Alüminyum, alüminyum üretim: teknoloji, işlem ve açıklama

Alüminyum bir sürü sorun var özellikleri Bu size o biri en çok kullanılan malzemeler de dünya. Bu yaygın metaller arasında ilk sırada yer alarak doğada dağıtılır. Onun üretimle zorluklar olmamalı gibi görünüyor. Ama metallerin yüksek kimyasal aktivitesi karşılamadığı ve saf vermedi gerçeğine götürür - bu yoğun zor maliyetli ve enerjidir.

üretimi için hammadde

Kullanıcılar hangi hammadde alüminyum nelerdir? Pahalı ve ekonomik olmayan bunu içeren tüm minerallerin Alüminyum üretimi. % 50 kadar ihtiva boksit, onu ekstrakte alüminyum oksitler ve yer büyük kitlelerin yüzeyinde de direkt.

Bu alüminyum cevheri oldukça karmaşık bir kimyasal bileşime sahiptir. Bunlar 2 ila% 50, titanyum (% 10'a kadar) kadar aralıkta demir oksitin% 20 olabilir ağırlıkça silislerle% 30-70 arasında bir miktarda, alümin içerir.

Aluminalar ve bu alüminyum hidroksitler, korindon ve kaolinit oluşmaktadır.

En son alüminyum oksit, sodyum da ihtiva çelik nephelines, potasyum oksit, silika ve alunitin hazırlanabilir.

Saf alüminyum 1 ton üretimi için sırayla, boksit yaklaşık 4,5 ton hazırlanan, alümina, yaklaşık iki ton gerekir.

boksit

Dünyada boksit Sınırlı rezervleri. Zengin yatakları ile yedi ilçede dünya, etrafında. Akdeniz ve Rusya'ya Güney Amerika, Jamaika, Karayipler, Avustralya, Hindistan, Çin, Yunanistan ve Türkiye'de Afrika, Brezilya, Venezuela ve Surinam Bu Gine.

boksit zengin tortular var olduğu ülkelerde, geliştirilebilir ve alüminyum üretimi. Leningrad bölgesi bölgelerinden birinde Urallar, Altay ve Krasnoyarsk Bölgeleri Rus boksit madenleri, nefelin - Kola Yarımadası'nda.

UC Rusal ait en zengin yatakları bir Rus anonim şirkettir. Bu Rio Tinto (Avustralya-İngiltere), Kanada'nın Alcan ve CVRD ile çalıştı devleri tarafından takip edilmektedir. Dördüncü sırada da büyük alüminyum üreticisi olan Çin, zamanın ABD-Avustralya şirketi Alcoa, gelen Chalco firmasıdır.

Üretimin kökeni

Danimarkalı fizikçi Oersted 1825 serbest formda ilk alüminyum tahsis. Kimyasal reaksiyon ile gerçekleşti alüminyum klorür metalik potasyum kullanarak Wohler iki yıl sonra yerine olan ve potasyum amalgam Alman kimyager.

Potasyum - Bir malzeme isimli oldukça pahalı, bu yüzden de sanayi üretimi alüminyum Fransız Sainte-Claire Deville yerine potasyum içinde 1854 Kullanılan sodyum, bir elementtir çok daha ucuz ve dayanıklı çift klorür alüminyum ve sodyum.

Rus bilim NN Beketov erimiş kriyolit magnezyum alüminyum yerinden olabilir. Gelen geç Seksenli ait aynı yüzyıl kimyasal reaksiyon çok kullanılan tarafından Almanlar üzerinde ilk alüminyum döküm. kimyasal elde edilmiştir yüzyılın XVIII ikinci yarısında 20 ton saf metal anlamına gelir. Öyleydi çok pahalı alüminyum.

elektroliz ile alüminyum üretimi hem Hall ve Fransız Heroult işleminin bu yöntemi kurucuları Amerikalı bilim adamı hemen hemen aynı dosyalanan patent başvuruları iken, 1886 yılında ortaya çıkmıştır. Bunlar eriyik kriyolit alümin çözülmesi için sunulan ve daha sonra alüminyum elde etmek için elektroliz.

Bununla bir yüzyıl endüstrisinin büyük dallarından biri fazla hale gelmiştir alüminyum sanayi, başladı.

üretim teknolojisinin başlıca aşamaları

Genel olarak, alüminyum üretim teknolojisi oluşturulduğundan beri değişmedi.

süreci üç aşamadan oluşmaktadır. ₂ O _3, alüminyum oksit Al - ilk alüminyum cevheri ya da alumina elde nephelines olup _bauksit.

