Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Технология /

Производство алюминия

←предыдущая  следующая→
1 2 



Скачать реферат


План.

Общие сведения о алюминии. 2

Особенности восстановления активных металлов. 3

Свойства и получение активных металло. 3

Руды алюминия. 5

Производство глинозема. 6

Способ Байера. 7

Производство электродов. 8

Сырье для получения электродов. 8

Электролит алюминиевой ванны. 9

Конструкции электролизеров. 10

Выливка алюминия. 11

Структура себестоимости алюминия-сырца 11

Получение алюминия особой чистоты. 13

Сплавы алюминия. 13

Литература. 18

Общие сведения о алюминии.

Алюминий (Aluminium) - химический элемент третьей группы периодической системы. Атомный номер 13, атомная масса 26,9815. Обозначается латинскими буквами Al . Это серебристо-белый металл, легкий (Плотность= 2,7 г/см3) , легкоплавкий (tпл = 660,4 °С ), пластичный, легко вытягивается в проволоку и фольгу. Электропроводность алюминия довольно высока и уступает только серебру (Ag) и меди (Cu) (в 2,3 раза больше чем у меди)

Алюминий находится практически везде на земном шаре так как его оксид (Al2O3) составляет основу глинозема. Алюминий в природе встречается в соединениях - его основные минералы:

• боксит - смесь минералов диаспора, бемита AlOOH, гидраргиллита Al(OH)3 и оксидов других металлов - алюминиевая руда;

• алунит - (Na,K)2SO4 * Al2(SO4)3 * 4Al(OH)3 ;

• нефелин - (Na,K)2O * Al2O3 * 2SiO2 ;

• корунд - Al2O3 - прозрачные кристаллы;

• полевой шпат (ортоклаз) - K2O * Al2O3 * 6SiO2 ;

• каолинит - Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O - важнейшая составляющая часть глины

и другие алюмосиликаты, входящие в состав глин.

И хотя содержание его в земной коре 8,8% (для сравнения, например, железа в земной коре 4,65% - в два раза меньше), а по распространенности занимает третье место после кислорода (O) кремния (Si) в свободном состоянии впервые был получен в 1825 году Х. К. Эрстедом.

Особенности восстановления активных металлов.

Большинство металлов добывают из их соедитнений с помощью восстановительных процессов. Так, способы получения железа, олова, свинца, меди и других металлов средней активности основаны на восстановлении руд углеродом при высоких температурах. Для получения металлов высокой активности, такие способы неприменимы из-за большой скорости окисления этих металлов кислородом, содержащимся в реакционной газовой смеси.

Промышленное производство многих активных металлов на электролизе расплавленных сред. Электролизу подвергается либо соль металла, либо его окисел, растворенный в солевом расплаве. Состав расплава подбирают таким, чтобы в нем не было катионов, разряжающихся при меньшем напряжении, чем катион получаемого металла.

Свойства и получение активных металло.

Электролиз расплавленных солей - сравнительно молодой металлургический процесс. Его разработка и промышленное освоение стали возможными лишь при уровне науки и техники, достигнутом только во второй половине ХIХ века. Поэтому история применения металлов, восстанавливаемых электролизом расплавов, насчитывает не более ста леит (если не принимать во внимание малые количества металлов, получаемых ранее в лабораториях ученых).

Завод по производству алюминия.

Производство этих металлов росло и продолжает расти очень быстро. Алюминия сейчас производят в мире больше, чем меди или цинка, магния - почти столько же, сколько олова или никеля. По масштабам производства наиболее применяемые в наше время металлы располагаются в такой последовательности: железо, алюминий, медь, цинк, свинец, никель, олово, магний, титан. Но уже в ближайшие годы произойдут изменения в этом ряду, так как по темпам развития производства магний, и особенно титан, значительно опережают стоящие впереди металлы. Только железо, по-видимому, надолго сохранит место главного металла человечества. Несмотря на быстрое развитие алюминиевой промышленности, разница между выпуском алюминия и железа еще очень велика.

Руды алюминия.

По содержанию в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов (7,45%), а вместе с кислородом и кремнием составляет 82,58% массы земной коры. Он входит в состав около 250 минералов, 40% которых относится к алюмосиликатам.

Алюминиевой рудой называют горную породу с высоким содержанием окиси алюминия в доступной для извлечения форме, образующую крупные залежи. Ниже приведены основные рудообразующие минералы алюминия, содержащие , %:

Диаспор, бемит

85,0

Гиббсит (гидраргиллит)

65,4

Кианит, силлиманит

63,2

Алунит

37,0

Нефелин

33,2

Каолинит

39,5

Наибольшее значение для производства глинозема имеют руды: бокситы, нефелины, алуниты, кианиты и каолины.

