Txhuas, txhuas ntau lawm: technology, cov txheej txheem thiab piav qhia

Aluminium muaj ib tug ntau ntawm cov nta uas ua rau nws ib tug ntawm cov feem ntau siv cov ntaub ntawv nyob rau hauv lub ntiaj teb no. Nws yog dav faib nyob rau hauv cov xwm, noj hauv thawj qhov chaw ntawm cov hlau. Nws yuav zoo li uas cov teeb meem nrog nws cov yuav tsum tsis txhob yuav. Tab sis lub siab tshuaj ua si ntawm co ua rau lub fact tias nws ua tsis tau li, thiab tsim ntshiab - nws yog ib qhov nyuaj, kim thiab lub zog intensive.

Raw cov ntaub ntawv rau ntau lawm

Los ntawm cov raw cov ntaub ntawv yog txhuas? Aluminium ntau lawm ntawm tag nrho cov zaub mov uas muaj nws, kim thiab uneconomic. Extract los ntawm cov bauxite, uas muaj txog li 50% txhuas oxides thiab tso ncaj qha rau ntawm qhov chaw ntawm lub ntiaj teb zoo masses.

Cov txhuas ore muaj es complex tshuaj muaj pes tsawg leeg. Lawv muaj alumina nyob rau hauv ib tug npaum li ntawm 30-70% los ntawm qhov ceeb thawj, silicas, uas yuav ua tau mus txog rau 20% ntawm cov hlau oxide rau hauv lub chav los ntawm 2 mus rau 50%, titanium (mus txog 10%).

Aluminas, thiab qhov no alumina yog muaj li ntawm hydroxides, Corundum thiab kaolinite.

Tsis ntev los no alumina npaj los ntawm steel nephelines uas comprise kuj sodium, potassium oxide, silica, thiab alunite.

Zus tau tej cov 1 ton ntawm ntshiab txhuas xav tau kwv yees li ob tons ntawm alumina, uas, nyob rau hauv lem, npaj los ntawm kwv yees li 4.5 tonnes ntawm bauxite.

bauxite

Limited reserves ntawm bauxite nyob rau hauv lub ntiaj teb no. Nyob ib ncig ntawm lub ntiaj teb nyob rau hauv tag nrho xya ntawv, nrog nws cov nplua nuj tso. Nws Guinea nyob rau hauv teb chaws Africa, Brazil, Venezuela thiab Suriname nyob rau hauv South America, Jamaica, lub Caribbean, Australia, Is Nrias teb, Tuam Tshoj, tim Nkij teb chaws thiab Qaib Cov Txwv rau cov Mediterranean thiab Russia.

Nyob rau hauv lub teb chaws nyob qhov twg muaj nplua nuj tso ntawm bauxite, yuav tau tsim thiab zus tau tej cov txhuas. Lavxias teb sab bauxite mines nyob rau hauv lub Urals, Altai thiab Krasnoyarsk Territories, nyob rau hauv ib tug ntawm cov tsev kawm ntawv ntawm cov Leningrad cheeb tsam, nepheline - nyob rau Kola ceg av qab teb.

Lub richest deposits uas los ntawm UC RUSAL yog ib tug Lavxias teb sab incorporated lub tuam txhab. Nws yog ua raws li los ntawm cov neeg loj thiab siab Rio Tinto (Australia-hais), muaj teamed nrog Canada tus Alcan thiab CVRD. Nyob rau hauv plaub qhov chaw yog Chalco lub tuam txhab los ntawm Tuam Tshoj, ces tus US-Australian li Alcoa, uas yog tseem yog cov coob txhuas producers.

Lub hauv paus chiv keeb ntawm ntau lawm

Danish physicist Oersted faib thawj txhuas nyob rau hauv free daim ntawv nyob rau hauv 1825. Cov tshuaj cov tshuaj tiv thaiv coj qhov chaw nrog txhuas chloride thiab poov tshuaj nyob hauv cov hlau, es tsis txhob uas ob xyoos tom qab German chemist Wohler siv nws yog xim hlau poov tshuaj.

