Aluminium, produksi aluminium: téhnologi, prosés jeung pedaran

Aluminium ngabogaan loba fitur nu nyieun salah sahiji bahan panglobana dipaké di dunya. Hal ieu lega disebarkeun di alam, nyokot tempat munggaran diantara logam. Ieu bakal sigana yén kasusah jeung produksi na teu kedah. Tapi kagiatan kimiawi luhur logam ngabalukarkeun kanyataan yén éta teu papanggih, sarta ngahasilkeun murni - hese, ongkosna mahal jeung énergi intensif.

bahan baku pikeun produksi

Ti mana bahan baku anu aluminium? Produksi aluminium sadaya mineral nu ngandung eta, mahal jeung uneconomic. Nimba eta ti bauxite, nu ngandung nepi ka 50% oksida aluminium sarta disimpen langsung dina beungeut bumi beurat hébat.

Ieu bijih aluminium gaduh komposisi kimia rada kompleks. Éta ngandung alumina dina jumlah 30-70% ku beurat, silicas, nu bisa nepi ka 20% tina oksida beusi di rentang ti 2 nepi ka 50%, titanium (nepi ka 10%).

Aluminas, sarta alumina ieu diwangun ku hydroxides, corundum na kaolinite.

Nembe alumina disiapkeun ti nephelines baja nu ngandung ogé natrium, kalium oksida, silika, sarta alunite.

Pikeun ngahasilkeun 1 ton aluminium murni perlu kira dua ton alumina, nu, kahareupna disiapkeun ti kira 4,5 ton bauxite.

bauxite

cadangan kawates bauxite di dunya. Sabudeureun éta dunya dina sagala tujuh kacamatan, jeung deposit na euyeub. Ieu Guinéa di Afrika, Brazil, banten jeung Suriname di Amérika Kidul, Jamaika, Karibia, Australia, India, Cina, Yunani jeung Turki kana Tengah jeung Rusia.

Di nagara mana aya deposit euyeub ngeunaan bauxite, bisa dimekarkeun sarta produksi aluminium. Pertambangan Rusia bauxite dina Urals, Altai na Krasnoyarsk Territories, dina salah sahiji kabupatén wewengkon Leningrad, nepheline - dina Peninsula Kola.

The deposit richest milik UC RUSAL nyaéta parusahaan dilebetkeun Rusia. Hal ieu diteruskeun ku raksasa Rio Tinto (Australia-England), geus teamed up kalawan Kanada urang Alcan na CVRD. Dina tempat kaopat nyaeta parusahaan Chalco ti Cina, mangka Corporation AS-Australia Alcoa nu oge produser aluminium panggedena.

Asal produksi

fisikawan Denmark Oersted disadiakeun aluminium munggaran di formulir bebas dina 1825. Réaksi kimiawi lumangsung kalawan aluminium klorida jeung kalium amalgam, tinimbang nu dua taun engké kimiawan Jérman Wöhler maké kalium logam.

Kalium - hiji bahan mahal, kumaha dina produksi industrial aluminium Frenchman St. Clair Deville 1854 di tempat kalium natrium godu dipaké, unsur nyaeta nyata langkung mirah, sarta ganda aluminium klorida tahan jeung natrium.

élmuwan Rusia NN Beketov bisa mindahkeun éta alumunium ti magnésium cryolite molten. Dina eighties telat abad sarua dina réaksi kimiawi dipaké ku Germans dina smelter aluminium munggaran. Di satengah kadua XVIII abad ieu diala ku kimia hartina kira 20 ton logam murni. Ieu aluminium pisan mahal.

Produksi aluminium ku éléktrolisis asalna di 1886, nalika duanana éta aplikasi patén hampir idéntik Filed metoda pendiri sarjana Amérika ku Aula jeung prosés Frenchman Heroult. Aranjeunna ditawarkeun ngaleyurkeun alumina di cryolite molten lajeng éléktrolisis pikeun ménta aluminium.

Kalawan ieu mimiti industri aluminium, nu geus jadi pikeun leuwih ti hiji abad salah sahiji cabang pangbadagna industri.

Tahap utama téhnologi produksi

Sacara umum, téhnologi manufaktur aluminium teu robah saprak kreasi.

prosés diwangun ku tilu tahap. Dina bijih aluminium munggaran atanapi bauxite naha éta nephelines diala alumina - aluminium oksida Al ₂ O _3.

