Технико-экономические особенности производства алюминия

Алюминий, по распространенности в природе, занимает первое место среди металлов; его содержание в земной коре составляет 7,45%. Однако, несмотря на широкую распространенность в природе, алюминий до конца XIX века принадлежал к числу редких металлов. В чистом виде алюминий не встречается вследствие своей высокой химической активности. Он встречается в виде соединений с кислородом и кремнием - алюмосиликатов. [17]

Впервые в свободном виде алюминий был выделен в 1825 г. датским физиком Эрстедом путем воздействия амальгамы калия на хлорид алюминия. В 1827г. немецкий химик Велер усовершенствовал способ Эрстеда, заменив амальгаму калия металлическим калием:

3 + 3K > 3KCl + Al (Реакция протекает с выделением тепла).

В 1854 г. Сент-Клер Девиль во Франции впервые применил способ Велера для промышленного производства алюминия, применив вместо калия более дешевый натрий, а вместо гигроскопичного хлорида алюминия - более стойкий двойной хлорид алюминия и натрия. В 1865 г. русский физико-химик Н.Н. Бекетов показал возможность вытеснения алюминия магнием из расплавленного криолита. В 1888 г. реакция была использована для производства алюминия на первом немецком заводе в Гмелингене. Производство алюминия этими так называемыми "химическими" способами осуществлялось с 1854 г. по 1890 г. В течение 35 лет, с помощью этих способов, было получено в общей сложности около 20 т алюминия.

В конце 80-х годов XIX столетия химический способ вытеснил электролитический способ, который позволил резко снизить стоимость алюминия и создал предпосылки к быстрому развитию алюминиевой промышленности. Основоположники современного электролитического способа производства алюминия Эру во Франции и Холл в США, независимо друг от друга, подали в 1886 г. почти аналогичные заявки на патентование способа получения алюминия электролизом глинозема, растворенного в расплавленном криолите. С момента появления патентов Эру и Холла начинается современная алюминиевая промышленность, которая более чем за 115 лет своего существования выросла в одну из крупнейших отраслей металлургии. [5]

Технологический процесс получения алюминия (прил.3) включает четыре отдельных производства (рис.5)

Рис.5. Технология получения алюминия [1]

Получение глинозема из руд

Глинозем получают тремя способами: щелочным, кислотным и электролитическим. Наибольшее распространение имеет щелочной способ (метод К.И. Байера (прил.4), разработанный в России в конце XIX столетия и применяемый для переработки высокосортных бокситов с небольшим количеством (до 5-6%) кремнезема). С тех пор техническое выполнение его было существенно улучшено. Сущность способа состоит в том, что алюминиевые растворы быстро разлагаются при введении в них гидроокиси алюминия, оставшийся от разложения раствор, после его выпаривания в условиях интенсивного перемешивания при 169-170°С, может вновь растворять глинозем, содержащийся в бокситах. Этот способ состоит из следующих основных операций:

) подготовка боксита, заключающаяся в его дроблении и измельчении в мельницах; в мельницы подают боксит, едкую щелочь и небольшое количество извести, которое улучшает выделение Al2O3; полученную пульпу подают на выщелачивание;

) выщелачивание боксита (в последнее время, применяемые до сих пор блоки автоклавов круглой формы частично заменены трубчатыми автоклавами, в которых при температурах 230-250°С происходит выщелачивание), заключающегося в химическом его разложении от взаимодействия с водным раствором щелочи; гидраты окиси алюминия при взаимодействии со щелочью переходят в раствор в виде алюмината натрия:+NaOH → NaAlO2+H2O или Al (OH) 3+NaOH → NaAlO2+2H2O;

содержащийся в боксите кремнезем взаимодействует со щелочью и переходит в раствор в виде силиката натрия:

Другие статьи

Планирование производства и реализации молочной продукции
В нашей стране молоко и продукты из него относятся к группе социально значимых продуктов питания. Молоко входит в состав потребительской корзины для всех основных социально-демографических групп населения. В последние годы государство уделяет все более пристальное внимание п ...