อลูมิเนียมผลิตอลูมิเนียม: เทคโนโลยีกระบวนการและคำอธิบาย

อลูมิเนียมมีจำนวนมากคุณลักษณะที่ทำให้มันเป็นหนึ่งในวัสดุที่ใช้มากที่สุดในโลก มันมีการกระจายอย่างกว้างขวางในธรรมชาติการสถานที่แรกในหมู่โลหะ มันจะดูเหมือนว่าปัญหาที่มีการผลิตไม่ควรจะเป็น แต่กิจกรรมทางเคมีสูงของโลหะที่นำไปสู่ความจริงที่ว่ามันไม่ได้ตอบสนองความต้องการและการผลิตบริสุทธิ์ - มันเป็นเรื่องยากที่ค่าใช้จ่ายและการใช้พลังงานอย่างเข้มข้น

วัตถุดิบในการผลิต

จากการที่วัตถุดิบอลูมิเนียม? การผลิตอลูมิเนียมของแร่ธาตุทั้งหมดที่มีมันมีราคาแพงและไม่ได้ผล สารสกัดจากอะลูมิเนียมซึ่งมีถึง 50% อลูมิเนียมออกไซด์ และฝากโดยตรงบนพื้นผิวของมวลชนที่ดีในแผ่นดินโลก

เหล่านี้ แร่อลูมิเนียม มีองค์ประกอบทางเคมีที่ค่อนข้างซับซ้อน พวกเขามีอลูมิเนียมในจำนวน 30-70% โดยน้ำหนัก silicas ซึ่งสามารถเป็นได้ถึง 20% ของเหล็กออกไซด์ในช่วง 2-50% ไทเทเนียม (ไม่เกิน 10%)

ลูมินาและอลูมิเนียมนี้ประกอบด้วยไฮดรอกไซคอรันดัมและ kaolinite

เมื่อเร็ว ๆ นี้จัดทำขึ้นจากอลูมิ nephelines เหล็กซึ่งประกอบด้วยยังโซเดียมโพแทสเซียมออกไซด์ซิลิกาและ alunite

สำหรับการผลิต 1 ตันของอลูมิเนียมบริสุทธิ์ต้องประมาณสองตันของอลูมิเนียมซึ่งในทางกลับกันจัดทำขึ้นจากประมาณ 4.5 ตันของอะลูมิเนียม

แร่อะลูมิเนียม

ขอสงวน จำกัด ของอะลูมิเนียมในโลก ทั่วโลกในทุกเจ็ดหัวเมืองที่มีเงินฝากที่อุดมไปด้วย มันกินีในแอฟริกา, บราซิล, เวเนซุเอลาและซูรินาเมในอเมริกาใต้, จาเมกา, แคริบเบียน, ออสเตรเลีย, อินเดีย, จีน, กรีซและตุรกีไปยังทะเลเมดิเตอร์เรเนียนและรัสเซีย

ในประเทศที่มีเงินฝากที่อุดมไปด้วยแร่อะลูมิเนียมสามารถที่จะพัฒนาและการผลิตอลูมิเนียม การทำเหมืองแร่อะลูมิเนียมรัสเซียในเทือกเขาอูราล, อัลไตและครัสโนยาดินแดนหนึ่งในอำเภอของภูมิภาคเลนินกราด, nepheline - บนคาบสมุทรโคล่า

เงินฝากที่ร่ำรวยที่สุดเป็นเจ้าของโดย UC RUSAL เป็น บริษัท ที่จัดตั้งขึ้นรัสเซีย มันตามมาด้วยยักษ์ใหญ่ Rio Tinto (ออสเตรเลียอังกฤษ) ได้ร่วมกับแคนาดาและ Alcan CVRD ในสถานที่ที่สี่คือ บริษัท ทองแดงจากประเทศจีนแล้ว US-ออสเตรเลีย บริษัท อัลโคซึ่งยังที่ใหญ่ที่สุดผู้ผลิตอลูมิเนียม

ที่มาของการผลิต

ฟิสิกส์เดนมาร์ก Oersted จัดสรรอลูมิเนียมเป็นครั้งแรกในรูปแบบฟรีใน 1,825 ปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นกับ อลูมิเนียมคลอไรด์ และโพแทสเซียมมัลกัมแทนซึ่งสองปีต่อมาเยอรมันเคมีเวอเลอร์ใช้โพแทสเซียมโลหะ

โพแทสเซียม - วัสดุที่มีราคาแพง แต่ในอุตสาหกรรมการผลิตอลูมิเนียมฝรั่งเศสเซนต์แคลร์เดวิลล์ 1854 ในสถานที่ของโซเดียมโพแทสเซียม godu ใช้องค์ประกอบอย่างมีนัยสำคัญที่ถูกกว่าและดับเบิลอลูมิเนียมคลอไรด์และโซเดียมทน

