Производство алюминия требует огромного количества энергии

Заказать производство 24/7

Понедельник - Пятница 7:00 - 16:00    |    pkp-ritm@yandex.ru    |    +7 (84342) 5-33-27

Производство алюминия технической частоты

Производство алюминия технической частоты

Производство алюминия осуществляется электролитическим методом, который является наиболее распространенным способом получения металлического алюминия за счёт его свойств. Он используется во всем мире благодаря своей высокой технической химической чистоте.

К более поздним методам извлечения алюминия из руд относятся цинковые и карбидотермические методы, а также субхлоридные процессы. Эти методы не были разработаны до тех пор, пока не были проведены экспериментальные исследования методов извлечения алюминия.

В целом производство алюминия включает производство глинозема (окись алюминия) из алюминиевых руд. А также производство криолитиевых и других фтористых солей, производство углеродных анодных масс и футеровочных материалов. Наконец, собственно электрохимическое производство алюминия.

Процесс производства алюминия можно разбить на три этапа: сначала из земли добывают бокситы, содержащие алюминий. Во-вторых, боксит перерабатывают в глинозем или оксид алюминия, и, наконец, на третьем этапе путем электролитического восстановления получают чистый алюминий. Около 4-5 тонн бокситов перерабатывается в 2 тонны глинозема, из которого можно получить около 1 тонны алюминия.

Производство глинозема, фтористых солей и углеродных продуктов требует предельной чистоты сырья из-за того, что алюминий является электроотрицательным элементом. Это связано с тем, что электролит при электролизе криолит-глиноземных расплавов не должен содержать ионов. Элементов более электроположительных, чем алюминий, которые выделялись бы на катоде и загрязняли металл.

Глинозем допускается при электролизе иметь до 0,06% оксида кремния (SiO2) и 0,03% оксида железа (Fe2O3). В криолите и фториде допускается содержание до 0,11-0,45% оксида железа и оксида кремния соответственно. Углерод является наиболее стабильным анодным материалом и может содержать до 0,25% оксида кремния и 0,2% оксида железа.

Производство алюминия из бокситов
Боксит — это минерал, состоящий из разных минералов, но наиболее распространенным является глинозем. Бокситы хорошего качества, если они содержат более 50% глинозема. По оценкам, в мире есть запасы бокситов, которых хватит более чем на 100 лет.

Производство алюминия из алюминиевой руды

Наиболее важным видом алюминиевой руды являются бокситы, которые используются для извлечения чистого алюминия. Он также существует в виде различных типов гидроксида алюминия.

В Советском Союзе, кроме бокситов, использовались и другие виды алюминиевой руды, в том числе нефелин, из которого получали глинозем, и алюмосиликат натрия и калия, а также алунит, изготавливаемый из алюминия в виде его сульфата.

Анодная масса изготавливается из материалов на основе чистого углерода, таких как нефтяной или пековый кокс. А для изготовления криолита и других фтористых солей мы используем природный фтористый кальций.

Бокситы — это горные породы, которые могут быть как твердыми и плотными, так и рассыпчатыми. Цвет боксита может варьироваться в зависимости от количества присутствующего железа. Бокситы могут быть серыми, белыми или желтыми в зависимости от количества железа. Но есть и другие цвета, например, синие, зеленые и даже разноцветные бокситы.

Электролиз алюминия

При электролизе алюминия металлический оксид алюминия растворяется в расплавленном криолите Na3AlF6 (разновидность сульфида металла). Затем расплавленный криолит подвергается электролизу, в результате которого образуются катионы алюминия и ионы кислорода.

По современным представлениям, криолит в расплавленном состоянии диссоциирует на ноны Na+ и AlF3-6

Na3AlF6  <—>  ЗNa+ + AlF3-6,

а глинозем — на комплексные ионы AlO2; и AlO+:

Al2O3  <—> AlO2 +  AlO+,

которые находятся в равновесии с простыми ионами:

AlO2  <—> Al3+ +  2O2- 

AlO+  <—> Al3+ +  O2- 

При малых концентрациях оксида алюминия в электролите, а также в катодном и анодном слоях на катоде будут разряжаться простые ионы оксида алюминия:

Al+  +  Зe —> Al

и на аноде:

2O2 —4е —> O2.

Разряд ионов кислорода происходит при участии углерода анода с образованием, в конечном счете, на аноде CO2. Ионы Naи AlF3-6 на электродах не разряжаются, но участвуют наряду с ионами Al3+ и O2- в переносе тока соответственно к катоду и аноду.

Пятью странами с наибольшими запасами бокситов являются Гвинея, Бразилия, Ямайка, Австралия и Индия. Больше всего запасов у Гвинеи, а гвинейские бокситы самого высокого качества, потому что они имеют низкое количество примесей и находятся близко к поверхности.

В состав алюминиевых электролизеров входят небольшие количества других солей ( CaF2, MgF2, NaCl). Эти соли улучшают некоторые свойства электролита, что делает электролитический процесс более эффективным. Максимальное количество глинозема в алюминиевом электролите обычно составляет 6-7%. После этого добавляется еще одна порция электролита. Для нормальной работы алюминиевых ванн полярное соотношение NaF и AlFz в электролите обычно поддерживается на уровне 2,7-2,8.

Производство алюминия технической частоты

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Пролистать наверх