Aluminium, aluminium productie: technologie, processen en beschrijving

Aluminium heeft veel functies die het een van de meest gebruikte materialen in de wereld te maken. Het is wijd verspreid in de natuur, die de eerste plaats onder metalen. Het lijkt erop dat de problemen met de productie ervan niet zou moeten zijn. Maar de hoge chemische activiteit van metalen leidt tot het feit dat hij niet voldeed aan, en de productie van pure - het is moeilijk, duur en energie-intensief.

Grondstoffen voor de productie

Uit welke grondstoffen zijn aluminium? Aluminum productie van alle mineralen die deze stof bevatten, duur en onrendabel. Extract uit de bauxiet, die tot 50% bevatten aluminiumoxiden en direct op het oppervlak van de aarde grote massa.

Deze aluminium erts hebben vrij complexe chemische samenstelling. Zij bevatten aluminiumoxyde in een hoeveelheid van 30-70 gewichts%, kiezelzuren, waarin tot 20% van ijzeroxide in het traject 2-50%, titaan (tot 10%).

Alumina, en dit alumina bestaat uit hydroxiden, korund en kaoliniet.

Vers bereid alumina staal nefelienen die ook natrium bevatten, kalium- oxide, siliciumoxide en aluniet.

Voor de productie van 1 ton zuiver aluminium moet ongeveer twee ton aluminiumoxide, die op hun beurt, bereid uit ongeveer 4,5 ton bauxiet.

bauxiet

Limited reserves van bauxiet in de wereld. Over de hele wereld in alle zeven districten, met zijn rijke deposito's. Het Guinea in Afrika, Brazilië, Venezuela en Suriname in Zuid-Amerika, Jamaica, het Caribisch gebied, Australië, India, China, Griekenland en Turkije naar de Middellandse Zee en Rusland.

In landen waar er rijke afzettingen van bauxiet, kunnen worden ontwikkeld en de productie van aluminium. Russische bauxietmijnen in de Oeral, Altai en Krasnoyarsk gebieden, in een van de districten van de regio Leningrad, nepheline - op het schiereiland Kola.

De rijkste afzettingen eigendom van UC RUSAL is een Russische naamloze vennootschap. Het wordt gevolgd door de reuzen Rio Tinto (Australia-Engeland), heeft samen met het Canadese Alcan en CVRD. Op de vierde plaats is Chalco bedrijf uit China, dan is de US-Australische bedrijf Alcoa, die ook de grootste aluminiumproducenten.

De oorsprong van de productie

Deense natuurkundige Oersted toegewezen eerste aluminium in vrije vorm in 1825. De chemische reactie plaats met aluminiumchloride en kalium amalgaam, in plaats van dat twee jaar later Duitse chemicus Wöhler waarin metallische kalium.

Kalium - een duur materiaal, maar bij de industriële productie van aluminium Fransman St. Clair Deville 1854 in plaats van natriumkaliumtartraat GODU toegepast, het element is aanzienlijk goedkoper en dubbele aluminium chloride en natrium.

Russische wetenschapper NN Beketov kon het aluminium uit gesmolten kryoliet magnesium verdringen. In de late jaren tachtig van de dezelfde eeuw de chemische reactie die door de Duitsers op de eerste aluminiumsmelterij. In de tweede helft van de eeuw XVIII werd verkregen door chemische middelen ongeveer 20 ton zuiver metaal. Het was erg duur aluminium.

De productie van aluminium door elektrolyse is ontstaan in 1886, toen beiden waren bijna identiek ingediende octrooiaanvragen van deze werkwijze stichters Amerikaanse geleerde van Hall en de Fransman Héroult proces. Ze boden alumina oplossen in gesmolten kryoliet en vervolgens elektrolyse aluminium te verkrijgen.

Hiermee begon de aluminiumindustrie, die is uitgegroeid tot meer dan een eeuw een van de grootste takken van industrie.

De belangrijkste stadia van de productie-technologie

In het algemeen is aluminium productietechnologie niet gewijzigd sinds de schepping.

Het proces bestaat uit drie fasen. Op de eerste aluminium erts of bauxiet of het nefelienen verkregen aluminiumoxide - aluminiumoxide Al ₂ O _3.

