Cea mai mare valoare pentru industrie ca sursă de aluminiu este materia primă naturală - minereul de aluminiu. componentă de rocă sub formă de bauxite, alunite și nepheline.
Soiuri de minereuri care conțin alumină
Sunt cunoscute mai mult de 200 de minerale, printre care se numără aluminiu.
Numai roca brută este considerată sursă de materii prime, care poate îndeplini următoarele cerințe:
Caracteristica de rocă naturală de bauxită
Mijloacele de aluminiu din natură există doar ca un compus binar al unui metal cu oxigen. Obțineți acest compus din minereuri naturale de munte sub formă de bauxite, constând din oxizi ai mai multor elemente chimice: aluminiu, potasiu, sodiu, magneziu, fier, titan, siliciu, fosfor.
În funcție de depozit, bauxitele din compoziția lor au între 28 și 80% alumină. Aceasta este principala materie primă pentru obținerea unui metal unic. Calitatea bauxitului ca materie primă de aluminiu depinde de conținutul de alumină din el. Aceasta determină proprietățile fizice ale bauxitelor:
- Mineritul este o structură cristalină ascunsă sau este într-o stare amorfă. Multe minerale au forme solidificate de hidrogeluri cu compoziție simplă sau complexă.
- Culoarea bauxitei în diferite puncte de extracție variază de la culori aproape de culoare albă la roșu. Există depozite cu o culoare neagră a mineralelor.
- Densitatea mineralelor care conțin aluminiu depinde de compoziția lor chimică și este de aproximativ 3.500 kg / m3.
- Compoziția și structura chimică a bauxitului determină proprietățile solide ale mineralelor. Cele mai puternice minerale diferă cu o duritate de 6 unități în funcție de scara utilizată în mineralogie.
- Ca o fosilă naturală, bauxita are un număr de impurități, cel mai adesea oxizi de fier, calciu, magneziu, mangan, impurități de titan și compuși ai fosforului.
Bauxitul, caolinul, argila în compoziția sa conține impurități ale altor compuși, care în timpul procesării materiilor prime sunt izolate în industrii separate.
Numai în Rusia folosesc depozite cu depozite de roci, în care alumina reprezintă o concentrație mai scăzută.
Recent, alumina a fost obținută din neferine, care în plus față de alumină conțin oxizi de metale cum ar fi potasiu, sodiu, siliciu și, nu mai puțin valoroase, piatră de alumină, alunită.
Metode de prelucrare a aluminiului care conține fosil
- Extragerea minereului din depozitele dezvoltate.
- Prelucrarea primară din roci goale pentru a crește concentrația de alumină este un proces de îmbogățire.
- Producția de alumină pură, reducerea electrolitică a aluminiului din oxizi.
Procesul de producție este finalizat prin obținerea unui metal cu o concentrație de 99,99%.
Extracția și îmbogățirea aluminei
Alumina sau oxizii de aluminiu, în forma sa pură, nu există în natură. Se extrage din minereuri de aluminiu folosind metode hidrochimice.
Depozitele de minereu de aluminiu din câmpuri sunt de obicei suflate. furnizarea unui sit pentru extragerea sa la o adâncime de aproximativ 20 de metri, de unde este selectat și lansat în procesul de prelucrare ulterioară;
- Folosind echipamente speciale (ecrane, clasificatoare), minereul este zdrobit și sortat, aruncând piatra goală (cozile). În acest stadiu de îmbogățire a aluminei, se utilizează metode de spălare și de sortare, care sunt cele mai profitabile din punct de vedere economic.
- Mijloacele purificate care s-au stabilit la fundul plantei de concentrare sunt amestecate cu masa de hidroxid de sodiu încălzită în autoclavă.
- Amestecul este trecut printr-un sistem de vase din oțel de înaltă rezistență. Vasele sunt echipate cu o manta de abur care mentine temperatura necesara. Presiunea de vapori este menținută la nivelul de 1,5-3,5 MPa înainte de trecerea completă a compușilor de aluminiu, de la piatra îmbogățită până la aluminatul de sodiu, într-o soluție supraîncălzită de sodiu caustică.
- După răcire, lichidul trece printr-o etapă de filtrare care are ca rezultat separarea precipitatului solid și producerea unei soluții de aluminat pur suprasaturate. Când reziduurile de hidroxid de aluminiu sunt adăugate la soluția rezultată din ciclul anterior, descompunerea este accelerată.
- Pentru uscarea finală a hidratului de alumină se utilizează o procedură de calcinare.
Producția electrolitică a aluminiului pur
Aluminiu pur este produs printr-un proces continuu, ca urmare a căruia aluminiul calcinat intră în stadiul de reducere electrolitică.
Electrolizații moderni reprezintă un dispozitiv compus din următoarele părți:
- De la o carcasă din oțel căptușită cu blocuri de cărbune și plăci. În timpul funcționării, pe suprafața corpului băii se formează un strat dens de electrolit înghețat, care protejează căptușeala de distrugerea prin topirea electrolitului.
- Un strat de aluminiu topit la baza băii, cu grosimea de 10-20 cm, servește drept catod în această instalație.
- Curentul din topitura de aluminiu este alimentat prin blocuri de cărbune și bare de oțel construite.
- Anodele, suspendate pe un cadru de fier cu ajutorul unor știfturi de oțel, sunt prevăzute cu tije conectate la mecanismul de ridicare. Odată cu procesul de ardere, anodul coboară în jos și tijele sunt folosite ca element pentru alimentarea curentului.
- În magazine, electrolizele sunt instalate în serie în mai multe rânduri (două sau patru rânduri).
Rafinare suplimentară a aluminiului prin rafinare
Dacă aluminiul extras din electrolizi nu îndeplinește cerințele finale, acesta este rafinat în continuare prin rafinare.
În industrie, acest proces se desfășoară într-un electrolizer special, care conține trei straturi de lichid:
- Aluminiu inferior rafinat, cu adaos de cupru de aproximativ 35%. servește ca un anod. Cuprul este prezent pentru ponderarea stratului de aluminiu, cuprul nu se dizolvă în aliajul anodic, densitatea acestuia ar trebui să depășească 3000 kg / m3.
- Stratul intermediar este un amestec de fluoruri și cloruri de bariu, calciu, aluminiu cu un punct de topire de aproximativ 730 ° C.
- Stratul superior este o topitură de aluminiu pur rafinată, care se dizolvă în stratul anod și se ridică în sus. Ea servește ca un catod în această schemă. Curentul este furnizat de un electrod de grafit.
În timpul electrolizei, impuritățile rămân în stratul anodic și în electrolit. Randamentul aluminiului pur este de 95-98%. Dezvoltarea depozitelor de aluminiu este locul principal în economia națională datorită proprietăților aluminiului, care ocupă în prezent locul doi după fier în industria modernă.
Sinyavskaya Inessa Leonidovna