Poov tshuaj - ib qho kim cov ntaub ntawv uas, li cas los xij nyob rau hauv lub muaj zus tau tej cov txhuas Frenchman St. Clair Deville 1854 nyob rau hauv qhov chaw ntawm poov tshuaj sodium godu siv, lub caij yog ho pheej yig dua, thiab muab ob npaug rau resistant txhuas chloride thiab sodium.

Lavxias teb sab neeg kawm xaij NN Beketov yuav displace txhuas los ntawm molten cryolite magnesium. Nyob rau hauv lub lig eighties ntawm lub xyoo pua lub tshuaj cov tshuaj tiv thaiv siv los ntawm lub Germans rau tus thawj txhuas smelter. Nyob rau hauv lub thib ob ib nrab ntawm lub xyoo pua XVIII twb tau los ntawm tshuaj txhais tau tias txog 20 tons ntshiab hlau. Nws yog heev kim txhuas.

Zus tau tej cov txhuas los ntawm electrolysis originated nyob rau hauv 1886, thaum ob leeg twb yuav luag zoo tib yam yuav tsum yog patent daim ntaub ntawv ntawm cov qauv no founders American kws ntawv los ntawm Hall thiab lub Frenchman Heroult txheej txheem. Lawv muaj rau yaj alumina nyob rau hauv molten cryolite thiab ces electrolysis kom tau txhuas.

Nrog rau qhov no pib lub txhuas kev lag luam, uas tau ua rau ntau tshaj ib xyoo pua ib tug ntawm cov loj tshaj plaws ceg ntawm kev lag luam.

Lub ntsiab theem ntawm ntau lawm technology

Nyob rau hauv kev, txhuas raug technology tsis tau hloov txij creation.

Cov txheej txheem muaj peb theem. Nyob rau hauv thawj txhuas ore los yog bauxite seb nws nephelines tau alumina - txhuas oxide Al ₂ O _3.

Ces, los ntawm muaj txhuas hydroxide yog cais nrog ib tug kev coj dawb huv ntawm 99.5%, uas yog tsis txaus rau tej hom phiaj.

Yog li ntawd, nyob rau hauv lub dhau theem yog neeg dawb huv txhuas. Aluminium ntau lawm yog tiav nws tu rau 99.99%.

muab alumina

Muaj peb txoj kev muab alumina los ntawm ores:

- acid;

- Electrolytic;

- alkaline.

Cov yav tas txoj kev - lub feem ntau, tsim rov qab nyob rau hauv tib lub XVIII xyoo pua, tab sis tau txij li thaum raug dua kho thiab ho paub, yog siv rau cov kev ua ntawm high-qib bauxite. Yog li yog tau txog 85% alumina.

NTSIAB alkali qauv no yog tias txhuas lub ntsiab decompose nyob rau hauv cov kev kub ceev thaum lawv nkag mus rau hauv txhuas hydroxide. Qhov seem tov twb evaporated tom qab cov tshuaj tiv thaiv ntawm ib tug kub ntawm txog 170 ° C thiab dua siv rau txoj kev sib nrauj ntawm alumina;

Thawj Bauxite crushed thiab av nyob rau hauv mills nrog caustic txiv qaub thiab ces nyob rau hauv ib tug autoclave ntawm kub txog li 250 ° C, tus decomposition ntawm nws cov tshuaj thiab sodium aluminate yog tsim, uas yog diluted nrog ib tug alkaline tov twb nyob ib sab kub - 100 ° C tag nrho cov aluminate tov yog ntxuav nyob rau hauv tshwj xeeb thickeners, sib cais los ntawm lub sludge. Ces muaj nws degradation. Tshuaj tau pumped los ntawm cov ntxaij lim dej nyob rau hauv ib lub taub ntim nrog ib tug stirrer kev nruam zaj muaj pes tsawg leeg rau hauv uas lub noob yog ntxiv rau cov khoom txhuas hydroxide.

Lub hydrocyclones thiab lub tshuab nqus tsev cov ntxaij lim dej faib txhuas hydroxide, ib feem ntawm uas yog xa rov qab raws li lub noob khoom, thiab ib feem mus rau calcination. Lub filtrate seem tom qab sib cais ntawm lub hydroxide, kuj rov qab los rau lub turnover rau tom ntej no ib pob leaching ntawm bauxite.

Calcination txheej txheem (qhuav dej) hydroxide nyob rau hauv ib tug teb kiln ntawm kub txog li 1300 ° C.