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย NN Beketov สามารถแทนที่อลูมิเนียมจากแมกนีเซียม cryolite หลอมเหลว ในช่วงปลายทศวรรษที่แปดสิบของศตวรรษเดียวกันปฏิกิริยาทางเคมีที่ใช้โดยชาวเยอรมันในอลูมิเนียมหลอมแรก ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่สิบแปดที่ได้รับสารเคมีหมายถึงประมาณ 20 ตันโลหะบริสุทธิ์ มันเป็นอลูมิเนียมราคาแพงมาก

การผลิตอลูมิเนียมด้วยไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในปี 1886 เมื่อทั้งคู่เกือบจะเหมือนกับการใช้งานสิทธิบัตรของวิธีนี้ก่อตั้งโดยนักวิชาการชาวอเมริกันฮอลล์และกระบวนการฝรั่งเศส Heroult พวกเขาเสนอที่จะละลายอลูมิเนียมใน cryolite หลอมละลายแล้วอิเล็กโทรไลที่จะได้รับอลูมิเนียม

ด้วยวิธีนี้เริ่มอุตสาหกรรมอลูมิเนียมซึ่งได้กลายมานานกว่าศตวรรษที่หนึ่งในสาขาที่ใหญ่ที่สุดของอุตสาหกรรม

ขั้นตอนหลักของเทคโนโลยีการผลิต

โดยทั่วไปเทคโนโลยีการผลิตอลูมิเนียมไม่ได้เปลี่ยนแปลงตั้งแต่การสร้าง

กระบวนการประกอบด้วยสามขั้นตอน ในครั้งแรกแร่อลูมิเนียมหรืออะลูมิเนียมไม่ว่าจะได้รับ nephelines อลูมิเนียม - อลูมิเนียมออกไซด์ Al ₂ O ₃

จากนั้นจากอลูมิเนียมไฮดรอกไซอุตสาหกรรมจะถูกแยกออกที่มีความบริสุทธิ์ 99.5% ซึ่งไม่เพียงพอสำหรับวัตถุประสงค์บางอย่าง

ดังนั้นในขั้นตอนสุดท้ายคือการกลั่นอลูมิเนียม การผลิตอลูมิเนียมเป็นที่เรียบร้อยแล้วทำความสะอาด 99.99%

ได้รับอลูมิเนียม

มีสามวิธีของการได้รับจากอลูมิเนียมแร่ ได้แก่ :

- กรด;

- Electrolytic;

- อัลคาไลน์

วิธีหลัง - ที่พบมากที่สุดการพัฒนาย้อนกลับไปในศตวรรษที่สิบแปดเดียวกัน แต่ได้รับการปรับปรุงตั้งแต่ซ้ำ ๆ และมีความหมายที่ดีขึ้น, ใช้สำหรับการประมวลผลของอะลูมิเนียมเกรดสูง ดังนั้นจะได้รับเกี่ยวกับอลูมิเนียม 85%

สรุปวิธีด่างเป็นอลูมิเนียมว่าการแก้ปัญหาในการย่อยสลายด้วยความเร็วสูงเมื่อพวกเขาจะนำเข้าสู่อลูมิเนียมไฮดรอกไซ วิธีการแก้ปัญหาที่เหลือได้รับการระเหยหลังจากปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงประมาณ 170 องศาเซลเซียสและอีกครั้งที่ใช้สำหรับการสลายตัวของอลูมิเนียม;

แรกอะลูมิเนียมบดและพื้นดินในโรงงานด้วยปูนขาวโซดาไฟและจากนั้นในหม้อนึ่งความดันที่อุณหภูมิสูงถึง 250 องศาเซลเซียสจากการสลายตัวของสารเคมีและโซเดียมอะลูมิจะเกิดขึ้นซึ่งจะเจือจางด้วยสารละลายด่างแล้วที่อุณหภูมิลดลง - 100 ° C ทั้งหมดของการแก้ปัญหา aluminate จะล้างใน thickeners พิเศษแยกออกจากกากตะกอน จากนั้นก็มีการเสื่อมสภาพของมัน แก้ปัญหาที่ถูกสูบผ่านฟิลเตอร์ในภาชนะที่มีกวนกวนอย่างต่อเนื่องสำหรับองค์ประกอบในที่เมล็ดถูกบันทึกอยู่ในอลูมิเนียมไฮดรอกไซของแข็ง

อลูมิเนียมไฮดรอกไซ hydrocyclones และสูญญากาศตัวกรองจัดสรรเป็นส่วนหนึ่งของการที่จะถูกส่งกลับเป็นวัสดุเมล็ดพันธุ์และเป็นส่วนหนึ่งไปเผา กรองที่เหลืออยู่หลังจากการแยกของไฮดรอกไซยังกลับไปที่ผลประกอบการสำหรับการชะล้างชุดต่อไปของอะลูมิเนียม

