Alyuminiy sanoatining rivojlanish tarixi

Alyuminiy ishlab chiqarish markazlari
Alyuminiy iste'moli bo'yicha Xitoy ikkinchi o'rindagi AQShni va uchinchi o'rindagi Germaniyani ancha ortda qoldirib, birinchi o'rinni egallaydi.
Xitoy ham alyuminiy ishlab chiqarish mamlakati bo'lib, bu sohada katta farq bilan yetakchilik qilmoqda.
Birinchi oʻnlikka Xitoydan tashqari Rossiya, Kanada, BAA, Hindiston, AQSh, Avstraliya, Norvegiya, Braziliya va Bahrayn kiradi.
Rossiyada alyuminiy oksidi va alyuminiy ishlab chiqarish monopoliyasi yiliga 4 million tonnagacha alyuminiy ishlab chiqaradi va yetmishta mamlakatga mahsulot eksport qiladi va besh qit'ada o'n etti mamlakatda mavjud.
Amerikaning Alcoa kompaniyasi Rossiyadagi ikkita metallurgiya zavodiga ega.
Xitoyning eng yirik alyuminiy ishlab chiqaruvchisi Chalco hisoblanadi. Xorijiy raqobatchilardan farqli o'laroq, uning barcha aktivlari o'z vatanida jamlangan.
Norvegiyaning Norsk Hydro kompaniyasining Hydro Aluminium bo'limi Norvegiya, Germaniya, Slovakiya, Kanada va Avstraliyadagi alyuminiy eritish zavodlariga ega.
Avstraliyaning BHP Billiton kompaniyasi Avstraliya, Janubiy Afrika va Janubiy Amerikada alyuminiy ishlab chiqarishga ega.
Alba (Aluminium Bahrain B. S. C.) Bahraynda joylashgan - ehtimol eng katta ishlab chiqarish. Ushbu ishlab chiqaruvchining alyuminiyi dunyoda ishlab chiqarilgan "qanotli" metallning umumiy hajmining 2% dan ortig'ini tashkil qiladi.
Xulosa qilib aytganda, alyuminiyning asosiy ishlab chiqaruvchilari deb aytishimiz mumkin xalqaro kompaniyalar boksit zahiralariga ega. Va nihoyatda energiya talab qiladigan jarayonning o'zi alyuminiy rudalaridan alyuminiy oksidi olish, kriolit, uglerod anod massasi va uglerod anodi, katod, astar materiallarini o'z ichiga olgan ftorid tuzlarini ishlab chiqarish va sof metallni haqiqiy elektrolitik ishlab chiqarishdan iborat. alyuminiy metallurgiyasining asosiy komponenti.
Alyuminiyni ELEKTROLITIK ISHLAB CHIQARISH
Alyuminiy eritilgan elektrolizda erigan alyuminiy oksidini elektroliz qilish yo'li bilan olinadi, uning asosiy komponenti kriolitdir. Sof kriolit Na₃AlF₆ (3NaF . AlF₃)da NaF: AlF₃ nisbati 3 ga teng, elektr energiyasini tejash uchun elektroliz jarayonida bu nisbat 2,6-2,8 oralig'ida bo'lishi kerak, shuning uchun alyuminiy ftorid AlF₃ qo'shiladi. kriolitga. Bundan tashqari, erish nuqtasini pasaytirish uchun elektrolitga ozgina CaF₂, MgF₂ va ba'zan NaCl qo'shiladi. Sanoat elektrolitidagi asosiy komponentlarning miqdori quyidagi chegaralarda, %: Na₃AlF₆ 75-90; AlF₃ 5-12; MgF₂ 2-5; CaF₂ 2-4; Al₂O₃ 2-10.
Elektroliz vannasi yoki elektroliz amalga oshiriladigan hujayra rejada to'rtburchaklar shaklga ega. G'ilofdan po'lat plitalar vannaning devorlarini qoplaydi va katta vannalarda u pastki qism bilan amalga oshiriladi. Ichkarida shamot qatlami bor, keyin devorlari ko'mir plitalari bilan qoplangan, pastki qismi esa o'choqli ko'mir bloklari bilan yaratilgan. 0,5-0,6 m chuqurlikdagi vanna elektrolit va uning ostida suyuq alyuminiy qatlami bilan to'ldiriladi.
Uglerod anodi po'lat novdalarga osilgan bo'lib, uning pastki uchi elektrolitga botiriladi, oqim shinalardan novdalar orqali anodga beriladi.
