Hlavné vlastnosti hliníkovej rudy pre priemyselné aplikácie

Hliník je kov pokrytý matným filmom zo striebristého oxidu, ktorého vlastnosti určujú jeho popularitu: jemnosť, ľahkosť, ťažnosť, vysoká pevnosť, odolnosť proti korózii, elektrická vodivosť a nedostatočná toxicita. V moderných špičkových technológiách je hliník používané ako vedúce miesto ako štrukturálny, multifunkčný materiál.

Najväčšou hodnotou pre priemysel ako zdroja hliníka sú prírodné suroviny - hliníková ruda, zložené horniny vo forme bauxitov, alunitov a nefelínov.

Odrody z rúd obsahujúcich oxid hlinitý

Je známych viac ako 200 minerálov, medzi ktoré patrí aj hliník.

Iba surová hornina sa považuje za surovinu, ktorá môže spĺňať tieto požiadavky:

• Prírodné suroviny by mali mať vysoký obsah oxidov hliníka;
• Záloha musí zodpovedať ekonomickej uskutočniteľnosti svojho priemyselného rozvoja.
• Skalná hmota musí obsahovať hliníkové suroviny vo forme, ktorá sa má získať v čistom stave známymi metódami.

Charakteristika prirodzeného bauxitu

Prirodzený zdroj bauxitu, nefelínu, alunitu, hliny a kaolínu môže slúžiť ako surovina. Zlúčeniny hliníka sú najviac nasýtené bauxitom. Hliny a kaolíny predstavujú najčastejšie horniny s významným obsahom oxidu hlinitého v nich. Zásoby týchto minerálov sú na povrchu zeme.

Hliníková ruda v prírode existuje iba ako binárna zlúčenina kovu s kyslíkom. Získajte túto zlúčeninu z prírodnej hory ruda vo forme bauxitov pozostávajúcich z oxidov niekoľkých chemických prvkov: hliník, draslík, sodík, horčík, železo, titán, kremík, fosfor.

V závislosti od nánosu majú bauxity v ich zložení 28 až 80% oxidu hlinitého. Toto je hlavná surovina na získanie unikátneho kovu. Kvalita bauxitu ako hliníkovej suroviny závisí od obsahu oxidu hlinitého v ňom. Toto určuje fyzické vlastnosti bauxit:

• Minerál je skrytá kryštalická štruktúra alebo je v amorfnom stave. Veľa minerálov má stuhnuté formy hydrogélov jednoduchého alebo zložitého zloženia.
• Farba bauxitu v rôznych miestach extrakcie sa líši od takmer bielej až po červenú tmavú farbu. K dispozícii sú ložiská s čiernou farbou minerálu.
• Hustota minerálov obsahujúcich hliník závisí od ich chemického zloženia a je približne 3 500 kg / m3.
• Chemické zloženie a štruktúra bauxitu je určená pevnou látkou vlastnosti minerál. Najsilnejšie minerály sa líšia tvrdosťou 6 jednotiek podľa stupnice prijatej v mineralogii.
• Ako prírodná fosília má bauxit množstvo nečistôt, najčastejšie oxidy železa, vápnika, horčíka, mangánu, nečistôt z titánu a zlúčenín fosforu.

Bauxit, kaolín, hlina v jeho zložení obsahuje nečistoty iných zlúčenín, ktoré sú počas spracovania surovín izolované v oddelených odvetviach.

Len v Rusku používajú usadeniny s ložiskami hornín, v ktorých je oxid hlinitý nižšou koncentráciou.

V poslednej dobe bol oxid hlinitý získaný z nehelínov, ktoré okrem oxidu hlinitého obsahujú oxidy kovov, ako je draslík, sodík, kremík a nie menej cenný kamenec, alunit.

Metódy spracovania fosílneho hliníka

Technológia získania čistého oxidu hlinitého z hliníkovej rudy sa od objavenia tohto kovu nezmenila. Zlepšilo svoje výrobné zariadenia, ktoré umožňujú získať čistý hliník. Hlavné výrobné štádiá výroby čistého kovu:

• Ťažba rudy z rozvinutých ložísk.
• Primárne spracovanie z prázdnych hornín na zvýšenie koncentrácie oxidu hlinitého je proces obohacovania.
• Výroba čistého oxidu hlinitého, elektrolytická redukcia hliníka z jeho oxidov.

Výrobný proces je ukončený získaním kovu s koncentráciou 99,99%.

