Aluminij, proizvodnja aluminija: tehnologije, procesa i opis

Aluminij ima puno mogućnosti da je jedan od najčešće korištenih materijala u svijetu čine. To je široko rasprostranjena u prirodi, uzimajući prvo mjesto među metala. Čini se da je poteškoća sa svojom proizvodnjom ne bi trebalo da bude. Ali visoka kemijska aktivnost metala dovodi do toga da se to ne ispuni, i proizvode čist - to je teško, skupo i energetski intenzivne.

Sirovina za proizvodnju

Od kojih sirovine od aluminijuma? Aluminij proizvodnju svih minerala koji ga sadrže, skup i neekonomičan. Izvadite ga iz boksita, koji sadrže i do 50% aluminijum oksida i deponovan direktno na površinu zemlje velikim masama.

Ove rude aluminija imaju prilično složen kemijski sastav. Oni sadrže glinice u iznosu od 30-70% po masi, kremenjačom, koja može biti i do 20% od oksida gvožđa u opsegu od 2 do 50%, titan (do 10%).

Aluminas, i to glinice se sastoji od hidroksida, korund i kaolinite.

Nedavno glinice pripremljeni od čelika nephelines koji se sastoje i natrijum, kalijum oksid, silika, i alunit.

Za proizvodnju 1 tone čistog aluminijuma je potrebno oko dvije tone glinice, koja, zauzvrat, pripremljeni od oko 4,5 tona boksita.

boksit

Ograničene rezerve boksita u svijetu. Širom svijeta u svih sedam okruga, sa svojim bogatim nalazištima. To Gvineja u Africi, Brazilu, Venecueli i Surinam u Južnoj Americi, Jamajka, Karibi, Australija, Indija, Kina, Grčka i Turska do Mediterana i Rusije.

U zemljama u kojima se nalaze bogata nalazišta boksita, može se razviti i proizvodnju aluminija. Ruski Rudnici boksita na Uralu, Altai i Krasnojarsk teritorija, u jednom od okruga u regiji Leningrad, nefelin - na poluotoku Kola.

Najbogatiji depoziti u vlasništvu UC Rusal ruska inkorporiran kompanije. Ona se zatim divovi Rio Tinto (Australija-Engleska), se udružio sa Kanade Alcan i CVRD. Na četvrtom mjestu je kompanija Chalco iz Kine, a zatim u SAD-australijski korporacija Alcoa, koji su ujedno i najveći proizvođači aluminija.

Poreklo proizvodnje

Danski fizičar Oersted izdvojeno prvi aluminija u slobodnoj formi u 1825. Hemijska reakcija je održan sa aluminijum hlorid i kalija amalgam, umjesto kojih su dvije godine kasnije njemački kemičar Wohler koristeći metalik kalijuma.

Kalijum - skup materijal, međutim, u industrijskoj proizvodnji aluminija Francuz St. Clair Deville 1854 u mjestu kalij natrij godu koristi, element je značajno jeftiniji i dva puta otporan aluminij klorid i natrij.

Ruski naučnik NN Beketov mogao raseli aluminija iz rastaljenog kriolit magnezijuma. Krajem osamdesetih istog stoljeća hemijske reakcije koje koriste Nijemci na prvom aluminija. U drugoj polovini XVIII veka dobija hemijskim sredstvima oko 20 tona čistog metala. To je bilo vrlo skupo aluminija.

Proizvodnju aluminija elektrolizom nastao 1886. godine, kada su bili gotovo identični podnio patentnih prijava ove metode osnivača američki naučnik od dvorana i proces Francuz Héroult. Ponudili su da se raspusti glinice u rastopljenom kriolit a zatim elektrolize dobije aluminija.

Sa ovim je počeo aluminijske industrije, koja je postala za više od jednog stoljeća jedan od najvećih industrijskih grana.

Glavne faze proizvodne tehnologije

U principu, aluminija proizvodne tehnologije nije promijenio od stvaranja.