Hujayraning kuchi, unga berilgan oqimning kuchi bilan belgilanadi, past quvvatli vannalar uchun 30 kA dan yuqori quvvatli vannalar uchun 250 kA gacha o'zgaradi.
Oldindan pishirilgan anodli elektroliz vannalari ikki qatorda joylashgan bir nechta uglerod yoki grafit bloklaridan tashkil topgan anod majmuasiga ega. Har bir blokda rodga ulangan to'rtta po'lat nipel mavjud; bu qurilma oqimni ta'minlash va jihozni to'xtatib turish uchun xizmat qiladi. Kuygan bloklar yangilari bilan almashtiriladi. Vannaning tepasida gazni qayta tiklash qutisi mavjud.
Pishirilgan anodlardan foydalanish vannalarning birlik sig'imini oshirishga va o'z-o'zidan pishiriladigan elektron pitchini kokslash jarayonida hosil bo'ladigan zararli kanserogen moddalarning chiqarilishini sezilarli darajada kamaytirishga imkon berdi.
Elektron vannalar ustaxonada ketma-ket joylashtirilgan - ketma-ket bir necha o'nlab vannalar.
Elektroliz 4-4,3 V kuchlanishda va ta'kidlanganidek, 0,65-1,0 A / sm 2 ga teng anod orqali o'tadigan o'ziga xos oqim zichligida amalga oshiriladi. Vannadagi elektrolitlar qatlamining qalinligi 150-250 ga teng. mm. Vannaning harorati elektrolitlar orqali to'g'ridan-to'g'ri oqim o'tishi paytida chiqarilgan issiqlik tufayli 950-970℃ oralig'ida saqlanadi. Bunday haroratlar anod ostida sodir bo'ladi va havo bilan chegarada qotib qolgan elektrolitlar qobig'i va vannaning devorlari yaqinida qotib qolgan elektrolit qatlami (sharf) hosil bo'ladi.
Kerakli harorat vannalar, ya'ni elektrolitlar qatlamida kerakli issiqlik miqdorini chiqarish elektrolitlar qatlamining ma'lum bir elektr qarshiligida ta'minlanadi. Bunday elektr qarshilikka elektrolitlar tarkibini va uning o'tkazuvchan qatlamining qalinligini belgilangan chegaralarda, ya'ni anod va suyuq alyuminiy qatlami orasidagi masofani 40-60 mm ichida saqlash orqali erishiladi.
Katod va anodga kuchlanish berilganda suyuq elektrolitning tarkibiy qismlari elektrolitik dissotsiatsiyaga uchraydi va eritma ko'p sonli kationlar va anionlardan iborat. Elektrolitning tarkibi shunday tanlanadiki, elektrodlardagi tushirish potentsiallari qiymatlariga muvofiq, elektrolitda Al₂O₃ ning dissotsiatsiyasi paytida hosil bo'ladigan faqat Al³⁺ kationlari va O^2-anionlari bo'ladi.
Katodda chiqarilgan alyuminiy vannaning pastki qismida elektrolitlar qatlami ostida to'planadi. CO va CO₂ gazlarining hosil bo'lishi bilan anodda chiqariladi, ya'ni anodning pastki qismi oksidlanadi va shuning uchun anod vaqti-vaqti bilan tushiriladi. CO va CO₂ gazlari anodlar ostidan yon sirtlari bo'ylab chiqadi, ular tarkibida elektrolitlar va alumina changidan ajralib chiqadigan zaharli ftorid birikmalari mavjud; bu gazlar ushlanib, chang va ftor birikmalaridan tozalanadi.
Jarayon davomida alumina vaqti-vaqti bilan vannalarga yuklanadi; tuzatuvchi qo'shimchalarni kiritish orqali elektrolitlar tarkibini nazorat qilish; regulyatorlar yordamida anodlar va suyuq alyuminiy orasidagi optimal masofa saqlanadi. Alumina vannalarga yuqoridan yuklanadi, buning uchun vannalar bo'ylab harakatlanadigan mashinalar yordamida sinterlangan elektrolitlar qobig'i kesiladi.