Extrakcia a obohatenie oxidu hlinitého

Oxid hlinitý alebo oxid hlinitý vo svojej čistej forme v prírode neexistuje. Extrahuje sa z hliníkových rúd pomocou hydrochemických metód.

Vklady hliníkovej rudy v ložiskách zvyčajne vyhodiť do vzduchu, poskytnutie miesta na jeho ťažbu v hĺbke asi 20 metrov, odkiaľ je vybraný a spúšťaný do procesu ďalšieho spracovania;

• Pomocou špeciálneho vybavenia (obrazovky, klasifikátory) sa ruda rozdrví a triedi a zbavuje sa prázdnej skaly (chvosty). V tomto štádiu obohatenia oxidu hlinitého sa používajú metódy umývania a triedenia ako ekonomicky najvýhodnejšie.
• Vyčistená ruda, ktorá sa usadila na dne koncentračnej rastliny, sa zmieša s vyhrievanou hmotou hydroxidu sodného v autokláve.
• Zmes prechádza systémom nádob z vysokopevnej ocele. Nádrže sú vybavené parným plášťom, ktorý udržiava potrebnú teplotu. Tlak pary sa udržiava na úrovni 1,5 až 3,5 MPa pred úplným prechodom zlúčenín hliníka z obohatenej horniny na hlinitan sodný v prehriatom roztoku hydroxidu sodného.
• Po ochladení prechádza kvapalina cez fázu filtrácie, ktorá oddeľuje pevnú zrazeninu a vytvára presýtený čistý roztok hlinitanu. Keď sa do výsledného roztoku pridajú zvyšky hydroxidu hlinitého z predchádzajúceho cyklu, rozklad sa urýchli.
• Na konečné sušenie hydrátu oxidu hlinitého sa použije kalcinačný postup.

Elektrolytická výroba čistého hliníka

Čistý hliník sa vyrába kontinuálnym spôsobom, ktorý vedie k kalcinovanému hliníku vstupuje do štádia elektrolytickej redukcie.

Moderné elektrolyzéry predstavujú zariadenie pozostávajúce z týchto častí:

• Z oceľového plášťa, ktorý je obložený uhoľnými blokmi a doskami. Počas prevádzky je na povrchu kúpeľa vytvorená hustá fólia zmrazeného elektrolytu, ktorá chráni vložku pred poškodením taveninou elektrolytu.
• V tomto zariadení slúži ako katóda vrstva roztaveného hliníka na dne kúpeľa s hrúbkou 10 až 20 cm.
• Prúd v hliníkovej tavenine je napájaný uhoľnými blokmi a zabudovanými oceľovými tyčami.
• Anódy, zavesené na železnom ráme pomocou oceľových kolíkov, sú vybavené tyčami pripojenými k zdvíhaciemu mechanizmu. Pri pokračovaní v spaľovaní sa anóda znižuje smerom nadol a prúty sa používajú ako prvok na napájanie prúdu.
• V obchodoch sú elektrolyzéry inštalované sériovo v niekoľkých riadkoch (dva alebo štyri riadky).

Ďalšie rafinovanie hliníka rafináciou

Ak hliník extrahovaný z elektrolyzérov nespĺňa konečné požiadavky, podrobí sa ďalšiemu čisteniu rafináciou.

V priemysle sa tento proces vykonáva v špeciálnom elektrolyzére, ktorý obsahuje tri kvapalné vrstvy:

• Spodný rafinovaný hliník s prídavkom asi 35% medi, slúži ako anóda. Pre váhu hliníkovej vrstvy je prítomná meď, meď sa nerozpúšťa v anódovej zliatine, jej hustota by mala presiahnuť 3000 kg / m3.
• Stredná vrstva je zmes fluoridov a chloridov bária, vápnika, hliníka s teplotou topenia približne 730 ° C.
• Najvyššia vrstva - čistý rafinovaný hliník Tavenina, ktorá sa rozpúšťa v anódovej vrstve a stúpa nahor. V tejto schéme slúži ako katóda. Prúd je dodávaný grafitovou elektródou.

Počas elektrolýzy zostávajú nečistoty v anódovej vrstve a elektrolyte. Výťažok čistého hliníka je 95-98%. Vývoj ložísk obsahujúcich hliník je popredným miestom v národnom hospodárstve, a to vďaka vlastnostiam hliníka, ktorý sa v súčasnosti umiestňuje na druhom mieste po železo v modernom priemysle.