Miten alumiinia valmistetaan metallurgiassa? Teollisuusluokan alumiinin tuotanto

Opetus- ja tiedeministeriö Venäjän federaatio

Magnitogorskin valtion teknillinen yliopisto

niitä. Nosova

Rautametallurgian laitos

Tiivistelmä alasta "Metallurgian historia"

METALLUGIA ALUMIINI

huomautus

Aihetta "Alumiinimetallurgia" tarkastellaan, tämän metallin pääominaisuudet kuvataan. Alumiinin löytämisen historiaa, sen mahdollisia tuotantotapoja ja käyttöä eri teollisuudenaloilla kuvataan lyhyesti.

Johdanto

1. Alumiinin ominaisuudet

2. Alumiinin käyttö

3. Raaka-aineet

4. Alumiinioksidin tuotanto

5. Alumiinin elektrolyyttinen tuotanto

6. Alumiinin jalostus

Johtopäätös

Luettelo käytetystä kirjallisuudesta

Johdanto

Sana "metallurgia" tulee kreikasta:

metalleu® - kaivan, kaivan maasta;

metallurgeo - kaivos malmia, prosessi metallit;

metallon - kaivos, metalli.

Tämä sana tarkoittaa tieteen ja teknologian alaa, joka kattaa suolistosta louhittujen malmien käsittelyn, metallien ja metalliseosten saamisen, mikä antaa niille tiettyjä ominaisuuksia.

Muinaisina aikoina, keskiajalla ja suhteellisen äskettäin, M. V. Lomonosovin aikaan asti, uskottiin, että oli 7 metallia (kulta, hopea, kupari, tina, lyijy, rauta, elohopea).

Vuonna 1814 ruotsalainen kemisti J. Berzelius ehdotti aakkosmerkkien käyttöä, joita harvoja poikkeuksia lukuun ottamatta käyttää koko maailma.

Nykyään tiede tuntee yli 80 metallia, joista suurinta osaa käytetään tekniikassa.

Maailmankäytännössä metallit jaetaan rautametalliin (rauta ja siihen perustuvat seokset) ja kaikki muut - ei-rautametallit (Non-ferrous metals, englanti; Nichtei-senmetalle, saksa) tai ei-rautametallit. Metallurgia jaetaan usein rautametalliin ja ei-rautametalliin. Tällä hetkellä rautametallien osuus kaikista maailmassa valmistetuista metallituotteista on noin 95 %.

Tekniikassa käytetään myös ehdollista luokitusta, jonka mukaan ei-rautametallit jaetaan "kevyisiin" (alumiini, magnesium), "raskaisiin" (kupari, lyijy jne.), tulenkestäviin (volframi, molybdeeni jne.). , jalometallit (kulta, platina jne.) jne.), harvinaiset metallit.

Rauta- ja ei-rautametalleilla valmistettujen tuotteiden osuus on tällä hetkellä 72-74 % valtion bruttokansantuotteesta. Voidaan väittää, että metallit XXI-luvulla. säilyvät tärkeimpinä rakennemateriaaleina, sillä niiden ominaisuudet, tuotantotehokkuus ja kulutus ovat vertaansa vailla useimmilla käyttöalueilla.

~ 800 miljoonasta tonnista kulutetusta metallista ~ 750 miljoonaa tonnia on terästä, 20-22 miljoonaa tonnia alumiinia, 8-10 miljoonaa tonnia kuparia, 5-6 miljoonaa tonnia sinkkiä, 4-5 miljoonaa tonnia lyijyä (loput -< 1 млн. т).

Nykytekniikan arvokkaimmista ja tärkeimmistä metalleista vain muutamia löytyy maankuoresta suuria määriä: alumiini (8,8 %), rauta (4,65 %), magnesium (2,1 %), titaani (0,63 %).

Kevytmetallien malmiesiintymät sisältävät yleensä alumiinia sisältäviä malmeja; alumiinin päätoimittaja ovat bauksiitit sekä aluniitit, nefeliinit ja erilaiset savet. Ei-rautametallien malmiesiintymiä ovat kuparin, lyijyn ja sinkin, koboltin, nikkelin ja antimoniesiintymät. Suurimman niistä metallivarannot ulottuvat kymmenistä satoihin miljooniin tonneihin, ja malmin tavanomainen metallipitoisuus - muutama prosentti.

Uutettujen materiaalien massa on monta kertaa suurempi kuin malmin sisältämien metallien määrä, eikä useimmissa tapauksissa ole taloudellisesti kannattavaa uuttaa suoraan hyödyllisiä komponentteja luonnonmalmeista.

Arkeologiset kaivaukset osoittavat, että ihmisen tutustuminen metalleihin juontaa juurensa meistä hyvin kaukaisilta ajoilta. Uskotaan, että ensimmäiset pronssituotteet saatiin 3 tuhatta vuotta eKr. kuparin ja tinamalmien pelkistyssulatussekoituksella. puuhiili. Paljon myöhemmin pronssia alettiin valmistaa lisäämällä tinaa ja muita metalleja (alumiinia, berylliumia, piinikkeliä jne.) kupariin. Tällä hetkellä yleisimpiä ovat alumiinipronssit (5-12 % Al), joihin on lisätty rautaa, mangaania ja nikkeliä.

Tällä hetkellä metallurginen tuotanto on yksi ensisijaisilla aloilla Kansallinen talous.

1. ALUMIININ OMINAISUUDET

Alumiinin hankki ensimmäisenä tanskalainen fyysikko H. Oersted vuonna 1825. Tämän alkuaineen nimi tulee latinan sanasta alumen, kuten alunaa kutsuttiin muinaisina aikoina ja jota käytettiin kankaiden värjäämiseen.

Alumiinilla on monia arvokkaita ominaisuuksia: pieni tiheys - noin 2,7 g / cm 3, korkea lämmönjohtavuus - noin 300 W / (m. K) ja korkea sähkönjohtavuus 13,8. 10 7 Ohm/m, hyvä sitkeys ja riittävä mekaaninen lujuus.

Alumiini muodostaa seoksia, joissa on monia alkuaineita. Alumiini on sulassa tilassa juoksevaa ja täyttää hyvin muotit, kiinteässä tilassa se on hyvin vääntynyt ja se voidaan helposti leikata, juottaa ja hitsata.

Alumiinin affiniteetti happea kohtaan on erittäin korkea. Sen hapettumisen aikana vapautuu suuri määrä lämpöä (~ 1670000 J / mol). Hienoksi jauhettu alumiini syttyy kuumennettaessa ja palaa ilmassa. Alumiini yhdistyy hapen kanssa ilmassa ja ilmakehän olosuhteissa. Tässä tapauksessa alumiini peitetään ohuella (paksuudeltaan ~ 0,0002 mm) tiheällä alumiinioksidikalvolla, joka suojaa sitä lisähapettumiselta; siksi alumiini kestää korroosiota. Alumiinin pinta suojaa hyvin tämän kalvon hapettumista vastaan myös sulassa tilassa.

