2015-08-12
486
Технологический процесс производства алюминия
Производство первичного алюминия
Производство окиси алюминия
Производство первичного алюминия начинается с производства окиси алюминия из алюминиевой руды, это так называемый процесс Байера. Это стандартный процесс, в котором применяется каустическая сода для извлечения окиси алюминия из алюминиевой руды при повышенных температурах и давлении в реакторах для ферментативного разложения. Шлам, получаемый в этом процессе, содержит растворенный алюминат натрия и смесь окисей металлов, называемых красный шлам, который удаляется в концентраторах. Алюминатный раствор охлаждается и затравливается окисью алюминия для кристаллизации гидратированной окиси алюминия. Кристаллы вымываются и затем кальцинируются в ротационных сушильных печах или в обжиговых печах псевдоожиженного слоя/беспламенного горения слоя до их применения или транспортировки. Хотя этот процесс является стандартным во всей промышленности, применяется широкое разнообразие оборудования, особенно, что касается реакторов для ферментативного разложения и обжиговых печей.
Электролитическое восстановление
Первичный алюминий производится при помощи электролитического восстановления окиси алюминия (Al2O3), растворенной в плавильной ванне с преимущественно натрийалюминийфторидом (криолитом) при температуре примерно 960 °C. Электролитический процесс происходит в стальных электролизерах, футерованных углеродом. Угольные электроды, опущенные в электролизер, служат в качестве анодов, тогда как углеродистая футеровка ячеек – катодом. Жидкий алюминий получается на катоде, в то время как на аноде кислород соединяется с углеродом из анода для получения двуокиси углерода. Реакцию электролитического восстановления в чистом виде можно записать в виде:
2 Al2O3 + 3 C = 4 Al + 3 CO2
Окись алюминия добавляется в электролизеры для поддержания содержания окиси алюминия в пределах 2–6 % в плавильной ванне. Современная установка применяет метод добавления, контролируемый компьютером. Фтористые компоненты добавляются для снижения точки плавления в ванной, делая возможным работу в электролизере при низкой температуре. Фторид алюминия (AlF3) также добавляется для нейтрализации оксида натрия, присутствующего при загрузке окиси алюминия в качестве примеси. В современных установках содержание AlF3 в ванной значительно выше криолита. Следовательно, выбросы фторидов увеличиваются при понижении содержания AlF3 в ванной.
