Ál, ál framleiðslu: tækni, aðferð og lýsingu

Ál hefur a einhver fjöldi af lögun sem gera það einn af mest notuðu efni í heiminum. Það er víða dreift í náttúrunni, taka fyrsta sæti meðal málmum. Það virðist sem erfiðleikar við framleiðslu hennar ætti ekki að vera. En hár efna virkni málma leiðir til þess að það uppfyllti ekki, og framleiða hreint - það er erfitt, dýrt og orkufrek.

Hráefni til framleiðslu á

Sem hráefni eru ál? Álframleiðsla á öllum steinefnum sem innihalda það, dýrt og óskilvirkt. Þykkni það frá báxíti, sem innihalda allt að 50% ál oxið og varðveitt er beint á yfirborð jarðar mikill fjöldans.

Þessir ál málmgrýti eiga sér nokkuð flóknar að efnasamsetningu. Þau innihalda súrál í magni sem nemur 30-70% miðað við þyngd, silíkati, sem getur verið allt að 20% af járnoxíði á bilinu frá 2 til 50%, títan (allt að 10%).

Aluminas, og þetta súrál er samsett úr hydroxíð, corundum og kaolinite.

Nýlega súrál framleitt úr nephelines stáli sem samanstanda af einnig natríum, kalíumoxíð, kfsil og alunite.

Til framleiðslu á 1 tonn af hreinu áli þarf um það bil tvær tonn af súráli, sem aftur á móti, sem unnið er úr um það bil 4,5 tonnum af báxíti.

báxít

Limited áskilur báxít í heiminum. Um allan heim í öllum sjö héruðum, með ríkur innlán. Það Guinea í Afríku, Brasilíu, Venesúela og Súrínam í Suður-Ameríku, Jamaíka, Caribbean, Ástralíu, Indlandi, Kína, Grikklandi og Tyrklandi til Miðjarðarhafsins og Rússlands.

Í löndum þar sem það eru ríkur innlán báxíti, er hægt að þróa og framleiðslu á áli. Rússneska báxít námum í Úralfjöllum, Altai og Krasnoyarsk Territories, í einu af hverfum Leningrad svæðinu nefelín - á Kólaskaga.

Ríkustu Innlán eigu UC RUSAL er rússneska felld fyrirtæki. Það er fylgt eftir með risa Rio Tinto (Australia-England), hefur tekið höndum saman við Alcan í Kanada og CVRD. Í fjórða sæti er Chalco fyrirtæki frá Kína, þá er US-ástralska Corporation Alcoa, sem eru einnig stærsta álframleiðanda.

Uppruni framleiðslu

Danski eðlisfræðingurinn Oersted úthlutað fyrst áls í frjálsu formi 1825. Efnahvarfs fór fram með ál klóríð og kalíum amalgam, í stað þess að sem tveimur árum síðar German efnafræðingur Wöhler með því að nota málmi kalíum.

Kalíum - dýrt efni, hins vegar í iðnaði við álframleiðslu Frakkanum St. Clair Deville 1854 í stað kalíumnatríumtartrat godu notuð, þar sem þátturinn er verulega ódýrari, og tvöfaldur þola ál klóríð og natríum.

Russian vísindamaður NN Beketov gæti losað Álið úr bráðnu krýólíti magnesíum. Í lok níunda áratugarins á sömu öld efnahvörf notuð af Þjóðverjum á fyrsta álvers. Í seinni hluta XVIII öld fékkst með því að efna- means about 20 tonn hreinn málmurinn. Það var mjög dýrt ál.

Að framleiða ál með rafgreiningu upprunnið árið 1886, þegar bæði voru nánast eins sem lagðar eru inn einkaleyfisumsóknir fyrir tilstilli þessarar aðferðar stofnendur American fræðimaður af Hall og Frakkinn Héroult. Þeir buðu til að leysa upp af súráli í í bráðnu krýólíti og síðan rafgreining er í gangi til að fá ál.

Með þessu hófst áliðnaðinum, sem hefur orðið fyrir meira en öld ein af stærstu iðngreinum.

Aðalþrep framleiðslutækni

Almennt, ál framleiðslu tækni hefur ekki breyst frá stofnun.

Ferlið samanstendur af þremur stigum. Á fyrsta ál málmgrýti eða báxíti hvort sem það nephelines sem fékkst súrál - áloxíð Al ₂ O _3.