Alumiinilejeeringeistä tärkeimmät ovat duralumiini ja siluminit.

Duralumiinin koostumus sisältää alumiinin lisäksi 3,4-4 % Cu, 0,5 % Mn ja 0,5 % Mg, enintään 0,8 % Fe ja 0,8 % Si ovat sallittuja. Duralumiini on hyvin muotoutunut ja omalla tavallaan mekaaniset ominaisuudet lähellä joitain teräslajeja, vaikka se on 2,7 kertaa kevyempi kuin teräs (duralumiinin tiheys on 2,85 g / cm 3).

Tämän seoksen mekaaniset ominaisuudet paranevat lämpökäsittelyn ja kylmämuodonmuutoksen jälkeen. Vetolujuus kasvaa 147-216 MPa:sta 353-412 MPa:iin ja Brinell-kovuus 490-588:sta 880-980 MPa:iin. Tässä tapauksessa lejeeringin suhteellinen venymä ei melkein muutu ja pysyy melko korkeana (18-24%).

Silumiinit ovat valettuja alumiiniseoksia piin kanssa. Niillä on hyvät valuominaisuudet ja mekaaniset ominaisuudet.

Artikkelin sisältö

ALUMIINITEOLLISUUS. Vuonna 1854 A. Deville keksi ensimmäisen käytännön menetelmän teollisuustuotanto alumiini. Tuotannon kasvu oli erityisen nopeaa toisen maailmansodan aikana ja sen jälkeen. Primaarialumiinin tuotanto (ilman Neuvostoliiton tuotantoa) oli vain 620 tuhatta tonnia vuonna 1939, mutta se kasvoi 1,9 miljoonaan tonniin vuonna 1943. Vuoteen 1956 mennessä primaarialumiinia tuotettiin 3,4 miljoonaa tonnia kaikkialla maailmassa; vuonna 1965 maailman alumiinin tuotanto oli 5,4 miljoonaa tonnia, vuonna 1980 - 16,1 miljoonaa tonnia, vuonna 1990 - 18 miljoonaa tonnia.

Alumiinin tuotanto sisältää kolme päävaihetta: malmin louhinta ja jalostus; puhtaan alumiinioksidin (alumiinioksidin) saaminen malmista; alumiinin talteenotto oksidista elektrolyysillä.

Malmin louhinta ja rikastus.

Pääasiallinen alumiinimalmi - bauksiitti - louhitaan pääasiassa louhoksissa; Suurimmat bauksiitin tuottajat ovat Australia, Guinea, Jamaika ja Brasilia. Tyypillisesti malmikerros räjäytetään työalustan muodostamiseksi jopa 20 metrin syvyydessä ja valitaan sitten. Malmin palaset murskataan ja lajitellaan seuloilla ja luokittelijoilla. Murskattu malmi rikastetaan edelleen ja jätekivi (jätteet) heitetään pois. Prosessin tässä vaiheessa on edullista käyttää pesu- ja seulontamenetelmiä, jotka hyödyntävät malmin ja jätekiven välistä tiheyseroa erottamaan ne toisistaan. Pesuvesi kuljettaa pois vähemmän tiheän jätekiven ja rikaste laskeutuu rikastuslaitoksen pohjalle.

Bayerin prosessi.

Puhtaan alumiinioksidin valmistusprosessi käsittää bauksiitin kuumentamisen kaustisella soodalla, suodatuksen, alumiinioksidihydroksidin saostamisen ja sen kalsinoinnin puhtaan alumiinioksidin eristämiseksi. Käytännössä malmiin sekoitetaan sopiva määrä kuumaa kaustista soodaa miedossa teräsautoklaavissa ja seos pumpataan höyryvaipallisten teräsastioiden sarjan läpi. Astioissa pidetään 1,4–3,5 MPa:n höyrynpainetta 40 minuutista useisiin tunteihin, kunnes alumiinioksidin siirtyminen bauksiitista natriumaluminaattiliuokseen tulistussa nesteessä on valmis. Jäähtymisen jälkeen kiinteä sakka erottuu nesteestä. Neste suodatetaan; tuloksena on ylikyllästetty puhdas aluminaattiliuos. Tämä liuos on metastabiili: aluminaatti-ioni hajoaa muodostaen alumiinihydroksidia. Edellisestä syklistä jääneen kiteisen alumiinihydroksidin lisääminen liuokseen nopeuttaa hajoamista. Kuivat alumiinihydroksidikiteet kalsinoidaan sitten veden erottamiseksi. Tuloksena oleva vedetön alumiinioksidi soveltuu käytettäväksi Hall-Heroult-prosessissa. Taloudellisista syistä teollisuus pyrkii tekemään näistä prosesseista mahdollisimman jatkuvia.

Hall-Eru elektrolyysi.

Alumiinin valmistuksen viimeinen vaihe käsittää sen elektrolyyttisen pelkistyksen Bayer-prosessissa saadusta puhtaasta alumiinioksidista. Tämä alumiinin uuttamismenetelmä perustuu siihen (Hallin ja Erun löytämä) tosiasiaan, että kun alumiinioksidia liuotetaan sulaan kryoliittiin, alumiinia vapautuu liuoksen elektrolyysin aikana. Tyypillinen Hall-Heroultin kenno on haude, jossa on sulaa kryoliittia 3NaF H AlF 3 (Na 3 AlF 6) - kaksoisnatrium- ja alumiinifluoridia, johon on liuennut 3-5 % alumiinioksidia - kelluva sulan alumiinin tyynyllä. Hiililevytulen läpi kulkevia terästankoja käytetään katodin jännitteeksi, kun taas sulaan kryoliittiin upotetut ripustetut hiilitangot toimivat anodeina. Prosessin käyttölämpötila on lähellä 950°C, mikä on paljon korkeampi kuin alumiinin sulamislämpötila. Elektrolyysikylvyn lämpötilaa säädetään muuttamalla anodien ja katodimetallivastaanottimen välistä rakoa, jolle sulaa alumiinia kerrostetaan. Kehittyneitä ohjausjärjestelmiä käytetään optimaalisen lämpötilan ja alumiinioksidipitoisuuden ylläpitämiseen nykyaikaisissa ruukuissa. Alumiinin tuotanto kuluttaa paljon sähköä, joten prosessin energiatehokkuus on suuri ongelma alumiiniteollisuudessa. Elektrodireaktiot ovat alumiinin pelkistäminen sen oksidista ja hiilen hapettuminen sen oksidiksi ja dioksidiksi anodeissa. Yksi uuni tuottaa jopa 2,2 tonnia alumiinia päivässä. Metalli tyhjennetään kerran päivässä (tai harvemmin), sitten se sulatetaan ja kaasutetaan heijastavassa säilytysuunissa ja kaadetaan muotteihin.

