آلومینیوم، تولید آلومینیوم: فن آوری، پردازش و شرح

آلومینیوم است که بسیاری از ویژگی های است که آن را یکی از مواد مورد استفاده در جهان است. به طور گسترده ای در طبیعت، به دست گرفتن مقام اول در میان فلزات. به نظر می رسد که مشکلات با تولید خود را نباید باشد. اما فعالیت شیمیایی بالا از فلزات منجر به این واقعیت که آن را برآورده نمی کنند، و تولید خالص - از آن دشوار، پرهزینه و انرژی بر است.

مواد اولیه برای تولید

که از آن مواد اولیه آلومینیوم است؟ تولید آلومینیوم از همه مواد معدنی حاوی، گران و غیراقتصادی. عصاره آن را از بوکسیت، که شامل تا 50٪ اکسید آلومینیوم و به طور مستقیم بر روی سطح زمین توده های بزرگ سپرده خواهد شد.

این سنگ معدن آلومینیوم دارند ترکیب شیمیایی نه پیچیده است. آنها حاوی آلومینا در یک مقدار از 30-70 درصد وزن، سیلیکا، که می تواند تا 20٪ از اکسید آهن در دامنه 2 تا 50٪، تیتانیوم (تا 10٪).

آلومینا، و این آلومینا است هیدروکسیدهای، سنگ سنباده و کائولینیت تشکیل شده است.

اخیرا آلومینا از nephelines فولاد که سدیم نیز تشکیل می دهند، اکسید پتاسیم، سیلیس، و آلونیت آماده شده است.

برای تولید 1 تن از آلومینیوم خالص نیاز حدود دو تن آلومینا، که به نوبه خود، تهیه شده از حدود 4.5 تن بوکسیت.

بوکسیت

ذخایر محدود بوکسیت در جهان است. در سراسر جهان در تمام هفت منطقه، با ذخایر غنی آن است. در آفریقا، برزیل، ونزوئلا و سورینام را در جنوب امریکا، جامائیکا، کارائیب، استرالیا، هند، چین، یونان و ترکیه گینه به دریای مدیترانه و روسیه است.

در کشورهایی که ذخایر غنی از بوکسیت وجود دارد، می توان توسعه یافته و تولید آلومینیوم. معادن بوکسیت روسیه در اورال، آلتایی و Krasnoyarsk سرزمین، در یکی از نواحی منطقه لنینگراد، نفلین - در شبه جزیره کلا.

ثروتمندترین سپرده متعلق به UC RUSAL یک شرکت ثبت شده روسیه است. این است که توسط غول ریو تینتو (استرالیا-انگلیس)، است تا با آلکان و CVRD کانادا همکاری است. در جایگاه چهارم شرکت چالکو از چین، پس از آن شرکت ایالات متحده و استرالیا آلکوا، که همچنین بزرگترین تولید کنندگان آلومینیوم می باشد.

منشا تولید

فیزیکدان دانمارکی Oersted اختصاص داده آلومینیوم اول به صورت آزاد در سال 1825. واکنش شیمیایی با زمان کلرید آلومینیوم و آمالگام پتاسیم با استفاده از فلز پتاسیم، به جای که دو سال بعد شیمیدان آلمانی وهلر.

پتاسیم - یک ماده گران است، با این حال در تولید صنعتی آلومینیوم فرانسوی خیابان Clair DEVILLE را سال 1854 در محل godu سدیم پتاسیم استفاده می شود، این عنصر به طور قابل توجهی ارزان تر، و دو کلرید آلومینیوم مقاوم در برابر و سدیم.

NN Beketov دانشمند روسی می تواند آلومینیوم از منیزیم یخ سنگ مذاب جابجایی است. در اواخر دهه هشتاد قرن همان واکنش شیمیایی استفاده شده توسط آلمان ها در اولین کوره ذوب آلومینیوم. در نیمه دوم قرن هجدهم توسط شیمیایی به دست آمده بود به این معنی است حدود 20 تن فلز خالص. این آلومینیوم بسیار گران قیمت بود.

تولید آلومینیوم توسط الکترولیز سرچشمه در سال 1886، زمانی که هر دو تقریبا یکسان برنامه های ثبت اختراع ثبت این روش بنیانگذاران آمریکا محقق توسط هال و روند فرانسوی هرولت بود. آنها ارائه شده به حل آلومینا در فلورید سدیم و مذاب و سپس الکترولیز برای به دست آوردن آلومینیوم.

با این شروع صنعت آلومینیوم، است که برای بیش از یک قرن یکی از بزرگترین شاخه های صنعت تبدیل شده است.

مراحل اصلی تکنولوژی تولید

به طور کلی، تکنولوژی ساخت و تولید آلومینیوم از زمان ایجاد تغییر نکرده است.