Þá, frá iðnaðar ál hýdroxíð var við er einangruð með hreinleika sem er 99,5%, sem er nægjanlegur fyrir ákveðnum tilgangi.

Því í síðasta áfanga er hreinsaður ál. Álframleiðsla er lokið hreinsun þess að 99,99%.

afla súrál

Það eru þrjár leiðir til að fá súrál úr málmgrýti:

- sýra;

- Electrolytic;

- basískt.

Síðarnefnda aðferðin - algengasta, þróað aftur í sama XVIII öld, en hefur síðan verið endurtekið endurskoðuð og verulega bætt, er notað til vinnslu hágæða báxíti. Þannig fæst um það bil 85% súrál.

SUMMARY alkalí aðferð er sú að ál lausnir brotna niður á miklum hraða þegar þeir eru settar f álhýdroxíð. Það sem eftir Lausnin var látin gufa upp eftir hvarfinu á a hár hitastig sem nemur um það bil 170 ° C og aftur notuð er til upplausnar á súráli;

First Báxít mulið og malaður f Mills, caustic kalk og síðan í gufusæfi við hitastig upp að 250 ° C, sem niðurbrot efna og natríum aluminate hennar er myndast, sem er þynnt með basískri lausn þegar við lægra hitastig - 100 ° C minna en the álat lausnin er skoluð í sérstök þykkingarefni, aðskilin frá seyru. Þá er það niðurbrot hennar. Lausn var dælt í gegnum síurnar í ílát með hrærsluhraða fyrir stöðuga hræringu að verkum að samsetning sem má smella fræið var bætt við fasta efnið álhýdroxíð.

The hydrocyclones og tómarúm síur úthlutað álhýdroxíð, og hluti af henni er skilað sem fræ efni, og hluta fer til brennslu. Síuvökvinn eftir eftir aðskilnað og hýdroxíðið, skilar líka aukinni veltu fyrir næsta lotu útskolun báxíti.

Glóhitunarferli (vessaþurrð) hydroxide í hringþurrkaia Kiln við hitastig upp að 1300 ° C.

Fyrir tveimur tonnum af súráli neytt 8.4 kWh af raforku.

Strong efna efni þar sem bráðna hitastig er 2050 ° C, er það ekki ál. Álframleiðsla á undan.

Rafgreiningu á súráli

Helsta búnað fyrir rafgreiningu er sérstakt bað, fóðraðir með kdefnisblokkum. Til rafmagns áföllum hennar. Kolefnakomin forskautin eru á kafi bað stendur, er brennt í úthlutun af hreinu súrefni og tengið oxíð þeirra ulgleroda eiturgufum og díoxíð. Böð eða elektrilizery eins og þeir eru kallaðir sérfræðingar, eru í rafmagns hringrás í röð, mynda röð. Núverandi styrkur í þessu tilfelli er 150 þúsund amper.

Forskauta má tvenns konar: kol rekinn frá stórum blokkum, þar sem massi getur verið meiri en Söderberg tonn og sem samanstendur af kola- kubba í áli slíðri, sem eru úr hertu meðan rafgreiningin á sér við háan hita.

Verkfæri klefi spenna er yfirleitt í kringum 5 volt. Það tekur mið af spennu nauðsynlegar fyrir niðurbrot oxíð og óhjákvæmilegt tap í branched neti.

Frá leyst upp í kiýolítt sem byggir á bræddum súrál bráðna málminn, sem er þyngri en raflausnin salt er botnfellt á kol grunni baði. Það fluttir reglulega.

álframleiðsla ferli þarf mikið rafmagns orkunotkun. Til að fá eitt tonn af áli frá súráli, það er nauðsynlegt að eyða um 13.500 kWh af DC rafmagn. Því annar skilyrði fyrir stofnun stórra iðnaðar miðstöðvar er að vinna með öflugu virkjunarinnar.

ál hreinsun

The Best þekkta rannsóknin aðferð - þriggja laga rafgreiningu. Það tekur líka fram í raflausn með kolum aflinn fóðrað með magnesít. Rýmið þar sem skaut í því ferli sjálft notað sem bráðna málminn, sem er hreinsað með. Það er staðsett í the botn lag á leiðandi eldstæði. Pure ál, sem leysist upp í raflausnina frá rafskautaverksmiðju lag, er það skilið upp og þjónar sem bakskaut. Núverandi er til staðar þar að lútandi gegnum grafít rafskaut.