Uusiutuvat Soderberg-elektrodit.

Hall-Heroultin kennossa hiilianodeja kulutetaan 2,5 cm/vrk, joten uusia anodeja tarvitaan usein. Ihmisten toistuvan puuttumisen eliminoimiseksi tuotantoon kehitettiin prosessi, jossa käytettiin uusiutuvaa Soederberg-elektrodia. Soderbergin anodia muodostetaan ja sintrataan jatkuvasti tahnan pelkistyskammiossa - seoksessa, jossa on 70 % jauhettua koksia ja 30 % hartsisideainetta. Tämä seos pakataan suorakaiteen muotoiseen teräslevykuoreen, joka on avoin molemmista päistä ja sijoitettu pystysuoraan sulan kylvyn yläpuolelle uunin sisällä. Kun anodi kuluu, tahnaa lisätään kuoren ylempään aukkoon. Kun koksi-terva-seos laskeutuu ja lämpenee, se sintrautuu kovaksi hiilipatangiksi ennen kuin se saavuttaa työskentelyalueen.

alumiinin kulutus.

Noin 28 % tuotetusta alumiinista käytetään juomatölkkien, elintarvikepakkausten ja kaikenlaisten pakkausten valmistukseen. Toiset 17 % on käytössä ajoneuvoja, mukaan lukien lentokoneet, sotilasvarusteet, rautateiden henkilöautot ja autot. Noin 16 % käytetään rakennusrakenteissa. Noin 8 % käytetään suurjännitelinjoissa ja muissa sähkölaitteissa, 7 % kuluttajatuotteissa, kuten jääkaapeissa, ilmastointilaitteissa, pesukoneissa ja huonekaluissa. 6 % käytetään konepaja- ja teollisuuslaitteiden tarpeisiin. Loput kulutetusta alumiinista käytetään televisioantennien, pigmenttien ja maalien, avaruusalusten ja laivojen valmistukseen.

Saksalainen kemisti F. Wöhler sai metallisen alumiinin ensimmäisen kerran kemiallisesti vuonna 1821 (pelkistämällä alumiinikloridista metallisen kaliumin kanssa kuumennettaessa). Vuonna 1854 ranskalainen tiedemies Saint-Clair Deville ehdotti sähkökemiallista menetelmää alumiinin valmistamiseksi pelkistämällä alumiini-natriumkaksoiskloridia natriumilla.

Alumiinin tuotanto ja valmistus

Metallista alumiinia saadaan kolmessa vaiheessa:

Alumiinioksidin (Al 2 O 3) saaminen alumiinimalmeista;
Alumiinin saaminen alumiinioksidista;
alumiinin jalostus.

Alumiinioksidin hankkiminen

Noin 95 % kaikesta alumiinioksidista saadaan bauksiittimalmeista.

Bauksiitti(ranskalainen bauksiitti) (Etelä-Ranskan alueen nimen Baux mukaan) - alumiinimalmi, joka koostuu alumiinihydroksideista, raudan ja piin oksideista, alumiinioksidin ja alumiinioksidia sisältävien tulenkestävän materiaalin raaka-aineista. Alumiinioksidipitoisuus kaupallisissa bauksiiteissa vaihtelee 40 %:sta 60 %:iin ja enemmän. Sitä käytetään myös sulatteena rautameallurgiassa.

Kuva 1 - Bauksiittimalmi

Tyypillisesti bauksiitti on maanläheinen, savimainen massa, jolla voi olla nauhamainen, pisoliitti (hernemäinen) tai yhtenäinen rakenne. Normaaleissa sääolosuhteissa maasälpät (mineraalit, jotka muodostavat suurimman osan maankuoresta ja ovat alumiinisilikaatteja) hajoavat saviksi, mutta kuumassa ilmastossa ja korkeassa kosteudessa bauksiitit voivat olla niiden hajoamisen lopputuote, koska tällainen ympäristö suosii niiden poistumista. alkaleista ja piidioksidista, erityisesti syeniiteistä tai gabbrosta. Bauksiitit jalostetaan alumiiniksi vaiheittain: ensin saadaan alumiinioksidia (alumiinioksidia) ja sitten metallista alumiinia (elektrolyyttisesti kryoliitin läsnä ollessa).

Tärkeimmät bauksiittien epäpuhtaudet ovat Fe 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 . Bauksiittien pieniä epäpuhtauksia ovat: Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, harvinaiset maametallit, Cr, P, V, F, orgaaniset aineet.

Yleensä bauksiitit luokitellaan:

värin mukaan;
päämineraalien mukaan (useammin ne sekoitetaan);
iän mukaan.

Pääkriteerit alumiinimalmin ominaisuudet ovat:

Piimoduuli (Msi = Al 2 O 3 /SiO 2 (paino-%)). Mitä suurempi piimoduuli, sitä parempi laatu (Msi = 7);
Rautapitoisuus Fe 2 O 3 :na ilmaistuna. Jos Fe 2O 3 -pitoisuus on noin 18 painoprosenttia, niin bauksiittia pidetään runsaasti rautaa sisältävänä. Mitä suurempi rautapitoisuus on, sitä vaikeampaa on louhia bauksiitteja;
Rikkipitoisuus. Suuren rikkimäärän läsnäolo vaikeuttaa bauksiitin käsittelyä;
Karbonaattipitoisuus ilmaistuna CO 3 (2-) . Suuren karbonaattimäärän läsnäolo vaikeuttaa bauksiitin käsittelyä.

Bauksiitteja käytetään:

alumiinioksidin tuotannossa;
hiomamateriaalien tuotannossa;
tulenkestävien materiaalien tuotannossa;
sulatteena takkateräksen sulatukseen;
kaasujen kuivaamiseen ja öljyn puhdistamiseen rikistä;
väriaineena.

Tähän mennessä tärkeimmät bauksiitin toimittajat ovat:

Australia - siellä on myös valtavat esiintymät Fe, Au, U, Ni, Co, Cu jne. On kannattavampaa ostaa raaka-aineita Australiasta kuin jalostaa omia.
Guinea - Venäjällä on useita ostettuja paikkoja.
Keski-Amerikka: Guyana, Jamaika, Suriman.
Brasilia.

Euroopassa kaikki talletukset ovat lopussa. Bauksiitit toimitetaan Kreikasta, mutta tämä raaka-aine on huonolaatuista.

Kuva 2 - Maailman bauksiittivarat

Alla on tärkeimmät alumiinimalmien esiintymät Venäjällä.

