Технология производства алюминия. Электролитическая технология производства алюминия технология производства

Одним из направлений нашего предприятия является производство вторичного алюминиевого сплава. Сплав выпускается в виде чушек следующих видов: чушка АК5М2, АК9, АК9М2, АК12, чушка АВ87, различающиеся процентным содержанием в них примесей: магний, медь, цинк и т.п.. Вес каждой чушки составляет 16 кг ±5%. Вся продукция отвечает четким требованиям ГОСТ 1583-93. По желанию заказчика на нашем предприятии возможно производство алюминиевых сплавов с более узкими границами по химическому составу.

    Алюминий и его свойства

    Алюминий, в отличии от других металлов, содержится в глине в количестве от 40 до 60%.

    Самые богатые алюминием глины - это бокситы. Содержание алюминия в них до 70%, но любая глина содержит достаточно алюминия, чтобы заниматься извлечением из нее металла. Из 10 кг. глины, обработанной специальным образом, извлекается (минимум) 4 кг. алюминия.

    Этим способом мне в обычном городском гараже удается за 1 рабочий день произвести

    180-200 кг. металла.

    Затраты на транспортировку: перевожу глину в мешках в автомобиле Нива от карьера добычи до гаража по 500 кг.

    4 литра бензина х 17 руб.= 68 руб.

    В глину добавляется еще один обязательный компонент, стоимость которого 30 руб. за килограмм.

    Расход 1 кг. компонента на 10 кг. глины.

    10 кг. компонента х 30 руб. = 300 руб.

    Десяти килограмм компонента хватит на то, чтобы обработать сто килограмм глины.

    10кг. компонента + 100 кг. глины = 40 кг. алюминия

    1 кг. алюминия стоит 30 руб. (до 55 руб. при продаже металла на предприятия).

    40 кг. металла х 30 руб. = 1200 руб.

    1200руб. – 300руб. ( расходы) =900 руб. (чистой прибыли со 100 кг. глины).

    В день на компактном оборудовании, которое можно разместить в стандартном гараже, удается переработать 500 кг. глины

    Итого 200 кг металла- = 6000 руб. в день - компонент 50 кг ( 1500 руб.)+ бензин 68 руб.

    6000 руб- 1568 руб= 4432 руб.За полный рабочий день.

    Металлический алюминий

    Алюминий — серебристо-белый металл, обладающий хорошей электропроводностью и теплопроводностью. По электропроводности он уступает только серебру и меди. На воздухе в присутствии влаги алюминий покрывается синевато-серой пленкой, защищающей его от дальнейшего окисления. Плотность алюминия 2700 кг/м3, температура плавления 658°С. Главные природные запасы алюминия заключены в бокситах, алунитах, нефелинах и глинах. Наибольшее промышленное применение получили бокситы, которые содержат 30... 57% А1203 и пустую породу.
    Технология производства алюминия включает следующие процессы: получение чистого глинозема из руд, получение первичного алюминия электролизом глинозема, рафинирование первичного алюминия. Чистый глинозем А1203 получают из бокситов щелочным, кислотным,
    электрометаллургическим и комбинированным методами.

    Металлический алюминий получают по методу, разработанному профессором
    П. П. Федотьевым в 20-х годах XX в., — электролизом глинозема, растворенного в криолите. Электролизная ванна заключена в стальной кожух 4 (рис. 27), внутри она выложена угольными блоками 2. К подине подведены катодные шины1, и весь корпус ванны является, таким образом, .катодным устройством. Анодами служат угольные блоки 6, которые присоединены к электрододержателям 5. Через загруженную глиноземом и криолитом ванну пропускают постоянный ток силой 70...75 кА и напряжением 4...4,5 В. Шихта нагревается и расплавляется теплотой, выделяющейся при прохождении тока между анодом и катодом. Рабочая температура составляет 930...950°С. Образующийся в процессе электролиза жидкий алюминий собирается на подине ванны, откуда его выкачивают вакуум-насосом в ковш.
    Для получения 1 т алюминия расходуется до 18 5000 кВт-ч электроэнергии. Для очистки расплавленного алюминия от растворенных в нем газов и примесей его продувают в течение 10...15 мин хлором.
    После рафинирования хлором получают алюминий чистотой до 99,85%, а после дальнейшего электролитического рафинирования — чистотой до 99,99%.

