Ალუმინის, ალუმინის წარმოება: ტექნოლოგია, პროცესის აღწერა და

ალუმინის აქვს უამრავი ფუნქციები, რომ მას ერთ-ერთი ყველაზე გამოყენებული მასალების მსოფლიოში. იგი გავრცელებულია ბუნებაში, აღების შორის პირველ ადგილზე ლითონები. როგორც ჩანს, რომ სირთულეები მისი წარმოება არ უნდა იყოს. მაგრამ მაღალი ქიმიური საქმიანობის ლითონები იწვევს ის ფაქტი, რომ იგი არ აკმაყოფილებს, და წარმოების სუფთა - ეს არის რთული, ძვირი და ენერგოტევადი.

ნედლეულის წარმოების

რომელი ნედლეული ალუმინის? ალუმინის წარმოების ყველა წიაღისეულის, რომელშიც ის, ძვირადღირებული და არაეკონომიურ. ამონაწერი იგი bauxite, რომელიც შეიცავს 50% ალუმინის ოქსიდები და შესანახად პირდაპირ ზედაპირზე დედამიწის დიდი მასები.

ეს ალუმინის მადნის აქვს საკმაოდ რთული ქიმიური შემადგენლობა. ისინი შეიცავენ ალუმინის თანხის 30-70% ისა, silicas, რომელიც შეიძლება იყოს 20% რკინის ოქსიდი მერყეობს 2-დან 50%, ტიტანის (10%).

Aluminas, და ეს ალუმინის შედგება ჰიდროქსიდები, კორუნდი და kaolinite.

ცოტა ხნის წინ ალუმინის მომზადებული ფოლადის nephelines რომელიც მოიცავს ასევე ნატრიუმის, კალიუმის ოქსიდი, სილიციუმის და alunite.

წარმოების 1 ტონა სუფთა ალუმინის უნდა დაახლოებით ორი ტონა ალუმინის, რომელიც, თავის მხრივ, მომზადებული დაახლოებით 4,5 ტონა bauxite.

bauxite

Limited რეზერვები bauxite მსოფლიოში. მთელ მსოფლიოში ყველა შვიდი რაიონებში, თავისი მდიდარი საბადოები. ეს გვინეა აფრიკა, ბრაზილია, ვენესუელა და სურინამის სამხრეთ ამერიკაში, Jamaica, კარიბის, ავსტრალია, ინდოეთი, ჩინეთი, საბერძნეთი და თურქეთი ხმელთაშუა და რუსეთში.

იმ ქვეყნებში, სადაც არსებობს მდიდარი საბადოები bauxite, შეიძლება განვითარდეს და წარმოების ალუმინის. რუსული bauxite ნაღმები ურალის, Altai და კრასნოიარსკი ტერიტორიაზე, ერთ-ერთ რაიონში ლენინგრადის რეგიონში, nepheline - ზე Kola Peninsula.

უმდიდრესი საბადოები კუთვნილი UC Rusal რუსეთის ნაწილად კომპანია. მას მოსდევს გიგანტების Rio Tinto (ავსტრალია-ინგლისი), უკვე გაერთიანდა ერთად კანადის Alcan და CVRD. მეოთხე ადგილი არის Chalco კომპანია ჩინეთში, მაშინ აშშ-ავსტრალიის კორპორაცია Alcoa, რომლებიც ასევე უდიდესი ალუმინის მწარმოებლებს.

წარმოშობის პროდუქციის

დანიური ფიზიკოსი Oersted გამოყოფილი პირველი ალუმინის თავისუფალი ფორმით 1825 წელს. ქიმიური რეაქცია მოხდა ალუმინის ქლორიდი და კალიუმის ამალგამა, ნაცვლად, რომელიც ორი წლის შემდეგ გერმანელი ქიმიკოსი ვოლერმა გამოყენებით მეტალის კალიუმს.

კალიუმის - ძვირადღირებული მასალა, სამრეწველო წარმოების ალუმინის ფრანგმა St. Clair Deville 1854 ადგილი კალიუმის ნატრიუმის godu გამოიყენება, ელემენტი, მნიშვნელოვნად იაფია, და ორმაგი მდგრადი ალუმინის ქლორიდი და ნატრიუმის.

