АЛЮМІНІЄВА ПРОМИСЛОВІСТЬ


У 1854 А. Девіль винайшов перший практичний спосіб промислового виробництва алюмінію. Зростання виробництва був особливо швидким під час і після Другої світової війни. Виробництво первинного алюмінію (без урахування виробництва Радянського Союзу) складало лише 620 тис. Т в 1939, але зросла до1, 9 млн. Т в 1943. До 1956 в усьому світі вироблялося 3, 4 млн. Т первинного алюмінію; в 1965 світове виробництво алюмінію склало 5, 4 млн. т, в 1980 - 16, 1 млн. т, в 1990 - 18 млн. т. Виробництво алюмінію включає три основні стадії: видобуток і збагачення руди; отримання з руди чистого окису алюмінію (глинозему); відновлення алюмінію з оксиду шляхом електролізу.
Видобуток і збагачення руди. Основна алюмінієва руда - боксити - добувається головним чином в кар'єрах; найбільшими виробниками бокситів є Австралія, Гвінея, Ямайка і Бразилія. Зазвичай шар руди вибухає для освіти робочого майданчика на глибині до 20 м, а потім вибирається. Шматки руди дробляться і упорядковано за допомогою грохотів і класифікаторів. Дроблена руда далі збагачується, а пуста порода (хвости) викидається. На цій стадії процесу економічно вигідно використовувати методи промивки і грохочення, що використовують різницю щільності руди і порожньої породи для відділення їх один від одного.Менш щільна порожня порода несеться промивної водою, а концентрат осідає на дно збагачувальної установки. Див. Також РУДИ ЗБАГАЧЕННЯ.
Процес Байєра. Процес отримання чистого окису алюмінію включає нагрівання бокситу з їдким натром, фільтрування, осадження гідроксиду алюмінію і її прожарювання для виділення чистого глинозему. На практиці руда змішується з потрібною кількістю гарячого їдкого натру в автоклаві з низьковуглецевої сталі, і суміш прокачується через ряд сталевих судин з паровою сорочкою. В судинах підтримується тиск пара 1, 4-3, 5 МПа протягом часу від 40 хв до кількох годин, поки не завершиться перехід окису алюмінію з бокситу в розчин алюмінату натрію в перегрітій рідині. Після охолодження твердий осад відділяється від рідини. Рідина фільтрується; в результаті виходить пересичений чистий розчин алюмінату. Цей розчин метастабілен: алюмінат-іон розкладається з утворенням гідроокису алюмінію. Додавання в розчин кристалічної гідроксиду алюмінію, що залишається від попереднього циклу, прискорює розкладання. Сухі кристали гідроксиду алюмінію потім прогартовуються для відділення води. Добутий безводний глинозем придатний для використання в процесі Холла - Еру. З економічних міркувань в промисловості ці процеси прагнуть робити по можливості безперервними.
Електроліз Холла - Еру. Заключна стадія виробництва алюмінію включає його електролітичне відновлення з чистого окису алюмінію, отриманої в процесі Байєра. Цей спосіб отримання алюмінію грунтується на тому (відкритому Холом і Еру) факт, що коли глинозем розчиняється в розплавленому кріоліті, при електролізі розчину виділяється алюміній.Типовий електролізер Холла - Еру є ванну з розплавленим кріоліту 3NaF * AlF3 (Na3AlF6) - подвійним фторидом натрію і алюмінію, в якому розчинено 3-5% глинозему, - плаваючим на подушці з розплавленого алюмінію. Сталеві шини, що проходять через подину з вуглецевих плит, використовуються для подачі напруги на катод, а підвішені вугільні бруски, занурені в розплавлений кріоліт, служать анодами. Робоча температура процесу близька до 950 ° С, що значно вище за температуру плавлення алюмінію. Температура в електролізної ванні регулюється зміною зазору між анодами і катодних металлопріемніка, на який осідає розплавлений алюміній. Для підтримки оптимальної температури і концентрації глинозему в сучасних електролізерах застосовуються складні системи управління. На виробництво алюмінію витрачається дуже багато електроенергії, тому енергетичний ККД процесу - головна проблема в алюмінієвій промисловості. Електродні реакції є відновлення алюмінію з його окису і окислення вуглецю до його окису і двоокису на анодах. Одна піч дає до 2, 2 т алюмінію на добу. Метал зливається раз на добу (або рідше), потім флюсом і дегазується в відбивної копільной печі і розливається по формах.


АЛЮМІНІЄВИЙ ЗАВОД в Інвергордоні (Шотландія).
Поновлювані електроди Содерберга. В електролізері Холла - Еру вугільні аноди витрачаються зі швидкістю 2, 5 см / добу, так що часто потрібна установка нових анодів. Щоб виключити часте втручання людини в виробництво, був розроблений процес з використанням відновлюваної електрода Содерберга. Анод Содерберга безперервно утворюється і спікається в відновної камері з пасти - суміші 70% меленого коксу і 30% смоляний зв'язки.Ця суміш набивається в прямокутну оболонку з листової сталі, відкриту з обох кінців і розташовану вертикально над ванною з розплавом всередині печі. Коли ви будете витрачати анода в верхній отвір оболонки додається паста. Коли коксосмоляная суміш опускається вниз і нагрівається, вона спікається в твердий вуглецевий брусок перш, ніж досягає робочої зони.
Споживання алюмінію. Близько 28% виробленого алюмінію йде на виготовлення банок для напоїв, харчової тари і всіляких упаковок. Ще 17% використовується в транспортних засобах, включаючи літаки, військову техніку, залізничні пасажирські вагони і автомобілі. Близько 16% застосовується в конструкціях будівель. Приблизно 8% використовується в високовольтних лініях електропередачі та інших електричних пристроях, 7% - в таких споживчих товарах, як холодильники, кондиціонери повітря, пральні машини і меблі. На потреби машинобудування і промислове обладнання витрачається 6%. Що залишається частина споживаного алюмінію використовується у виробництві телевізійних антен, пігментів і фарб, космічних кораблів і суден.
Див. також ХОЛ, Чарлз МАРТИН.
ЛІТЕРАТУРА
Сандлер Р. А., Ратнер А. Х. Електрометалургія алюмінію і магнію. Л., 1983

Енциклопедія Кольєра. - Відкрите суспільство. 2000.