Сырьё для производства алюминия

По содержанию в земной коре алюминий занимает 1 место среди металлов (7.5%), а в месте с кислородом и кремнием составляет 82.58% массы земной коры.

Основные рудообразующие минералы алюминия содержащие Al₂O₃  в %:

Диаспор, бёмит –                                       до 85%

Гиббсит (гидраргиллит) Al(OH)₃……………...до 65,5%

Кианит, силлиманит Al₂O₃·SiO₂……………….до 63,0%

Каолинит Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O……………………до 39,5%

Алунит K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·4Al(ОН)₃……………..до 37,0%

Нефелин (Na,K)₂O·Al₂O₃·2SiO₂………………...до 33,0%

Боксит – сложная горная порода, состоящая из оксидов и гидроксидов Al, Fe, Si и Ti с примесями других соединений. Разведанные запасы бокситов превышают 50 млрд тонн, что обеспечивает сырьём алюминиевую промышленность на многие годы. Самые богатые и доступные месторождения находятся в тропическом и субтропическом поясах земли. Основной особенностью этих месторождений является, небольшая глубина залегания, позволяющая вести их добычу открытым способом.

Особенность мирового рынка Al – дисбаланс в размещении сырьевой базы и крупнейших производителей: основные бокситовые местораждения расположены в Центральной Африке (40% мировых запасов) и Австралии, а крупнейшие производители и потребители Al – в северном полушарии. Эта географическая особенность стала одним из факторов высокой себестоимости алюминия: за счёт расходов на перевозку.

 

ГЛИНОЗЕМ Al₂O₃

НАЗНАЧЕНИЕ:

· основной расходный материал который растворяется в электролите, подвергается электролитическому разложению с получением алюминия и анодных газов.

· для теплоизоляции и герметизации ванны, находясь на корке электролита.

· укрывает ОА, предотвращая их окисление

· является адсорбентом фторидов в «сухой» газоочистке

СВОЙСТВА ГЛИНОЗЁМА

(зависят от исходного сырья и технологии получени

.    Химический состав

• Фазовый состав

•

• Гранулометрический состав

• Потери при прокаливании (ППП)

• Плотность

• Угол откоса

• Удельная поверхность (ВЕТ)

• Индекс истирания 

• Время истечения

К свойствам глинозёма, которые могут влиять на технологические, экономические и экологические показатели электролиза, относятся: химический состав, гранулометрический состав, количество влаги, фазовый состав, удельная поверхность, плотность, угол откоса, теплопроводность, индекс истирания и текучесть.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ

Содержание Na₂O:

• Для большинства глинозёмов не превышает 0,5%.

_• Изменяет состав электролита: 2AlF₃ + 3Na₂O =6NaF +Al₂O₃

• Повышение содержания Na₂O в глинозёме повышает его гигроскопичность

Fe₂O₃, SiO₂, P₂O₅, V₂O₅, TiO₂

• Окислы этих металлов более электроположительны, чем алюминий, разлагаются электролитически и, выделяясь на катоде, загрязняют катодный алюминий.

• Примеси Ti, V, Cr, Mn сильно снижают электропроводность алюминия, что особенно нежелательно для металла, идущего на производство проводов.

• Примесь P в алюминии вызывает его красноломкость и снижает коррозионную стойкость алюминия и сплавов на его основе.

 

 

• Присутствие P₂O₅ в электролите увеличивает смачиваемость угольных частиц электролитом, что приводит к образованию «жирной пены» и её плохому отделению от электролита, увеличению электросопротивления и перегреву электролизёра.

Технические условия на глинозём, ГОСТ 6912.1-93

МаркаППП, % не более	Содержание примесей, % не более
	SiO2	Fe2O3	ZnO	Na2O+K2O	P2O5
Г-0000,6	0,02	0,01	0,01	0,3	0,001
Г-000,6	0,02	0,03	0,01	0,4	0,001
Г-00,7	0,03	0,04	0,02	0,5	0,001
Г-10,7	0,05	0,05	0,03	0,4	0,003
Г-21,2	0,08	0,05	0,03	0,5	0,003

•

• Примеси более электроположительных металлов снижают выход по току

• Добавка 0,01% примеси катионов снижает выход по току на: Fe – 0,23% P – 0,68% Si – 0,31% V – 0,26% Zn – 0,13% Ti – 0,24%

Фазовый состав. Различают два вида глинозёма - α- Al₂O₃ (альфа-глинозём) и γ- Al₂O₃ (гамма-глинозём). α- Al₂O₃- корунд – единственная форма безводного глинозёма, встречающаяся в естественных условиях. Корунд имеет прочную структуру, большую твёрдость и химическую стойкость. На воздухе корунд практически не впитывает влагу (не гигроскопичен). Гамма глинозём очень гигроскопичен, даже нагретый до 1000˚С, он содержит около 1% воды, и лишь длительная выдержка при 1200˚С полностью его обезвоживает.

Обычно глинозём содержит 20-35% α- глинозёма и 65-80% γ-глинозёма. Это соотношение зависит от условий получения глинозёма. Более высокое содержание γ-глинозёма увеличивает влажность глинозёма, что приводит к потерям фтористых солей. При большом содержании α- глинозёма:

● глинозём с большим содержанием α- глинозёма является причиной образования осадков на подине электролизёра;

● уменьшается скорость растворения глинозёма в электролите;

● корка образуется медленнее, в некоторых случаях она вообще не образуется (при α- Al₂O₃50%);

● увеличивается плотность и теплопроводность корки;

● увеличивается угол естественного откоса;

● адсорбционная способность глинозёма снижается.

 

ТИПИЧНЫЙ ДИАПАЗОН СОДЕРЖАНИЯ ФРАКЦИЙ:

· -45 мкм: 5 - 30 % (может достигать 50%);

· +150 мкм: 1 - 6 % (может достигать 30%)

ВЫСОКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ФРАКЦИИ -45 МКМ:

• приводит к повышенному пылению;

• глинозём хуже растворяется в электролите, что приводит к образованию осадков;

• глинозём хуже истекает из бункеров и питателей, создаёт проблемы на ваннах с АПГ;

• корка образуется дольше, время открытой поверхности электролита ванны увеличивается, что приводит к дополнительным потерям тепла и фтористых солей;

• корка и глинозём на корке хуже поглощает летучие фториды - увеличиваются потери фторсолей;

• корка имеет большую теплопроводность - увеличиваются теплопотери через корку;

• затрудняет использование систем автоматического питания, в результате чего увеличивается время «ручного» управления загрузкой глинозёма.

ВЫСОКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ФРАКЦИИ +150 МКМ: увеличивается время растворения глинозёма

ВЛАГА: количество влаги в глинозёме определяется, технологией и степенью кальцинации гидроокиси алюминия и гигроскопичностью готового продукта.