The salta í millilaginu sem - er ál flúoríð eða hreint eða með viðbótum af natríumklóríði og baríum. Hún er hituð að 800 ° C hitastig.

Orkunotkun meðan á þriggja laga Hreinsunin er 20 kWh á hvert kg málmi, þeas eitt tonn þarft 20000 KW * h. Þess vegna, þar sem engin framleiðsla á málmi, áli þarf ekki bara uppspretta raforku og stór orkuver í nágrenni.

The hreinsaður ál í mjög litlu magni inniheldur járn, sílikon, kopar, sink, títan og magnesíum.

Eftir hreinsun, ál er unnið í markaðsverðbréf vörur. Þetta rusl og vírinn, og þynnu, og stangirnar.

aðskilnaðarforsendur vörur fengnar með því að hreinsa, að hluta til, við á föstu formi botnfalli, er notað til deoxidation, og lengja að hluta til á formi alkalf lausn.

Absolutely hreint ál er framleitt í síðari svæði melting alkalímálm í óvirkum gas eða lofttæmi. A ótrúlegur eiginleiki er mikil leiðni hennar á cryogenic hitastig.

Endurvinnslu efri hráefni

Fjórðungur af heildar eftirspurn eftir áli er uppfyllt endurvinnslu hráefni. Af vörum endurvinna rennur mold steypu.

Pre-melted hráefni raðað í þröskuld ofni. Í henni eru málmar sem hafa hærra bræðslumark en ál, til dæmis, ertu nikkel og járn. Vegna þess að fljótandi ál með klór eða köfnunarefnis skolun fjarlægir ýmis er ekki úr málmi inclusions.

Fleiri bræðanlegir óhreinindi úr málmi eru fjarlægð dopants magnesíum, sink, eða kvikasilfur og brottflutningur. Magnesium klór er fjarlægt úr bráðna efninu.

Fyrirframákveðið steypu ál sem fæst með því að innleiða aukefni sem eru ákvörðuð út frá samsetningu bráðnu áli.

ál framleiðslu miðstöðvar

Hvað varðar neyslu áli í Kína staða fyrstur, fara langt að baki í öðru sæti eru Bandaríkin og eigandi þriðja sæti Þýskalandi.

Kína - land og framleiðslu á áli, með a breiður brún í fararbroddi á þessu sviði.

Í efstu tíu, nema Kína, Rússlandi, Kanada, UAE, Indlandi, Bandaríkjunum, Ástralíu, Noregi, Brasilíu og Bahrain.

The Russian monopolist í framleiðslu á súráli eða er samsett fyrirtæki RUSAL. Það framleiðir allt að 4 milljón tonn af áli á ári og útflutningur vöru sína í sjötíu löndum og er til staðar í fimm heimsálfum í sautján löndum.

American fyrirtæki Alcoa á tvö málmvinnslu plöntur í Rússlandi.

Stærsta ál framleiðanda í Kína - fyrirtækið Chalco. Öfugt við erlenda keppinauta, allar eignir hennar eru einbeitt í heimalandi.

Hydro Aluminium skiptingu norska fyrirtækinu Norsk Hydro nú álver í Noregi, Þýskalandi, Slóvakíu, Kanada og Ástralíu.

Australian BHP Billiton eigandi álframleiðslu í Ástralíu, Suður-Afríku og Suður-Ameríku.

Bahrain er Alba (Aluminum Bahrain BSC) - kannski mest stórum stíl framleiðslu. Ál framleiðanda sem tekur meira en 2% af heildarrúmmáli "vængjuðu" málmi sem framleitt er í heiminum.

Svo, toppur upp, getum við sagt að helstu álframleiðenda eru alþjóðleg fyrirtæki með áskilur báxít. Og eina orku-neyslu ferli samanstendur af því að súrál úr áli málmgrýti framleiðslu flúoríðum, sem fela í krýólíti, kolefnis-forskaut líma og kolefnis-forskaut, Bakskaut, fóður efni, og rétta rafgreiningar framleiðsluna á hreinu málmi sem er aðal hluti af áli og stáli.