    Процесс получения алюминия.

    Алюминий представляет собой пластичный и легкий металл, который имеет матово – серебристый оттенок. Широкий спектр применения данного металла в промышленности объясняется его свойствами. Дело в том, что алюминий является не только ковким и пластичным, но также способен с легкостью принять абсолютно любые формы. Высокая электропроводимость, легкость в обработке и нетоксичность лишь расширяют возможности применения металла.

    Алюминий занимает четвертое место в мире по количеству природных образований. Это означает, что данный металл не так сложно найти. Тем не менее, в чистом виде он не встречается, а лишь входит в состав каких – либо материалов. Отсюда и появляется необходимость получения алюминия искусственным путем.

    Наиболее распространен способ получения алюминия из так называемых бокситов. Кроме того, алюминий можно получить из нефелиновой руды. Здесь на помощь человеку приходит Гальваника, то есть процесс получения металла на поверхности сплава при помощи определенных химических реакций. В процессе получения алюминия, например, из нефелиновой руды, образуется и побочная продукция, которая также находит широкое применение. Среди таковой можно отметить удобрения, цементит и кальцинированную соду.

    Процесс получения алюминия включает в себя следующие этапы: извлечение из только что добытой руды глинозема, то есть оксида алюминия. Внешне данное вещество похоже на белоснежный песок или муку. Далее электролизом данное вещество преобразуют в необходимый алюминий. Что касается пропорций исходного и получаемого продукта, то одну тонну алюминия можно получить из двух тонн глинозема.

    Иногда в целях улучшения характеристик алюминия используют такой прием как Цинкование, то есть нанесение на поверхность цинка. Данный прием позволяет значительно повысить прочностные характеристики металла, увеличить его износостойкость.

    Современная металлообработка алюминия берет свое начало еще в шестнадцатом веке. Тогда свойства металла еще только изучались, поэтому обработка алюминия носила несколько научный характер. Существует также легенда, что первые изделия из алюминия были преподнесены императору Тиберию в первом веке нашей эры. Тем не менее, тогда правитель испугался того, что алюминий вытеснит драгоценные металлы и казнил мастера. В конце девятнадцатого века алюминий обретает свою популярность и начинает применяться в качестве материала столовых приборов и при изготовлении оружия. Уже тогда свойства данного металла были раскрыты и широко использовались при конструировании изделий. В те времена алюминий все же относился к дорогим металлам, поскольку его добывали лишь во Франции. Так, в конце девятнадцатого – начале двадцатого веков из алюминия чаще всего делали всевозможные предметы роскоши и ювелирные украшения. В дальнейшем в состав металла стали вводить медь, магний и марганец для увеличения прочностных характеристик. Так на свет появился дюралюминий. В 1919 году из закаленного дюралюминия был сделан первый в мире самолет. Именно так начиналось распространение алюминия и алюминиевых сплавов вокруг света. В настоящее время материал стоит гораздо дешевле и имеет самое разнообразное применение. Все же хочется сказать, что на этом развитие промышленности не останавливается и вполне возможно, что вскоре ученые поразят нас новыми сплавами на основе алюминия. Данный материал поистине можно считать незаменимым в современном мире.

    Что касается объемов выпуска продукции из алюминия, то за последний век они увеличились в триста раз и сейчас продолжают расти.

    "Экологический Содерберг"

    КрАЗ запускает новую технологию производства алюминия - "Экологический Содерберг". В этом году Красноярский алюминиевый завод приступил к внедрению в производство новой технологии. Основные цели - значительно снизить вредную нагрузку на окружающую среду и улучшить условия труда рабочих. Инновационная технология "Экологический Содерберг" внедряется в четырех корпусах КрАЗа.