Бокситы - горная порода, состоящая из гидроокисей алюминия, окислов железа, кремния и титана с примесями других соединений минерального и органического происхождения. В зависимости от того, какие гидроокиси алюминия преобладают, бокситы подразделяются на моногидратные (бемитовые и диаспоровые) и тригидратные (гиббситовые).

Нефелины менее богаты окисью алюминия, чем бокситы, но содержат щелочи и , что позволяет вести комплексную переработку этого сырья. Важнейшие месторождения нефелиновых руд - Кукисвумгорское на Кольском полуострове, Кия-Шалтырское в Кемеровской области и Ужурское в Красноярском крае.

Алуниты благодаря содержащимся в них сернокислым солям представляют собой ценное комплексное сырье, при переработке которого получают глинозем, серную кислоту, сульфаты калия и алюминия, квасцы и некоторые другие продукты.

Производство глинозема.

Свойства глинозема.

Алюминий образуетз с кислородом три окиси: . В субокиси он одновалентен, в - трехваленте, а в AlO проявляет смешанную валентность. Субсоединения и могут быть получены при высоких температурах восстановлением или термическим разложением но практического значения эти процессы пока не имеют.

Сырьем для производства алюминия служит глинозем - порошкообразная окись алюминия, состоящая из двух разновидностей (модификаций) окисла: (альфа-глинозем) и (гамма-глинозем). Альфа-окись алюминия - наиболее устойчивая форма, встречается в природе в виде минерала корунда. Он имеет прочную структуру, большую твердость и химическую стойкость: температура плавления корунда (20546)С. Гамма-глинозем получается при обезвоживании гидроокиси алюминия, хорошо взаимодействует с растворами щелочей и кислот, обладает высокой гигроскопичностью. Даже нагретый до 1000С гамма глинозем удерживает около 1% воды, и лишь продолжительная выдержка при 1200С полностью его обезвоживает. Гамма-глинозем при этом превращается в корунд

Способ Байера.

Производство глинозема по спосбу Байера состоит в обработке боксита щелочным раствором при высокой температуре, получении алюминатного роаствора и нерастворимого осадка - красного шлама, отделения этого осадка от раствора и выделении из раствора гидроокиси алюминия в присутствии затравки - свежеосажденной . Сущность процесса Байера можно выразить следующей обратимой химической реакцией:

При протекании реакции слева направо идет процесс извлечения глинозема в алюминатный раствор, при протекании реакции справа налево - разложение раствора с выделением гидроокиси алюминия.

Производство электродов.

Электроды служат для подвода электрического тока к электролиту, находящемуся в рабочем пространстве электролизера, поэтому они должны иметь хорошую электропроводимость, быть термостойкими, химически стойкими в расплавах и механически прочными. Их чистота должна обеспечивать высокое качество алюминия. Такими свойствами обладают углеродистые материалы, получаемые из углей и нефти.

Сырье для получения электродов.

По внутреннему строению электроды, применяемые в электролизе, напоминают изделия из бетона, но здесь роль наполнителя (щебня) выполняют твердые углеродистые материалы (угли и коксы), а связующим служат смолистые вещества (пеки). При обжиге электродов пек коксуется, связывая между собой частицы твердого наполнителя.

В качестве твердых углеродистых наполнителей используют следующие материалы:

1) антрацит - ископаемый уголь, содержащий до 97% углерода, имеющий хорошую электропроводность, малую зольность и высокую механическую прочность;

2) термоантрацит - продукт термической (1150-1400С) обработки антрацита, в результате которой возрастает механическая прочность материала и снижается содержание в нем вредных примесей;

3) литейный каменноугольный кокс, имеющий зольность не более 11%, малое содержание летучих (до 1,2%) и серы (до 1,2%);

4) пековый кокс - продукт коксования каменноугольного пека, содержащий 96,5 - 97,5% углерода, не более 0,8% летучих и до 0,5% серы;

5) нефтяной кокс, получаемый при коксовании нефтяных остатков и содержащий 90 - 95% углерода, не более 7% летучих, до 0,8% золы и менее 1,5% серы.

Связующим в производстве электродов служит каменноугольный пек. Он представляет собой остаток после удаления летучих фракций из

←предыдущая  следующая→
1 2 



Copyright © 2005—2007 «Mark5»