Suyuq alyuminiy vannalardan kuniga bir marta yoki 2-3 kundan keyin vakuumli chelaklar yordamida chiqariladi. Vakuumli chelak 1,5-5 tonna alyuminiyni o'z ichiga olgan chamot bilan qoplangan idish bo'lib, unda ~ 70 kPa vakuum hosil bo'ladi. Choyshab nayiga ulangan qabul qilish trubkasi yuqoridan suyuq alyuminiy qatlamiga botiriladi va cho'milish ichiga so'riladi.
Chiqarilgan anod gazlari birinchi navbatda CO va smola sublimlari yondiriladigan yondirgichlarga, so'ngra chang va ftorid birikmalarini ushlaydigan gaz tozalashga yo'naltiriladi.
Zamonaviy elektroliz vannalarining mahsuldorligi kuniga 500-1200 kg alyuminiy. 1 t alyuminiy olish uchun ~ 1,95 t alyuminiy oksidi, ~ 25 kg kriolit, 25 kg alyuminiy ftorid, 0,5-0,6 t anod massasi, 14-16 MVt soat elektr energiyasi sarflanadi. ,
Elektroliz vannalaridan olingan alyuminiy xom alyuminiy deb ataladi. U tarkibida metall va metall bo'lmagan aralashmalar, shuningdek gazlar (vodorod, kislorod, azot, karbon oksidi, oltingugurt dioksidi) mavjud. Metall bo'lmagan aralashmalar - bu mexanik singdirilgan alyuminiy oksidi zarralari, elektrolitlar, qoplama zarralari va boshqalar.
Mexanik ushlangan aralashmalardan, erigan gazlardan, shuningdek Na, Ca va Mg dan tozalash uchun alyuminiy xlorlanadi. Buning uchun vakuumli chelakka trubka kiritiladi, u orqali 10-15 daqiqa davomida gazsimon xlor beriladi va gazning metall bilan aloqa yuzasini oshirish uchun trubkaning uchiga g'ovakli keramik tiqinlar biriktiriladi; gaz oqimining kichik pufakchalarga maydalanishini ta'minlash. Xlor alyuminiy bilan kuchli reaksiyaga kirishib, alyuminiy xlorid AlCl₃ ni hosil qiladi. Alyuminiy xlorid bug'lari metall qatlam orqali ko'tariladi va ular bilan birga to'xtatilgan metall bo'lmagan aralashmalar, gazlarning bir qismi va hosil bo'lgan Na, Ca, Mg va H₂ xloridlar suzadi.
Keyinchalik, alyuminiy elektr aralashtirgichli pechlarga yoki reverberli pechlarga quyiladi, u erda 30-45 daqiqa davomida qoladi. Ushbu operatsiyaning maqsadi metall bo'lmagan va gazsimon qo'shimchalardan qo'shimcha tozalash va turli vannalardan alyuminiyni aralashtirish orqali kompozitsiyani o'rtacha hisoblashdir. Keyin alyuminiy konveyer quyish mashinalarida yoki prokat yoki chizish uchun uzluksiz quyma quyish zavodlarida quymalarga quyiladi. Shu tarzda alyuminiy kamida 99,8% Al tozaligi bilan olinadi.
Yuqori toza alyuminiy sanoat miqyosida suyuq alyuminiyni uch qatlamli deb ataladigan usul bo'yicha elektrolitik tozalash orqali olinadi. Elektroliz vannasida magnezit devorlari, ko'mir o'chog'i va yuqoridan osilgan grafit katodlari mavjud. Dastlabki alyuminiy o'choqqa yon teshik orqali quyiladi, bu erda ma'lum bir qalinlikdagi anod qatlami saqlanadi; uning ustida ftor va xlorid tuzlarining elektrolit qatlami, elektrolit ustida esa elektrolitdan engilroq tozalangan alyuminiy qatlami joylashgan; katodlarning uchlari bu qatlamga botiriladi.
Qayta qilingan alyuminiyning pastki qismida bo'lishi uchun anod qatlamida alyuminiy-mis qotishmasini hosil qilish orqali og'irlashadi. Elektroliz jarayonida Al 3+ ionlari anod qatlamidan elektrolitlar qatlami orqali katod qatlamiga o'tadi va bu erda zaryadsizlanadi. Hammom yuzasida to'plangan sof katodli metall to'planadi va ingotlarga quyiladi. Bu usulda 99,95% tozalik bilan alyuminiy olinadi. Elektr energiyasi iste'moli 1 tonna alyuminiy uchun ~ 18000 kVt soatni tashkil qiladi. Sof alyuminiy zonali eritish yoki subgalidlar orqali distillash orqali olinadi.