Lajeng, ti hidroksida aluminium industri anu papisah sareng purity 99,5%, nu inadequate keur sababaraha kaperluan.

Kituna, dina tahap panungtungan ieu disampurnakeun aluminium. Produksi aluminium ieu réngsé beberesih -na pikeun 99,99%.

meunangkeun alumina

Aya tilu cara ngumpulkeun alumina ti ores:

- asam;

- Electrolytic;

- basa.

Metodeu dimungkinkeun - paling umum, dimekarkeun deui dina abad XVIII sarua, tapi geus saprak kungsi sababaraha kali dirévisi tur nyata ningkat, dipaké pikeun ngolah bauxite tinggi-grade. Kituna ieu dicandak ngeunaan 85% alumina.

Metoda alkali kasimpulan éta solusi aluminium terurai di speed tinggi basa aranjeunna keur ngawanohkeun kana aluminium hidroksida. Solusi sésana ieu ngejat sanggeus réaksina dina hawa tinggi ngeunaan 170 ° C jeung deui dipaké pikeun disolusi of alumina;

Mimitina Bauxite ditumbuk jeung taneuh di cyber kalawan caustic jeruk lajeng dina autoclave dina suhu nepi ka 250 ° C, dékomposisi kimia jeung natrium na aluminate kabentuk, nu geus diluted kalawan solusi basa geus dina hawa handap - 100 ° C sakabéh solusi aluminate geus dikumbah di paneuas husus, dipisahkeun ti sludge nu. Lajeng aya degradasi na. Solusi ieu ngompa ngaliwatan saringan dina wadah kalayan stirrer pikeun aduk kontinyu komposisi kana nu si cikal ieu ditambahkeun kana hidroksida aluminium padet.

The hydrocyclones sarta saringan vakum disadiakeun aluminium hidroksida, nyangkokkeun sabagian nu geus balik salaku bahan cikal, sarta bagian mana anu ka calcination. The filtrate sésana sanggeus pisah tina hidroksida, oge mulih ka elehan keur leaching tumpak saterusna bauxite.

prosés Calcination (dehidrasi) hidroksida dina kiln usaha Rotary dina suhu nepi ka 1300 ° C.

Pikeun dua ton alumina dihakan 8,4 kWh listrik.

sanyawa kimia kuat anu suhu lebur nyaeta 2050 ° C, teu aluminium. Produksi aluminium payun.

Éléktrolisis alumina

Parabot utama pikeun éléktrolisis nyaeta mandi husus, dijejeran ku blok karbon. Pikeun guncangan listrik nya. mandi anodes karbon nu immersed ieu combusted dina alokasi murni oksigén jeung formulir oksida ulgleroda monoksida jeung dioksida. Mandi atawa elektrilizery sakumaha aranjeunna disebut spesialis, nu kaasup dina sirkuit listrik dina séri, ngabentuk runtuyan hiji. Inténsitas ayeuna bisi ieu téh 150 sarébu ampere.

Anodes tiasa dua jenis: Batubara dipecat tina blok badag, anu nimbulkeun mungkin leuwih gede ti Söderberg ton sarta diwangun tina briquettes batubara di malapah aluminium, nu sintered salila éléktrolisis dina suhu luhur.

tegangan parabot sél ilaharna sabudeureun 5 volt. Butuh kana akun tegangan dipikabutuh pikeun dékomposisi of oksida jeung leungitna bisa nyingkahan dina jaringan cabang.

Ti leyur dina molten alumina dumasar cryolite- logam molten, nu heavier batan uyah éléktrolit anu disimpen dina dasar batubara mandi. Ieu périodik ngungsi.

proses produksi aluminium merlukeun konsumsi kakuatan listrik badag. Pikeun ménta hiji ton aluminium ti alumina, perlu méakkeun ngeunaan 13.500 kWh of DC listrik. Ku alatan éta, kaayaan sejen keur kreasi puseur industri badag nya digawekeun barengan tutuwuhan kakuatan kawasa.

pemurnian aluminium

Metoda nu paling well-dipikawanoh - a éléktrolisis tilu-lapisan. Ogé lumangsung dina mandi éléktrolisis kalawan hearth batubara dijejeran ku magnesite. The anoda dina prosés sorangan fungsi minangka logam molten, nu geus cleaned. Ieu aya di lapisan handap dina hearth conductive. aluminium murni, nu leyur kana éléktrolit ti lapisan anoda, mangka dipikaharti up na fungsi minangka katoda. ayeuna geus disadiakeun thereto via éléktroda grafit.