Vervolgens wordt door industriële aluminiumhydroxide geïsoleerd met een zuiverheid van 99,5%, die niet toereikend is voor sommige doeleinden.

Daarom is in de laatste fase wordt geraffineerd aluminium. De productie van aluminium is voltooid zijn reinigende tot 99,99%.

het verkrijgen van aluminiumoxide

Er zijn drie manieren om aan alumina uit ertsen:

- acid;

- elektrolytische;

- alkalisch.

De laatste methode - de meest voorkomende, ontwikkeld terug in dezelfde XVIII eeuw, maar is sindsdien herhaaldelijk herzien en aanzienlijk verbeterd, wordt gebruikt voor de verwerking van high-grade bauxiet. Aldus verkrijgt ongeveer 85% aluminiumoxide.

SAMENVATTING alkalimethode dat aluminiumoplossingen ontleden snel wanneer ze worden ingebracht in aluminiumhydroxide. De overblijvende oplossing werd ingedampt na de reactie bij een hoge temperatuur van ongeveer 170 ° C en opnieuw gebruikt voor het oplossen van aluminiumoxide;

Eerst Bauxiet geplet en gemalen in molens met loog kalk en vervolgens in een autoclaaf bij temperaturen tot 250 ° C, de afbraak van de chemische en natriumaluminaat wordt gevormd, die wordt verdund met een alkalische oplossing reeds bij een lagere temperatuur - 100 ° C alle aluminaatoplossing wordt gewassen speciale verdikkingsmiddelen, gescheiden van het slib. Dan is er de afbraak ervan. De oplossing werd door filters gepompt in een houder met een roerorgaan voor het continu roeren van de samenstelling waarin het zaad den massief aluminium hydroxide werd toegevoegd.

Hydrocyclonen en vacuüm filters toegewezen aluminiumhydroxide, waarvan een gedeelte wordt teruggevoerd als entmateriaal en stuk gaat aan calcinering. Het filtraat overblijft na afscheiding van het hydroxyde, ook terug naar de omzet van de volgende schudproef bauxiet.

Calcineringsproces (dehydratie) hydroxide in een draaioven bij temperaturen tot 1300 ° C.

Voor twee ton aluminiumoxide verbruikt 8,4 kWh elektriciteit.

Sterke chemische verbinding waarvan de smelttemperatuur 2050 ° C, is geen aluminium. Productie van aluminium vooruit.

Elektrolyse van alumina

De belangrijkste apparatuur voor de elektrolyse een speciaal bad, bekleed met koolstofblokken. Om haar elektrische schokken. De koolstof anoden worden gedompeld bad wordt verbrand bij de toewijzing van zuivere zuurstof en oxides ulgleroda koolmonoxide en kooldioxide. Baden of elektrilizery zoals ze genoemd specialisten, opgenomen in de elektrische schakeling in serie aanbrengen van een reeks. De stroomsterkte in dit geval 150.000 ampère.

Anodes kunnen van twee typen: kolen gestookte van grote blokken, waarvan de massa kan groter dan Söderberg ton bestaande uit de briketten in de aluminium mantel, die tijdens de elektrolyse gesinterd bij hoge temperaturen.

Gereedschap celspanning meestal rond de 5 volt. Het houdt rekening met de spanning die nodig is voor de afbraak van oxide en onvermijdelijke verlies in een vertakt netwerk.

Uit opgelost in cryoliet-gebaseerde gesmolten aluminiumoxide gesmolten metaal, die zwaarder is dan het elektrolytzout afgezet op de kool basis bad. Periodiek afgevoerd.

aluminum productieproces vereist een grote stroomverbruik. Om één ton van aluminium uit alumina te verkrijgen, is het noodzakelijk om ongeveer 13.500 kWh elektriciteit DC te brengen. Daarom is een andere voorwaarde voor de vorming van grote industriële centra is om te werken samen met de krachtige power plant.

aluminium raffinage

De meest bekende werkwijze - een drielaags elektrolyse. Maar strekt zich ook bij de elektrolyse baden kolen haard bekleed met magnesiet. De anode in het proces zelf als het gesmolten metaal, dat wordt gereinigd. Het ligt in de onderste laag op een geleidende haard. Zuiver aluminium, die oplost in de elektrolyt van de anodelaag is het duidelijk en dient als de kathode. De stroom wordt daarmee via een grafietelektrode toegevoerd.

