Alumīnijs, alumīnija ražošana: tehnoloģija, process un apraksts

Bizness
Notiek ielāde ...

Alumīnijam piemīt īpašību masatas ir viens no visbiežāk izmantotajiem materiāliem pasaulē. Tas ir plaši izplatīts dabā, ieņemot pirmo vietu starp metāliem. Šķiet, ka ar tās ražošanu nav nekādu sarežģījumu. Bet metāla augsta ķīmiskā aktivitāte noved pie tā, ka tās tīrā veidā tas nav izpildīts, un to ir grūti ražot - tas ir daudz intensīvs un dārgs.

Izejvielas ražošanai

Kādus izejmateriālus ražo no alumīnija? Alumīnija ražošana no visām minerālvielām, kas satur tās, ir dārga un nerentabla. Viņi to iegūst no boksīta, kas satur līdz 50% alumīnija oksīdu un atrodas tieši virs zemes ar ievērojamu masu.

alumīnija alumīnija ražošana

Šīs alumīnija rūdas ir diezgan sarežģītasķīmiskais sastāvs. Tie satur alumīnija oksīdu 30-70% apmērā no kopējās masas, silīcija dioksīda, kas var būt līdz 20%, dzelzs oksīds svārstās no 2 līdz 50%, titāna (līdz 10%).

Alumīnijs, un tas ir alumīnija oksīds, sastāv no hidroksīdiem, korunda un kaolinīta.

Nesen alumīnija oksīdi ir iegūti no nefelīniem, kas satur arī nātriju, kāliju, silīciju un alunīta oksīdus.

Lai iegūtu 1 tonnu tīra alumīnija, nepieciešamas apmēram divas tonnas alumīnija oksīda, kas savukārt tiek iegūts no apmēram 4,5 tonnas boksīta.

Boksīta noguldījumi

Boksīta rezerves pasaulē ir ierobežotas. Visā pasaulē ir septiņi reģioni ar bagātīgiem noguldījumiem. Tas ir Gvineja Āfrikā, Brazīlijā, Venecuēlā un Surinama Dienvidamerikā, Jamaikā Karību jūras reģionā, Austrālijā, Indijā, Ķīnā, Grieķijā un Turcijā Vidusjūras reģionā un Krievijā.

Valstīs, kur ir bagātie noguldījumiboksīts, alumīnija ražošana var tikt izstrādāta. Krievija izraksta boksītus Urālos, Altaja un Krasnojarskas apgabalos, vienā no Ļeņingradas apgabala rajoniem, nefelīnu - Kolas pussalā.

Bagātākie noguldījumi pieder precīziKrievijas Apvienotā Kompānija UC RUSAL. Aiz tā iet milži Rio Tinto (Anglija-Austrālija), kas apvienoti ar Kanādas Alcan un CVRD. Ceturtā vieta ir uzņēmums Chalco no Ķīnas, pēc tam Amerikas un Austrālijas korporācija Alcoa, kas arī ir lielākie alumīnija ražotāji.

Ražošanas izcelsme

Dāņu fiziķis Oersteds izcīnīja pirmo alumīnijubrīva forma 1825. gadā. Ķīmiskā reakcija notika ar alumīnija hlorīdu un kālija amalgamu, nevis divus gadus vēlāk vācu ķīmiķis Weller izmantoja metālu kāliju.

Kālijs - materiāls ir diezgan dārgs, tāpēc iekšārūpniecības produkcija alumīnija francūzis St Clair of Deville vietā kālija 1854 izmanto nātriju, elements daudz lētāk, un izturīgs dubults hlorīds no alumīnija un nātrija.

Krievu zinātnieks NN Beketovs spēja izspiest alumiju no kausēta kriolīta ar magniju. Vācu astoņdesmito gadu beigās šo ķīmisko reakciju vācieši izmantoja pirmajā alumīnija rūpnīcā. 18. gs. Otrajā pusē ķīmiski tika iegūti 20 tonnas tīra metāla. Tas bija ļoti dārgs alumīnijs.

Alumīnija ražošana ar elektrolīzikas radies 1886. gadā, kad vienlaikus gandrīz identiskus patenta pieteikumus šīs metodes dibinātāji iesniedza amerikāņu zinātņu zāle un francūze Eru. Viņi iesaka izšķīdināt alumīnija oksīdu izkausētā kriolī, un pēc tam iegūt alumīniju ar elektrolīzi.

Ar to sākās alumīnija rūpniecība, kas vairāk nekā gadsimtu vēsturē ir kļuvusi par vienu no lielākajām metalurģijas nozarēm.

Galvenie ražošanas tehnoloģiju attīstības posmi

Kopumā no sākuma alumīnija ražošanas tehnoloģija nav mainījusies.

Process sastāv no trīs posmiem. Pirmajā no alumīnija rūdām, neatkarīgi no tā, vai tas ir boksīti vai nefelīni, alumīnija-alumīnija oksīds Al2O3 .

