Металлургия алюминия

Схема получения алюминия:

1) производство глинозема;

2) получение алюминия электролизом расплава;

3)рафинирование алюминия. производство     глинозема   по   способу Байера. Применяется для получения глинозема из высококачественных бокситов. Требуется получать А1₂O₃ высокой чистоты, так как А1 сильно электроотрицателен. При электролизе алюминия примеси более электроположительных металлов осаждаются из расплава вместе с Аl.

Аl₂O₃*Н₂O + 2NaOH↔NaA1O₂ + 2Н₂O;

Аl₂O₃*3Н₂O + 2NaOH↔NaA1O₂ + 4Н₂O.

Образующийся при выщелачивании красный шлам, содержащий гидроокись Fe, отделяется от алюминатного раствора фильтрацией. При гидролизе алюминатных растворов в осадок выпадает гидроокись А1. Процесс ускоряется введением затравки [мелких кристаллов А1(ОН)₃]:

2NaAlO₂ + 4Н₂O→Аl₂O₃*3Н₂O + 2NaOH.

Из исходной руды (с содержанием ≥25 А1) получается концентрат, содержащий <99,9 % Аl₂O₃.

Производство чернового алюминия.

Аl₂O₃ растворяется в криолите (Na₃[AlF₆]), который подвергается электролизу с угольными электродами.

Основные процессы:

а)растворение глинозема в криолите:

Na₃ [AlF₆] + Al₂O₃2*3NaAlOF₂;

б)анодный процесс:

3NaAlOF₂ + 1¹/₂С + 6F→3Na₃ [AlF₆] + 1¹/₂CO₂.

в)катодный процесс:

2Na [AlF₄] + 6Na→8NaF + 2Аl.

На катоде происходит осаждение Аl, на аноде выделяются СО и СO₂.

Рафинирование чернового алюминия

а.Черновой металл содержит ≥99 % Аl; основные примеси: Fe, Si, Сu, Ti.

б.Способы рафинирования:

—Отстаивание. Удаление механических загрязнений. Усреднение состава алюминия, полученного в разных электролизерах.

—Дразнение. Удаление механических загрязнений и Н₂; производится продувкойN₂.

—Хлорирование алюминия. Проводится с целью отделения Mg и Naпродувкой расплава Сl₂ и N₂ при 850 °С (в барабанной печи).

—Ликвация. ВыделениеFe в виде Fe Al₃.

—Электролитическое рафинирование по трехслойному методу. Образование «жидкого анода» присадкой

Cu + Si. СоставэлектролитаAlF₃, BaF₂, KF, NaF. Чистый Alсобирается в самом верхнем слое. Катоды угольные.