    В рамках проекта будет усовершенствована конструкция электролизеров, футеровки, газоотсоса. Для производства алюминия КрАЗ будет использовать абсолютно новый вид сырья - коллоидную анодную массу. По своим показателям данная технология производства алюминия вплотную подходит к самым чистым разработкам, использующимся в отрасли. Ее применение позволит алюминиевому заводу уменьшить выбросы по тому же фтору в полтора раза. "Заводчане - тоже жители Красноярска, дышат этим воздухом и не могут ни думать об общей безопасности, не заботиться об экологии, - отметил Евгений Никитин, управляющий директор Красноярского алюминиевого завода. "Но нужно помнить, что предприятие было построено около 50 лет назад, по технологиям того времени. Для снижения экологической нагрузки РУСАЛ приступил к реализации комплексной программы экологической модернизации КрАЗа. Первый, пятилетний, этап был завершен в прошлом году. На заводе внедрена система автоматической подачи глинозема в электролизном производстве, производство переведено на технологию сухого анода. У нас полностью заменено газоочистное оборудование. Внедрением на заводе технологии "Экологический Содерберг" мы приступили к реализации второго этапа модернизации". Вопросу снижения доли ручного труда и безопасности рабочих разработчики технологии "Экологический Содерберг" также уделили особое внимание. Доля операций, на выполнение которых требуются тяжелые физические нагрузки, уменьшена более чем на 70%. Кроме этого, сейчас Инженерно-технологический центр РУСАЛа ведет разработку революционной технологии производства алюминия на базе инертного анода. При использовании таких анодов алюминиевый завод будет выделять в атмосферу исключительно кислород. Подобные разработки давно ведут ученные разных стран мира. РУСАЛ в этом проекте поддерживает правительство Российской Федерации. Компания ведет переговоры с госкорпорацией РОСНАНО по совместному финансированию проекта. Планируется, что на площадке Красноярского алюминиевого завода будет построено предприятие по производству инертных электродов мощностью 20 тысяч тонн в год.

    Процесс получения алюминия.

    Алюминий представляет собой пластичный и легкий металл, который имеет матово – серебристый оттенок. Широкий спектр применения данного металла в промышленности объясняется его свойствами. Дело в том, что алюминий является не только ковким и пластичным, но также способен с легкостью принять абсолютно любые формы. Высокая электропроводимость, легкость в обработке и нетоксичность лишь расширяют возможности применения металла.

    Алюминий занимает четвертое место в мире по количеству природных образований. Это означает, что данный металл не так сложно найти. Тем не менее, в чистом виде он не встречается, а лишь входит в состав каких – либо материалов. Отсюда и появляется необходимость получения алюминия искусственным путем.

    Наиболее распространен способ получения алюминия из так называемых бокситов. Кроме того, алюминий можно получить из нефелиновой руды. Здесь на помощь человеку приходит Гальваника, то есть процесс получения металла на поверхности сплава при помощи определенных химических реакций. В процессе получения алюминия, например, из нефелиновой руды, образуется и побочная продукция, которая также находит широкое применение. Среди таковой можно отметить удобрения, цементит и кальцинированную соду.

    Процесс получения алюминия включает в себя следующие этапы: извлечение из только что добытой руды глинозема, то есть оксида алюминия. Внешне данное вещество похоже на белоснежный песок или муку. Далее электролизом данное вещество преобразуют в необходимый алюминий. Что касается пропорций исходного и получаемого продукта, то одну тонну алюминия можно получить из двух тонн глинозема.

    Иногда в целях улучшения характеристик алюминия используют такой прием как Цинкование, то есть нанесение на поверхность цинка. Данный прием позволяет значительно повысить прочностные характеристики металла, увеличить его износостойкость.

    Современная металлообработка алюминия берет свое начало еще в шестнадцатом веке. Тогда свойства металла еще только изучались, поэтому обработка алюминия носила несколько научный характер. Существует также легенда, что первые изделия из алюминия были преподнесены императору Тиберию в первом веке нашей эры. Тем не менее, тогда правитель испугался того, что алюминий вытеснит драгоценные металлы и казнил мастера. В конце девятнадцатого века алюминий обретает свою популярность и начинает применяться в качестве материала столовых приборов и при изготовлении оружия. Уже тогда свойства данного металла были раскрыты и широко использовались при конструировании изделий. В те времена алюминий все же относился к дорогим металлам, поскольку его добывали лишь во Франции. Так, в конце девятнадцатого – начале двадцатого веков из алюминия чаще всего делали всевозможные предметы роскоши и ювелирные украшения. В дальнейшем в состав металла стали вводить медь, магний и марганец для увеличения прочностных характеристик. Так на свет появился дюралюминий. В 1919 году из закаленного дюралюминия был сделан первый в мире самолет. Именно так начиналось распространение алюминия и алюминиевых сплавов вокруг света. В настоящее время материал стоит гораздо дешевле и имеет самое разнообразное применение. Все же хочется сказать, что на этом развитие промышленности не останавливается и вполне возможно, что вскоре ученые поразят нас новыми сплавами на основе алюминия. Данный материал поистине можно считать незаменимым в современном мире.