Pēc tam rūpnieciskais alumīnijs tiek ekstrahēts no oksīda ar attīrīšanas pakāpi 99,5%, kas dažiem mērķiem ir nepietiekams.

alumīnija ražošanas centri

Tāpēc pēdējā posmā alumīnijs ir rafinēts. Alumīnija ražošana tiek pabeigta ar attīrīšanu līdz 99,99%.

Alumīnija oksīda iegūšana

Ir trīs veidi, kā iegūt alumīnija oksīdu no rūdām:

- skāba;

- elektrolītisks;

- sārmains.

Pēdējā metode ir visizplatītākākas attīstījās tajā pašā XVIII gs., bet kopš tā laika daudzkārt uzlabojies un ievērojami uzlabojies, tiek izmantots augstvērtīgu boksītu apstrādei. Tādējādi tiek ražots aptuveni 85% alumīnija oksīda.

Sakausējuma metodes būtība ir tāAlumīnija šķīdumi sadala lielā ātrumā, kad tiek ievadīts alumīnija hidroksīds. Pēc reakcijas atlikušais šķīdums tiek iztvaicēts augstā temperatūrā aptuveni 170 ° C un atkārtoti izmanto, lai izšķīdinātu alumīnija oksīdu;

Pirmkārt, boksīts tiek sasmalcināts un sasmalcinātsdzirnavas ar kaustisko kaļķi un pēc tam autoklāvā pie temperatūras līdz 250 ° C, sadalīšanās tā ķīmisko un nātrija alumināts veidojas, kas ir atšķaidīts ar sārma šķīdumu jau pie zemākas temperatūras - 100 ° C visu alumināta šķīdumā tika mazgāti īpašos biezinātājiem, kas atdalīta no vircu . Tad notiek tā sadalīšanās. Šķīdums tika sūknēts caur filtriem konteinerā ar maisītāju, nepārtraukti maisot, sastāvu, kurā sēklas tika pievienota pie cietās alumīnija hidroksīda.

Hidcyklonu un vakuuma filtrosalumīnija hidroksīds, daļa no kura tiek atdota kā sēklu materiāls, un daži iet par kalcinēšanu. Pēc hidroksīda atdalīšanas atlikušais filtrāts arī nonāk apgrozībā, lai izskalotu nākamo boksītu partiju.

alumīnija ražošanas tehnoloģija

Hidroksīda kalcinēšana (dehidratācija) rotācijas krāsnīs notiek temperatūrā līdz 1300 ° C.

Lai ražotu divas tonnas alumīnija oksīda, patērē 8,4 kWh elektroenerģijas.

Spēcīgs ķīmiskais savienojums, kura kušanas temperatūra ir 2050 ° C, vēl nav alumīnijs. Priekšējā alumīnija ražošana.

Alumīnija oksīda elektrolīze

Galvenais elektrolīzes aprīkojums irĪpaša vanna, kas izklāta ar oglekļa blokiem. Tam tiek piegādāta elektriskā strāva. Vannā oglekļa anodi tiek sadedzināti, ja tie ir atdalīti no tīra skābekļa oksīda un veido oksīdu un oglekļa dioksīdu. Vannas vai elektrolīzes, kā tos sauc par speciālistiem, sērijveidā ir ietvertas elektriskās ķēdēs, veidojot sēriju. Pašreizējais stiprums ir 150 tūkstoši ampēros.

Anodiem var būt divi veidi:ko sadedzina no lielu akmeņogļu blokiem, kuru masa var pārsniegt vienu tonnu un pašcepšana, kas sastāv no akmeņogļu briketēm alumīnija korpusā, kuras elektrolīzes laikā tiek saķepinātas augstā temperatūrā.

metālu ražošana, alumīnijs

Darblaukums vannā parasti ir aptuveni 5 volti. Tā ņem vērā spriegumu, kas nepieciešams, lai sadalīšanās oksīda un nenovēršamu zuduma sazarots tīklā.

No izšķīdinātas kausējuma, pamatojoties uz alumīnija oksīda kriolītu, uz vannas akmeņogļu pamatnes atdala šķidru metālu, kas ir smagāks par elektrolīta sāļiem. Tas tiek periodiski izsūknēts.

alumīnija ražošanas valsts

Alumīnija ražošanai nepieciešams liels daudzumsenerģijas izmaksas. Lai iegūtu vienu tonnu alumīnija no alumīnija oksīda, jums vajadzētu tērēt aptuveni 13,5 tūkstošus kWh elektrības. Tādēļ vēl viens nosacījums lielu ražošanas centru izveidei ir blakus esoša jaudīga elektrostacija.

Alumīnija rafinēšana

Slavenākā metode ir trīslāņaelektrolīze. Tas notiek arī elektrolīzes vannās ar oglekļa spilventiņiem, kas izklāta ar magnezītu. Procesa anode ir pats izkusts metāls, kas tiek attīrīts. Tas atrodas apakšējā slānī uz vadītāja pamata. Tīrs alumīnijs, kas izšķīst no elektrolīta anoda slānī, tiek saprasts uz augšu un kalpo kā katode. To strāvu piegādā ar grafīta elektrodu.