Ensimmäinen esiintymä löydettiin vuonna 1914 Pietarin läheltä, lähellä Tikhvinin kaupunkia. Tälle kentälle rakennettiin 6 tehdasta. Suurin on Volhovin alumiinitehdas. Tähän mennessä Tikhvinskoje-kenttä on ehtynyt ja toimii pääasiassa tuontiraaka-aineilla.
Vuonna 1931 löydettiin ainutlaatuinen korkealaatuinen Severo-Uralskoje-bauksiittiesiintymä (SUBR). Se toimi perustana Uralin alumiinitehtaan (UAZ) rakentamiselle vuonna 1939. Ja Etelä-Uralin bauksiittikaivoksen (YUBR) pohjalta rakennettiin Bogoslovskyn alumiinisulatto (BAZ).
Severoonezhskoye-kenttä sijaitsee Kuolan niemimaalle johtavan tien varrella. Se on suunnitelmassa, mutta rakennusaikaa ei tiedetä.
Vislovskoen esiintymä on puhdasta kaoliittityyppistä saviesiintymää. Ei käytetä alumiinioksidille.
Timanskoye-kenttä (Komin tasavalta, Varkuta). Kanadalaiset ovat kiinnostuneita tästä alasta, joten he suunnittelevat tehtaiden rakentamista (Komi Sual on holdingyhtiö).

Alumiinioksidin saaminen bauksiittimalmeista

Koska alumiini on amfoteeristä, alumiinioksidia valmistetaan kolmella tavalla:

emäksinen,
happo;
elektrolyyttinen.

Yleisin on alkalinen menetelmä (K. I. Bayerin menetelmä, joka kehitettiin Venäjällä vuosisadan lopulla ja jota käytettiin korkealaatuisten bauksiittien käsittelyyn pienellä määrällä (jopa 5–6 %) piidioksidia). Sen jälkeen sen tekninen suorituskyky on parantunut huomattavasti. Kaavio alumiinioksidin valmistamiseksi Bayer-menetelmällä on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3 - Kaavio alumiinioksidin saamiseksi Bayer-menetelmällä

Menetelmän ydin on, että alumiiniliuokset hajoavat nopeasti, kun niihin lisätään alumiinihydroksidia, ja hajoamisesta jäljelle jäävä liuos haihdutuksen jälkeen intensiivisessä sekoitusolosuhteissa 169–170 °C:ssa voi jälleen liuottaa bauksiittien sisältämää alumiinioksidia. Tämä menetelmä koostuu seuraavista päätoimista:

1. Bauksiitin valmistus, joka koostuu sen murskaamisesta ja jauhamisesta myllyissä; myllyt toimitetaan bauksiittilla, emäksisellä alkalilla ja pienellä määrällä kalkkia, mikä parantaa Al 2 O 3:n vapautumista; saatu massa syötetään liuotusta varten;

2. Bauksiitin liuotus (äskettäin tähän asti käytetyt pyöreän muotoiset autoklaavilohkot on osittain korvattu putkimaisilla autoklaaveilla, joissa huuhtoutumista tapahtuu 230–250 °C:n (500–520 K) lämpötiloissa, mikä koostuu sen kemiallisesta hajoamisesta vuorovaikutus vesipitoisten alkalien kanssa; alumiinioksidihydraatit, kun ne ovat vuorovaikutuksessa alkalin kanssa, liukenevat natriumaluminaatin muodossa:

AlOOH+NaOH→NaAlO2+H2O

Al(OH)3 +NaOH→NaAl02 +2H20;

Si02 +2NaOH→Na2SiO3 +H2O;

liuoksessa natriumaluminaatti ja natriumsilikaatti muodostavat liukenemattoman natriumaluminosilikaatin; titaani- ja rautaoksidit siirtyvät liukenemattomaan jäännökseen antaen jäännökselle punaisen värin; tätä jäännöstä kutsutaan punamudaksi. Liukenemisen päätyttyä saatu natriumaluminaatti laimennetaan alkalin vesiliuoksella samalla, kun lämpötila lasketaan 100 °C:lla;

3. Aluminaattiliuoksen erottaminen punaliejusta, yleensä suoritetaan pesemällä erityisissä sakeutusaineissa; tämän seurauksena punaliete laskeutuu ja aluminaattiliuos valutetaan ja suodatetaan (kirkastetaan). Lietettä käytetään rajoitetuissa määrin esimerkiksi sementin lisäaineena. Riippuen bauksiitin laadusta, 0,6 - 1,0 tonnia punamutaa (kuivaa jäännöstä) putoaa 1 tonniin tuotettua alumiinioksidia;

4. Aluminaattiliuoksen hajoaminen. Se suodatetaan ja pumpataan suuriin säiliöihin sekoittimilla (hajottimilla). Alumiinihydroksidi Al(OH) 3 uutetaan ylikyllästyneestä liuoksesta jäähdytettäessä 60 °C:seen (330 K) ja jatkuvasti sekoittaen. Koska tämä prosessi etenee hitaasti ja epätasaisesti ja alumiinihydroksidikiteiden muodostumisella ja kasvulla on suuri merkitys sen jatkokäsittelyssä, hajottajiin - siemeniin lisätään suuri määrä kiinteää hydroksidia:

Na 2O Al 2O 3 + 4H2O → Al(OH)3 + 2NaOH;

5. Alumiinihydroksidin jakauma ja sen luokitus; tämä tapahtuu hydrosykloneissa ja tyhjiösuodattimissa, joissa sakka, joka sisältää 50 - 60 % Al(OH) 3 -hiukkasia, erotetaan aluminaattiliuoksesta. Merkittävä osa hydroksidista palautetaan hajoamisprosessiin siemenmateriaalina, joka jää kiertoon muuttumattomina määrinä. Jäännös vedellä pesun jälkeen menee kalsinointiin; suodos palautetaan myös kiertoon (haihduttimissa väkevöinnin jälkeen - uusien bauksiittien liuottamiseksi);

6. Alumiinihydroksidin dehydratointi (kalsinointi); se on alumiinioksidin tuotannon viimeinen toimenpide; se suoritetaan putkimaisissa pyörivissä uuneissa ja äskettäin myös uuneissa, joissa materiaali liikkuu turbulenttisesti lämpötilassa 1150 - 1300 ° C; raakaalumiinihydroksidi, joka kulkee kiertouunin läpi, kuivataan ja dehydratoidaan; kuumennettaessa seuraavat rakenteelliset muutokset tapahtuvat peräkkäin:

Al(OH)3 → AlOOH → γ-Al 2O 3 → α-Al 2O 3

200 °C - 950 °C - 1200 °C.

Lopullinen kalsinoitu alumiinioksidi sisältää 30 - 50 % α-Al2O3 (korundia), loput on γ-Al 2 O 2 .

Tällä menetelmällä uutetaan 85-87 % kaikesta tuotetusta alumiinioksidista. Tuloksena oleva alumiinioksidi on vahva kemiallinen yhdiste, jonka sulamispiste on 2050 °C.