Proces se sastoji od tri faze. Na prvom aluminijske rude ili boksita li nephelines dobila glinice - aluminij oksid Al ₂ O _3.

Zatim, od industrijskog aluminij hidroksid je izolovana sa čistoće 99,5%, što je neadekvatan za neke svrhe.

Stoga, u posljednjoj fazi je rafiniran aluminija. Proizvodnja aluminija je završio svoju čišćenje do 99,99%.

dobivanja glinice

Postoje tri načina dobivanja glinice iz ruda:

- kiselina;

- Electrolytic;

- alkalna.

Potonji metoda - najčešći, razvila natrag u istom XVIII veka, ali je od tada više puta revidiran i znatno poboljšana, koristi se za preradu visoko kvalitetnog boksita. Tako se dobija oko 85% glinice.

SAŽETAK alkalni metoda je da aluminij rješenja razlažu pri velikoj brzini kada se uvode u aluminij hidroksid. Preostali rješenje je ispario nakon reakcije na visokoj temperaturi od oko 170 ° C i ponovo koristiti za raspuštanje glinice;

Prva boksita slomiti i tlo u mlinovima s kaustična vapna, a zatim u autoklavu na temperaturama do 250 ° C, razlaganje svog hemijskog i natrij aluminata formira, koji je razrijeđen s alkalnom rješenje već na nižoj temperaturi - 100 ° C sve aluminata rješenje pere u poseban zgušnjivači, odvojen od mulja. Zatim, tu je njegova degradacija. Rješenje je pumpa kroz filtere u posudu sa mikserom za stalno mešanje sastav u koji je dodan sjemena do čvrstog aluminija hidroksid.

U hidrociklonima i vakuum filteri izdvojeno aluminij hidroksid, a dio koji se vraća kao sjemenskog materijala, a dio ide u kalcinacije. Filtrat ostaje nakon odvajanja hidroksida, također vraća u promet za sljedeću seriju ispiranja boksita.

proces kalcinacije (dehidracija) hidroksid u rotacijske peći na temperaturama do 1300 ° C.

Za dvije tone glinice troši 8,4 kWh električne energije.

Jak kemijski spoj čija je temperatura topljenja je 2050 ° C, nije aluminija. Proizvodnja aluminija ispred.

Elektroliza glinice

Glavna oprema za elektrolizu je poseban kadu, obložen ugljen blokova. Za nju elektrošokove. Anoda ugljen su uronjeni kupka se sagorijeva u raspodjeli čistog kisika i obliku oksida ulgleroda monoksida i dioksida. Kupke ili elektrilizery kako se nazivaju stručnjaci, su uključeni u električni krug u seriji, formirajući serije. Trenutni intenzitet u ovom slučaju je 150 hiljada ampera.

Anode mogu biti dva tipa: Ugalj ispaljen iz velike blokove, cija je masa može biti veća od Söderberg tona, a koji se sastoji od briketa ugljena u aluminijske korice, koje su sinterovan tijekom elektrolize na visokim temperaturama.

napon alata ćelija je obično oko 5 volti. On uzima u obzir napon neophodne za razlaganje oksida i nezaobilazni gubitak u razgranatu mrežu.

Iz rastvorenih u kriolit-based rastopljenog glinice rastopljenog metala, koji je teži od elektrolita soli se taloži na osnovu uglja kupanje. To povremeno evakuirani.

proizvodnje aluminijuma proces zahtijeva velika potrošnja električne energije. Da biste dobili jedne tone aluminija iz glinice, potrebno je potrošiti oko 13.500 kWh električne energije DC. Dakle, još jedan uslov za stvaranje velikih industrijskih centara je da rade zajedno sa moćnim elektrane.

aluminij rafiniranja

Najviše poznati način - tri sloja elektrolize. Ona se odvija u elektrolize kupke sa ugljem ognjišta obložena magnezita. Anoda u sam proces služi kao rastopljeni metal, koji se čisti. Nalazi se u donji sloj na provodni ognjištu. Čistog aluminijuma, koji rastvara u elektrolit od anode sloj, podrazumijeva se i služi kao katoda. Trenutna se isporučuje uz nju preko grafita elektrode.

