Сырьё для производства алюминия. Схема электролитического получения алюминия

Алюминий обладает рядом ценных свойств:

1. небольшая плотность ρ=2,7г/см³

2. высокая теплопроводность и электропроводность (уступает серебру и меди)

3. хорошей пластичностью

4.достаточной механической прочностью

В расплавленном состоянии (t_пл Al=660°С) алюминий жидкотекучь и хорошо заполняет полость литейной формы, а в твёрдом состоянии он хорошо деформируется и легко поддаётся резанью, пайке и сварке.

Наиболее широко алюминий используется в виде деформируемых сплавов дюралюминия

Литейные алюминиевые сплавы используют в тракторостроении и машиностроении(поддоны, картеры) приборостроении и пищевой промышленности(бидоны, фляги, тарелки).

К алюминиевым рудам относят бокситы, нефелины, алуниты и каолины. Восстановление алюминия углеродом связано с большими трудностями, главное из которых – это высокая температура t=2100°С. При этом образуется не алюминий, а карбид алюминия. Поэтому алюминий получают электролизом. Особенность электролиза состоит в том, что его ведут не из водного раствора, а из расплава. Из водного раствора алюминий выделить не удаётся, т.к. на катоде первым осаждается водород с более высоким положительным потенциалом по сравнению алюминием. При этом образуется гидрат оксида алюминия и чистый алюминий не выделяется. Электролиз алюминия включает 4 самостоятельных производства:

1. производство химически чистого оксида алюминия

2. производство фтористых солей и криолита

3. производство угольных блоков и электродов

4. сам процесс электролиза.

Схема электролизной ванны для получения алюминия: 1 — кожух; 2 — шамот; 3 — угольный блок; 4 — угольная плита; 5 — глинозем; 6 — анод; 7 — токоподводящая шина; 8 — подвеска (токоподвод); 9 — корка затвердевшего электролита; 10 - гарнисаж (затвердевший электролит); 11 — токоподвод

Алюминий получают путем электролиза глинозема, растворенного в расплавленном электролите, основным компонентом которого является криолит. Кроме того, для снижения температуры плавления в электролит добавляют немного CaF2, MgF2 и иногда NaCl. При повышении содержания Al2О3 более 10% резко повышается тугоплавкость электролита, при содержании менее 1,3% нарушается нормальный режим электролиза. Электролизная ванна или электролизер, где проводят электролиз с целью получения алюминия, имеет в плане прямоугольную форму. Кожух 1 из стальных листов охватывает стены ванны, а у больших ванн выполнен с днищем. Внутри имеется слой шамота 2 и далее стены выложены угольными плитами 4, а под образован подовыми угольными блоками 3. Ванна глубиной 0,5—0,6 м заполнена электролитом и находящимся под ним слоем жидкого алюминия. Угольный анод 6 (иногда их несколько) подвешен на стальных стержнях 8 так, что его нижний конец погружен в электролит, через стержни 8 к аноду подается ток от шин 7.