Alumiinin saaminen elektrolyysillä

Kryoliittipohjaiseen sulatteeseen liuenneen alumiinioksidin elektrolyyttinen pelkistys suoritetaan 950–970 °C:ssa elektrolyyttikennossa. Kenno koostuu hiililohkoilla vuoratusta kylvystä, jonka pohjalle syötetään sähkövirtaa. Katodina toimivalle pohjalle vapautuva nestemäinen alumiini on raskaampaa kuin elektrolyyttisuolasula, joten se kerätään hiilipohjalle, josta se pumpataan ajoittain pois (kuva 4). Ylhäältäpäin elektrolyyttiin upotetaan hiilianodit, jotka palavat alumiinioksidista vapautuvan hapen ilmakehässä vapauttaen hiilimonoksidia (CO) tai hiilidioksidia (CO 2). Käytännössä käytetään kahdenlaisia anodeja:

itsepaistuvat Zederberg-anodit, jotka koostuvat briketteistä, niin sanotuista Zederberg-massan "leipäistä" (vähätuhkainen kivihiili, jossa on 25-35 % kivihiilitervapikeä), täytetty alumiinikuoreen; korkean lämpötilan vaikutuksesta anodimassa poltetaan (sintrataan);
poltetut tai "jatkuvat" anodit, jotka on valmistettu suurista hiililohkoista (esimerkiksi 1900 × 600 × 500 mm, paino noin 1,1 tonnia).

Kuva 4 - Elektrolysaattorin kaavio

Elektrolysaattoreiden virranvoimakkuus on 150 000 A. Ne kytketään verkkoon sarjassa, eli saadaan järjestelmä (sarja) - pitkä rivi elektrolysaattoreita.

Kylvyn käyttöjännite, joka on 4 - 5 V, on paljon korkeampi kuin jännite, jolla alumiinioksidi hajoaa, koska jännitehäviöt järjestelmän eri osissa ovat väistämättömiä käytön aikana. Raaka-aineiden ja energian tasapaino 1 tonnin alumiinia vastaanotettaessa on esitetty kuvassa 5.

Kuva 5 - Raaka-aineiden ja energian tasapaino 1 tonnin alumiinituotannossa

Reaktioastiassa alumiinioksidi muunnetaan ensin alumiinikloridiksi. Sitten tiiviisti eristetyssä kylvyssä tapahtuu AlCl 3:n elektrolyysi, joka on liuotettu KCl:n, NaCl:n sulaisiin suoloihin. Tässä prosessissa vapautuva kloori imetään pois ja syötetään kierrätykseen; alumiini kerrostuu katodille.

Tämän menetelmän edut verrattuna olemassa olevaan nestemäisen kryoliitti-alumiinioksidisulan elektrolyysiin (Al 2 O 3, Na 3 AlF 6 liuotettuna kryoliittiin) ovat: energian säästö jopa 30 %; mahdollisuus käyttää alumiinioksidia, joka ei sovellu perinteiseen elektrolyysiin (esimerkiksi Al 2 O 3, jolla on korkea piipitoisuus); kalliin kryoliitin korvaaminen halvemmilla suoloilla; fluoripäästöjen vaaran poistaminen.

Jalostetun alumiinin saaminen

Alumiinille jalostuselektrolyysi vesipitoisten suolaliuosten hajottamiseksi ei ole mahdollista. Koska kryoliitti-alumiinioksidisulan elektrolyysillä saadun teollisuusalumiinin (Al 99,5 - Al 99,8) puhdistusaste on joihinkin tarkoituksiin riittämätön, teollisuuden alumiinista tai metallijätteestä saadaan vielä puhtaampaa alumiinia (Al 99,99 R) puhdistamalla. . Tunnetuin jalostusmenetelmä on kolmikerroksinen elektrolyysi.

Puhdistus kolmikerroksisella elektrolyysillä

Teräslevyllä vuorattu tasavirralla toimiva raffinointikylpy (Kuva 6) koostuu hiiliuunista virtajohdoilla ja lämpöä eristävästä magnesiittivuorauksesta. Toisin kuin kryoliitti-alumiinioksidisulan elektrolyysissä, anodi tässä on pääsääntöisesti sulaa jalostettua metallia (alempi anodikerros). Elektrolyytti koostuu puhtaista fluorideista tai bariumkloridin ja alumiini- ja natriumfluoridien seoksesta (keskikerros). Elektrolyytissä olevasta anodikerroksesta liukeneva alumiini vapautuu elektrolyytin yläpuolelle (ylempi katodikerros). Puhdas metalli toimii katodina. Virta syötetään katodikerrokseen grafiittielektrodilla.

Kuva 6 - Kaavio elektrolyyttikennosta, jossa on etutaka alumiinin jalostukseen (Fulda - Ginzbergin mukaan)

1 - alumiinisulate; 2 – elektrolyytti; 3 - korkeataajuinen puhdistettu alumiini; 4 – grafiittikatodi; 5 - magnesiittiseinä; 6 - etutorvi; 7 - eristävä kerros; 8 - sivueristys; 9 - hiili tulisija; 10 – anodijohdin; 11 - tulisijan eristys; 12 - rautalaatikko; 13 - kansi

Kylpy toimii 750 - 800 °C:ssa, virrankulutus on 20 kWh per 1 kg puhdasta alumiinia, eli jonkin verran korkeampi kuin tavanomaisella alumiinielektrolyysillä.

Anodimetalli sisältää 25–35 % Cu; 7 - 12 % Zn; 6 - 9 % Si; jopa 5 % Fe ja pieni määrä mangaania, nikkeliä, lyijyä ja tinaa, loput (40 - 55 %) on alumiinia. Kaikki raskasmetallit ja pii jäävät anodikerrokseen jalostuksen aikana. Magnesiumin läsnäolo elektrolyytissä johtaa ei-toivottuihin muutoksiin elektrolyytin koostumuksessa tai sen voimakkaaseen kuonaan. Magnesiumin poistamiseksi magnesiumia sisältävät kuonat käsitellään juoksuttimella tai kaasumaisella kloorilla.

Jalostuksen tuloksena saadaan puhdasta alumiinia (99,99 %) ja erotustuotteita (Ziger-tuote), jotka sisältävät raskasmetalleja ja piitä ja jotka eristetään alkalisen liuoksen ja kiteisen jäännöksen muodossa. Emäksinen liuos on jätettä, ja kiinteä jäännös käytetään happamuuden vähentämiseen.

Jalostetulla alumiinilla on yleensä seuraava koostumus, %: Fe 0,0005 - 0,002; Si 0,002 - 0,005; Cu 0,0005 - 0,002; Zn 0,0005 - 0,002; Mg jälkiä; Lepää.

Jalostettu alumiini jalostetaan puolivalmiiksi tuotteeksi määritellyssä koostumuksessa tai seostetaan magnesiumilla (taulukko 1).