Daha sonra, endüstriyel alüminyum hidroksit bazı amaçlar için yetersiz% 99.5 saflıkta, izole edilir.

Bu nedenle, son aşamada alüminyum rafine edilir. Alüminyum üretimi% 99.99 olan temizlik tamamlanır.

elde alümina

Cevherlerden alümina elde etmenin üç yolu vardır:

- asit;

- Elektrolitik;

- Alkalin.

İkinci yöntem - En yaygın, tekrar aynı XVIII yüzyılda geliştirilen, ancak sonradan defalarca revize edilmiş ve önemli ölçüde geliştirilmiş, yüksek dereceli boksit işlenmesi için kullanılır olmuştur. Böylece elde edilen yaklaşık% 85 alümina.

ÖZET alkali yöntemi, alüminyum hidroksit içine sokulduğunda alüminyum çözüm yüksek bir hızda çürümesidir. Geri kalan çözelti, alümina çözülmesi için kullanılan daha yüksek bir yaklaşık 170 ° C sıcaklıkta ve en reaksiyondan sonra buharlaştırılmıştır;

100 ° C alüminat çözeltisi tüm yıkanır - Birinci Boksit önce daha düşük bir sıcaklıkta bir alkali çözelti ile seyreltilmektedir, oluşan ezilmiş ve öğütülmüş kostik kireç ile değirmenlerde ve daha sonra 250 ° C, kimyasal ve sodyum alüminat ayrışma kadar olan sıcaklıklarda, bir otoklav içinde çamurundan ayrılan özel koyultma maddeleri. Sonra onun bozulma olduğunu. Çözelti sürekli karıştırılarak bir karıştırıcı tohumu katı bir alüminyum hidroksit çözeltisine ilave edildi içine bir bileşim ile bir kap içinde filtreler aracılığıyla pompalanmıştır.

hidrosiklon ve vakum filtresi bir bölümü, çekirdek malzeme olarak döndürülür, alüminyum hidroksit ayrılmış ve parça kalsinasyon gider. hidroksit ayrılmasından sonra geri kalan süzüntü, aynı zamanda boksit sonraki parti süzdürülmesi için devir döner.

sıcaklıklarda bir döner fırın içinde kalsinasyon işlemi (dehidratasyon) hidroksit 1300 ° C'ye kadar

alümina iki ton için elektrik 8.4 kWh tükettiler.

, erime ısısı 2050 ° C güçlü kimyasal bileşik, alüminyum değildir. Önümüzdeki Alüminyum üretimi.

alüminanın Elektroliz

Elektroliz için ana ekipman karbon blokları ile kaplı, özel banyo olduğunu. Için ona elektrik şoku. C anotlar daldırılır banyo saf oksijen ve form oksitler ulgleroda monoksit, karbon dioksit ayrılması ile yakılır. Banyo küveti veya adı uzmanları ile elektrilizery, bir dizi oluşturan seri elektrik devresi yer alır. Bu durumda, akım yoğunluğu 150 bin amper.

Anotlar iki türde olabilir: Kömür olan kütle Söderberg ton daha büyük ve yüksek sıcaklıklarda elektroliz sırasında sinterlenmiş alüminyum kılıf kömür briketler, aşağıdakilerden oluşan edilebilir büyük bloklar, ateş.

Araçlar hücre voltajı tipik yaklaşık 5 volttur. Bu hesaba dallanmış bir ağda oksit ve kaçınılmaz kaybı ayrışması için gerekli olan voltajı alır.

kriyolit bazlı erimiş alüminyum içinde çözülmüş kaynaktan erimiş metalin, elektrolit tuz kömür baz banyosu üzerinde biriktirilir daha ağırdır. Periyodik olarak boşaltıldı.

alüminyum üretim süreci büyük bir elektrik tüketimini gerektirir. alümina alüminyum bir ton elde etmek için, elektrik DC yaklaşık 13.500 kWh geçirmek gereklidir. Bu nedenle, büyük sanayi merkezlerinin yaratılması için başka koşul güçlü enerji santralinin yanında çalışmaktır.

alüminyum rafinasyon

En iyi bilinen bir yöntem - üç katmanlı bir elektroliz. Ayrıca manyezit ile kaplı kömür ocağı olan elektroliz banyolarında gerçekleşir. sürecin kendisi anot temizlenir erimiş metal olarak hizmet vermektedir. Bu iletken bir ocak üzerinde alt tabaka yer almaktadır. anot tabakası elektrolit erir Saf alüminyum, bu şekilde anlaşılması ve katod olarak hizmet vermektedir. Geçerli bir grafit elektrot ile buraya verilir.

ara tabakanın elektrolit - saf ya da sodyum klorür ve baryum ilavesi ile ya da alüminyum florür olmasıdır. 800 ° C sıcaklığa ısıtılır.