فرآیند شامل سه مرحله است. در اولین سنگ معدن آلومینیوم و یا بوکسیت آن است که آیا nephelines به دست آمده آلومینا - اکسید آلومینیوم مقدار Al ₂ O _3.

سپس، از هیدروکسید آلومینیوم صنعتی با خلوص 99.5 درصد است که ناکافی برای برخی از اهداف جدا شده است.

بنابراین، در آخرین مرحله آلومینیوم تصفیه شده است. تولید آلومینیوم تمیز کردن آن به 99.99٪ کامل شده است.

به دست آوردن آلومینا

سه راه به دست آوردن آلومینا از سنگ معدن وجود دارد:

- اسید؛

- الکترولیتی؛

- قلیایی.

روش دوم - رایج ترین، توسعه یافته در همان قرن هجدهم، اما از آن زمان بارها و بارها تجدید نظر شده و به طور قابل توجهی بهبود یافته است، برای پردازش بوکسیت درجه بالا استفاده می شود. بنابراین در مورد 85٪ آلومینا به دست آمده.

روش قلیایی خلاصه این است که راه حل های آلومینیوم در سرعت بالا تجزیه هنگامی که آنها را هیدروکسید آلومینیوم معرفی شده است. راه حل باقی مانده پس از واکنش در دمای بالا در حدود 170 درجه سانتی گراد و دوباره مورد استفاده برای انحلال آلومینا تبخیر شد؛

نخست بوکسیت خرد شده و زمین در کارخانه های تولید شده با آهک تند تند و سپس در اتوکلاو در درجه حرارت تا 250 درجه سانتی گراد، تجزیه آلومینات شیمیایی و سدیم آن تشکیل شده است، که با یک محلول قلیایی در حال حاضر در دمای پایین تر رقیق - 100 درجه سانتی گراد همه محلول آلومینات است در شسته پرپشت کننده ویژه، جدا از لجن. سپس تخریب آن وجود دارد. راه حل از طریق فیلتر در یک ظرف با همزن برای هم زدن مداوم ترکیب را که در آن دانه به هیدروکسید آلومینیوم جامد اضافه شده تزریق شد.

هیدروسیکلون و فیلتر خلاء اختصاص داده هیدروکسید آلومینیوم، که بخشی از آن به عنوان ماده بذر بازگشت، و بخشی به تکلیس. تصفیه باقی مانده پس از جدایی از هیدروکسید، همچنین به گردش مالی برای شسته شدن دسته بعدی از بوکسیت را برمی گرداند.

فرآیند تکلیس (کم آبی بدن) هیدروکسید در یک کوره های دوار در درجه حرارت تا 1300 درجه سانتی گراد

برای دو تن آلومینا مصرف 8.4 کیلووات ساعت برق.

ترکیب شیمیایی قوی که دمای ذوب 2050 درجه سانتی گراد است، آن است که آلومینیوم است. تولید آلومینیوم پیش رو است.

الکترولیز اکسید آلومینیوم

تجهیزات اصلی برای الکترولیز حمام خاص است، اندود شده با بلوک کربن است. به او شوک الکتریکی. حمام آند کربن غوطه ور است در تخصیص اکسیژن و شکل خالص اکسید ulgleroda مونوکسید و دی اکسید می سوزد. حمام و یا elektrilizery آنها به عنوان متخصصان نامیده می شوند، در این مدار الکتریکی در سری گنجانده شده است، شکل گیری یک سری. شدت جریان در این مورد 150 هزار آمپر است.

آند می توانید از دو نوع باشد: سوخت زغال سنگ از بلوک های بزرگ، که توده ممکن است بیشتر از سودربرگ تن و متشکل از قالبها زغال چوب در غلاف آلومینیوم، که در الکترولیز در دمای بالا سینتر می شوند.

ولتاژ ابزارهای سلول معمولا حدود 5 ولت است. آن را به حساب طول می کشد ولتاژ لازم برای تجزیه اکسید و از دست دادن غیر قابل اجتناب در یک شبکه شاخه.

در مذاب آلومینا فلورید سدیم و مبتنی بر حل فلز مذاب، که سنگین تر از نمک الکترولیت بر اساس حمام زغال سنگ نهشته شده است. این دوره را تخلیه کردند.

فرایند تولید آلومینیوم نیاز به یک مصرف برق بزرگ است. برای به دست آوردن یک تن آلومینیوم از آلومینا، به صرف در مورد 13500 کیلووات ساعت برق DC لازم است. بنابراین، یکی دیگر از شرایط برای ایجاد مراکز صنعتی بزرگ است تا در کنار نیروگاه قدرتمند کار.