    Переработка металлов приобретает все большую актуальность не только в России, но и во всем мире. В современных отраслях промышленности, благодаря своим практичным свойствам, широчайшее распространение получил алюминиевый сплав. Первоначально, алюминий имел необычайно высокую себестоимость. Но благодаря возможности алюминия и его сплавов подвергаться многократной переплавке, современные изделия из алюминия отличаются низкой стоимостью.

    При этом они легки, долговечны и технологичны. Способность к хорошей деформации позволяет использовать алюминий при изготовлении продукции сложных форм. Упоминая вторичный алюминиевый сплав, стоит оговориться, что в процессе многократной переплавки алюминий нисколько не теряет своих механических и физических свойств. В настоящее время алюминий применяют практически во всех сферах производства: в машиностроении и самолетостроении, производстве мебели, строительстве, изготовлении посуды, и даже производство такой мелочи как фольга не обходится без алюминия. Перечисление всех областей использования алюминиевых сплавов займет много времени, да и стоит ли это того. Ведь уже сказанного выше достаточно, чтобы сделать вывод - алюминиевый сплав незаменим в жизни современного человека. Одним из направлений нашего предприятия является производство вторичного алюминиевого сплава.

    Сплав выпускается в виде чушек следующих видов: чушка АК5М2, АК9, АК9М2, АК12, чушка АВ87, различающиеся процентным содержанием в них примесей: магний, медь, цинк и т.п.. Вес каждой чушки составляет 16 кг ±5%. Вся продукция отвечает четким требованиям ГОСТ 1583-93. По желанию заказчика на нашем предприятии возможно производство алюминиевых сплавов с более узкими границами по химическому составу. Продажа алюминия АК5М2. Алюминий АК5М2 является одним из самых распространенных алюминиевых сплавов. Такая популярность АК5М2 вполне объяснима – цена на этот сплав очень доступна. Сплав АК5М2, имеющий в своем составе сочетание алюминия, кремния и меди, прост в обработке и практичен. В качестве сырья для производства чушек АК5М2 мы используем металлический лом и отходы других сплавов, что делает стоимость сплава АК5М2 еще более привлекательной.

    Продажа алюминия АВ87. Алюминий АВ87 выпускается нашим предприятием в виде маркированных чушек. Согласно ГОСТ 1583-93. Невысокая цена на алюминий АВ87 способствует его широкому применению во многих современных отраслях производства. Наше предприятие оснащено современным технологическим оборудованием и штатом опытных рабочих, благодаря чему продукция «Профиль М» отличается высоким качеством. На нашем предприятии вторичные алюминиевые сплавы производятся в плавильных комплексах, оборудованных отражательными печами, объем которых равен 5 тоннам.

    Электролитическая технология производства алюминия

    После разработки технологии производства алюминия способом нагревания алюминиевой руды с натрием началось развитие алюминиевой промышленности. В 1856 году в Руане на заводе братьев Тисье был впервые выпущен алюминий.

    Но цена его была очень высокой – 1 кг алюминия продавался за 300 франков. В то время алюминий использовался как полудрагоценный металл для изготовления всяких безделушек. Он приобрел популярность из-за своего белого цвета и блеска.

    С годами, при совершенствовании способов добывания алюминия, он становился дешевле. И уже в середине 80-х в Англии 1 кг алюминия продавался за 30 шиллингов.

    Первый электролиз алюминия

    Химики продолжали исследования качеств металла и различных способов его производства. Еще в 1854 году Бунзен впервые получил алюминий путем электролиза расплава хлористого алюминия.