กระบวนการเผา (คายน้ำ) ไฮดรอกไซในเตาเผาแบบหมุนที่อุณหภูมิสูงถึง 1300 องศาเซลเซียส

สำหรับสองตันของอลูมิบริโภค 8.4 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมงของการผลิตไฟฟ้า

สารเคมีที่แข็งแกร่งที่มีอุณหภูมิหลอมละลายเป็น 2,050 ° C มันไม่ได้เป็นอลูมิเนียม การผลิตอลูมิเนียมไปข้างหน้า

อิเล็กอลูมิเนียม

อุปกรณ์หลักสำหรับกระแสไฟฟ้าเป็นพิเศษอาบน้ำเรียงรายไปด้วยคาร์บอนบล็อก การไฟฟ้าช็อตของเธอ อาบน้ำ anodes คาร์บอนจะได้เต็มอิ่มจะเผาไหม้ในการจัดสรรออกซิเจนและรูปแบบที่บริสุทธิ์ออกไซด์ ulgleroda มอนนอกไซด์และไดออกไซด์ ห้องอาบน้ำหรือ elektrilizery ที่พวกเขาจะเรียกว่าผู้เชี่ยวชาญจะรวมอยู่ในวงจรไฟฟ้าในชุดรูปแบบ ความรุนแรงในปัจจุบันในกรณีนี้คือ 150,000 แอมแปร์

anodes สามารถของทั้งสองประเภทถ่านหินไล่ออกจากบล็อกขนาดใหญ่ซึ่งมีมวลอาจจะมากกว่าSöderbergตันประกอบด้วย briquettes ถ่านหินในปลอกอลูมิเนียมซึ่งถูกเผาในช่วงกระแสไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูง

แรงดันไฟฟ้าเครื่องมือถือเป็นปกติประมาณ 5 โวลต์ มันต้องใช้เวลาเข้าบัญชีแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการสลายตัวของออกไซด์และการสูญเสียหลีกเลี่ยงไม่ได้ในเครือข่ายแยก

จากการละลายใน cryolite ตามหลอมเหลวอลูมิเนียม โลหะหลอมเหลว ซึ่งเป็นหนักกว่าเกลือแร่จะฝากในห้องพื้นฐานถ่านหิน มันอพยพเป็นระยะ ๆ

ขั้นตอนการผลิตอลูมิเนียมต้องมีการใช้พลังงานไฟฟ้าขนาดใหญ่ ที่จะได้รับหนึ่งตันของอลูมิเนียมจากอลูมิเนียมมีความจำเป็นต้องใช้จ่ายประมาณ 13,500 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมงของการผลิตไฟฟ้ากระแสตรง ดังนั้นเงื่อนไขสำหรับการสร้างศูนย์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ก็คือการทำงานร่วมกับโรงไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ

อลูมิเนียมกลั่น

วิธีที่รู้จักกันดีที่สุด - เป็นกระแสไฟฟ้าสามชั้น นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นในห้องอาบน้ำด้วยกระแสไฟฟ้ากับเตาถ่านหินเรียงรายไปด้วย magnesite ขั้วบวกในกระบวนการที่ตัวเองทำหน้าที่เป็นโลหะหลอมเหลวซึ่งสามารถทำความสะอาด มันตั้งอยู่ในชั้นล่างบนเตาไฟเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า อลูมิเนียมบริสุทธิ์ซึ่งละลายลงไปในอิเล็กโทรจากชั้นขั้วบวกก็เป็นที่เข้าใจและทำหน้าที่เป็นแคโทด ปัจจุบันเป็นที่จัดทำขออนุญาตผ่านขั้วไฟฟ้ากราไฟท์

อิในชั้นกลาง - เป็นอลูมิเนียมฟลูออไรหรือบริสุทธิ์หรือมีการเพิ่มของโซเดียมคลอไรด์และแบเรียม มันจะมีความร้อนถึง 800 องศาเซลเซียสอุณหภูมิ

การใช้พลังงาน ในช่วงการกลั่นสามชั้นคือ 20 กิโลวัตต์ต่อกิโลกรัมจากโลหะเช่นหนึ่งตันความต้องการ 20,000 กิโลวัตต์ชั่วโมง * นั่นเป็นเหตุผลที่การผลิตของโลหะไม่มีอลูมิเนียมต้องไม่ได้เป็นเพียงแหล่งที่มาของพลังงานไฟฟ้าและโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ในบริเวณใกล้เคียง

อลูมิเนียมกลั่นในปริมาณที่น้อยมากมีธาตุเหล็กซิลิคอนทองแดง, สังกะสี, ไททาเนียมและแมกนีเซียม