Elektrolita u srednji sloj - je aluminij fluorid ili čisto ili s dodatkom natrij klorida i barij. To se zagrijava na 800 ° C Temperatura.

Potrošnja energije tokom tri sloja prerade je 20 kWh po kg metala, i.e. jedna tona je potrebno 20 hiljada KW * h. To je razlog zašto, kao ni proizvodnja proizvoda od metala, aluminija zahtijeva ne samo izvor električne energije, kao i veliki elektrane u blizini.

Profinjene aluminijuma u vrlo malim količinama sadrži željezo, silicij, bakar, cink, titan i magnezijuma.

Nakon prerade, aluminij prerađuje u tržišne proizvode. Ovaj ingota i žice, i list, i ingota.

segregacija proizvodi dobijeni prerade, u dijelu, kao solidna talog, koristi se za deoksidaciju, i proširiti djelomično u obliku lužine rješenje.

Apsolutno čistog aluminijuma se proizvodi u narednom zoni topljenja metala u inertnim gasom ili vakuum. Značajan karakteristika je njegova visoka provodljivost na kriogenim temperaturama.

Reciklaža sekundarnih sirovina

Četvrtina od ukupne potražnje za aluminijum je ispunjen recikliranje sirovina. Proizvoda reciklirati teče kalup casting.

Pre-rastopljenim sirovina poredani u pragu peći. U njoj su metali koji imaju veći topljenja od aluminija, na primjer, nikla i željeza. Jer rastopljenog aluminija klora ili azota čistku uklanja različite nemetalnih uključaka.

Više topljiv metal nečistoće se uklanjaju dopanata magnezij, cink, ili žive i evakuaciju. Magnezijuma hlor se uklanja iz topi.

Unaprijed određenim lijevanje legura dobila uvođenjem aditiva koji se određuje sastav rastopljenog aluminija.

proizvodnje aluminijuma centara

Što se tiče Kine potrošnje aluminija na prvom mestu, ostavljajući daleko iza sebe na drugom mjestu su SAD i vlasnik treće mjesto Njemačka.

Kina - zemlja i proizvodnja aluminija, koje široko polje u vodstvu u ovoj oblasti.

U prvih deset, osim Kine, su Rusija, Kanada, UAE, Indija, SAD, Australija, Norveška, Brazila i Bahrein.

Ruskog monopolista u proizvodnji glinice i aluminija je kombinirani Company Rusal. Proizvodi do 4 miliona tona aluminija godišnje i izvozi svoje proizvode u sedamdeset zemalja i prisutna je na pet kontinenata u sedamnaest zemalja.

Američka kompanija Alcoa posjeduje dva metalurških postrojenja u Rusiji.

Najveći proizvođač aluminija u Kini - kompanija Chalco. Za razliku od stranih konkurenata, sva njegova imovina su koncentrisani u matičnoj zemlji.

Hydro Aluminij podjela norveške kompanije Norsk Hydro vlasnik fabrike aluminijuma u Norveškoj, Njemačkoj, Slovačkoj, Kanadi i Australiji.

Australian BHP Billiton posjeduje proizvodnje aluminija u Australiji, Južnoj Africi i Južnoj Americi.

Bahrein je Alba (Aluminij Bahrein BSC) - možda proizvodnja najviše velikih razmjera. Aluminijuma koji se više od 2% od ukupne količine "sa krilima" metala proizvedenih u svijetu.

Dakle, sumirajući, možemo reći da su glavni proizvođači aluminija su međunarodne kompanije sa rezervama boksita. I jedini proces troši energiju sastoji od dobivanja glinice iz proizvodnje fluorida aluminija rude, koje uključuju Kriolit, ugljen anoda paste i ugljen anoda, katoda, postava materijala i pravilno elektrolitička proizvodnja čistog metala koji je glavna komponenta od aluminija i čelika.