    Параллельно с ним Девилль (который до этого предложил способ добывания алюминия через нагревание его в натрием) изобрел аппарат для электролиза алюминия. Благодаря пропусканию тока через двойной хлорид алюминия и натрия на платиновом электроде образовывался алюминий. Поддерживать сплавы в расплавленном состоянии приходилось путем нагревания их извне. Так как электричество в те годы было еще очень дорогим, то такой способ производства алюминия не получил распространения до появления мощных генераторов постоянного тока.

    В 1878 году Сименс изобрел электрическую дуговую печь. Изначально она предназначалась для производства железа (где активно и использовалась), но также нашла применение в процессе добывания алюминия. Главным ее отличием было то, что для производства металла с ее использованием не нужны были икание внешние источники нагревания. Тепло производилось электрической дугой и благодаря сопротивлению шихты (измельченная руда) при прохождении через нее тока.

    Таким образом к концу XIX столетия основные принципы электролиза алюминия были изучены и теперь нужно было разработать технологический процесс. В 1885 году француз Эру и американец Холл независимо друг от друга предложили новые технологии производства алюминия, которые дали толчок развитию алюминиевой промышленности.

    Технологический процесс производства алюминия

    Технологический процесс производства алюминия включает три основных этапа:

    1. Создание глинозема из алюминиевых руд; 2. Создание из глинозема алюминия; 3. Процесс рафинирования алюминия.

    И при этом необходимо использование такого оборудования:

    оборудование для системы центральной раздачи глинозема; электролизер; катодная ошиновка; установки сухой газоочистки; монтажные, технологические и литейные краны; аспирационные установки; оборудование литейного цеха; оборудование анодно-монтажного цеха; металлоконструкции производственных корпусов.

    Создание глинозема из руд - этап производства алюминия

    Глинозем можно получить тремя методами: кислотным, щелочным и электролитическим. Самым популярным является щелочной метод. Суть метода заключается в том, что алюминиевые растворы очень быстро начинают разлагаться при введении гидроокиси алюминия, а раствор, который остался от разложения после выпаривания при интенсивном перемешивании при температуре 170 С, может снова растворить глинозем, который содержится в бокситах. Данный способ имеет такие главные стадии:

    1. Подготовка боксита, которая подразумевает его дробление и измельчение в специальных мельницах. В мельницы отправляют едкую щелочь, боксит и немного извести. Пульпу, которая получилась, направляют на выщелачивание.

    2. Выщелачивания боксита подразумевает его химическое разложение от соединения с водным раствором щелочи. При этом гидраты окиси алюминия при соединении со щелочью в раствор переходят в форме алюмината натрия, а кремнезем, который содержится в боксите, соединяясь со щелочью, в раствор переходит в форме силиката натрия. В растворе эти соединения: алюминат натрия и силикат натрия формируют нерастворимый натриевый алюмосиликат. В этот остаток переходят окислы железа и титана, которые предают остатку красный оттенок. Такой остаток – это красный шлам. Когда растворение полученного алюмината натрия завершается, его разводят водным раствором щелочи при понижении температуры до 100°С.

    3. Отделение красного шлама и алюминатного раствора друг от друга происходит благодаря промывке в сгустителях. После чего красный шлам оседает, а оставшийся алюминатный раствор фильтруют.

    4. Разложение алюминатного раствора. Его фильтруют и отправляют в крупные емкости с мешалками. Из данного раствора при охлаждении до 60°С и перемешивании постоянном выделяется гидроокись алюминия. Из-за того что процесс протекает неравномерно и очень медленно, а рост кристаллов гидроокиси алюминия очень важен при дальнейшей обработке, то в эти емкости с мешалками — декомпозеры ещё добавляют много твердой гидроокиси.

    5. Получение гидроокиси алюминия осуществляется в вакуум-фильтрах и гидроциклонах. Большую часть гидроокиси как затравочный материал возвращают к процедуре декомпозиции. После водной промывки остаток отправляется на кальцинацию; и фильтрат тоже возвращается в процесс.

    6. Обезвоживание гидроокиси алюминия — завершающая стадия производства глинозема. Она проходит в трубчатых, постоянно вращающихся печах. Сырая гидроокись алюминия, когда проходит через печь, полностью высушивается и обезвоживается.

    Создание из глинозема алюминия при производстве также проходит в несколько этапов.