The éléktrolit dina lapisan panengah - nyaeta aluminium fluorida atawa murni atawa kalayan ditambah natrium klorida jeung barium. Ieu dipanaskeun nepi 800 ° hawa C.

pamakéan énérgi salila pemurnian tilu-lapisan anu 20 kWh per kg logam, i.e. hiji ton butuh 20 rébu KW * h. Éta naha, sabab euweuh produksi logam, aluminium merlukeun teu ngan sumber Daya listrik, sarta tutuwuhan kakuatan badag di sakuriling éta.

The aluminium refined dina jumlah leutik pisan ngandung beusi, silikon, tambaga, séng, titanium jeung magnesium.

Saatos pemurnian, aluminium diolah kana produk marketable. ingot ieu sareng kawat, sarta lembaran a, sarta ingots.

produk segregation diala ku pemurnian, dina bagian, salaku endapanana padet, dipaké pikeun deoxidation, sarta manjangkeun sawaréh dina bentuk leyuran alkali.

Lieur aluminium murni dihasilkeun dina logam zone lebur saterusna dina gas mulya atawa vacuum. A fitur anu luar biasa nyaeta konduktivitas tinggi na dina suhu cryogenic.

Daur ulang bahan baku sekundér

Hiji suku di total paménta pikeun aluminium anu patepung didaur ulang bahan baku. Sahiji produk recyclable ngalir kapang casting.

Pra-dilebur bahan baku dumasar dina tungku bangbarung. Dina eta anu logam gaduh titik lebur luhur batan aluminium, contona, nikel jeung beusi. Kusabab éta alumunium molten kalawan klorin atawa nitrogén kosongna ngaluarkeun rupa inclusions non-logam.

pangotor logam fusible langkung dipiceun dopants magnésium, séng, atawa raksa tur évakuasi. Magnésium klorin anu dikaluarkeun tina ngalembereh dina.

alloy casting di predetermined diala ku ngawanohkeun aditif nu ditangtukeun ku komposisi tina aluminium molten.

sentra produksi aluminium

Dina watesan konsumsi aluminium Cina urang rengking kahiji, ninggalkeun jauh balik di tempat kadua anu AS jeung boga sahiji tempat katilu Jerman.

Cina - nagara jeung produksi aluminium, ku margin lega dina kalungguhan di wewengkon ieu.

Dina luhureun sapuluh, iwal Cina, anu Rusia, Kanada, UAE, India, AS, Australia, Norwégia, Brazil jeung Bahrain.

The monopolist Rusia dina produksi alumina jeung aluminium anu dikombinasikeun parusahaan RUSAL. Ieu ngahasilkeun nepi ka 4 juta ton aluminium per taun na ékspor produk na di nagara tujuh sarta hadir dina buana panca di tujuh belas nagara.

parusahaan Amérika Alcoa owns dua tutuwuhan Metalurgi di Rusia.

Produsen aluminium panggedéna di Cina - pausahaan Chalco. Kontras jeung pesaing asing, sakabéh aset na anu kentel dina nagara imah.

division hidro Aluminium tina Norwegia parusahaan Norsk hidro owns smelters aluminium di Norwégia, Jerman, Slowakia, Kanada, jeung Australia.

Australia BHP Billiton owns produksi aluminium di Australia, Afrika Kidul sarta Amérika Kidul.

Bahrain nyaéta Alba (Aluminium Bahrain BSC) - sugan produksi paling badag skala. produser aluminium anu nyokot leuwih ti 2% tina volume total "jangjangan" logam dihasilkeun di dunya.

Ku kituna, summing nepi, urang bisa disebutkeun yén produser aluminium utama nyaéta pausahaan internasional kalawan cadangan of bauxite. Jeung ngan proses-consuming énergi ngawengku ngumpulkeun alumina ti fluorides produksi bijih aluminium, nu ngawengku cryolite, némpelkeun karbon anoda jeung anoda karbon, katoda, bahan pinding, jeung produksi electrolytic ditangtoskeun logam murni anu ngarupakeun komponén utama aluminium sarta waja.