Rau ob tons ntawm alumina noj 8.4 kWh ntawm hluav taws xob.

Muaj zog tshuaj compound uas nws melting kub yog 2050 ° C, nws tsis yog txhuas. Aluminium ntau lawm tom ntej.

Electrolysis ntawm alumina

Lub ntsiab khoom rau lub electrolysis yog ib tug tshwj xeeb da dej, hlua nrog carbon blocks. Yuav kom nws fais shocks. Cov pa roj carbon anodes yog immersed da dej yog combusted nyob rau hauv qhov qee ntawm ntshiab oxygen thiab daim ntawv oxides ulgleroda monoxide thiab dioxide. Da los yog elektrilizery raws li lawv yog hu ua cov kws tshwj xeeb, yog muaj nyob rau hauv lub fais Circuit Court nyob rau hauv series, txoj kev ua ib tug series. Tus tam sim no siv nyob rau hauv cov ntaub ntawv no yog 150 txhiab amperes.

Anodes yuav ua tau ntawm ob hom: Thee raug rho tawm haujlwm los ntawm kev loj blocks, uas nws loj tej zaum yuav ntau dua li Söderberg tons thiab muaj cov thee briquettes nyob rau hauv lub txhuas sheath, uas yog sintered thaum lub sij hawm electrolysis sov siab.

Cuab yeej cell voltage yog feem ntau nyob ib ncig ntawm 5 volts. Nws yuav siv sij hawm mus rau hauv tus account lub voltage tsim nyog rau cov decomposition ntawm oxide thiab leej twg dim tau poob nyob rau hauv ib tug branched network.

Los ntawm yaj nyob rau hauv cryolite-raws li molten alumina molten hlau, uas yog hnyav dua cov ntsha ntsev yog tso rau cov thee hauv paus da dej. Nws tsis tseg evacuated.

txhuas ntau lawm txheej txheem yuav tsum tau ib tug loj hluav taws xob zog noj. Yog xav tau ib tug ton ntawm txhuas los ntawm alumina, nws yog tsim nyog los siv txog 13.500 kWh ntawm hluav taws xob DC. Yog li ntawd, lwm yam mob rau lub creation ntawm loj industrial cov chaw yog mus ua hauj lwm alongside haib fais fab nroj tsuag.

txhuas refining

Qhov tseem zoo-paub txoj kev - ib tug peb-txheej electrolysis. Nws kuj yuav siv sij hawm qhov chaw nyob rau hauv lub electrolysis da nrog thee hearth lined nrog magnesite. Lub anode nyob rau hauv tus txheej txheem nws tus kheej ua hauj lwm pab raws li lub molten hlau, uas yog ntxuav. Nws yog nyob rau hauv lub hauv qab txheej rau ib tug conductive hearth. Ntshiab txhuas, uas yaj rau hauv lub ntsha los ntawm cov anode txheej, nws yog to taub li thiab ua hauj lwm pab raws li lub cathode. Tus tam sim no yog nkag thereto ntawm ib tug graphite electrode.

Lub ntsha nyob rau hauv lub intermediate txheej - yog txhuas fluoride los yog dawb huv los yog nrog tas li ntawd ntawm sodium tshuaj dawb thiab barium. Nws yog rhuab mus 800 ° C kub.

Zog noj thaum lub sij hawm peb-txheej refining yog 20 kWh ib kg ntawm hlau, i.e. ib tuj xav tau 20 txhiab KW * h. Yog vim li cas, raws li tsis muaj zus tau tej cov hlau, txhuas yuav tsum tau tsis yog ib qhov chaw ntawm hluav taws xob lub hwj chim, thiab ib tug loj fais fab nroj tsuag nyob rau hauv lub cheeb tsam.

Lub refined txhuas nyob rau hauv heev me me qhov ntau muaj hlau, pob zeb ntais, tooj liab, zinc, titanium thiab magnesium.

Tom qab refining, txhuas yog ua rau hauv marketable cov khoom. Qhov no ingot thiab cov hlau, thiab ib daim ntawv, thiab ingots.

segregation khoom tau los ntawm refining, nyob rau hauv ib feem, raws li ib tug khoom precipitate, yog siv rau deoxidation, thiab cuag tau cov nyob rau hauv daim ntawv ntawm ib tug alkali tshuaj.