რუსი მეცნიერი NN ბეკეტოვი შეიძლება გადაადგილებულ ალუმინის molten cryolite მაგნიუმის. გვიან ოთხმოციანი იმავე საუკუნის ქიმიური რეაქცია გამოიყენება გერმანელები პირველ ალუმინის smelter. მეორე ნახევარში საუკუნეში XVIII მიღებული ქიმიური ნიშნავს დაახლოებით 20 ტონა სუფთა რკინის. ეს იყო ძალიან ძვირი ალუმინის.

წარმოების ალუმინის მიერ ელექტროლიზის წარმოიშვა 1886 წელს, როდესაც ორივე თითქმის იდენტური იყო შეტანილი პატენტის განაცხადების ამ მეთოდით დამფუძნებლები ამერიკელი მეცნიერის მიერ მერია და ფრანგმა Heroult პროცესში. მათ შესთავაზეს დაითხოვოს ალუმინის in molten cryolite და შემდეგ ელექტროლიზის მიიღოს ალუმინის.

ეს დაიწყო ალუმინის ინდუსტრიის, რომელიც გახდა მეტი საუკუნის ერთ-ერთი უდიდესი დარგებია.

ძირითადი ეტაპები წარმოების ტექნოლოგიის

ზოგადად, ალუმინის წარმოების ტექნოლოგია არ შეცვლილა შექმნა.

პროცესი მოიცავს სამ ეტაპად. პირველ ალუმინის მადნის და bauxite თუ არა ეს nephelines მიღებული ალუმინის - ალუმინის ოქსიდის Al ₂ O _3.

მაშინ, სამრეწველო ალუმინის ჰიდროქსიდი იზოლირებულია სიწმინდეს 99.5%, რაც არაადეკვატურია გარკვეული მიზნებისათვის.

აქედან გამომდინარე, ბოლო ეტაპზე დაიხვეწა ალუმინის. ალუმინის წარმოება დასრულდა მისი გაწმენდა 99.99%.

მოპოვების ალუმინის

არსებობს სამი გზა მოპოვების ალუმინის მადნებიდან:

- მჟავა;

- ელექტროლიზური;

- ტუტე.

ეს უკანასკნელი მეთოდი - ყველაზე გავრცელებული, განვითარებული უკან იგივე XVIII საუკუნეში, მაგრამ მას შემდეგ რამდენჯერმე შეიცვალა და მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა, გამოიყენება გადამუშავების მაღალი კლასის bauxite. ამგვარად მიღებული დაახლოებით 85% ალუმინის.

მიმოხილვა ტუტე მეთოდი, რომ ალუმინის გადაწყვეტილებები გახრწნის მაღალი სიჩქარით, როდესაც ისინი შემოტანილი ალუმინის ჰიდროქსიდი. დარჩენილი გამოსავალი იყო აორთქლებული შემდეგ რეაქცია მაღალი ტემპერატურა დაახლოებით 170 ° C და ისევ გამოიყენება დაშლის ალუმინის;

პირველი Bauxite გაანადგურა და ადგილზე ქარხნები კაუსტიკური ცაცხვი და შემდეგ ამ autoclave ტემპერატურა 250 ° C, რღვევა მისი ქიმიური და ნატრიუმის aluminate იქმნება, რომელიც განზავდეს ტუტე გადაწყვეტა უკვე ქვედა ტემპერატურა - 100 ° C ყველა aluminate გამოსავალი არის გარეცხილი სპეციალური thickeners, გამოეყო ნარჩენების. მაშინ არ არის მისი დეგრადაცია. გამოსავალი იყო pumped მეშვეობით ფილტრები კონტეინერი შემრევი უწყვეტი საინიციატივო შემადგენლობა, რომელშიც თესლი დაემატა მყარი ალუმინის ჰიდროქსიდი.

Hydrocyclones და ვაკუუმი ფილტრები გამოყოფილი ალუმინის ჰიდროქსიდი, ნაწილი, რომელიც დაბრუნდა როგორც სათესლე მასალა, და ნაწილი მიდის calcination. ფილტრაციის შემდეგ დარჩენილი გამოყოფის ჰიდროქსიდი, ასევე ბრუნდება ბრუნვა შემდეგი სურათების გამოტუტვის bauxite.

მოწვის პროცესი (დეჰიდრატაცია) ჰიდროქსიდი როტაციულ ღუმელში ტემპერატურა 1300 ° C.