پالایش آلومینیوم

روش شناخته شده ترین - یک الکترولیز سه لایه. این نیز می گیرد در حمام الکترولیز با کوره فولاد سازی دهان زغال سنگ به انتظارنشسته بودند با مگنزیت. آند در روند خود را به عنوان فلز مذاب، که تمیز است عمل می کند. این است که در لایه پایین در کوره فولاد سازی دهان رسانا واقع شده است. آلومینیوم خالص، که جذب الکترولیت از لایه آند، آن است که درک و به عنوان کاتد عمل می کند. جریان مربوط به آن از طریق یک الکترود گرافیت عرضه می شود.

الکترولیت در لایه میانی - فلوراید آلومینیوم و یا خالص و یا با علاوه بر این از کلرید سدیم و باریم است. این است که به دمای 800 درجه سانتی گراد گرم می شود.

مصرف انرژی در طول پالایش سه لایه 20 کیلووات ساعت به ازای هر کیلوگرم از فلز، به عنوان مثال یک تن نیاز 20 هزار کیلو وات * ساعت است. به همین دلیل، به عنوان هیچ تولید فلز، آلومینیوم نیاز نه تنها یک منبع قدرت الکتریکی، و یک نیروگاه بزرگ در مجاورت.

آلومینیوم تصفیه شده در مقادیر بسیار کم شامل آهن، سیلیکون، مس، روی، تیتانیوم و منیزیم است.

پس از پالایش، آلومینیوم به محصولات قابل عرضه در بازار پردازش شده است. این شمش و سیم، و یک ورق و شمش.

محصولات تفکیک به دست آمده توسط پالایش، در بخش، به عنوان یک رسوب جامد است، برای deoxidation استفاده می شود، و گسترش تا حدی در قالب یک محلول قلیایی است.

کاملا آلومینیوم خالص در ذوب فلز منطقه نظارت در یک گاز بی اثر و یا خلاء تولید شده است. یکی از ویژگی های قابل توجه بالا هدایت آن در دماهای بسیار پایین است.

بازیافت مواد خام ثانویه

یک چهارم از کل تقاضا برای آلومینیوم است، ملاقات بازیافت مواد خام. از محصولات قابل بازیافت جریان قالب ریخته گری.

مواد اولیه قبل از ذوب طبقه بندی شده اند در کوره آستانه. در آن فلزات داشتن نقطه ذوب بالاتر از آلومینیوم، برای مثال، نیکل و آهن می باشد. از آنجا که آلومینیوم مذاب با کلر یا نیتروژن پاکسازی حذف اجزاء مختلف غیر فلزی.

بیشتر ناخالصی های فلزی ذوب حذف می شوند ناخالصی منیزیم، روی، یا جیوه و تخلیه. کلر منیزیم از مذاب خارج شده است.

آلیاژ ریخته گری از پیش تعیین شده به دست آمده توسط معرفی مواد افزودنی که توسط ترکیب آلومینیوم مذاب تعیین می شود.

مراکز تولید آلومینیوم

از نظر مصرف آلومینیوم چین رتبه اول، روم دور در پشت در جایگاه دوم در ایالات متحده و صاحب مقام سوم آلمان هستند.

چین - یک کشور و تولید آلومینیوم، توسط یک حاشیه گسترده در سرب در این منطقه است.

در ده بالا، به جز چین، روسیه، کانادا، امارات متحده عربی، هند، آمریکا، استرالیا، نروژ، برزیل و بحرین.

انحصار روسیه در تولید آلومینا و آلومینیوم ترکیبی است از شرکت RUSAL. آن را به تولید تا 4 میلیون تن آلومینیوم در سال و صادرات محصولات خود در کشورهای هفتاد و حال در پنج قاره در هفده کشور است.

شرکت آمریکایی آلکوا صاحب دو کارخانه متالورژی در روسیه است.

بزرگترین تولید کننده آلومینیوم در چین - شرکت چالکو. در مقابل به رقبای خارجی، تمام دارایی های خود متمرکز در کشور می باشد.

بخش های هیدرولیکی آلومینیوم از شرکت نروژی نورسک هیدرو صاحب کارخانه های ذوب آلومینیوم در نروژ، آلمان، اسلواکی، کانادا و استرالیا.

استرالیا بی اچ پی بیلیتون صاحب تولید آلومینیوم در استرالیا، آفریقای جنوبی و جنوب امریکا.

شاید تولید در مقیاس بزرگ ترین - بحرین آلبا (آلومینیوم بحرین BSC) است. تولید کننده آلومینیوم که طول می کشد بیش از 2٪ از حجم کل فلز "بالدار" تولید شده در جهان.

بنابراین، جمعبندی، می توان گفت که تولید کنندگان آلومینیوم اصلی شرکت های بین المللی با ذخایر بوکسیت هستند. و تنها روند مصرف انرژی شامل به دست آوردن آلومینا از فلوراید تولید سنگ معدن آلومینیوم، که شامل یخ سنگ، رب آند کربن و آند کربن، کاتد، مواد پوشش، و تولید الکترولیت مناسب از فلز خالص است که جزء اصلی از آلومینیوم و فولاد.