Alyuminiy sanoatining rivojlanish tarixi

Kriolit-alyuminiy eritmalarini elektroliz qilish asoslari
Kriolit-alyuminiy eritmalarini elektroliz qilish alyuminiy olishning asosiy usuli hisoblanadi, ammo ba'zilari alyuminiy qotishmalari elektrotermik jarayon natijasida hosil bo'ladi.
Birinchi sanoat elektrolizatorlari 0,6 kA gacha bo'lgan oqimlar uchun edi va keyingi 100 yil ichida u 300 kA gacha ko'tarildi. Biroq, bu ishlab chiqarish jarayonining asoslariga sezilarli o'zgarishlar olib kelmadi.
Asosiy qurilma elektrolizator hisoblanadi. Elektrolit alyuminiy ftoridning ozgina ko'p bo'lgan kriolit eritmasi bo'lib, unda alumina eritiladi. Jarayon aluminaning o'zgaruvchan konsentratsiyasida taxminan 1 dan 8% gacha (og'irlik) amalga oshiriladi. Yuqoridan, uglerod anodi vannaga tushiriladi, qisman elektrolitga botiriladi. Qurbonlik anodlarining ikkita asosiy turi mavjud: o'z-o'zidan pishirilgan va oldindan pishirilgan. Birinchisi to'ldiruvchi koks va bog'lovchi, pitch aralashmasidan tashkil topgan anod massasini qovurish uchun elektroliz issiqligidan foydalanadi. Pishirilgan anodlar koks va qatron biriktiruvchining oldindan pishirilgan aralashmasidir. Anod massasi va pishirilgan anodlarni ishlab chiqarish texnologiyasi adabiyotda batafsil tavsiflangan.
Alyuminiy oksididan alyuminiy ishlab chiqarish sxemasi.
Elektroliz haroratida (950-960℃) eritilgan alyuminiy elektrolitdan og'irroq va elektrolizatorning pastki qismida joylashgan. Kriolit-alyuminiy eritmalari juda agressiv bo'lib, ular uglerodli va ba'zi yangi materiallar bilan qarshilik ko'rsatishi mumkin. Ulardan elektrolizatorning ichki qoplamasi tayyorlanadi.
Konvertatsiya qilish uchun o'zgaruvchan tok doimiyga aylanadi zamonaviy zavodlar 850V kuchlanishli va konvertatsiya qilish nisbati 98,5% bo'lgan yarimo'tkazgichli rektifikatorlar kremniy konvertor podstansiyasiga (KPP) o'rnatiladi. Bitta rektifikator birligi 63 kA gacha bo'lgan oqim beradi. Bunday birliklarning soni kerakli oqim kuchiga bog'liq, chunki ularning barchasi parallel ravishda ulangan.
Elektrolizatorda sodir bo'ladigan jarayon elektrolitda erigan aluminaning elektrolitik parchalanishidan iborat. Alyuminiy suyuq alyuminiy katodda chiqariladi, u vaqti-vaqti bilan vakuumli po'choq yordamida quyiladi va quyish uchun quyish bo'limiga yoki aralashtirgichga yuboriladi, bu erda metallning keyingi maqsadiga qarab, kremniy, magniy, marganets, mis bilan qotishmalar olinadi. tayyorlanadi yoki tozalash amalga oshiriladi. Anodda uglerod ajralib chiqqan kislorod bilan oksidlanadi. Egzoz anod gazi CO₂ va CO ning aralashmasidir.
Elektrolizatorlar odatda chiqindi gazlarni olib tashlaydigan boshpanalar va tozalash tizimi bilan jihozlangan. Bu zararli moddalarning atmosferaga chiqishini kamaytiradi. Texnologik jarayon fanatlar yordamida kollektorga gazning so'rilishini ta'minlash uchun boshpanani germetik tarzda yopishni talab qiladi. Elektrolizatorlardan chiqarilgan gazlar tarkibida karbonat angidrid (uglerod oksidining katta qismi elektrolitlar ustida yoki gaz yig'ish qo'ng'irog'idan keyin maxsus yondirgichlarda yondiriladi), azot, kislorod, gazsimon va qattiq ftoridlar, alyuminiy oksidi chang zarralari ustunlik qiladi. Ularni olib tashlash va jarayonga qaytarish uchun turli xil texnologik sxemalar qo'llaniladi.
Zamonaviy elektrolizatorlar 10-30 minut yuklash davriga ega avtomatik alumina ta'minot tizimi (AAF) bilan jihozlangan.
Elektrolizatorda sodir bo'ladigan umumiy reaksiya tenglama bilan ifodalanishi mumkin
Shunday qilib, nazariy jihatdan alumina va anodli uglerod elektroliz jarayoni uchun, shuningdek, nafaqat elektrolitik jarayonni amalga oshirish uchun zarur bo'lgan elektr quvvati - aluminaning parchalanishi, balki yuqori ish haroratini saqlab turish uchun ham iste'mol qilinadi. Amalda ma'lum miqdorda ftorid tuzlari ham iste'mol qilinadi, ular bug'lanadi va astarga singib ketadi. 1 tonna alyuminiy olish uchun sizga kerak bo'ladi:
Alyuminiy ishlab chiqarish energiyani ko'p talab qiladigan jarayonlardan biridir, shuning uchun alyuminiy eritish zavodlari energiya manbalariga yaqin qurilgan.
Elektroliz uchun etkazib beriladigan barcha materiallar alyuminiydan (temir, kremniy, mis va boshqalar) elektropozitiv bo'lgan minimal miqdordagi aralashmalarga ega bo'lishi kerak, chunki bu aralashmalar elektroliz paytida deyarli butunlay metallga o'tadi.