Aluminij, proizvodnja aluminija: tehnologije, procesov in opis

Aluminij ima veliko funkcij, ki je ena izmed najbolj uporabljanih materialov na svetu. To je zelo razširjen v naravi, pri čemer je prvo mesto med kovinami. Zdi se, da so težave s svojo proizvodnjo ne bi smelo biti. Toda visoka kemična dejavnost kovin vodi k temu, da ne izpolnjujejo, in proizvajajo čist - je težko, drago in energetsko intenzivna.

Surovine za proizvodnjo

Iz katerega so surovine iz aluminija? Proizvodnja aluminija vseh mineralov, ki ga vsebujejo, draga in negospodarna. ga Izvleček iz boksita, ki vsebujejo do 50% aluminijevih oksidov in deponirane neposredno na površino zemlje velikih mas.

Ti aluminij rude imajo precej kompleksno kemično sestavo. Vsebujejo aluminijev oksid v količini 30-70 masnih% silicijevih kislin, ki lahko znaša do 20% železovega oksida v območju od 2 do 50%, titana (do 10%).

Glinice, in to glinico sestavljajo hidroksidi, korund in kaolinita.

Nedavno aluminijevega oksida pripravimo iz jeklenih nephelines, ki vsebujejo tudi natrijev, kalijev oksid, silicijev dioksid, in alunite.

Za proizvodnjo 1 tone čistega aluminija potrebovali približno dveh ton glinice, ki v zameno, pripravljeno iz približno 4.5 ton boksita.

boksit

Omejene zaloge boksita na svetu. Po vsem svetu v vseh sedmih okrožjih, s svojimi bogatimi depozitov. To Gvineja v Afriki, Braziliji, Venezueli in v Surinamu v Južni Ameriki, Jamajko, na Karibih, Avstraliji, Indiji, na Kitajskem, v Grčiji in Turčiji za Sredozemlje in Rusije.

V državah, kjer so bogata nahajališča boksita, je mogoče razviti in proizvodnjo aluminija. Ruski rudnikov boksita v Urala, Altaj in Krasnoyarsk ozemelj, v enem od okrožij v regiji Leningrad, nefelinovega - na polotoku Kola.

Najbogatejši vloge v lasti UC Rusal je ruska družba, vključena. Sledi velikanov Rio Tinto (Avstralija, Anglija), se je povezal s kanadsko Alcan in CVRD. Na četrtem mestu je Chalco podjetje iz Kitajske, nato pa v ZDA avstralski od dohodkov pravnih oseb Alcoa, ki so tudi največji proizvajalci aluminija.

Izvor proizvodnje

Danski fizik Oersted dodeljen prvi aluminij v prosti obliki leta 1825. Kemična reakcija potekala z aluminijevim kloridom in kalijevim amalgama, namesto katerega dve leti kasneje Nemški kemik Wohler uporabo kovinskega kalija.

Kalij - drago materiala, vendar v industrijski proizvodnji aluminija Francoz St Clair Deville 1854 namesto kalijevega natrijevega godu uporabljeno, je element bistveno cenejši in dvojno odporen aluminijev klorid in natrijev.

Ruski znanstvenik NN Beketov lahko izpodrinejo aluminija s staljeno glinice magnezija. V poznih osemdesetih letih istega stoletja kemične reakcije, ki so jih Nemci uporabljali v prvem talilnice aluminija. V drugi polovici XVIII stoletja, pridobljena s kemičnimi sredstvi okoli 20 ton čiste kovine. Bilo je zelo drago aluminija.

Proizvodnja aluminija z elektrolizo izvira iz leta 1886, ko sta bili skoraj identični vložene patentne prijave, ki te metode ustanoviteljev ameriškega znanstvenika po dvorani in proces Francoz Heroultov postopek. Ponudili da se raztopi aluminijev oksid v staljeno glinice in nato elektroliza za pridobivanje aluminija.

S tem se je začela v industriji aluminija, ki je postala že več kot stoletje eno največjih industrijskih panogah.

Glavne faze proizvodne tehnologije

Na splošno je aluminij tehnologija izdelave od nastanka ni spremenil.

