Aluminju, produzzjoni ta 'aluminju: it-teknoloġija, proċess u d-deskrizzjoni

Aluminju għandu ħafna karatteristiċi li jagħmluha waħda mill-materjali l-aktar użati fid-dinja. Huwa hu ddistribwit ħafna fin-natura, tieħu l-ewwel post fost metalli. Jidher li d-diffikultajiet bil-produzzjoni tagħha m'għandhomx ikunu. Iżda l-attività kimika għoli ta 'metalli twassal għall-fatt li dan ma kienx jissodisfa, u jipproduċu pur - huwa diffiċli, għalja u l-enerġija intensiva.

materja prima għall-produzzjoni

Minn liema materja prima huma aluminju? Produzzjoni ta 'aluminju tal-minerali kollha li jkun fihom lilha, għaljin u mhux ekonomiku. Estratt mis-boksajt, li jkun fihom sa 50% ossidi tal-aluminju u ddepożitat direttament fuq il-wiċċ tal-mases art kbira.

Dawn mineral aluminju jkollhom il-komposizzjoni kimika pjuttost kumpless. Huma fihom alumina f'ammont ta 30-70% bil-piż, silicas, li jista 'jkun sa 20% ta' ossidu tal-ħadid fil-medda 2-50%, titanju (sa 10%).

Aluminas, u dan alumina hija komposta minn idrossidi, kurundun u kaolinite.

Riċentement alumina preparati minn nephelines azzar li jinkludu wkoll sodju, ossidu tal-potassju, silika, u alunite.

Għall-produzzjoni ta '1 tunnellata ta' aluminju pur bżonn madwar żewġ tunnellati ta 'alumina, li, imbagħad, ippreparata minn madwar 4.5 tunnellata ta' boksajt.

boksajt

riżervi limitati tal boksajt fid-dinja. Madwar id-dinja f'seba distretti kollha, ma 'depożiti rikka tagħha. Hija Ginea fl-Afrika, il-Brażil, il-Venezwela u s-Surinam fl-Amerika t'Isfel, il-Ġamajka, il-Karibew, l-Awstralja, l-Indja, iċ-Ċina, il-Greċja u t-Turkija għall-Mediterran u r-Russja.

Fil-pajjiżi fejn hemm depożiti rikka ta 'boksajt, jistgħu jiġu żviluppati u l-produzzjoni tal-aluminju. mini Russi boksajt fil-Urali, Altai u Territorji Krasnoyarsk, f'wieħed mill-distretti tar-reġjun Leningrad, nefelin - fuq il-Peninsula Kola.

Il-depożiti sinjuri huma proprjetà ta 'UC Rusal hija kumpannija inkorporata Russa. Dan huwa segwit mill-ġganti Rio Tinto (Awstralja Ingilterra), għandha teamed bi Alcan Kanada u CVRD. Fir-raba 'hija kumpannija Chalco miċ-Ċina, allura l-Alcoa korporazzjoni Istati Uniti Awstraljana, li huma wkoll l-produtturi tal-aluminju akbar.

L-oriġini tal-produzzjoni

fiżiċista Daniża Oersted allokat ewwel aluminju f'forma ħielsa fl-1825. Ir-reazzjoni kimika saret bil -klorur aluminju u amalgama potassju, minflok li sentejn wara kimiku Ġermaniż Wohler jużaw potassju metalliku.

Potassju - materjal għaljin, madankollu, fil-produzzjoni industrijali ta 'l-aluminju Franċiż San Clair Deville 1854 minflok godu sodju tal-potassju użat, l-element huwa ferm irħas, u double klorur aluminju reżistenti u sodju.

Russu xjentist NN Beketov jista displace l-aluminju mill manjesju cryolite imdewweb. Fis-snin tmenin tard ta 'l-istess seklu l reazzjoni kimika użata mill-Ġermaniżi fuq l-ewwel funderija tal-aluminju. Fit-tieni nofs tas-XVIII seklu nkisbet billi kimika tkun madwar 20 tunnellata metall pur. Kien aluminju għaljin ħafna.

Il-produzzjoni ta 'aluminju minn elettroliżi oriġinaw fl-1886, meta t-tnejn kienu applikazzjoni għal privattiva ppreżentata kważi identiċi ta' dan fundaturi metodu scholar Amerikana mill Hall u l-proċess Franċiż Heroult. Huma offrew biex jinħall alumina fir cryolite imdewweb u mbagħad elettroliżi biex jiksbu aluminju.

Ma 'dan beda l-industrija tal-aluminju, li sar għal aktar minn seklu wieħed mill-akbar fergħat tal-industrija.

L-istadji ewlenin ta 'teknoloġija tal-produzzjoni

B'mod ġenerali, it-teknoloġija tal-manifattura tal-aluminju ma tkunx inbidlet mill-ħolqien.

Il-proċess jikkonsisti fi tliet stadji. Fuq l-ewwel mineral aluminju jew boksajt jekk nephelines miksuba allumina - ossidu tal-aluminju Al ₂ O _3.