Enerji tüketimi üç katmanlı Esasen, rafinaj esnasında metal kg başına 20 kWh, yani bir ton 20 bin KW * h ihtiyaç vardır. Metal hiçbir üretim olarak, alüminyum elektrik gücü kaynağı ve çevresinde büyük bir enerji santrali sadece gerektirir neden budur.

Çok küçük miktarlarda rafine alüminyum, demir, silikon, bakır, çinko, titanyum ve magnezyum içerir.

rafine sonra alüminyum pazarlanabilir ürünler haline işlenir. Bu külçe, tel ve bir tabaka, ve külçeler.

ayrılma ürünleri, katı bir çökelti olarak, gördüklerinden oksidasyonu önlemek için kullanılır, kısmen, rafinaj ile elde edilen, ve bir alkali çözelti formunda kısmen uzanır.

Kesinlikle saf alüminyum bir atıl gaz ya da vakumda, bir sonraki bölge erime metal üretilir. Olağanüstü bir özelliği, çok düşük sıcaklıklarda, yüksek iletkenlik.

İkincil hammaddelerin geri

alüminyum toplam talebin dörtte hammadde geri karşılanmaktadır. ürünlerin geri dönüşümlü kalıp döküm akar.

Eşik fırında kriteri ön erimiş hammadde. Yılında are metaller sahip bir yüksek erime noktası daha alüminyum, örneğin, nikel ve demir. klor ya da nitrojen akımı ile sıvı haldeki alüminyum olmayan çeşitli metalik girişimlere kaldırır çünkü.

Daha eriyebilir metal safsızlıklar, takviye magnezyum, çinko ya da cıva ve tahliye kaldırılır. Magnezyum klor eriyikten uzaklaştırılır.

önceden tespit edilmiş bir döküm alaşımı erimiş alüminyum bileşimi tarafından belirlenir katkı ilave edilerek elde edildi.

alüminyum üretim merkezleri

çok gerisinde ikinci sırada bırakarak birinci sırada Çin'in alüminyum tüketimi açısından, ABD ve üçüncü sırayı Almanya sahibisiniz.

Çin - bir ülke ve bu alanda kurşun açık farkla alüminyum üretimi.

Çin hariç ilk on, olarak, Rusya, Kanada, BAE, Hindistan, ABD, Avustralya, Norveç, Brezilya ve Bahreyn bulunmaktadır.

alümina ve alüminyum üretiminde Rus tekelci kombine olan şirket RUSAL. Bu yılda alüminyum 4000000 tona kadar üretir ve yetmiş ülkede ihracat yapan ve on yedi ülkede beş kıtada mevcuttur.

Amerikan şirketi Alcoa Rusya'da iki metalurjik tesisi bulunmaktadır.

Çin'deki en büyük alüminyum üreticisi - şirket Chalco. yabancı rakipleri aksine, tüm varlıklarının ülkesinde konsantre bulunmaktadır.

Norveçli şirketin Norsk Hydro Hydro Aluminium bölümü Norveç, Almanya, Slovakya, Kanada ve Avustralya'da alüminyum smelters sahibi.

Avustralyalı BHP Billiton, Avustralya, Güney Afrika ve Güney Amerika'da alüminyum üretimini sahibi.

Bahreyn isimli Alba (Alüminyum Bahreyn BSC) - belki en büyük ölçekli üretim. Dünyada üretilen "kanatlı" metalin toplam hacminin% 2'den fazla sürer Alüminyum üreticisi.

Yani, toparlama, biz ana alüminyum üreticileri boksit rezervi ile uluslararası şirketler olduğunu söyleyebiliriz. Ve tek enerji alıcı bir işlem kriyolit, karbon anod macunu ve karbon anot, katot, astar malzemeleri ve alüminyum ve çelik ana bileşeni olan saf metal uygun bir elektrolitik üretim arasında alüminyum cevheri üretimi florürler, alümin elde oluşur.