Taulukko 1 - Erittäin puhtaan alumiinin ja primäärialumiinin kemiallinen koostumus standardin DIN 1712, arkin 1 mukaan

		Sallitut epäpuhtaudet*, %
			mukaan lukien

* Mahdollisuuksien mukaan tavanomaisin tutkimusmenetelmin.

** Puhdas alumiini sähkötekniikkaan (alumiinijohtimet) toimitetaan primaarialumiinina 99,5, joka sisältää enintään 0,03 % (Ti + Cr + V + Mn); nimetty tässä tapauksessa E-A1, materiaalinumero 3.0256. Muuten on VDE-0202 mukainen.

Puhdistuslä ja vyöhykesulatus

Alumiinia, jonka puhtausaste on korkeampi A1 99,99 R, voidaan saada jalostamalla puhdasta tai kaupallisesti puhdasta alumiinia elektrolyysillä käyttämällä alumiinin monimutkaisia organoalumiiniyhdisteitä elektrolyyttinä. Elektrolyysi tapahtuu noin 1000°C:n lämpötilassa kiinteiden alumiinielektrodien välillä ja on periaatteessa samanlainen kuin kuparin jauhatuselektrolyysi. Elektrolyytin luonne sanelee tarpeen työskennellä ilman ilmaa ja alhaisella virrantiheydellä.

Tällaista jalostuselektrolyysiä, jota käytetään aluksi vain laboratoriomittakaavassa, tehdään jo pienessä teollisessa mittakaavassa - vuodessa tuotetaan useita tonneja metallia. Saadun metallin nimellinen puhdistusaste on 99,999 - 99,9999 %. Tämän puhtauden metallin mahdollisia käyttökohteita ovat kryogeeninen sähkötekniikka ja elektroniikka.

Sähköpinnoituksessa on mahdollista käyttää harkittua jalostusmenetelmää.

Vielä korkeampi puhtaus - nimellisesti aina A1 99,99999 asti - voidaan saavuttaa metallin myöhemmällä vyöhykesulatuksella. Kun käsitellään erittäin puhdasta alumiinia puolivalmiiksi tuotteeksi, levyksi tai langaksi, metallin alhaisen uudelleenkiteytyslämpötilan vuoksi on ryhdyttävä erityisiin varotoimiin. Jalostetun metallin merkittävä ominaisuus on sen korkea sähkönjohtavuus kryogeenisten lämpötilojen alueella.

Ominaisuudet

Alumiini on D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän kolmannen jakson kolmannen ryhmän pääalaryhmän elementti. Atominumero 13. Merkitään symbolilla Al (lat. alumiini). Kuuluu kevytmetallien ryhmään.

Yleisin metalli ja kolmanneksi yleisin kemiallinen alkuaine maankuoressa (hapen ja piin jälkeen). Maankuoren alumiinipitoisuuden prosenttiosuus vaihtelee eri tutkijoiden mukaan 7,45 - 8,14 % maankuoren massasta.

Tärkeimmät alumiinia sisältävät mineraalit ovat:

Korundi - Al 2 O 3

Diaspore (böhmiitti)-AlOOH

Spinelli - Al 2 O 3 MgO

Gibbsiitti -Al(OH)3

Kyaniitti (andalusiitti, silimoniitti) - Al 2 O 3 SiO 2

Kaoliini - Al 2 O 3 2SiO 2 2 H 2 O

Tärkeimmät alumiinimalmit ovat bauksiitit, nefeliinit, aluniitit, kaoliinit ja kyaniitit. Alumiinioksidipitoisuus kaupallisissa bauksiiteissa vaihtelee 40 %:sta 60 %:iin ja enemmän. Sitä käytetään myös sulatteena rautameallurgiassa. Suuria bauksiittiesiintymiä maassamme ovat Tihvinskoje (Leningradin alue), Severo-Uralskoje (Sverdlovskin alue), Južnouralskoje (Tšeljabinskin alue), Turgai ja Krasnooktyabrskoje (Kostanayn alue).

Fyysiset ominaisuudet

hopeanvalkoinen metalli, kevyt,

tiheys - 2,7 g / cm³,

Teknisen alumiinin sulamispiste - 658 °C, erittäin puhtaan alumiinin - 660 °C

ominaissulamislämpö - 390 kJ/kg,

kiehumispiste - 2500 °C

Brinell-kovuus - 24…32 kgf/mm²,

korkea plastisuus: tekninen - 35%, puhdas - 50%, valssattu ohueksi levyksi ja tasaiseksi kalvoksi

Youngin moduuli - 70 GPa.

Alumiinilla on korkea sähkönjohtavuus (0,0265 μOhm m) ja lämmönjohtavuus (1,24 × 10−3 W/(m K)), 65 % kuparin sähkönjohtavuudesta, ja sillä on korkea valonheijastavuus.

heikko paramagneetti

Alumiini muodostaa seoksia lähes kaikkien metallien kanssa. Seoksissa alumiini säilyttää ominaisuutensa. Alumiini on sulassa tilassa juoksevaa ja täyttää hyvin muotit, kiinteässä tilassa se on hyvin vääntynyt ja se voidaan helposti leikata, juottaa ja hitsata. Tunnetuimmat seokset kuparin ja magnesiumin (duralumiini) ja piin (silumin) kanssa

Alumiinin affiniteetti happea kohtaan on erittäin korkea. Sen hapettumisen aikana vapautuu suuri määrä lämpöä (~ 1670000 J / mol). Hienoksi jauhettu alumiini syttyy kuumennettaessa ja palaa ilmassa. Alumiini yhdistyy hapen kanssa ilmassa ja ilmakehän olosuhteissa. Tässä tapauksessa alumiini peitetään ohuella (paksuudeltaan ~ 0,0002 mm) tiheällä alumiinioksidikalvolla, joka suojaa sitä lisähapettumiselta; siksi alumiini kestää korroosiota. Tämä kalvo suojaa alumiinin pintaa hyvin hapettumista vastaan myös sulassa tilassa.

Tuotanto

Tärkein moderni alumiinin valmistusmenetelmä on elektrolyyttinen menetelmä, joka koostuu kahdesta vaiheesta. Ensimmäinen on alumiinioksidin (Al 2 O 3) tuotanto malmiraaka-aineista ja toinen on nestemäisen alumiinin tuotanto alumiinioksidista elektrolyysillä.

