Слайд 2Из истории алюминиевого производства
1825 г – Эрстед – выделение алюминия химическим
путём
Al2O3 + C + Cl2 → AlCl3
AlCl3 + K (Hg) → Al + Hg + KCl
Слайд 3Из истории алюминиевого производства
1855 г – Сент-Клер Девиль – усовершенствование технологии
получения алюминия химическим путём
Al2O3 + C + Cl2 → AlCl3
AlCl3 + NaCl + Na → Al + NaCl
Слайд 4Из истории алюминиевого производства
1886 г – Ч. Холл (США) и П.
Эру (Франция) – электролитический способ получения алюминия - электролиз криолитно-глинозёмного расплава: 6-8% Al2O3, 92-94% Na3AlF6
Слайд 5Из истории алюминиевого производства
конец 20-х гг – строительство Тихвинского бокситового рудника
1929 г. – первые опыты по производству алюминия на заводе «Красный Выборжец» (Ленинград)
1932 г. – пуск Волховского алюмини -евого завода (мощн. 6 тыс. т/год )
1933 г – пуск Днепровского алюминиевого завода (15 тыс. т/год)
Слайд 6Алюминиевые компании России
1996 г - "Сибирский алюминий" ("Саянский алюминиевый завод","Самарский металлургический
завод","Саянская фольга", "Дмитровский опытно-экспериментальный завод алюминиевой консервной ленты", "Николаевский глиноземный завод" и завод по производству алюминиевых банок для напитков "Ростар«) – О. Дерипаска
Слайд 7Алюминиевые компании России
2000 г - "Сибнефть" приобрела акции "Красноярского алюминиевого завода"
(66,13% акций), "Братского алюминиевого завода" (98,35%), "Новокузнецкого алюминиевого завода" (66,0%), "Ачинского глиноземного комбината" (54,09%)
Слайд 8Алюминиевые компании России
2001 г - "Русский алюминий" (в состав компании
также входят "Белокалитвенское металлургическое производственное объединение", глиноземный завод CEMTRADE (Орадия, Румыния), СП "Арменал" (Ереван, Армения), "Компания бокситов Киндии" (Гвинея) – О. Дерипаска.
Слайд 9Алюминиевые компании России
1996 г - «СУАЛ-Холдинг» (Северо-уральский и Южно-уральский бокситовые рудники,
"Боксит Тимана”, Богословский, Иркутский, Уральский и Кандалакшский алюминиевые заводы, Каменск-уральский металлургический завод, Кирсинский и Иркутский кабельные заводы, МИХАЛЮМ,"СУАЛ-Порошковая металлур- гия", "Черемшанский кварцитовый рудник", Полевской криолитовый, СУАЛ-Кремний-Урал, "Демидовский завод", Юргинский абразивный завод, ЗАО "Кремний"
Слайд 14Сырьё для производства алюминия
Состав современного электролита:
75-90% Na3AlF6
5-12% AlF3
2-10%
CaF2
1-10% Al2O3
криолитовое отношение NaF:AlF3= 2,2-2,85
Слайд 15Сырьё для производства алюминия
Криолит Na3AlF6, Tпл.= 10110 С
«Криолит технический», ГОСТ 10561-80
содержит также хиолит – Na5Al3F14
AlF3(раствор) + NaF(раствор) → Na3AlF6
Al(OH)3 + Na2CO3 + NH4F →
Na3AlF6 + NH3 + H2O + CO2
Al(OH)3 + Na2CO3 + HF → Na3AlF6 + H2O + CO2
Слайд 16Сырьё для производства алюминия
AlF3
Получение
Al(OH)3 + HF → AlF3. 3 H2O
+ H2O
Al(OH)3+H2SiF6+H2O →AlF3.3H2O+SiO2 .nH2O
Al(OH)3 + NH4F →(NH4)3AlF6 →
→ AlF3 + NH3 + (NH4)3AlF4 →
→ AlF3 + NH3
450-5500C
4500C
Слайд 17Сырьё для производства алюминия
α-Al2O3 -глинозём, Tпл.= 20440 С
Получают из
бокситов,
нефелинов,
алунитов
Слайд 18Сырьё для производства глинозёма
Боксит - смесь гидроксидов алюминия: диаспора и бемита
AlOOH и гиббсита (гидраргиллита) Al(OH)3;
32-60% Al2O3
Месторождения – Австралия, Бразлия, Гвинея, Ямайка,
Югославия, Греция, Россия
Слайд 19Сырьё для производства глинозёма
Алунит (квасцовый камень) –
(Na,K)2.SO4.Al2(SO4)3
Месторождения – Россия,
Италия, Чехия
Слайд 21Получение глинозёма
Al2O3 : SiO2 > 6-7 – способ Байера (мокрый щелочной)
Al(OH)3
+ NaOH ([Na3Al(OH)6] ) → [Na3Al(OH)6] → Al(OH)3 → Al2O3
225-2300C, автоклав
разбавление
12000C
Слайд 22Получение глинозёма
Al2O3 : SiO2 < 6-7 – сухой щелочной способ –
спекание с известью и содой при 1250-13000 C с последующим водным выщелачиванием (см. нефелины)
Слайд 23Электролизная ванна
1
2
4
+
3
1- футеровка огнеупорными кирпичами, угольными плитами,
2 - катод из
угольных блоков со стальными стержнями,
3 – анод, 4 – костыли (железо)
-
Слайд 24Процессы в расплаве
Na3[AlF6] 3 Na+ + 2
F- + AlF4-
AlF4- AlF3 + F-
AlF3 AlF2+ + F-
AlF2+ AlF2+ + F-
AlF2+ Al3+ + F-
Al2O3 AlO+ + AlO2-
AlO2- Al3+ + 2 O2-
AlO+ Al3+ + O2-
Катод: Al3+ + 3 e Al0
Анод: 2 O2- - 4 e O2
диссоциация
AlF4-
диссоциация
Al2O3
Слайд 25Параметры электролиза
Плотность тока
на аноде j = 0,7-0,9 А/см2
на катоде j
= 0,4-0,5 А/см2
Сила тока I = 100-250 кА
Напряжение U = 4,2 – 4,5 В
Производительность ванны – 550 – 1200 кг/сут
Слайд 26Стадии процесса
Засыпка глинозёма
(< 1-1,6 % - резкий рост напряжения)
Слайд 30Затраты сырья и энергии
На 1 т алюминия:
1,92 т глинозёма
0,065 т криолита
0,035
т фторида алюминия
0,6 т анодной массы
1700 кВт/ч электроэнергии (постоянный ток)
Слайд 31Отходы алюминиевого производства
твёрдые
футеровка (~40% С, ~50% F, Al, Si) – уголь
выделяют флотацией;
шлам «мокрой» газоочистки – не перерабатывается
осадки, анодные корки рафинирования алюминия (Ba, Fe, Cu, Mn, Si, Al, Na, F, Cl) – получение сплавов
Слайд 32Отходы алюминиевого производства
газообразные выбросы
HF, COx, SO3, ПСЖ – продукты сжигания углерода,
CF4, C2F6
Улавливается 65% выбросов - 50% - над ванной, 15% - под «фонарём»
Слайд 33Очистка газообразных выбросов
«Мокрая» газоочистка
NaHCO3 + CO2 + SO3 + HF
NaF + Na2SO4
«Сухая» газоочистка – адсорбция на глинозёме