Imbagħad, minn aluminium hydroxide industrijali huwa iżolat bil-purità ta '99.5%, li hija inadegwata għal xi skopijiet.

Għalhekk, fl-aħħar stadju huwa raffinat aluminju. Produzzjoni ta 'aluminju ikun komplut tindif tagħha għal 99.99%.

kisba alumina

Hemm tliet modi ta 'ksib allumina mill-minerali:

- Aċidu;

- elettrolitika;

- alkalina.

L-aħħar metodu - l-aktar komuni, żviluppat lura fl-istess seklu XVIII, iżda minn dakinhar ġiet ripetutament riveduti u mtejba b'mod sinifikanti, huwa użat għall-ipproċessar ta 'bauxite' grad għoli. Għalhekk huwa miksub madwar 85% alumina.

SOMMARJU metodu alkali hija li s-soluzzjonijiet aluminju jiddekomponu b'veloċità għolja meta jiġu introdotti fil aluminium hydroxide. Is-soluzzjoni li jifdal kien evaporat wara r-reazzjoni f'temperatura għolja ta 'madwar 170 ° C u terġa' tintuża għat xoljiment ta 'allumina;

Ewwel boksajt huwa mfarrak u mitħun bil-ġir kawstika, u mbagħad f'awtoklava f'temperaturi sa 250 ° C,-dekompożizzjoni ta 'kimiċi u tas-sodju tiegħu aluminat hija ffurmata, li jiġi dilwit b'soluzzjoni alkalina diġà f'temperatura aktar baxxa - biss 100 ° Ċ Is-soluzzjoni aluminat huwa maħsul fl jħaxxnu speċjali, separati mill-ħama. Imbagħad hemm degradazzjoni tagħha. Soluzzjoni kien ippumpjat mill-filtri f'kontenitur b'ħawwada għall tħawwad kontinwu l-kompożizzjoni li fih l-żerriegħa kien miżjud mal-aluminium hydroxide solidu.

Il hydrocyclones u l-vakwu filtri allokati aluminju idrossidu, porzjon ta 'li jintbagħat lura bħala l-żerriegħa materjal, u parti tmur għall kalċinazzjoni. Il-filtrat jibqa 'wara separazzjoni tal-idrossidu, prospetti ukoll il-fatturat għall-lissija tal-lott li jmiss ta' boksajt.

proċess kalċinazzjoni (deidrazzjoni) idrossidu fil-forn li jdur f'temperaturi sa 1300 ° C

Għal żewġ tunnellati ta 'alumina kkunsmati 8.4 kWh ta' elettriku.

Qawwija kompost kimiku li t-temperatura tat-tidwib hija 2050 ° Ċ, mhuwiex aluminju. produzzjoni ta 'aluminju quddiem.

Elettroliżi ta 'alumina

It-tagħmir prinċipali għall-elettroliżi huwa banju speċjali, miksija bi blokki tal-karbonju. Biex xokkijiet elettriċi tagħha. Banju Il anodi karbonju mgħaddsa huwa maħruq fl-allokazzjoni tal pur ossiġnu u l-forma ossidi ulgleroda monossidu u dijossidu. Banjijiet jew elektrilizery kif inhuma msejħa speċjalisti, huma inklużi fiċ-ċirkwit elettriku f'serje, li jiffurmaw serje. L-intensità attwali f'dan il-każ hija ta '150 elf amperes.

Anodi jistgħu jkunu ta 'żewġ tipi: minn blokki kbar, li l-massa tista' tkun ikbar minn tunnellata Söderberg u li jikkonsisti mill-maltunelli tal-faħam fil-għant aluminju, li huma sinterizzat waqt elettroliżi f'temperaturi għoljin Faħam sparati.

vultaġġ Għodod phone huwa tipikament madwar 5 volt. Huwa jieħu kont tal-vultaġġ meħtieġ għall-dekompożizzjoni ta 'ossidu u telf inevitabbli f'netwerk branched.

Mill maħlul fl-alumina imdewweb-cryolite bbażati metall imdewweb, li huwa itqal mill-melħ elettrolit jiġi ddepożitat fuq il-banju bażi faħam. Hija perjodikament evakwati.

proċess ta 'produzzjoni tal-aluminju teħtieġ konsum kbir ta' enerġija elettrika. Sabiex jinkiseb wieħed ton ta 'aluminju minn alumina, huwa jiġifieri meħtieġ li jonfqu madwar 13,500 kWh ta' elettriku DC. Għalhekk, kundizzjoni oħra għall-ħolqien ta 'ċentri industrijali kbar huwa li taħdem flimkien ma' impjant ta 'enerġija qawwija.

raffinar aluminju

Il-metodu l-aktar magħrufa - li elettroliżi bi tliet saffi. Huwa jieħu wkoll post fil-banjijiet elettroliżi bl fuklar faħam infurrati bil manjeżju. L-anodu fil-proċess nnifisha sservi bħala l-metall imdewweb, li hija mnaddfa. Dan jinsab fis-saff t'isfel fuq fuklar konduttiv. aluminju pur, li jinħall fil-elettrolit mis-saff anodu, huwa mifhum up u sservi bħala l-katodu. Il-kurrent huwa fornut magħhom permezz ta 'elettrodi tal-grafita.