Proces je sestavljen iz treh faz. Na prvi aluminija rude ali boksitom ali nephelines pridobljena glinice - aluminijev oksid Al ₂ O _3.

Nato se od industrijske aluminijev hidroksid izoliramo s čistoto 99,5%, kar je dovolj za nekatere namene.

Zato se v zadnji fazi je rafinirano aluminija. Proizvodnja aluminija je dokončal čiščenje na 99,99%.

pridobivanje glinice

Obstajajo trije načini pridobivanja aluminijevega oksida iz rud:

- kisline;

- elektrolitska;

- alkalna.

Slednja metoda - najbolj pogosta, razvit že v istem XVIII stoletja, vendar je od takrat že večkrat popravljen in bistveno izboljšala, se uporablja za obdelavo visoke stopnje boksita. Tako dobimo približno 85% aluminijevega oksida.

POVZETEK alkalijske metoda je, da aluminijeve raztopine razpadati pri visoki hitrosti, ko so vneseni aluminijev hidroksid. Preostalo raztopino uparimo po reakciji pri visoki temperaturi okoli 170 ° C in ponovno uporabimo za raztapljanje aluminijevega oksida;

Prva boksita zdrobi in zmelje v mlinih z kavstična apna in nato v avtoklavu pri temperaturi do 250 ° C, razkroj njegove kemične in natrijevega aluminata tvorjen, ki ga razredčimo z alkalno raztopino že pri nižji temperaturi - 100 ° C vso raztopino aluminatov izperemo v posebna sredstva za zgoščevanje, ločeni od blata. Potem je bila njegova razgradnja. Raztopino smo črpali skozi filtre v posodi z mešalom neprestanega mešanja sestavka v kateri je seme dodamo k trdni aluminijev hidroksid.

V hidrocikloni in vakuumske filtri dodeljena aluminijev hidroksid, del, ki se vrne kot material semena, in del gre za kalcinacijo. Filtrat, ki ostane po ločitvi hidroksida, vrne tudi prometa za naslednje serije izpiranja boksita.

Žganje Postopek (dehidracija) hidroksid v rotacijski peči pri temperaturah do 1300 ° C.

Pri dveh ton glinice porabi 8,4 kWh električne energije.

Močna kemična spojina, katere talilna temperatura je 2050 ° C, ni aluminijev. Proizvodnja aluminija naprej.

Elektroliza glinice

Glavna oprema za elektrolizo je posebna kopel, podložena z ogljikovimi bloki. Za njo električnimi šoki. Ogljikovih anod so potopljene kopel izgorevajo v razporeditvi čistega kisika in tvorijo okside ulgleroda monoksida in dioksida. Kopeli ali elektrilizery, kot so imenovani strokovnjaki, so vključeni v električnem omrežju v seriji, ki tvorijo serijo. Sedanja intenzivnost v tem primeru znaša 150 tisoč amperov.

Anode so lahko dveh vrst: na premog iz velikih kosov, katerih masa je lahko večja od Söderberg ton in sestoji iz briketov premoga v aluminijasto ovoja, ki so sintrani med elektrolizo pri visokih temperaturah.

Orodja celica napetost je običajno okoli 5 voltov. Upošteva napetost potrebno za razkroj oksida in neizogibne izgube v razvejeno mrežo.

Od raztopimo v osnovi glinice-raztaljenega aluminijevega staljene kovine, ki je težji od je elektrolit sol, ki nastane na osnovi premoga kopeli. To občasno evakuirali.

proizvodnja aluminija proces zahteva veliko porabo električne energije. Za pridobitev ene tone aluminija iz glinice, je treba porabiti približno 13.500 kWh DC električne energije. Torej, še en pogoj za ustvarjanje velikih industrijskih središč je, da delajo skupaj z zmogljivo elektrarno.

aluminij rafiniranje

Najbolj znana metoda - troslojna elektrolizo. To poteka tudi v elektrolizo kopeli z ognjiščem premoga, obložene z magnezita. Anoda v samem procesu služi kot staljene kovine, ki se čistijo. To se nahaja v spodnji plasti na prevodno ognjišča. Čisti aluminij, ki se raztopi v elektrolitu iz anodno plast, se razume, in služi kot katoda. Trenutno se jima dovaja preko grafitnih elektrod.