    1. Электролиз окиси алюминия происходит при температуре в электролизере — 970°С. Электролизер имеет футерованную углеродистыми блоками ванну, к которой подключается электрический ток. Выделившийся жидкий алюминий собирается на угольном основании, и оттуда его регулярно откачивают. В электролит сверху погружены угольные аноды, сгорающие в атмосфере кислорода, который выделяется из окиси алюминия, и при этом выделяетс я окись или двуокись углерода.

    2.Электролиз хлорида алюминия осуществляется путем превращения окиси алюминия в реакционном сосуде в хлорид алюминия. После чего в изолированной ванне осуществляется электролиз хлорида алюминия. Хлор, который при этом выделился, отсасывается и направляется для вторичного использования. А алюминий выпадает в осадок на катоде.

    3.Восстановление марганцем хлорида алюминия, при этом освобождается алюминий. За счет управляемой конденсации выделяются загрязнения, связанные с хлором, из потока хлорида марганца. Когда происходит освобождение хлора, хлорид марганца превращается в окись марганца, которая потом восстанавливается до состояния марганца, который пригоден к вторичному использованию.

    Процесс рафинирования алюминия при производстве алюминия

    Рафинирующий электролиз с разложением водных солевых растворов для алюминия невозможен. Так как степень очистки промышленного алюминия, который получен путем электролиза криолитоглиноземного расплава, для некоторых целей будет недостаточна, то из отходов металла и промышленного алюминия благодаря рафинированию получают алюминий еще более чистый. Самым распространённым методом рафинирования является трехслойный электролиз.

    Алюминий применяется в изготовлении взрывчатых веществ (алюмотол, аммонал). Широко используются разнообразные соединения алюминия. Производство и потребление алюминия постоянно растет, сильно опережая по темпам роста производство меди, стали, цинка, свинца.

    Похожие товары

    Изображение
    Технология производства еврозаборов с суточной выдержкой в пластиковых формах. Еврозаборы - преимущества и особенности
    В процессе приготовления смеси все компоненты в определенной последовательности и в определенных пропорциях закладываются в бетоносмесители и тщательно перемешиваются с постепенным добавлением воды.

    Преимущества еврозаборов
    Современные сборные декоративные заборы из железобетонных плит и опорных столбов имеют ряд преимуществ

    в сравнении с заборами из других материалов:
    Отзывы :0шт.
    Рекламное производство и его технологии. Рекламное агентство и его особенности
    Как известно, изготовление сувенирной продукции невозможно без качественного нанесения изображения. Именно поэтому для брендирования у нас используются различные методы нанесения, которые позволяют максимально воплотить разработанный художником-диза

    Медийное агентство
    Отзывы :0шт.
    Искусственный прочный литьевой мрамор, технология производства. Литьевой камень (или литьевой мрамор, полимербетон)
    Литьевой мрамор (искусственный мрамор, полимербетон) — это композитный материал, состоящий из смеси отвержденной полиэфирной смолы и минерального наполнителя (кварцевый песок, мраморная крошка и т. д.).

    Применение литьевого мрамора
    Применение литьевого мрамора в современных интерьерахВ современных интерьерах очень популярным стало применение литьевого мрамора, который является композитным...
    Отзывы :0шт.
    Что такое керамзитоблок и какова технология производства керамзитоблоков.
    Керамзитобетонные блоки производятся методом полусухого вибропрессования (специальные вибрирующие формы особенно плотно спрессовывают, "сцепляют" начинку блока - цемент, воду и включения керамзита). Керамзитобетонные блоки по своим физико-механическим свойствам соответствуют требованиям ГОСТ 6133-99 "Камни бетонные стеновые.
    Что такое керамзитоблок?
    Керамзитоблоки – это бетонный камень,...
    Отзывы :0шт.
    Технологии производства: декоративный бетон
    В конце прошлого века к природному камню добавился камень искусственный, полученный из архитектурно-строительного бетона. Спектр этих материалов весьма широк: это стеновые (несущие) блоки, самонесущие лицевые кирпичи, облицовочные фасадные или интерьерные плитки, брусчатка, элементы декора и малые архитектурные формы. Их роднят внешний вид и внутренний композиционный состав. По лицевой...
    Отзывы :0шт.