Напівфабрикати з алюмінію:
Алюміній застосовується в будівництві, електротехніці, суднобудуванні, на виробництві холодильних установок, для потреб народного господарства. В електротехніці він застосовується при виготовленні провідників, корпусів, діодів охолоджувачів. Для захисту металевих виробів від корозії, алюміній наносять різними способами на їх поверхню. Порошок алюмінію застосовується при виробництві металів, сплавів, а також пористого бетону. Більша ж частина алюмінію випускається у вигляді сплавів, так як чистий метал занадто м'який.
Світові запаси і основні постачальники
Алюміній є найпоширенішим металом і четвертим за змістом в земній корі хімічним елементом (8,8%), але в чистому вигляді прісутствет рідко в кристалах розміром в кілька мікронів. У морській воді міститься 0,01 мг / л 3. а в прісній 0,001-10 мг / л 3 алюмінію. Алюміній виявили зі 100% упевненістю тільки в XIX в. У промислових масштабах його почали виробляти в другій половині того ж століття. І лише з освоєнням методу виробництва алюмінію електролізом, освоєним Полем Еру (франція) і Чарльзом Холом (США) в 1886 році, алюмінієва промисловість стала завойовувати своє почесне друге місце у виробництві металів після сталевої промисловості. Однак, більше 60% алюмінію зараз проводиться з вторсировини.
У всіх процвітаючих країнах цей вид промисловості став розвиватися бурхливими темпами. До першої світової війни алюміній виробляло 6 країн, після - 16, 1967 році - 30 країн. У Росії перший алюмінієвий завод був побудований тільки в 1932 році. Це пов'язано з програмою Леніна по електрифікації країни і будівництвом першої ГЕС на Волхові. Світовими лідерами з виробництва алюмінію є: КНР, Росія, Канада, США, Австралія, Бразилія, Індія та інші.
Сировина для виробництва алюмінію
Основною сировиною для виробництва алюмінію є боксити (складні по мінеральному складу руди, різної твердості, зазвичай червонуватого відтінку). В боксити міститься 40-60% глинозему, який являє собою суміш оксидів алюмінію, натрію, калію і магнію.
Еру і Хол ж знайшли спосіб знизити температуру плавлення оксиду алюмінію і енерговитрати. Так як оксид алюмінію має температуру плавлення 2050 ° C, то вони придумали спосіб електролітичної плавки алюмінію в розплавленому кріоліті. За допомогою цього методу стало можливим знизити температуру плавлення до 950 ° C. Кріоліт - це вкрай рідкісний в природі мінерал з хімічним складом Na3 AlF6. Основні відомі родовища криолита зосереджені в Західній Гренландії, на Південному Уралі в Ільменських горах і в штаті Колорадо (США). Цей спосіб виробництва алюмінію був би дуже дорогим, якби вчені не навчилися виробляти кріоліт хімічним способом, при взаємодії фториду алюмінію і фториду натрію, або взаємодії в присутності соди плавикової кислоти і гідроксиду алюмінію.
Отримання глинозему, алюмінію з глинозему, рафінування
У заголовку виділені основні стадії отримання чистого алюмінію з бокситів.
отримання глинозему
Отримання алюмінію з окису
Розчинену в кріоліті окис алюмінію піддають процедурі електролітичного відновлення при температурі близько 960 ° C в ваннах футерованих вуглецевими блоками, які і виступають катодами в процесі електролізу, через які подається електрика. У ролі анодів виступають вугільні блоки підвішені зверху в алюмінієвих профілях. На анодах осідає CO і CO2. а на поду ванни осідає рідкий алюміній, який в процесі випускається. Аноди в процесі електролізу вигорають.
рафінування
Іноді рафінування виробляється шляхом алюмоорганіческіх комплексних з'єднань і плавки. Але в основному рафінування виробляється методом тришарового електролізу в ванних одягнених сталевим листом при температурі 700-800 ° C. Нижній анодний шар - це розплавлений алюміній, середній шар - електроліт. Верхній катодний шар - чистий алюміній розчиняється з нижнього шару в електроліті. До верхнього шару підводиться графітовий стрижень під напругою. В результаті кремній і важкі метали залишаються в анодному шарі, а весь алюміній піднімається на поверхню. Отриманий сплав розливають. В середньому він містить:
- Fe 0,0005-0,002%
- Si 0,002-0,005%
- Cu 0,0005-0,002%
- Zn 0,0005-0,002%
- сліди Mg
- іншу частину складає Al
Отриманий в результаті рафінування сплав розливають у форми і отримують з нього злитки і чушки, які йдуть на виробництво плит, листів, профілів, дроту, фольги, шляхом кування, волочіння, прокату, штампування. А порошок отримують з рідкого металу, розпорошуючи на нього струмінь N2 і О2.