Bayerin menetelmä

Bayer-menetelmä - menetelmä alumiinioksidin uuttamiseksi bauksiitista - perustuu liuotukseen, jonka tarkoituksena on liuottaa bauksiitin sisältämä alumiinioksidi Al 2 O 3 välttäen jäljellä olevien bauksiittikomponenttien (SiO 2, Fe 2 O 3) siirtymistä. jne.) liuokseen. Menetelmä perustuu palautuvaan kemialliseen reaktioon:

Al 2 O 3 n H 2 O + 2NaOH \u003d Na 2 O Al 2 O 3 + (n + 1) H20

Kun reaktio etenee oikealle, alumiinioksidi natriumaluminaatin muodossa siirtyy liuokseen, ja reaktion käänteisen kulkun aikana tuloksena oleva hydratoitu Al 2 O 3 saostuu.

1. Bauksiitin valmistus liuotusta varten. Bauksiitti murskataan ja jauhetaan 0,05-0,15 mm:n fraktioiksi lisätyn alkalin ja NaOH-alkalikiertoliuoksen väliaineessa, myös vähän kalkkia lisätään huuhtoutumisen aktivoimiseksi.

2. Liuotus bauksiitti, se koostuu kemiallisesta hajoamisesta vuorovaikutuksesta alkalin vesiliuoksen kanssa; alumiinioksidihydraatit, kun ne ovat vuorovaikutuksessa alkalin kanssa, liukenevat natriumaluminaatin muodossa:

AlOOH + NaOH → NaAlO 2 + H2O

Al (OH) 3 + NaOH → NaAlO 2 + 2H 2O;

Si02 + 2NaOH → Na2Si03 + H20;

Liuoksessa natriumaluminaatti ja natriumsilikaatti muodostavat liukenemattoman natriumaluminosilikaatin; titaani- ja rautaoksidit siirtyvät liukenemattomaan jäännökseen antaen jäännökselle punaisen värin; tätä jäännöstä kutsutaan punamudaksi. Kun liukeneminen on suoritettu loppuun, saatu natriumaluminaatti laimennetaan alkalin vesiliuoksella samalla, kun lämpötila alennetaan 100 °C:lla.

Liuotus suoritetaan autoklaaveissa - paineastioissa. Tuote on autoklaaviliete, joka koostuu aluminaattiliuoksesta (sisältää Na 2 O · Al 2 O 3 ) ja lietteestä (sedimentti, johon jäljellä olevat bauksiittiepäpuhtaudet saostuvat).

3. Aluminaattiliuoksen erottaminen punaliejusta suoritetaan yleensä pesemällä erityisissä sakeuttamisaineissa; tämän seurauksena punaliete laskeutuu ja aluminaattiliuos valutetaan pois ja sitten suodatetaan (kirkastetaan) Tuloksena oleva punaliete (värjätään Fe 2 O 3 -hiukkasilla) menee kaatopaikalle, liete sisältää, %: Al 2 03 12-18, Si02 6-11, Fe203 44-50, CaO 8-13.

4. Aluminaattiliuoksen hajoaminen, jota kutsutaan myös hajoamiseksi tai kiertymiseksi, suoritetaan alumiinin siirtämiseksi liuoksesta saostumaan Al 2 O 3 ·:n muodossa. 3 H 2 O, jolle yllä oleva uuttoreaktio tarjotaan vasemmalle, kohti Al 2 O 3 ·:n muodostumista 3 H 2 O. Jotta tämä reaktio etenisi vasemmalle, on tarpeen laskea painetta (ilmakehän paineeseen), laimentaa ja jäähdyttää liuos, lisätä siihen siemeniä (pieniä alumiinihydroksidikiteitä) ja massaa riittävän suurien kiteiden saamiseksi Al 2O 3:sta 3 Sekoita H 2 O:ta 50-90 tuntia. Koska tämä prosessi on hidas ja epätasainen ja alumiinihydroksidikiteiden muodostumisella ja kasvulla on suuri merkitys sen jatkokäsittelyssä, lisätään suuri määrä kiinteää hydroksidia hajottajiin - siemeniin:

Na20Al203 + 4H20 → Al(OH)3 + 2NaOH;

5. Alumiinihydroksidikiteiden erottaminen liuoksesta ja kiteiden luokittelu koon mukaan. Hajoamisen jälkeen massa menee sakeuttajiin, joissa hydroksidi erotetaan liuoksesta. Vetyerottimissa saatu hydroksidi jaetaan fraktioon, jonka hiukkaskoko on 40-100 mikronia, ja hienoksi fraktioon (koko< 40 мкм), которую используют в качестве затравки при декомпозиции. Крупную фракцию промывают, фильтруют и направляют на кальцинацию.

6. Alumiinihydroksidin kuivaus (kalsinointi); se on alumiinioksidin tuotannon viimeinen toimenpide; se suoritetaan putkimaisissa pyörivässä uunissa ja viime aikoina myös uuneissa, joissa materiaalin pyörteinen liike lämpötila on 1150-1300 °C; raakaalumiinihydroksidi, joka kulkee kiertouunin läpi, kuivattu ja dehydratoitu, kulkee kiertouunin läpi, kuivattu ja dehydratoitu; kuumennettaessa seuraavat rakenteelliset muutokset tapahtuvat peräkkäin:

Al(OH)3 → AlOOH → γ-Al 2O → α-Al 2O 3

Lopullinen kalsinoitu alumiinioksidi sisältää 30-50 % α-Al 2 O 3 (korundia), loput on γ-Al 2 O 3 .

Alumiinioksidin uuttaminen kuvatulla Bayer-menetelmällä on noin 87 %. Tuotetaan 1 tonni alumiinioksidia, 2,0-2,5 tonnia bauksiittia, 70-90 kg NaOH, noin 120 kg kalkkia, 7-9 tonnia höyryä, 160-180 kg polttoöljyä (tavanomaisena polttoaineena) ja kulutetaan noin 280 kW.h sähköä.

Venäjän federaation opetus- ja tiedeministeriö

Liittovaltion koulutusvirasto

Magnitogorskin valtion teknillinen yliopisto

niitä. Nosova

Rautametallurgian laitos

Tiivistelmä alasta "Metallurgian historia"

METALLUGIA ALUMIINI

huomautus

Johdanto

1. Alumiinin ominaisuudet

2. Alumiinin käyttö

3. Raaka-aineet

4. Alumiinioksidin tuotanto

5. Alumiinin elektrolyyttinen tuotanto

6. Alumiinin jalostus

Johtopäätös

Luettelo käytetystä kirjallisuudesta

Johdanto

Sana "metallurgia" tulee kreikasta:

metalleu® - kaivan, kaivan maasta;

metallurgeo - kaivos malmia, prosessi metallit;

metallon - kaivos, metalli.

Tämä sana tarkoittaa tieteen ja teknologian alaa, joka kattaa suolistosta louhittujen malmien käsittelyn, metallien ja metalliseosten saamisen, mikä antaa niille tiettyjä ominaisuuksia.

Muinaisina aikoina, keskiajalla ja suhteellisen äskettäin, M. V. Lomonosovin aikaan asti, uskottiin, että oli 7 metallia (kulta, hopea, kupari, tina, lyijy, rauta, elohopea).

