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

Особенности формирования дивидендной политики в условиях российской экономики
Предметом исследования данной работы является процесс распределения прибыли на предприятии. Актуальность данного вопроса очевидна, поскольку уровень будущего развития компании, его рыночной стоимости во многом зависит от нахождения оптимального соотношения между капитализиру ...