Kiag li ntshiab txhuas yog ua nyob rau hauv ib tug tom ntej tsam melting hlau nyob rau hauv ib tug inert roj los yog lub tshuab nqus tsev. Ib tug zoo kawg li feature yog nws cov high conductivity ntawm cryogenic kub.

Recycling ntawm ob raw cov ntaub ntawv

Ib tug peb lub hlis twg ntawm tag nrho cov kev thov rau txhuas yog tau ntsib ub raw cov ntaub ntawv. Ntawm cov khoom recyclable ntws pwm casting.

Pre-yaj raw cov ntaub ntawv txheeb nyob rau hauv lub chaw pib rauv. Nyob rau hauv nws yog co muaj ib tug ntau dua melting point dua txhuas, piv txwv li, npib tsib xee thiab hlau. Vim hais tias cov molten txhuas nrog chlorine los yog nitrogen purge tuskheej ntau yam uas tsis yog-metallic inclusions.

Ntau fusible hlau impurities raug muab tshem tawm dopants magnesium, zinc, los yog mercury thiab kev khiav tawm. Magnesium tshuaj yog muab tshem tawm los ntawm lub qhuav.

Lub predetermined casting hlau tau los ntawm qhia additives uas yog txiav txim los ntawm nyob tus yeees ntawm cov molten txhuas.

txhuas ntau lawm chaw zov me nyuam

Nyob rau hauv cov nqe lus ntawm Tuam Tshoj tus txhuas noj ranked thawj, tawm hauv qab deb nyob rau hauv ob qhov chaw yog cov US thiab tus tswv ntawm lub peb qhov chaw lub teb chaws Yelemees.

Tuam Tshoj - ib lub teb chaws thiab zus tau tej cov txhuas, los ntawm ib tug dav paj tau paj nyob rau hauv lub nyob rau hauv cheeb tsam no.

Nyob rau hauv lub sab saum toj kaum, tsuas yog rau Tuam Tshoj, yog Russia, Canada, UAE, Is Nrias teb, USA, Australia, Norway, Brazil thiab Bahrain.

Lavxias teb sab monopolist nyob rau hauv qhuav ntawm alumina thiab txhuas yog neej coj lub tuam txhab RUSAL. Nws ua li 4 lab tons ntawm txhuas ib xyoo thiab exports nws cov khoom nyob rau hauv xya caum lub teb chaws thiab yog tam sim no nyob rau hauv tsib continents nyob rau hauv kaum xya lub teb chaws.

American lub tuam txhab Alcoa tswv ob metallurgical nroj tsuag nyob rau hauv Russia.

Qhov loj tshaj plaws txhuas tsim nyob rau hauv Tuam Tshoj - lub tuam txhab Chalco. Nyob rau hauv sib piv rau txawv teb chaws cov neeg sib tw, tag nrho cov ntawm nws cov cuab tam yog concentrated nyob rau hauv lub tsev lub teb chaws.

Hydro Aluminium division ntawm lub Norwegian lub tuam txhab Norsk Hydro tswv txhuas smelters nyob rau hauv Norway, lub teb chaws Yelemees, Slovakia, Canada, thiab Australia.

Australian BHP Billiton tswv txhuas ntau lawm nyob rau hauv Australia, South Africa thiab South America.

Bahrain yog Alba (Aluminium Bahrain BSc) - tej zaum cov feem ntau loj-scale lawm. Aluminium tsim uas yuav siv sij hawm ntau tshaj li 2% ntawm tag nrho cov ntim ntawm "winged" hlau ua nyob rau hauv lub ntiaj teb no.

Yog li ntawd, summing up, peb yuav hais tias lub ntsiab txhuas producers yog thoob ntiaj teb tuam txhab uas muag reserves ntawm bauxite. Thiab tsuas lub zog-consuming txheej txheem muaj tau alumina los ntawm txhuas ore ntau lawm fluorides, uas muaj xws li cryolite, carbon anode muab tshuaj txhuam thiab carbon anode, cathode, meem hauv cov ntaub ntawv, thiab kom electrolytic zus tau tej cov ntshiab hlau uas yog lub ntsiab tivthaiv ntawm txhuas thiab hlau.