ორი ტონა ალუმინის მოხმარებული 8.4 კილოვატსაათ ელექტროენერგიას.

ძლიერი ქიმიური ნაერთის რომლის დნობის ტემპერატურა 2050 ° C, რომ ეს არ არის ალუმინის. ალუმინის წარმოება წინ.

ელექტროლიზის ალუმინის

მთავარი აღჭურვილობა ელექტროლიზის სპეციალური აბანო, გაფორმებულია ნახშირბადის ბლოკები. მისი ელექტრო შოკი. ნახშირბადის anodes ჩაეფლო აბანოს combusted გამოყოფის სუფთა ჟანგბადის და ოქსიდების ulgleroda და ნახშირორჟანგი. აბანოები და elektrilizery როგორც ისინი უწოდებენ სპეციალისტები, რომლებიც შედის ელექტროწრედი, ჩამოყალიბების სერია. მიმდინარე ინტენსივობის ამ შემთხვევაში არის 150 ათასი amperes.

Anodes შეიძლება იყოს ორი სახის: ქვანახშირის სამსახურიდან გათავისუფლებული დიდი ბლოკები, რომლის მასა შეიძლება იყოს მეტი Söderberg ტონა და შედგება ნახშირის briquettes ალუმინის გარსი, რომელიც აგლომერირებული ელექტროლიზის დროს მაღალი ტემპერატურა.

ინსტრუმენტები საკანში ძაბვის, როგორც წესი, დაახლოებით 5 ვოლტი. იგი ითვალისწინებს ძაბვის საჭირო რღვევა ოქსიდი და გარდაუვალი ზარალის დატოტვილი ქსელში.

ეხლა დაიშალა cryolite დაფუძნებული molten ალუმინის molten ლითონის, რომელიც არის მძიმე, ვიდრე ელექტროლიტური მარილი შესანახად ნახშირის საფუძველზე აბანო. იგი პერიოდულად ევაკუაცია.

ალუმინის წარმოების პროცესი მოითხოვს დიდი ელექტროენერგიის მოხმარება. მიიღოს ერთი ტონა ალუმინის ალუმინის, აუცილებელია დაახლოებით 13,500 კილოვატსაათ ელექტროენერგიას DC. ამიტომ, კიდევ ერთი პირობა შექმნას მსხვილი სამრეწველო ცენტრების მუშაობა ერთად ძლიერი ელექტროსადგური.

ალუმინის გადამუშავება

ყველაზე კარგად ცნობილი მეთოდი - სამი ფენის ელექტროლიზი. იგი ასევე ხდება ელექტროლიზის აბაზანების ქვანახშირის კერა გაფორმებულია მაგნეზიტი. ანოდი პროცესში თავად ემსახურება როგორც molten ლითონის, რომელიც არ გაიწმინდა. იგი მდებარეობს ქვედა ფენას გამტარ კერა. სუფთა ალუმინის, რომელიც შეიწოვება ელექტროლიტური საწყისი ანოდი ფენის, გასაგებია, და ემსახურება როგორც კათოდური. მიმდინარე მიეწოდება მასთან მეშვეობით გრაფიტის ელექტროდი.

ელექტროლიტური შუალედური ფენა - არის ალუმინის ფტორს და სუფთა და დამატებით ნატრიუმის ქლორიდის და ბარიუმის. ეს არის გათბობის 800 ° C ტემპერატურაზე.

ენერგიის მოხმარება დროს სამი ფენის გადამუშავება 20 კვტსთ კგ რკინის, ანუ ერთი ტონა უნდა 20 ათასი KW * h. სწორედ ამიტომ, როგორც არ წარმოების რკინის, ალუმინის მოითხოვს არა მხოლოდ წყაროს ელექტროენერგიის, და დიდი ჰესის სიახლოვეს.

დახვეწილი ალუმინის ძალიან მცირე რაოდენობით შეიცავს რკინის, სილიკონი, სპილენძი, თუთია, ტიტანის და მაგნიუმის.

მას შემდეგ, რაც გადამუშავება, ალუმინის დამუშავებული რეალიზებადი პროდუქცია. ეს ingot და მავთულები და ფურცელი, და ingots.