De elektrolyt in de tussenlaag - is aluminiumfluoride of zuivere of onder toevoeging van natriumchloride en barium. Er wordt verhit tot 800 ° C geroerd.

Energieverbruik tijdens de drielagige raffinage 20 kWh per kg metaal, d.w.z. een ton moet 20.000 KW * h. Dat is de reden waarom, omdat er geen productie van metaal, aluminium niet alleen een bron van elektrisch vermogen, en een grote elektriciteitscentrale in de omgeving vereist.

De verfijnde aluminium in zeer kleine hoeveelheden bevat ijzer, silicium, koper, zink, titaan en magnesium.

Na raffinage wordt aluminium verwerkt tot verkoopbare producten. Deze staaf en de draad en een plaat, en blokken.

segregatie verkregen door raffineren, gedeeltelijk als een vaste precipitaat wordt gebruikt voor deoxidatie en strekken zich gedeeltelijk in de vorm van een alkalioplossing.

Absoluut zuiver aluminium wordt geproduceerd in een volgende zone melting metaal in een inert gas of vacuüm. Opmerkelijk is de hoge geleidbaarheid bij cryogene temperaturen.

Recycling van secundaire grondstoffen

Een kwart van de totale vraag naar aluminium is voldaan recycling van grondstoffen. De producten recyclebaar stroomt vormgieten.

Pre-gesmolten grondstoffen gesorteerd de drempel oven. Daarin zijn metalen met een hoger smeltpunt dan aluminium, bijvoorbeeld nikkel en ijzer. Omdat het gesmolten aluminium met chloor of stikstofspoeling verwijdert verschillende niet-metallische insluitsels.

Meer smeltbaar metaalverontreinigingen verwijderd doteerstoffen magnesium-, zink- of kwik en evacuatie. Magnesium chloor uit de smelt.

De voorafbepaalde gietlegering verkregen door het introduceren van additieven die worden bepaald door de samenstelling van het gesmolten aluminium.

aluminiumproductie geeft

In termen van China's aluminum verbruik eerste gerangschikt, waardoor ver achter op de tweede plaats zijn de VS en de eigenaar van de derde plaats Duitsland.

China - een land en de productie van aluminium, met een ruime marge aan de leiding in dit gebied.

In de top tien, met uitzondering van China, zijn Rusland, Canada, Verenigde Arabische Emiraten, India, de VS, Australië, Noorwegen, Brazilië en Bahrein.

De Russische monopolist in de productie van aluminiumoxide en aluminium is gecombineerde bedrijf Rusal. Het produceert tot 4 miljoen ton aluminium per jaar en exporteert haar producten in zeventig landen en aanwezig op vijf continenten in zeventien landen.

Amerikaanse bedrijf Alcoa is eigenaar van twee metallurgische fabrieken in Rusland.

De grootste aluminium producent in China - het bedrijf Chalco. In tegenstelling tot buitenlandse concurrenten, al zijn activa zijn geconcentreerd in het land van herkomst.

Hydro Aluminium divisie van het Noorse bedrijf Norsk Hydro is eigenaar van aluminium smelterijen in Noorwegen, Duitsland, Slowakije, Canada en Australië.

Australische BHP Billiton is eigenaar van de productie van aluminium in Australië, Zuid-Afrika en Zuid-Amerika.

Bahrein is Alba (Aluminium Bahrain BSC) - misschien wel de meest grootschalige productie. Aluminiumproducent die meer dan 2% van het totale volume "gevleugelde" metaal geproduceerd in de wereld wegneemt.

Dus, een opsomming van, kunnen we zeggen dat de grootste aluminiumproducenten zijn internationale bedrijven met reserves van bauxiet. En de enige energieverbruikende bestaat uit het verkrijgen alumina aluminium ertsproductie fluoriden, die cryoliet, koolstofanode plakken en koolstof anode, kathode, voeringen en goede elektrolytische productie van zuiver metaal dat de belangrijkste component van aluminium en staal omvatten.