Виробництво алюмінію

Алюміній належить до найважливіших легких кольорових металів. За масштабами виробництва і споживання він займає друге місце серед всіх металів (після заліза) і перше місце серед кольорових металів. У кольоровій металургії виробництво алюмінію виділено в окрему спеціалізовану підгалузь «Алюмінієва промисловість», що включає видобуток сировини для алюмінієвої промисловості, виробництво алюмінію, глинозему і фтористих солей.

Внаслідок комплексу цінних властивостей (мала щільність, пластичність, високі тепло- і електропровідність, нетоксичність, немагнитность, корозійна стійкість в атмосфері), а також недефіцитних сировини і відносно низькій вартості алюміній в чистому вигляді і в сплавах широко застосовується (додаток 2) у різних галузях техніки та народному господарстві (рис. 2.2).

Вперше металевий алюміній був отриманий в 1825 р Г. Ерстед хімічним відновленням хлориду алюмінію амальгамою калію. У 1856 р цей метод був удосконалений, і алюміній стали отримувати відновленням подвійної солі AIC13 × NaCl металевим натрієм. М.М. Бекетов в 1865 р запропонував метод отримання алюмінію відновленням кріоліту Na3AlF6 магнієм. Виробництво алюмінію хімічним методом проіснувало до 1890 р і за 35 років його використання було отримано близько 200 тонн алюмінію.

У 1886 р, грунтуючись на роботах A. Сент-Клера Девиля (1856), Н. Еру у Франції і Ч. Хол в США розробили метод виробництва алюмінію електролізом розплаву глинозему в криолите, який до теперішнього часу є єдиним методом промислового виробництва алюмінію. Після впровадження цього методу світове виробництво алюмінію швидко зростало і з 5,7 тис. Тонн в 1900 р досягло майже 20 млн. Тонн в 1980 р Промислове виробництво алюмінію (додаток 3) у нашій країні було організовано в 30-х рр. XX століття після будівництва перших великих електростанцій.

До алюмінієвим руд відносяться боксити, що містять гідратований оксид алюмінію Al2O3 × nН2O, нефеліни, що представляють собою складну потрійну сіль складу (Nа, К) 2O × Al2O3 × 2SiО2, алуніти, що представляють собою подвійну основну сернокислую сіль алюмінію і калію складу К2SO4 × Al2 (SО4 ) 3 × 4Al (ОН) 3.

У РФ великі розвідані родовища бокситів знаходяться в Ленінградській (Тихвинское), Свердловської (Північно-Уральське) і Челябінської (Південно-Уральське) областях. Основні родовища нефелінів розташовані на Кольському півострові (Хибинское) і в Кемеровській області.

Технологія отримання металевого алюмінію з руд достатньо складна і складається з чотирьох виробництв, пов’язаних між собою технологічним ланцюжком і виробленими продуктами. Вона включає:

виробництво глинозему (оксиду алюмінію);
виробництво фтористих солей і кріоліту;
виробництво вугільних виробів (електродів і блоків футерування);
виробництво електролітичного алюмінію.
Основними виробництвами, складовими технологічний ланцюжок Руда-Глинозем-Алюміній, є виробництва глинозему й алюмінію. Територіально вони зазвичай розділені.

Виробництва глинозему базуються в місцях видобутку алюмінієвих руд з тим, щоб скоротити витрати на перевезення сировини.

Внаслідок високої енергоємності процесу електролітичного відновлення алюмінію алюмінієві заводи розташовуються в районах з дешевою електроенергією ГЕС.

Виробництво фтористих солей і кріоліту ставить на меті одержання розчинника для глинозему і добавок, що знижують температуру плавлення електроліту.

Організація окремого виробництва вугільних виробів викликана тим, що в процесі електролізу вугільні аноди і футеровка електролізерів витрачаються і вимагають безперервного поповнення.

Вихідний матеріал для електролітичного виробництва алюмінію – це чистий оксид алюмінію – глинозем. Для виділення глинозему з алюмінієвих руд його переводять в розчинну сіль (алюмінат натрію), яку відокремлюють від решти компонентів руди. З розчину отримують глинозем.

Метод виділення глинозему з руди залежить від її складу. Ці методи поділяються на хіміко-термічні (пірометалургічні), кислотні та лужні (гідрометалургійні). До пірометаллургічним методів відноситься метод спікання; до гідрометалургійним методам – ​​метод вилуговування Байєра.

Витратні коефіцієнти на 1 тонну глинозему, виробленого за методом Байєра.

Боксит – 2,0-2,5 т.

Гідроксид натрію – 0,07-0,09 т.

Пар – 7-9 т.

Вода – 150 м3.

Електроенергія – 300 кВт / год.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Теорія Бренстеда і Лоурі