Alumínium gyártás - studopediya
A csoport a könnyűfémek, amelyek sűrűsége kisebb, mint 5 g / cm, tartalmaz Al, Mg, Ti, Be, Ca, A, Zn, K és mások. A legnagyobb ipari alkalmazási közülük alumínium, magnézium, titán.
Alumínium a leggyakoribb fém a földkéregben. Ez akkor fordul elő elsősorban a vegyületek formájában oxigénnel és a szilícium alumínium-szilikátok. Felhasználásra alumínium érc gazdag timföld AI2O3. A legtöbb bauxit használunk, amely tartalmazza,%: 40-60 Al2 O3, Fe 2O 3, 15-30, SiO2 5-15, TiO2 2-4 és 10-15 hidrát nedvességet.
Eljárás alumínium-oxid gyártási folyamat három fázisból áll: extrakció timföld alumínium érc, a megolvasztott alumínium-oxid, így elsődleges alumínium és a finomítás. Kivonat a timföld jellemzően alkálifém alkalmazott módszer két változatban: nedves (Bayer módszer) és száraz.
A nedves módszerrel, bauxitot szárítjuk, porítjuk és töltjük az autoklávba, lezárt egy erős lúg, amely tartjuk 2-3 órán át 150 ... 250 ° C, a nyomás legfeljebb 3 MPa. Ebben az esetben folytassa reakciójával alumínium-hidroxid a nátrium-hidroxid:
A nátrium-aluminát oldatot • Na2 O A12 O formájában forró pép tovább feldolgozzuk. Oxidjai vas, titán és más szennyezések oldhatatlan lúgok, kicsapása-szuszpenziót.
A szilícium-dioxidot is kölcsönhatásba lép a lúggal nátrium-szilikát: SiO 2 + 2NaOH = Na 2O • SiO 2 + 4H2O, amely viszont, kölcsönhatásba lép a nátrium-aluminát kicsapódik képző oldhatatlan vegyület Na2 O · AI2 O3 · 2SiO2 2-2H O .
A pép, szűrés után és a hígító víz a csatornába kerül olajteknő, ahol az aluminát oldatot, hogy kicsapjuk az alumínium-hidroxid:
Alumínium-hidroxid-oldatot szűrjük, és hőmérsékleten kalcináljuk legfeljebb 1200 ° C-on egy forgó cső alakú kemence. Az eredmény egy alumínium-oxid:
Alkáli száraz módszerrel vagy szinterelési eljárás abban áll,-hőmérsékleten kalcináljuk 1200 ... 1300 ° C keverékét bauxit, meszet és szódát, képződését eredményezi a torta, amely oldható nátrium-aluminát:
Lime fogyasztják a kialakulása a vízben oldhatatlan kalcium-szilikát, a CaO • SiO2. Nátrium-aluminát-t mosódott forró vizet a torta, és a kapott oldatot átöblítjük szén-dioxid:
A csapadékot vízzel mossuk, és a kalcinált szerezni alumíniumoxid, mint az előző módszerrel.
Alumínium elektrolízissel előállított timföld oldjuk olvadt kriolit Na3 AlF6. Ezt a módszert javasolt 1886 mind az Egyesült Államokban, és Ch.Hollom P.Eru Franciaországban és még ma is használják szinte változatlan. Kriolit kapunk inter-akció a hidrogén-fluorid HF alumínium-hidroxiddal, majd semlegesítést végeznek szóda-forráspontú: 6HF + A1 (OH) 3 = H3 AlF6 ZN2 + O;
Az elektrolízist hajtjuk végre alumínium-elektrolit fürdőben, amelynek rendszer ábrán látható. 2.5.
Ábra. 2.5. Reakcióvázlat elektrolitikus cellában az alumínium termelés:
1 - katód szén blo-ki; 2 - tűzálló bélés; 3 - acél burkolat; 4 - szénlemez; 5 - folyékony alumínium-TION; 6 - Fém rudak gumiabroncsokkal; 7 - A szén-anód; 8 - alumínium-oxid; 9 - Folyékony elektron-Debye-; 10 - a héja a megszilárdult elektrolit; 11 - katódos áram-összeadásával busz; 12 - alapítvány
A fürdő egy acél burkolat téglalap alakú, és annak fal és a kandalló szénből blokkok, szigetelt tűzálló téglák. A bélés a tűzhely szerelt acél katódot busz, amely lehetővé teszi a szén fürdőkád burkolat egy katód a cellában. Söderberg anódok vannak függőlegesen található szén merített elektródák az olvadékban. Az elektrolízis anódot fokozatosan éget, és lefelé mozogni. Ahogy épülnek fel a tetején a égés az anód folyékony masszát, amelyből illóanyagokat eltávolítjuk melegítéssel és történik annak kokszolás. Az elektrolitot melegítjük működési hőmérséklet 930-950 ° C-on Alumínium-oxid, fogyasztható elektrolízis során, rendszeresen betöltve a fürdő felett. A hűtőlevegő a felszínen egy elektrolit kéreg képződik. Az oldalirányú felületén a fürdő által alkotott megszilárdítjuk egy elektrolit réteg (koponya), a pre-biztonságos védelmi rendszer megakadályozza, hogy a bélés a lebomlástól és hőszigetelő fürdő. Magas hőmérsékleten alumínium-oxid AI2 O3. feloldjuk az elektrolit, disszociál ionokra: A12 O3 = 2A1 3+ + O 2- felületén a szén tűzhely, amely a katód, fémionok redukálódnak: 2AL 3+ + 6e = 2AL
Csökkentésével tartalmát alumínium-oxid az elektrolitban periodikusan töltjük elektrolitikus fürdőben. Folyékony alumínium felhalmozódik a kandalló a sejt és a periodikusan eltávolítjuk vákuumban üstben.
Oxigén ionok lemerült a szén-anód: 3O 2- 6e = 3 / 2O2. anód oxidáljuk a CO és CO2. eltávolítjuk szellőztető készülékek. Az elektrolízis cellákból sorba egy sor fürdők 100-200.
Elsődleges aluminium termelődik az elektrolitikus cellában szennyezett szennyeződések Si, Fe, nemfémes zárványok (AI2 O3, C), valamint a gázok, előnyösen hidrogénatom. Tisztítás céljából van kitéve egy alumínium finomítására vagy klórozás, vagy lefölözött-elektrolitikus módszerrel.
A tisztább alumínium előállításához elektrolitikus finomítás, ahol az elektrolit vízmentes klorid és a fluorid-sók. Az olvadt alumínium alá elektrolit és az elektrolízis anódos oldódás. Nyert elektrolízises finomításhoz alumínium tisztaságú 99.996% elfogyasztott villamos, kémiai és élelmiszeriparban. Még tiszta alumínium (99,9999%) nyerhető zóna olvadás. Ez a módszer sokkal drágább, mint az elektrolízis, a kis gyártók és használják a termelés
kis mennyiségű fém azokban az esetekben, amikor nagy tisztaságú van szükség, például a termelés félvezetők.