Vuonna 1814 ruotsalainen kemisti J. Berzelius ehdotti aakkosmerkkien käyttöä, joita harvoja poikkeuksia lukuun ottamatta käyttää koko maailma.

Nykyään tiede tuntee yli 80 metallia, joista suurinta osaa käytetään tekniikassa.

Maailmankäytännössä metallit jaetaan rautametalliin (rauta ja siihen perustuvat seokset) ja kaikki muut - ei-rautametallit (Non-ferrousmetals, englanti; Nichtei-senmetalle, saksa) tai ei-rautametallit. Metallurgia jaetaan usein rautametalliin ja ei-rautametalliin. Tällä hetkellä rautametallien osuus kaikista maailmassa valmistetuista metallituotteista on noin 95 %.

Nykytekniikan arvokkaimmista ja tärkeimmistä metalleista vain muutamia löytyy maankuoresta suuria määriä: alumiini (8,8 %), rauta (4,65 %), magnesium (2,1 %), titaani (0,63 %).

Arkeologiset kaivaukset osoittavat, että ihmisen tutustuminen metalleihin juontaa juurensa meistä hyvin kaukaisilta ajoilta. Uskotaan, että ensimmäiset pronssiesineet saatiin vuonna 3000 eaa. pelkistämällä kuparin ja tinamalmien seos hiilen kanssa. Paljon myöhemmin pronssia alettiin valmistaa lisäämällä tinaa ja muita metalleja (alumiinia, berylliumia, piinikkeliä jne.) kupariin. Tällä hetkellä yleisimpiä ovat alumiinipronssit (5-12 % Al), joihin on lisätty rautaa, mangaania ja nikkeliä.

Tällä hetkellä metallurginen tuotanto on yksi kansantalouden painopistealueista.

1. ALUMIININ OMINAISUUDET

Alumiinilejeeringeistä tärkeimmät ovat duralumiini ja siluminit.

Duralumiinin koostumus sisältää alumiinin lisäksi 3,4-4 % Cu, 0,5 % Mn ja 0,5 % Mg, enintään 0,8 % Fe ja 0,8 % Si ovat sallittuja. Duralumiini on hyvin muotoutunut ja on mekaanisilta ominaisuuksiltaan lähellä joitain teräslajeja, vaikka se on 2,7 kertaa terästä kevyempi (duralumiinin tiheys on 2,85 g / cm 3).

Silumiinit ovat valettuja alumiiniseoksia piin kanssa. Niillä on hyvät valuominaisuudet ja mekaaniset ominaisuudet.

2. ALUMIINISOVELLUKSET

Alumiinia ja seoksia käytetään laajalti monilla teollisuudenaloilla, mukaan lukien ilmailu, liikenne, metallurgia, Ruokateollisuus Alumiinista ja sen seoksista valmistetaan lentokoneiden runkoja, moottoreita, sylinterilohkoja, vaihteistoja, pumppuja ja muita osia ilmailu-, auto- ja traktoriteollisuudessa sekä kemiallisten tuotteiden varastointiastioita. Alumiinia käytetään laajalti jokapäiväisessä elämässä, elintarviketeollisuudessa, ydinvoimassa ja avaruusaluksia valmistetaan alumiinista ja sen seoksista.

Alumiinin korkean kemiallisen happiaffiniteetin vuoksi sitä käytetään metallurgiassa hapettumisenestoaineena ja myös vaikeasti talteenotettavien metallien (kalsium, litium jne.) saamiseksi ns. aluminotermisen prosessin avulla.

Maailman metallien kokonaistuotannossa alumiini on toisella sijalla raudan jälkeen. ,

3. RAAKAMATERIAALIT

Alumiinimalmit. Korkean kemiallisen aktiivisuuden vuoksi alumiinia esiintyy luonnossa vain sitoutuneessa muodossa: korundi Al 2 O 3, gibbsiitti Al 2 O 3. 3H20, böhmiitti AI203. H 2 O, kyaniitti 3Al 2 O 3, 2SiO 2, nefeliini (Na, K) 2 O. Al203. 2SiO 2, kaoliniitti Al 2 O 3, 2SiO 2. 2H 2 O ja muut. Tärkeimmät tällä hetkellä käytetyt alumiinimalmit ovat bauksiitit sekä nefeliinit ja aluniitit.

bauksiitit. Bauksiiteissa olevaa alumiinia löytyy pääasiassa alumiinihydroksidien (gibbsiitti, boehmiitti jne.), korundin ja kaoliinin muodossa. Bauksiitin kemiallinen koostumus on melko monimutkainen. Ne sisältävät usein yli 40 kemiallista alkuainetta. Alumiinioksidipitoisuus niissä on 35-60%, piidioksidi 2-20%, oksidi Fe 2 O 3 2-40%, titaanioksidi 0,01-10%. Tärkeä ominaisuus bauksiitit on niiden Al 2 O 3:n ja SiO 2:n painosuhde - ns. piimoduuli.

Maamme suuria bauksiittiesiintymiä ovat Tikhvinskoje (Leningradin alue), Severouralskoje (Sverdlovskin alue), Južnouralskoje (Tšeljabinskin alue), Turgai ja Krasnooktyabrskoje (Kostanayn alue).

Nefeliinit ovat osa nefeliinisyeniittejä ja urtiiteja. Kuolan niemimaalla sijaitsee suuri urtiittiesiintymä. Uriitin pääkomponentit ovat nefeliini ja apatiitti 3Ca 3 (PO 4) 2 . CaF2. Ne altistetaan vaahdotusrikasteelle vapauttamallaa. Apatiittirikastetta käytetään fosfaattilannoitteiden valmistukseen, kun taas nefeliinirikastetta käytetään alumiinioksidin valmistukseen. Nefeliinikonsentraatti sisältää, %: 20-30 Al203, 42-44 Si02, 13-14 Na20, 6-7 K20, 3-4 Fe203 ja 2-3 CaO.

Aluniteja ovat emäksinen alumiinisulfaatti ja kalium (tai natrium) K 2 SO 4 . AI2(SO4)3. 4 Al(OH)3. Al 2 O 3 -pitoisuus niissä on alhainen (20-22 %), mutta ne sisältävät muita arvokkaita komponentteja: rikkihappoanhydridi SO 3 (~ 20 %) ja alkali Na 2 O, K 2 O (4-5 %). Siten ne, kuten nefeliinit, ovat monimutkaisia raaka-aineita.

Muut raaka-aineet. Alumiinioksidin valmistuksessa käytetään alkalista NaOH:a, joskus kalkkikiveä CaCO 3, alumiinioksidin elektrolyysissä, kryoliitti Na 3 AlF 6 (3NaF . AlF 3) ja vähän alumiinifluoridia AlF 3 sekä CaF 2 ja MgF 2.