หลังจากที่โรงกลั่นน้ำมันอลูมิเนียมแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ของตลาด ลิ่มนี้และลวดและแผ่นและแท่ง

ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการแยกการกลั่นในส่วนที่เป็นตะกอนของแข็งที่ใช้สำหรับ deoxidation และขยายบางส่วนในรูปแบบของการแก้ปัญหาด่าง

อย่างอลูมิเนียมบริสุทธิ์ที่ผลิตในเขตโลหะหลอมละลายตามมาในก๊าซเฉื่อยหรือสูญญากาศ ลักษณะเด่นคือการนำความสูงที่อุณหภูมิแช่แข็ง

รีไซเคิลของวัตถุดิบรอง

หนึ่งในสี่ของอุปสงค์รวมอลูมิเนียมจะพบรีไซเคิลวัตถุดิบ ของผลิตภัณฑ์รีไซเคิลไหลหล่อแม่พิมพ์

วัตถุดิบ Pre-ละลายเรียงในเตาเกณฑ์ ในนั้นมีโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูงกว่าอลูมิเนียมเช่นนิกเกิลและเหล็ก เพราะอลูมิเนียมที่หลอมละลายด้วยคลอรีนหรือล้างไนโตรเจนเอารวมที่ไม่ใช่โลหะต่างๆ

สิ่งสกปรกโลหะหลอมเพิ่มเติมมีสารเจือที่ถูกนำออกแมกนีเซียมสังกะสีหรือสารปรอทและการอพยพ แมกนีเซียมคลอรีนถูกลบออกจากละลาย

โลหะผสมหล่อที่กำหนดไว้ได้โดยการนำสารเติมแต่งที่ถูกกำหนดโดยองค์ประกอบของอลูมิเนียมหลอมเหลว

ศูนย์การผลิตอลูมิเนียม

ในแง่ของการใช้อลูมิเนียมของจีนอันดับแรกทิ้งไกลหลังในสถานที่ที่สองคือสหรัฐอเมริกาและเจ้าของสถานที่ที่สามเยอรมนี

จีน - ประเทศและการผลิตอลูมิเนียมโดยขอบกว้างในการเป็นผู้นำในพื้นที่นี้

ในสิบอันดับแรกยกเว้นประเทศจีนเป็นรัสเซีย, แคนาดา, UAE, อินเดีย, สหรัฐอเมริกา, ออสเตรเลีย, นอร์เวย์, บราซิลและบาห์เรน

ผูกขาดรัสเซียในการผลิตอลูมิเนียมและอลูมิเนียมรวม บริษัท RUSAL มันผลิตได้ถึง 4 ล้านตันของอลูมิเนียมต่อปีและส่งออกสินค้าในประเทศที่เจ็ดและเป็นปัจจุบันในห้าทวีปในเจ็ดประเทศ

บริษัท อเมริกันอัลโคเป็นเจ้าของสองโรงงานโลหะในรัสเซีย

ผู้ผลิตอลูมิเนียมที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีน - บริษัท ทองแดง ในทางตรงกันข้ามกับคู่แข่งต่างประเทศทั้งหมดของสินทรัพย์มีความเข้มข้นในประเทศบ้านเกิด

ส่วนอลูมิเนียมไฮโดรของ บริษัท นอร์เวย์ Norsk Hydro เป็นเจ้าของโรงหลอมอลูมิเนียมในนอร์เวย์, เยอรมนี, สโลวาเกีย, แคนาดาและออสเตรเลีย

ออสเตรเลียบีเอชพีบิลลิตันเป็นเจ้าของการผลิตอลูมิเนียมในประเทศออสเตรเลีย, แอฟริกาใต้และอเมริกาใต้

บาห์เรนมี Alba (ALUMÍNIUMบาห์เรน BSC) - อาจจะมากที่สุดการผลิตขนาดใหญ่. ผู้ผลิตอลูมิเนียมที่ใช้เวลามากกว่า 2% ของปริมาณรวมของ "ปีก" โลหะผลิตในโลก

ดังนั้นข้อสรุปถึงเราสามารถพูดได้ว่าผู้ผลิตอลูมิเนียมหลักเป็น บริษัท ระหว่างประเทศที่มีเงินสำรองของอะลูมิเนียม และขั้นตอนมากพลังงานมากประกอบด้วยการผลิตอลูมิเนียมจากแร่อลูมิเนียมผลิตเกลือฟลูออไรซึ่งรวมถึง cryolite ให้วางคาร์บอนขั้วบวกและขั้วบวกคาร์บอนแคโทดวัสดุซับและการผลิตไฟฟ้าที่แท้จริงของโลหะบริสุทธิ์ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของอลูมิเนียมและเหล็ก