Алюминий входит в тройку самых распространённых элементов в земной коре. После кислорода и кремния у него почётное третье место. А среди металлов алюминий самый распространённый на Земле. Его в 2 раза больше, чем железа, в 5 раз больше, чем свинца и примерно в 20 млн. раз больше золота.
Алюминий — третий по распространённости элемент в земной коре.
Это очень активный элемент. Он легко соединяется с кислородом, т.е. окисляется. А так же образует много соединений с кислородом и кремнием. Оксид алюминия — глинозём его называют — входит в состав глин. Алюминий содержится в больших количествах в полевых шпатах, слюде, нефелине, дистене, алуните.
Но в этих минералах он прочно связан с кремнием в кристаллической решётке и разделение этих элементов — сложный и дорогостоящий процесс. Тем не менее, в СССР впервые в мире выплавляли алюминий из нефелина, который был отходом обогащения Хибинских апатитовых руд.
Значительные скопления нефелин может образовывать в нефелиновых сиенитах. На фото нефелиновый сиенит из Мурманской области.
Глинозём | Как это сделано в Казахстане?
А еще получали сплавы алюминия из дистеновых сланцев Кольского полуострова. Существуют технологии получения алюминия из каолиновых глин. Но такие процессы требуют больших затрат электроэнергии и в большинстве своём экономически не оправданы.
Наиболее удобным и относительно дешёвым способом получается добывать алюминий только из бокситов.
Бокситы из моей коллекции
Знакомьтесь: бокситы — главная руда на алюминий. Вообще, боксит это не минерал, а горная порода, состоящая из нескольких минералов, в основном гидроксидов алюминия: диаспора, бемита и гиббсита (гидраргиллита). В качестве примесей присутствуют оксиды и гидроксиды железа, которые обуславливают такой характерный красновато-бурый оттенок, а так же глинистые минералы и кварц. Реже встречаются белые, серые, черные и даже зелёные бокситы — в них примесей железа почти нет.
В зависимости от химического состава, их подразделяются на десять промышленных марок, наиболее высокая из которых обозначается Б-В и содержит не менее 52% Аl2О3 (в пересчете на сухое вещество). Наиболее низкая промышленная марка Б-8 содержит Аl2О3 не менее 28%.
Боксит может быть плотным, пористым или рыхлым, глиноподобным. Часто внешне эта порода сильно напоминает глину. Но глина растворяется в воде, а бокситная руда — не растворятся и не даёт пластичной массы.
Источник: dzen.ru
Как получить алюминий из бокситов| процесс редукции
Бокситы — основной ресурс для производства алюминия.
Хотя алюминий является наиболее распространенным металлом, который мы видим в нашей повседневной жизни, на него приходится 8% земной коры, он слишком реактивен с другими элементами, чтобы возникать в естественных условиях.
Боксит, порода, образованная из красноватого глинистого материала, называемого латеритной почвой, является основным источником алюминия и обычно встречается в тропических или субтропических регионах.
Тайны боксита
По данным глобального резервирования ресурсов бокситов, крупнейшими производителями бокситов в мире являются Гвинея, Австралия, Вьетнам, Бразилия, Ямайка, Индонезия, Китай, Индия, Россия и Малайзия, среди которых Австралии, Китаю и Гвинее принадлежит 69.5% добычи. мировые ресурсы бокситов.
Боксит образуется у поверхности, поэтому его лучше всего добывать открытым способом. Промышленность по добыче бокситов играет ведущую роль в защите окружающей среды.
В процессе добычи бокситов очистка и хранение поверхности земли — это первое, что нужно сделать для восстановления земли. Если вести добычу в лесной зоне, вы увидите, что 80% земли можно восстановить до своей естественной экосистемы.
Как извлечь алюминий из процесса боксита-Байера и процесса All-Héroult?
Бокситы в основном состоят из глинозема, кремнезема, оксида железа и диоксида титана. Около 70% бокситовой руды в мире используют процесс Байера для производства глинозема. Затем с помощью электронного процесса Холла-Эру можно восстановить оксид алюминия до чистого алюминия.
Этапы процесса Байера для производства глинозема
Поскольку боксит находится недалеко от поверхности, его разработка должна вестись открытым способом.
Шаг 1. Процесс удаления
Первым шагом процесса Байера является использование дробильного оборудования для дробления бокситовая руда на частицы диаметром около 30 мм. По мере уменьшения размера частиц удельная поверхность боксита значительно увеличивается, что помогает ускорить последующую скорость химической реакции.
Шаг 2. Процессы промывки и разделения
Шаг 3. Процессы измельчения и смешивания
После промывки частицы боксита смешиваются с раствором гидроксида натрия с концентрацией 30-40%, который затем образует суспензию с размером твердых частиц менее 300 микрон с помощью шаровая мельница . Боксит и каустическая сода, возвращаемые со стадии осаждения, добавляются в мельницу для получения перекачиваемой суспензии.
Под землей вышеупомянутых процессов — промывки, дробления, измельчения — частицы боксита уменьшаются, чтобы увеличить доступную площадь поверхности для стадии разложения.
Шаг 4. Процесс пищеварения
В процессе сбраживания суспензия нагревается до 270 ℃ с образованием перенасыщенного раствора алюмината натрия или «насыщенной жидкости». Горячий раствор едкого натра (NaOH) может растворять алюминийсодержащие минералы в боксите.
Есть два типа бокситов: гиббсит, бемит и диаспор.
Al (OH) 3 + Na + + OH — → Al (OH) 4 — + Na +
Бёмит и Диаспор:
AlO (OH) + Na + + OH — + H2O → Al (OH)4 — + Na +
Давление в процессе разложения не имеет значения, но определяется давлением насыщения пара. При 240 °C давление составляет примерно 3.5 МПа. Затем суспензию охлаждают в серии расширительных баков примерно до 106 °C.
Процесс разложения может максимизировать скорость извлечения глинозема и производительность жидкости в боксите.
Шаг 5. Процесс выяснения/урегулирования
Остаток боксита оседает на дне и перед утилизацией промывают и фильтруют. Первое, что нужно сделать в процессе осветления, — это отделить остатки боксита от остатков алюмината натрия в растворе путем седиментации.
Затем с помощью серии фильтров безопасности дополнительно отделите беременную жидкость от бокситовых остатков. Назначение защитных фильтров — гарантировать, что конечный продукт не будет загрязнен примесями, присутствующими в остатке.
Шаг 6. Процесс обработки
Отфильтрованную жидкость охлаждают и обрабатывают затравочными кристаллами, которые способствуют кристаллизации с образованием минигидрата алюминия.
В процессе осаждения полированный фильтр используется для удаления частиц из воды для дальнейшего контроля железных элементов.
Когда жидкость, которую необходимо отфильтровать, опускается, специальный мелкозернистый слой инертного фильтрующего материала может перемещать частицы за счет постоянного впрыска воды путем медленного вращения разбрызгивателя. На этой стадии оксид алюминия извлекается путем кристаллизации из насыщенного раствора, который перенасыщен алюминатом натрия.
Реакция осаждения является обратной реакцией растворения гиббсита на стадии переваривания:
Al (OH)4 — + Na + → Al (OH)3 + Na + + OH —
Шаг 7. Процесс прокаливания
Гидрат оксида алюминия нагревают до 1100 ℃, чтобы удалить связанные молекулы воды, образуя оксид алюминия. Используются различные технологии обжига, в том числе кальцинаторы с газовой суспензией, кальцинаторы с псевдоожиженным слоем и вращающиеся печи.
Следующее уравнение описывает реакцию прокаливания:
Глинозем — это белый порошок, конечный продукт процесса Байера.
Процесс электролиза Hall-Héroult производит алюминий
После процесса Байера оксид алюминия превращается в расплавленный алюминий посредством процесса Холла-Эру, который происходит внутри ряда электролитических восстановительных ячеек.
Ячейка электролитического восстановления включает электролит на основе криолита, устройство подачи алюминия, угольный блок и углеродную футеровку. Плавка алюминия требует большого количества электроэнергии.
- 1 Углеродные блоки производятся и потребляются в процессе, а остатки перерабатываются и используются повторно.
- 2 Действует как положительный электрод или анод, а углеродная футеровка становится отрицательным электродом или катодом.
- 3 Когда электричество проходит через раствор, происходит электролитическая реакция, в результате которой оксид алюминия расщепляется на горячий расплавленный алюминий и кислород.
- 4 Кислород потребляет углерод анода, образуя CO2.
- 5 Горячий расплавленный алюминий накапливается на дне ячейки из-за высокой плотности, а затем улавливается тиглем.
- 6 Тигли с расплавленным алюминием транспортируются в литейный цех для изготовления готовой продукции.
Во время процесса оксид алюминия растворяется в расплавленном криолите (Na3AlF6), чтобы снизить его температуру плавления для электролиза. Наконец, электролитическое восстановление при температуре около 960 °C дает алюминий чистотой 99.5-99.8%. Затем расплавленный алюминий отливают по другой технологии.
Расплавленный алюминий отливают по разной технологии.
Широко используются алюминиевые изделия , от машин, смартфонов до небоскребов. Но алюминий также образует сплавы с такими элементами, как кремний, магний и медь, для создания особых свойств, необходимых для определенных применений.
Жидкий алюминий и другие элементы смешиваются и нагреваются в печи с помощью технологии электромагнитного перемешивания. Различные технологии используются для литья расплавленного алюминия для производства необходимых алюминиевых изделий.
Заброс свиноматок
При литье свиноматки жидкий металл заливается прямо в форму и дает ему затвердеть. эти продукты переплавляются для использования в электронике и авиакосмической промышленности.
Отливка слитков в открытую форму
Слитки используются для производства автомобильных колес, блоков двигателей автомобилей и других автомобильных запчастей.
Отливка листовых слитков
Из листовых слитков раскатывают плоский прокат, который используется в упаковке, автомобилестроении и литографии.
Разливка заготовок в слитках
Материал подвергается термообработке внутри камеры, а затем охлаждается для достижения требуемых свойств материала. Заготовки используются в автомобильной, строительной и авиакосмической промышленности. Боксит — лучший и единственный материал для изготовления металлического алюминия.
Кроме того, бокситы также широко используются в химической промышленности, производстве огнеупорных кирпичей, абразивных материалах, производстве цемента, стали и в нефтяных месторождениях. Латеритный боксит обычно используется в качестве строительного материала.
Кальцинированный боксит из высокоглинозема, спеченный при высокой температуре во вращающейся печи, используется в качестве противоскользящего дорожного агрегата для предотвращения дорожно-транспортных происшествий.
Общие проблемы производства алюминия
Сколько бокситов нужно для производства алюминия и сколько энергии требуется?
Подсчитано, что для производства 2 кг глинозема требуется 4 кг бокситов, потребляется около 8 киловатт электроэнергии и производится 1 кг чистого алюминия.
Какие химические вещества используются для превращения бокситов в алюминий?
Концентрированный гидроксид натрия
Какой полезный материал можно получить из бокситов?
Боксит представляет собой смесь гидратированного оксида алюминия, гидроксида алюминия, глинистых минералов и нерастворимых материалов, таких как кварц, гематит, магнетит, сидерит и гетит. Минералы алюминия в боксите включают: гиббсит Al (OH) 3, бемит AlO (OH) и диаспор AlO (OH).
Автор : Jordan Джордан — автор блога, обладающий обширными знаниями в этой отрасли. Самое Самое главное, он искренне надеется помочь вам в ваших проектах.
- Глобальное использование бокситов и запасов бокситов, оставленное человеку
- Негативное влияние добычи бокситов на человека и окружающую среду
- Каково общее и промышленное применение алюминия?
Сопутствующие товары:
Каталог
ФТМ Машины- База по производству и экспорту экологически чистых интеллектуальных горнодобывающих машин
Основываясь на высоком качестве и полном послепродажном обслуживании, наша продукция экспортируется в более чем 120 стран и регионов. Ftmmachinery выбрали более 200 000 клиентов.
- Наша команда обслуживания клиентов здесь, чтобы помочь вам 24/7.
- Мы можем доставить вам детали, отправить специалистов по выездному обслуживанию на ваш объект.
- Что бы вам ни понадобилось, мы здесь для вас.
Источник: www.ftmmachinery.com
Что такое боксит? Где и как используется?
Боксит — это горная порода и важная алюминиевая руда, которая в основном состоит из алюминиевых минералов гиббсита и пр., а также оксидов железа, глинистого минерала каолинита и небольших количеств оксида титана анатаза TiO2. Своим названием он обязан своему первому месту открытия — Ле-Бо-де-Прованс на юге Франции, где он был открыт Пьером Бертье в 1821 году.
В геолого-геофизических исследованиях латеритные бокситы (силикатные бокситы) отличают от карстовых бокситов (карбонатных бокситов). Карбонатные бокситы, которые были обнаружены на ранней стадии, в основном расположены в Европе над карбонатными породами (известняком и доломитом), где они образовались в результате латеритного выветривания богатых глиной отложений или остатков растворов, богатых глиной. Их экономическое значение значительно снизилось по сравнению с латеритными бокситами.
Латеритные бокситы встречаются во многих странах тропического пояса. Они были созданы латеритным выветриванием самых разных силикатных пород, таких как гранит, гнейс, базальт, сиенит, глина и сланец.
Наиболее важными странами-производителями являются Австралия, Бразилия, Гвинея и Ямайка, другие месторождения находятся в Индии, северном Китае, России и Суринаме. В Европе наиболее важные участки добычи полезных ископаемых находятся в Греции, Венгрии, Франции, Румынии, Сербии и Черногории и Испании. В 1998 году мировое производство составляло около 128 миллионов тонн. С сегодняшней точки зрения, залежи бокситов экономически рентабельны и должны покрыть потребности следующих 200 лет. Бокситы в основном добываются открытым способом.
Источник: www.remotvet.ru