много скъпо алуминий.

Производство на алуминий чрез електролиза е роден през 1886 г., когато и двете са били подадени почти идентични заявки за патенти, основателите на този метод, американският учен зала и французин ера. Те предлагат да се разтвори алуминиев оксид в стопен криолит и след електролиза за получаване на алуминий.

С това започва производство на алуминий, който се е превърнал в продължение на повече от век един от най-големите клонове на промишлеността.

Основните етапи на производствената технология

Като цяло, алуминиев производствена технология, която не се е променило от създаването.

Процесът се състои от три етапа. На първия алуминиева руда или боксит дали nephelines получава двуалуминиев триоксид - алуминиев оксид Al _{2O 3.}

След това, от промишлен алуминиев хидроксид се изолира с чистота 99,5%, което е недостатъчно за някои цели.

Ето защо, в последния етап се рафинира алуминий. Производство на алуминий е завършено почистването му до 99.99%.

получаване на алуминиев окис

Има три начина за получаване на алуминий от руди:

- киселина;

- електролитни;

- алкална.

Последният метод - най-често срещаните, разработена обратно по същия XVIII век, но оттогава насам се преразглежда и значително подобрено, се използва за обработка на висококачествена боксит. Така се получава около 85% алуминиев оксид.

Техническа същност на алкален метод е, че алуминиеви разтвори се разлагат при висока скорост, когато те се въвеждат в алуминиев хидроксид. Останалият разтвор се изпарява след реакцията при висока температура от около 170 ° С и отново се използва за разтваряне на алуминиев оксид;

Първо боксит раздробява и смила в мелници с каустик вар и след това в автоклав при температури до 250 ° С, разлагането на неговата химична и натриев алуминат се образува, която се разрежда с алкален разтвор вече при по-ниска температура - 100 ° С всички разтвор алуминат се промива специални сгъстители, разделени от шлама. Тогава там е неговата деградация. Разтворът се изпомпва през филтъра в съд с бъркалка за непрекъснато разбъркване на състава, в който семената се добавя към твърд алуминиев хидроксид.

На хидроциклони и вакуумни филтри разпределени алуминиев хидроксид, част от който се връща като материал за семена, и част отива на калциниране. оставащ след разделяне на хидроксид Филтратът, също се връща към оборота за следващата партида излужването на боксит.

процес Калциниране (дехидратация) хидроксид в ротационна пещ при температури до 1300 ° С

В продължение на два тона алуминий консумира 8,4 киловатчаса електроенергия.

Силна химическо съединение, чиято температура на топене е 2050 ° С, не е алуминий. Производство на алуминий напред.

Електролиза на алуминиев

Основното оборудване за електролизата е специална баня, облицована с въглеродни блокове. За електрически й удари. анодите Въглеродните се потапят баня се изгаря в разпределението на чист кислород и образуват оксиди ulgleroda оксид и диоксид. Бани или elektrilizery тъй като те са наречени специалисти, са включени в електрическата верига в серия, оформяне на серия. Сегашната интензитет в този случай е 150 хиляди ампера.

Аноди могат да бъдат два вида: с въглища от големи блокове, чиято маса може да е по-голяма от Содърбърг тон и се състои от брикетите на въглища в обвивка алуминий, които са спечени по време на електролиза при високи температури.

Инструменти клетка напрежение обикновено е около 5 волта. То взема предвид напрежението, необходими за разграждането на оксид и неизбежна загуба в разклонена мрежа.

От разтваря в криолит базирани разтопен алуминий разтопен метал, който е по-тежък от електролит сол се нанася върху основа въглища баня. Тя периодично евакуирани.

алуминиев производствен процес изисква голяма консумация на електроенергия. За да се получи един тон алуминий от алуминий, е необходимо да се харчат около 13 500 киловатчаса електроенергия DC. Ето защо, още едно условие за създаването на големи промишлени центрове е да се работи заедно с мощна електроцентрала.

рафиниране на алуминий

Най-добре познат метод - трислойна електролиза на. Той също така се провежда в бани електролиза с въглища огнище облицована с магнезит. Анодът в самия процес служи за разтопения метал, който се почиства. Той се намира в долния слой на проводящия огнище. Чист алуминий, който се разтваря в електролита от аноден слой, се разбира, и служи като катод. Токът се подава към него чрез графитни електроди.

Електролитът в междинния слой - е алуминиев флуорид или чиста или с добавяне на натриев хлорид и барий. Това се загрява до 800 ° С температура.

Консумация на енергия по време на рафинирането на трислойна е 20 кВтч на килограм от метал, т.е. един тона трябва 20,000 KW * часа. Ето защо, тъй като няма производство на метал, алуминий изисква не само източник на електрическа енергия, както и голям електроцентрала в близост.

Подобрената алуминий в много малки количества съдържа желязо, силиций, мед, цинк, титан и магнезий.

След рафиниране, алуминий, се преработва в продаваеми продукти. Това слитък и проводник, и лист, и блокове.

отделяне продукти, получени чрез рафиниране, отчасти като твърда утайка, се използва за дезоксидация, и се простират частично под формата на алкален разтвор.

Абсолютно чист алуминий се получава в последваща метал зона топене в инертен газ или вакуум. Забележителна особеност е неговата висока проводимост при криогенни температури.

Рециклиране на вторични суровини

Една четвърт от общото търсене на алуминий е изпълнено рециклиране суровини. От продуктите рециклиране потоци леярска форма.

Предварително отливани суровини сортирани в праг пещта. В него са металите с по-висока точка на топене от алуминий, например, никел и желязо. Тъй стопения алуминий с хлор или продухване с азот премахва различни неметални включвания.

Още разтопими метални примеси се отстраняват добавки магнезий, цинк, живак или и евакуация. Магнезиев хлор се отстранява от стопилката.

предварително определена сплав леене получен чрез въвеждане на добавки, които се определят от състава на стопения алуминий.

алуминиев производствени центрове

От гледна точка на потреблението на алуминий в Китай на първо място сред, оставяйки далеч зад себе си на второ място са САЩ и собственик на трето място Германия.

Китай - страна, и производството на алуминий, с голяма разлика в резултата в тази област.

В челната десятка, с изключение на Китай, са Русия, Канада, ОАЕ, Индия, САЩ, Австралия, Норвегия, Бразилия и Бахрейн.

Руският монополист в производството на алуминий и алуминиеви е комбиниран компания Русал. Тя произвежда до 4 милиона тона алуминий годишно и изнася продукцията си в страни седемдесет и присъства на пет континента в седемнадесет държави.

Американската компания Alcoa притежава два металургични заводи в Русия.

Най-големият производител на алуминий в Китай - компанията Chalco. За разлика от чуждестранните конкуренти, на всички нейни активи са концентрирани в страната по произход.

Hydro Алуминиеви разделение на норвежката компания Norsk Hydro притежава алуминиеви топилни пещи в Норвегия, Германия, Словакия, Канада и Австралия.

Австралийската BHP Billiton притежава производството на алуминий в Австралия, Южна Африка и Южна Америка.

Бахрейн е Алба (алуминиев Бахрейн BSC) - може би производството най-голям мащаб. производител на алуминий, което отнема повече от 2% от общия обем на "крилатия" метал, произведен в света.

Така че, обобщавайки, можем да кажем, че основните производители на алуминий са международни компании с резерви на боксит. И само процеса енергоемко се състои от получаване на алуминиев оксид от производствените флуориди алуминиева руда, които включват криолит, въглероден анод паста и въглероден анод, катод, покриващи материали, както и правилното електролитно производство на чист метал, който е основният компонент на алуминий и стомана.