L-elettrolit fis-saff intermedju - huwa fluworidu tal-aluminju jew pur jew biż-żieda ta 'klorur tas-sodju u tal-barju. Huwa jiġi msaħħan sa 800 ° temperatura C.

Konsum tal-enerġija matul il-raffinar bi tliet saffi hija ta '20 kWh kull kg ta 'metall, jiġifieri tunellata bżonn 20,000 kW * h. C'est pourquoi, l-ebda produzzjoni ta 'metall, aluminju jeħtieġ mhux biss sors ta' enerġija elettrika, u impjant kbir fil-viċinanza.

Il aluminju raffinati fi kwantitajiet żgħar ħafna fih ħadid, silikon, ram, żingu, titanju u manjesju.

Wara raffinar, aluminju hija pproċessata fi prodotti kummerċjabbli. Dan ingott u l-wajer, u folja, u ingotti.

prodotti segregazzjoni miksuba mill-raffinar, parzjalment, bħala preċipitat solidu, huwa użat għall deoxidation, u jestendu parzjalment fil-forma ta 'soluzzjoni alkali.

Assolutament aluminju pur tiġi prodotta fi metall sussegwenti żona tidwib fi f'gass inerti jew f'vakwu. Karatteristika notevoli huwa konduttività għoli tagħha f'temperaturi krijoġeniċi.

Riċiklaġġ ta 'materja prima sekondarja

Kwart tad-domanda totali għall-aluminju hi sodisfatti riċiklaġġ materja prima. Minn prodotti riċiklati tferriegħ mould casting.

materja prima pre-imdewweb magħżula fil-forn limitu. Fiha huma metalli li għandhom punt ta 'tidwib ogħla minn aluminju, per eżempju, nikil u ħadid. Minħabba li l-aluminju mdewweb ma 'klorin jew nitroġenu jnaddaf tneħħi inklużjonijiet varji mhux metalliċi.

Aktar impuritajiet tal-metall fużibbli jitneħħew dopants manjesju, zinc, jew merkurju u l-evakwazzjoni. klorin manjesju jitneħħa mill-jdub.

Il-liga ikkastjar predeterminat miksuba bl-introduzzjoni ta 'addittivi li huma determinati mill-kompożizzjoni tal-aluminju imdewweb.

ċentri ta 'produzzjoni tal-aluminju

F'termini ta 'konsum tal-aluminju taċ-Ċina kklassifikati ewwel, li jħallu ferm lura fit-tieni post huma l-Istati Uniti u s-sid tat-tielet lok Ġermanja.

Ċina - pajjiż u l-produzzjoni ta 'aluminju, b'marġni wiesa fil-ċomb f'dan il-qasam.

Fl-għaxar top, ħlief għaċ-Ċina, huma r-Russja, il-Kanada, UAE, l-Indja, USA, Awstralja, in-Norveġja, il-Brażil u l-Baħrejn.

Il-monopolist Russa fil-produzzjoni ta 'alumina u aluminju hi magħquda kumpanija Rusal. Hija tipproduċi sa 4 miljun tunnellata ta 'aluminju fis-sena u l-esportazzjonijiet prodotti tagħha fil-pajjiżi sebgħin u huwa preżenti fuq ħames kontinenti fil sbatax-il pajjiż.

kumpannija Amerikana Alcoa proprjetarja żewġ impjanti metallurġiċi fir-Russja.

Il-produttur tal-aluminju akbar fiċ-Ċina - il-kumpanija Chalco. B'kuntrast ma 'kompetituri barranin, l-assi tagħha huma ikkonċentrati fil-pajjiż ta' oriġini.

diviżjoni Idro aluminju tal-kumpanija Norveġiża Norsk Hydro tippossjedi funderiji tal-aluminju fin-Norveġja, il-Ġermanja, is-Slovakkja, il-Kanada, u l-Awstralja.

Awstraljan BHP Billiton tippossjedi produzzjoni tal-aluminju fl-Awstralja, l-Afrika t'Isfel u l-Amerika t'Isfel.

Baħrejn hija Alba (Aluminju Baħrejn BSC) - forsi l-produzzjoni aktar fuq skala kbira. Produttur tal-aluminju li tieħu aktar minn 2% tal-volum totali ta ' "winged" metall prodott fid-dinja.

Allura, meta jingħaddu l, nistgħu ngħidu li l-produtturi ewlenin aluminju huma kumpaniji internazzjonali mar-riservi ta 'boksajt. U l-unika proċess jikkunsmaw l-enerġija tikkonsisti kisba allumina mill fluworidi produzzjoni mineral aluminju, li jinkludu cryolite, pasta anodi karbonju u anodu karbonju, katodu, materjali inforra, u l-produzzjoni elettrolitiku xieraq ta 'metall pur li huwa l-komponent ewlieni ta' l-aluminju u l-azzar.