Виробництво алюмінію

Деякі метали неможливо одержати з розчинів (лужні, лужно-земельні, алюміній, марганець). Не можна отримати також тугоплавкі метали (церій, ітрій, лантан).

Ці метали одержують електролізом розплавлених вихідних матеріалів.

Багато розплавлених сполук (солі, гідрооксиди) добре проводять електричний струм, являючись провідниками 2-го роду – електролітами.

Велике значення при електролізі розплавлених матеріалів грає підтримка необхідної температури розплаву. Надмірне підвищення температури визиває ряд затруднень (підвищується розчинність виділяючого металу, його випаровування та ін.). Тому бажано підтримувати найбільш низьку температуру електролізу.

У електроліті необхідно підтримувати високу концентрацію солі одержуваного металу, інакше процес буде порушуватися.

Процеси електролізу розплавлених середовищ проходять як з розчиненими, так і з нерозчиненими анодами.

Розчинені аноди застосовують у електрометалургії при рафінуванні та одержанні чистих металів (наприклад рафінування алюмінію, магнію).

Основні процеси електролізу розплавлених середовищ здійсню­ються з використанням нерозчинних вугільних або графітових анодів.

Розглянемо процес електролітичного одержання алюмінію.

Вихідною сировиною для одержання алюмінію служать боксити, нефеліни, алуніти і каоліни.

Найважливішою рудою являються боксити, які вміщують від ЗО до 60 – 70% Al₂O₃, в якій алюміній знаходиться у вигляді гідроксиду (Al (OH)₃).

Боксити подрібнюють і обробляють розчином лугу, одержуючи водорозчинний алюмінат натрію – NaAlO₂, який відділяють від нерозчинного залишку.

Розкладом розчинів алюмінату натрію виділяють гідроксид алю­мінію

який при прокалюванні перетворюється у глинозем (Al₂O₃)

Одержання алюмінію зводиться до електролізу розплаву Al₂O₃ температура плавлення якого біля 2093°С.

Застосовуючи криоліт (Na₃AlF₆), в якому розчинюється глинозем, удалося знизити температуру плавлення до 960°С.

Процес електролізу зводиться до виділення на стальному катоді електролізеру, футерованому вугільними блоками, металічного алюмінію і згорання вугільного аноду в наслідок виділення на ньому кисню.

Питома вага алюмінію більше питомої ваги розплавленого елект­роліту, тому він накопичується на піддоні електролізеру, звідки відкачується з допомогою спеціальних вакуум – ковшів або сифоном один раз в 1-2 доби. Ведуть процес при 950-960°С, при напрузі 4,2 – 4,5 в, сила струму до 140000 А.

На 1т алюмінію використовується 1,92-1,94 т глинозему, 40-50кг криоліту, 20-25кг фториду алюмінію, 0,52-0,6 т анодної маси, потреба електроенергії 1400-1600 квт.г.

Одержаний алюміній піддають послідуючому рафінуванню.

Запитання для самоперевірки:

1. Які особливості кольорової металургії.

2. Властивості та застосування міді.

3. Отримання міді високотемпературним способом.

4. Вогневе рафінування міді.

5. Стадії гідроелектрометалургійного способу одержання кольорових металів.

6. Одержання цинку гідрометалургійним способом.

7. Як проводиться рафінування металів на прикладі міді.

8. Виробництво алюмінію електролітичним способом.

[1, 2, 4]