Elektrolit v vmesnem sloju - je aluminijevega fluorida ali čiste ali z dodatkom natrijevega klorida in barija. To segrejemo na 800 ° C Temperatura.

Poraba energije med rafinacijo triplastnega je 20 kWh na kg kovino, t.j. ena tona jih 20.000 kW * h. Zato, ker ni proizvodnje kovin, aluminija zahteva ne samo vir električne energije, in veliko elektrarno v bližini.

Rafinirano aluminija v zelo majhnih količinah vsebuje železo, silicij, baker, cink, titan in magnezij.

Po prečiščevanje, aluminij obdelujejo v tržne proizvode. To kalupov in žica, in stanja, in ingotov.

ločevanje izdelki, pridobljeni z rafiniranjem, deloma kot trdno oborino, ki se uporablja za deoksidacijo in razširi delno v obliki alkalijske raztopine.

Absolutno se čisti aluminij proizveden v poznejši talilno območje kovino v inertnem plinu ali sesalcem. Izjemna značilnost je visoka prevodnost pri nizkih temperaturah.

Recikliranje sekundarnih surovin

Četrtina celotnega povpraševanja po aluminiju je met recikliranje surovin. Iz proizvodov reciklirati tokov kalupe.

Pre-staljeni surovine razvrščena v peči praga. V njej so kovine, ki imajo višje tališče kot aluminij, na primer, niklja in železa. Ker staljeno aluminija s klorom ali izpihavanje z dušikom odstrani različne nekovinskih vključkov.

Več taljive kovine nečistoče odstranimo dopanti magnezij, cink ali živo srebro in evakuacijo. Magnezijev klor se odstrani iz taline.

Vnaprej določena zlitina dobljena z uvajanjem dodatkov, ki so določeni s sestavka staljene aluminija.

proizvodnja aluminija centri

Kar se tiče Kitajske porabe aluminija na prvem mestu, ki zapuščajo daleč zadaj na drugem mestu so ZDA in lastnik tretje mesto Nemčija.

Kitajska - država in proizvodnjo aluminija, z veliko rezervo v vodstvu na tem področju.

V prvo deseterico, razen na Kitajskem, so Rusija, Kanada, Združeni arabski emirati, Indija, ZDA, Avstralija, Norveška, Brazilija in Bahrajn.

Ruski monopolist pri proizvodnji glinice in aluminija je združena družba Rusal. Daje do 4 milijonov ton aluminija na leto in izvaža svoje izdelke v sedemdesetih državah in je prisoten na petih kontinentih v sedemnajstih državah.

Ameriška družba Alcoa ima v lasti dve metalurških obratov v Rusiji.

Največji proizvajalec aluminija na Kitajskem - podjetje Chalco. V nasprotju s tujimi konkurenti, vsa sredstva so koncentrirana v domači državi.

delitev Hydro Aluminium norveške družbe Norsk Hydro lasti aluminija talilnicami na Norveškem, v Nemčiji, na Slovaškem, Kanadi in Avstraliji.

Avstralski BHP Billiton je lastnik proizvodnje aluminija v Avstraliji, Južni Afriki in Južni Ameriki.

Bahrajn je Alba (Aluminium Bahrajn BSC) - morda proizvodnja najbolj obsežno. proizvajalec Aluminij, ki traja več kot 2% celotnega obsega "krilati" kovine, proizvedenega v svetu.

Torej, seštejemo, lahko rečemo, da so glavni proizvajalci aluminija mednarodna podjetja z rezervami iz boksita. In edini Postopek porabo energije je sestavljen iz pridobivanja glinice iz proizvodnih fluoridov aluminija rude, ki vključujejo glinice, ogljikovega anode paste in ogljikovega anode, katode, obloge, in ustrezno elektrolitsko proizvodnjo čiste kovine, ki je glavna sestavina aluminija in jekla.