Hogyan töltik az alumíniumot a gyárból, népszerű mechanikai magazinból

Plincktől napjainkig

Plinius az idősebb megemlíti a legenda szerint, hogy amikor Tiberius római császár egy fém tálba került, ezüsthöz hasonlóan, de nagyon könnyű volt. Mester, hogy egy tál, azt állította, hogy a fém származik agyag, és Tiberius, attól tartva, hogy ez a fém lesz lekicsinyelni az összes pénzét, kivégeztetett a feltaláló a titkot. Nem ismert, hogy mennyire igaz ez a legenda, de az alumínium vegyületek ismerős emberek ősidők óta, mert az alumínium-oxid (fehér agyag) - ez nem más, mint az alumínium-oxid (Al 2 O 3). Az alumínium a földi kéreg harmadik legelterjedtebb eleme (oxigén és szilícium után). Az ő neve kapta a latin nevét alumínium-sók, timsó (dupla szulfát három- és egyértékű fémek) - alum - amely évszázadokon óta használják textilfestékként és bőr.

A fém alumíniumot először 1825-ben szerezte meg a dán fizikus, Hans Christian Oersted, az alumínium-klorid kálium-amalgámmal való csökkentésével. Két évvel később a német kémikus Friedrich Wöhler fém káliumot használ erre a célra. 1846-ban Henri Saint-Claire Deville módosította a Wöhler módszerét fémes nátrium alkalmazásával, amely lehetővé tette a kis, de nem mikroszkopikus fémmennyiség megszerzését. Mindazonáltal az alumínium sokáig nagyon ritka és drága fém maradt. Ezt támasztja alá az a tény, hogy egy fogadáson által szervezett francia császár Napoleon III és a vagyon a monarchia szimbolizált alumínium evőeszközök házigazdák és a vendégek a becsület, és a többi vendég kezelt „normális” - arany - kanál és villa.

Koncentrált villamosenergia

Az alumíniumgyár elektrolízis üzletében több száz elektrolizáló készüléket szereltek fel. Mindegyikük van elrendezve egészen egyszerűen: acél fürdő, amely egy katód (negatív elektróda) ​​van töltve olvadt kriolit körülbelül 950 ° C-on, ahol az oldott alumínium-oxid (timföld). Az anód (pozitív elektróda) ​​az olvadékba merül. Áthalad a cella árama, oxigén szabadul az anódon, a katód - alumínium, amely folyékony formában lefedi az alján a fürdő (olvadási hőmérséklet 660 ° C). "Mérnökeink azt suttogják, hogy az alumínium koncentrált villamos energia" - magyarázza Victor Mann, az UC RUSAL műszaki igazgatója. - A kilogramm fém felvétele 13 kWh villamos energiát igényel. Amint ez a mutató jelentősen magasabb volt, de a technológia javulása miatt csökkent, és remélem, hogy még mindig csökkenthető. Valójában ez a fejlesztések egyik iránya - a villamosenergia-fogyasztás csökkentése az anódok, az elektrolizátor, a hőelvezetés csökkentése és más tényezők optimalizálása révén. "

A villamos energia használata más problémát vet fel. Az elektrolízis bolt száz sorba kapcsolt cellák, a feszültségesést minden elég kicsi - csak mintegy 4 V. De a jelenlegi mérik a több száz kA (különösen Hase 320 kA, és az újabb elektrolízis - 550 kA). Az ilyen áramok a szomszédos vezetékek, így a megjelenése Amper erejének, ami a jelenlegi vezetékek kezdenek cselekedni erők számozás a több száz vagy több ezer kilogramm-erő. "Az Ampère erő hatásának minimalizálása érdekében az áramvezetékek és az elektródák tervezését számítógépes modellekkel kell kiszámítani" - mondja Victor Mann. - Configuration fordul bonyolult - meg kell terjeszteni a jelenlegi vezet az anód magasságú és hosszúságú, hogy vegye figyelembe a méretei a busz bár a tíz méter hosszú, hogy a mágneses mező nem deformálódik az egész szerkezetet. A források az olvadt alumíniumon is hatnak, amely a fürdő fenekét 20-50 cm vastag réteggel borítja, és elektromos áramot is táplál. "

Anódok és katódok

Az alumíniumgyártás folyamatában nemcsak a villamosenergia kerül felhasználásra, hanem a szén anódok is. Mivel az anód anyagnak el kell viselnie az elektromos eróziót (feloldódás az elektrolitban és az alumíniumban), ebben a minőségben a szén már használatban van. De a felszabadított oxigén hatására gyorsan ég a szén-monoxid és szén-dioxid képződésével: kb. Fél tonna szénanódot fogyasztanak el, hogy egy tonna alumíniumot alkossanak.