Starplīmeņa elektrolīts ir alumīnija fluorīds vai tīrs vai pievienojot nātrija un bārija hlorīdu. To uzkarsē līdz 800 ° C temperatūrai.

Strāvas patēriņš trīsslāņu režīmamRafinēšana ir 20 kWh uz 1 kg metāla, tas ir 20 tūkstoši kWh par vienu tonnu. Tāpēc, tāpat kā metāla ražošanai, alumīnijam ir nepieciešama ne tikai elektroenerģijas avota klātbūtne, bet arī liela spēkstacija tiešā tuvumā.

Rafinēts alumīnijs satur dzelzi, silīciju, varu, cinku, titānu un magniju ļoti mazos daudzumos.

Pēc rafinēšanas alumīnijs tiek pārstrādāts komerciālos produktos. Tie ir lietņi un stieple, un lapa, un čūski.

alumīnija ražošanas process

Daļēji cieto nogulšņu veidā rafinēšanai iegūtus segregācijas produktus izmanto deoksidēšanai un daļēji izdalās kā sārma šķīdums.

Absolūti tīrs alumīnijs tiek ražots pieturpmākā zonas metālu kausēšana inertā gāzē vai vakuumā. Tās ievērojamā īpašība ir augsta elektrovadītspēja pie kriogēnas temperatūras.

Otrreizējo izejvielu pārstrāde

Ceturtā daļa no kopējā alumīnija pieprasījuma tiek segta ar izejvielu otrreizēju pārstrādi. No produktiem pārstrādātā liešana tiek izlietota otrreizējai pārstrādei.

Iepriekš sakārtoti izejmateriāliizkausēta sliekšņa krāsnī. Tajā ir metāli ar augstāku kušanas temperatūru nekā alumīnijs, piemēram, niķelis un dzelzs. No izkausēta alumīnija noņem dažādus nemetāliskus ieslēgumus, iztīrot ar hloru vai slāpekli.

Lielāks kausēšanas metālu piemaisījums tiek noņemts ar magnēzija, cinka vai dzīvsudraba piedevām un evakuāciju. Magnijs no kausējuma tiek noņemts ar hloru.

Iepriekš noteiktu liešanas sakausējumu iegūst, ieviešot piedevas, kuras nosaka izkausēta alumīnija sastāvs.

Alumīnija ražošanas centri

Runājot par alumīnija patēriņu, Ķīna ieņem pirmo vietu, atstājot otru vietu ASV un trešo vietu Vācijai.

Ķīna ir arī alumīnija ražošanas valsts ar milzīgu peļņu šajā jomā.

Desmit vietās, izņemot ĶTR, ietilpst Krievija, Kanāda, Apvienotie Arābu Emirāti, Indija, ASV, Austrālija, Norvēģija, Brazīlija un Bahreina.

Krievijā monolīti alumīnija oksīda ražošanāalumīnijs ir vienots uzņēmums RUSAL. Katru gadu tas ražo līdz 4 miljoniem tonnu alumīnija un eksportē produktus uz septiņdesmit valstīm, un tas atrodas piecos kontinentos septiņpadsmit valstīs.

Amerikas uzņēmumam Alcoa Krievijā pieder divas metalurģijas rūpnīcas.

Lielākais Ķīnā ražotais alumīnija ražotājs ir Chalco. Atšķirībā no ārvalstu konkurentiem, visi tā aktīvi ir koncentrēti savā mītnes zemē.

liela mēroga alumīnija ražošana

Norvēģijas kompānijas Norsk Hydro Hydro Aluminium nodaļai pieder alumīnija rūpnīcas Norvēģijā, Vācijā, Slovākijā, Kanādā un Austrālijā.

Austrālijas BHP Billiton pieder alumīnija ražošanai Austrālijā, Dienvidāfrikā un Dienvidamerikā.

Bahreinā ir Alba (Aluminium Bahrain B. S. C. C.) - varbūt lielākā produkcija. Šī ražotāja alumīnijs aizņem vairāk nekā 2% no pasaulē ražotā "spārnota" metāla kopējā apjoma.

Tātad, apkopojot, mēs varam teikt, ka galvenaisAlumīnija ražotāji ir starptautiski uzņēmumi, kuriem pieder boksīta rezerves. Un vienīgais energoietilpīgs process sastāv no iegūšanas alumīnija no alumīnija rūdas ražošanas fluorīdu, kas ietver kriolītā oglekļa anoda pastas un oglekļa anoda, katoda, apšuvumu un pareizu elektrolītisku ražošanu tīra metāla, kas ir galvenā sastāvdaļa alumīnija un tērauda.

Notiek ielāde ...
Notiek ielāde ...