სეგრეგაცია მიღებული პროდუქცია გადამუშავება, ნაწილობრივ, როგორც მყარი ნალექი, გამოიყენება deoxidation, და ვრცელდება ნაწილობრივ სახით ტუტე გადაწყვეტა.

აბსოლუტურად სუფთა ალუმინის იწარმოება მომდევნო ზონაში დნობის რკინის ინერტული გაზის ან ვაკუუმი. აღსანიშნავია თვისება არის მისი მაღალი გამტარობის at კრიოგენული ტემპერატურის.

გადამუშავება, მეორადი ნედლეული

კვარტალში მთლიანი მოთხოვნა ალუმინის შეხვდა გადამუშავების ნედლეული. პროდუქტების გადასამუშავებელი მიედინება mold გააპროტესტეს.

Pre-მდნარი ნედლეულის გადანაწილებული ბარიერი ღუმელი. მასში არის ლითონები, რომელსაც აქვს უმაღლესი დნობის წერტილი ვიდრე ალუმინის, მაგალითად, ნიკელისა და რკინის. იმის გამო, რომ molten ალუმინის ქლორის ან აზოტის purge შლის სხვადასხვა არამადნეული ჩანართებით.

სხვა fusible ლითონის მინარევებისაგან იხსნება dopants მაგნიუმის, თუთიის, ან მერკური და ევაკუაციისათვის. მაგნიუმი ქლორის ამოღებულ melt.

წინასწარ კასტინგი მსუბუქი მიღებული შემოღების დანამატები, რომლებიც განისაზღვრება შემადგენლობა molten ალუმინის.

ალუმინის წარმოების ცენტრები

თვალსაზრისით ჩინეთის ალუმინის მოხმარების პირველ ადგილზეა, რის გამოც ჩამორჩება მეორე ადგილზე არიან აშშ და მფლობელი მესამე ადგილი გერმანია.

ჩინეთი - ქვეყნის და წარმოების ალუმინის, ფართო ზღვარი ლიდერობენ ამ სფეროში.

ათეულში, გარდა ჩინეთი, რუსეთი, კანადა, UAE, ინდოეთი, აშშ, ავსტრალია, ნორვეგია, ბრაზილია და ბაჰრეინში.

რუსული მონოპოლისტი წარმოების ალუმინის და ალუმინის არის კომბინირებული კომპანია RUSAL. იგი აწარმოებს up to 4 მლნ ტონა ალუმინის წელიწადში და ექსპორტს პროდუქტების სამოცდაათი ქვეყნის და იმყოფება ხუთ კონტინენტზე ჩვიდმეტი ქვეყნებში.

ამერიკული კომპანია Alcoa ფლობს ორ მეტალურგიული ქარხნები რუსეთში.

ყველაზე დიდი ალუმინის პროდიუსერი ჩინეთში - კომპანია Chalco. განსხვავებით საგარეო კონკურენტები, ყველა მისი აქტივები თავმოყრილი სამშობლოში.

Hydro ალუმინის სამმართველოს ნორვეგიული კომპანია Norsk Hydro ფლობს ალუმინის smelters ნორვეგიაში, გერმანია, სლოვაკეთი, კანადასა და ავსტრალიაში.

ავსტრალიის BHP Billiton ფლობს ალუმინის წარმოების ავსტრალია, სამხრეთ აფრიკა და სამხრეთ ამერიკა.

ბაჰრეინი Alba (Aluminum Bahrain BSC) - ალბათ, ყველაზე ფართომასშტაბიანი წარმოება. ალუმინის პროდიუსერი, რომელიც უფრო მეტია, ვიდრე 2% საერთო მოცულობის "winged" რკინის წარმოებული მსოფლიოში.

ასე რომ, შემაჯამებელი, შეიძლება ითქვას, რომ ძირითადი ალუმინის მწარმოებლები არიან საერთაშორისო კომპანიები რეზერვები bauxite. და მხოლოდ ენერგიას პროცესი შედგება მოპოვების ალუმინის ალუმინის მადნის წარმოების fluorides, რომელიც მოიცავს cryolite, ნახშირბადის ანოდი პასტა და ნახშირბადის ანოდი, კათოდი, უგულებელყოფა მასალები და სათანადო ელექტროლიტური წარმოების სუფთა რკინის, რომელიც არის მთავარი კომპონენტი ალუმინის და ფოლადის.