Két fő típusú szénanód van. A folyamatos Söderberg-anódok a koksz-paszta pasztillából készült brikettek, amelyek az elektróda acélhüvelyébe kerülnek felülről. Ahogy az alsó rész leég, a brikettek leesnek, és az olvadékkal a fürdő felé érkeznek. A brikettek összetétele különböző kötőanyaggyantákat tartalmaz, amelyek hozzájárulnak az égéstermékekhez. A második típus - előbakolt anódok - az elektrolízis folyamatában kevesebb kibocsátást eredményeznek. Különböző kötőanyagokkal készült szénből készülnek, és speciális kemencékben égetik őket. A kész elektródot rögzítik az anódtartóban, és beleolvadnak az olvadékba. Amint a kiégés folytatódik, az anódot kicserélik, és a "cinder" -et feldolgozzák, és új anódokat állítanak elő a maradékokból.

Inert anódok

Az elektródák fogyasztása sok problémát okoz. Az elektródák cseréje mellett bonyolítja a folyamatot és megnöveli az alumínium költségét, emellett komoly szén-dioxid- és szénmonoxid-kibocsátást is eredményez. Szerint Victor Mann, inert anód, amely nem fogyasztott a folyamat elektrolízis, nem fakulnak, nem oldódnak olvadt kriolit, és nem szennyezi a előállított alumínium - talán a fő álom elektrolízis berendezések fejlesztők. Ez lehet alapú kerámia anódok oxidok különböző fémek (vas, nikkel, réz, stb), amely teljesen közömbös felé az elektrolit és az alumínium, de nehéz a hegesztendő (ezért meglehetősen nehéz, hogy az áramot szállító). Egy másik megközelítés - speciális fém ötvözetek (vas, réz, stb), ezek több gyárthatóak, de képes reagálni az alumínium, ami az aránya a szennyeződések. „Mi már elég közel hozzá, mint anódot most tesztelik, és remélem, hogy a következő néhány évben bevezetésre kerül a termelést” Rusal „gyárak - mondta Victor Mann. - Az inert anódok nem igénylik a meglévő elektrolizátorok vízszintes anódokkal való felváltását. De ha beszélni a jövőben és a design, amely kifejezetten az inert anódok, elvárható volna az átmenet egy másik rendszer - készlet több váltakozó függőleges anódot és katódot. Az ilyen konfiguráció jelentősen növeli az elektrolízis folyamatának hatékonyságát és hatékonyságát. Bár persze új megoldásokra lesz szükség. Például egy hagyományos vízszintes anódos rendszerben az elektródák közötti rés beállítása egyszerűen az anód leeresztésének köszönhető. Állítsa be ugyanazt a szakadékot a szerkezetileg nehezebb függőleges elektródák között. Ráadásul a hő hasznosítása bonyolultabbá válik. De az előnyök persze megéri. A légi közlekedés, az autóipar, az építőipar és az elektromos ipar egyre több alumíniumötvözetet követel meg, így jövőre van ez a fém. "

A nyersanyagoktól a sertésekig

I. 1 tonna alumínium előállításához körülbelül 2 tonna alumínium-oxid szükséges. És a cellába való bekerülés előtt az alumínium-oxid másik fontos funkciója - abszorbensként szolgál a gázfelvevőkben, felszívja az elektrolízis során keletkező gázokat.

II. Az alumíniumgyártás régi technológiái kis mennyiségű kriolittal rendelkeztek, a szénpor habképződéshez (salak) vezetett, amely időről időre el kellett távolítani. A modern technológia ebben a tekintetben sokkal tisztább - kriolitáthatolással nemcsak fogyasztják, de még a munka elég miatt nátrium szennyeződések a timföld, ami a folyamat elektrolízis reagál fluor.

III. Az alumíniumot leengedjük a cella aljára, majd vákuumcsészével kihúzzuk. A rakodóból összeolvad egy keverőbe, ahol elkészítik a szükséges ötvözeteket.

IV. A keletkező alumínium fő szennyeződései a vas és a szilícium (általában kevesebb, mint 1%). Minél kevesebb, annál magasabb a fém minősége. A szennyezések forrása az anód, a fürdő, a szerszám, az áramvezeték és az elektrolizáló egyéb elemei.

Alumíniumgyártás