ऍल्युमिनियम, अॅल्युमिनियम उत्पादन: तंत्रज्ञान, प्रक्रिया आणि वर्णन

अॅल्युमिनियम हे जगातील सर्वात वापरले साहित्य एक वैशिष्ट्ये भरपूर आहे. तो मोठ्या प्रमाणावर, निसर्ग वितरीत केले जाते धातू देशात पहिला क्रमांक लागत आहे. हे त्याचे उत्पादन अडचणी असू नये वाटते. पण धातू उच्च रासायनिक क्रिया पूर्ण नाही, आणि शुद्ध निर्मिती खरं ठरतो - तो कठीण महाग आणि ऊर्जा गहन आहे.

निर्मितीसाठी कच्चा माल

ज्या कच्चा माल अॅल्युमिनियम आहेत? ते असलेले, महाग आणि uneconomic सर्व खनिजे अॅल्युमिनियम उत्पादन. बॉक्साइट, 50% पर्यंत, ज्यात पासून ते काढू अॅल्युमिनियम ऑक्साइड आणि पृथ्वी पुष्कळ पृष्ठभाग वर थेट जमा.

हे अॅल्युमिनियम माती ऐवजी जटिल रासायनिक रचना आहे. ते वजन, silicas करून 30-70% रक्कम, श्रेणी मध्ये असू शकते 2 पासून 50%, टायटॅनियम (सुमारे 10%) वर लोह ऑक्साईड पर्यंत 20% अॅल्युमिनियम असतात.

Aluminas, आणि या अॅल्युमिनियम hydroxides, corundum आणि kaolinite बनलेला आहे.

अलीकडे अॅल्युमिनियम सोडियम देखील यांचा समावेश असलेल्या स्टील nephelines, पोटॅशियम ऑक्साईड, गारगोटी, आणि alunite पासुन तयार करणे.

शुद्ध अॅल्युमिनियम 1 टन उत्पादन अॅल्युमिनियम, जे, यामधून, पासून ठोकत अंदाजे 4.5 टन तयार अंदाजे दोन टन आवश्यक आहे.

बॉक्साइट

जगातील ठोकत मर्यादित साठा. सर्व सात जिल्ह्यांमध्ये जगभरातील त्याच्या श्रीमंत ठेवी सह,. हे भूमध्य आणि रशिया आफ्रिका, ब्राझील, दक्षिण अमेरिका, जमैका, कॅरिबियन, ऑस्ट्रेलिया, भारत, चीन, ग्रीस आणि तुर्की मध्ये व्हेनेझुएला आणि सुरिनाम गिनी.

देश ठोकत श्रीमंत ठेवी आहेत जेथे, विकसित आणि अॅल्युमिनियम उत्पादन केले जाऊ शकते. उरल, अल्ताई आणि उडे प्रदेशांत रशियन बॉक्साइट खाणी, लेनिनग्राड प्रदेश जिल्ह्यातील एका, nepheline - Kola द्वीपकल्प आहे.

सिनसिनाटी विद्यापीठ यांनी RUSAL मालकीचे सर्वात श्रीमंत ठेवी रशियन समावेश कंपनी आहे. हे दिग्गज रिओ Tinto (ऑस्ट्रेलिया-इंग्लंड), कॅनडा Alcan आणि CVRD सह एकत्र आहे स्थानावर आहे. चौथ्या स्थानावर जे सर्वात मोठी अॅल्युमिनियम उत्पादक देश आहेत चीन, अमेरिकन-ऑस्ट्रेलियन महामंडळ अलकोवा, पासून Chalco कंपनी आहे.

उत्पादन मूळ

डॅनिश भौतिकशास्त्रज्ञ Oersted 1825 मध्ये मुक्त स्वरूपात प्रथम अॅल्युमिनियम वाटप केले जाते. रासायनिक प्रतिक्रिया ठिकाणी घेतले अॅल्युमिनियम क्लोराईड व पोटॅशियम कोणतेही मिश्रण, त्याऐवजी जे दोन वर्षांनी जर्मन रसायनशास्त्रज्ञ Wohler धातूचा पोटॅशियम वापरून.

एक पांढरा धातू - एक महाग साहित्य, मात्र वापरले पोटॅशियम सोडियम godu जागी अॅल्युमिनियम फ्रान्सच्या सेंट, करण Deville 1854 च्या औद्योगिक उत्पादन, घटक लक्षणीय स्वस्त आहेत, आणि दुहेरी प्रतिरोधक अॅल्युमिनियम क्लोराईड आणि सोडियम आहे.

रशियन शास्त्रज्ञ एन Beketov फक्त एक मूर्ती आहे cryolite मॅग्नेशियम पासून अॅल्युमिनियम विस्थापित नाही. त्याच शतकाच्या उशीरा ऐंशी पहिल्या अॅल्युमिनियम गाळणाऱ्या यंत्रचे वर जर्मन वापरले रासायनिक प्रतिक्रिया आहे. शतक XVIII रासायनिक प्राप्त होते दुसऱ्या सहामाहीत 20 टन शुद्ध धातू अर्थ. तो अतिशय महाग अॅल्युमिनियम होते.

विद्युतविघटन करून अॅल्युमिनियम उत्पादन दोन्ही हॉल आणि फ्रान्सचा Heroult प्रक्रिया करून ही पद्धत संस्थापक अमेरिकन विद्वान च्या जवळपास एकसारखे दाखल पेटंट अनुप्रयोग होते तेव्हा 1886 मध्ये मूळ. ते फक्त एक मूर्ती आहे cryolite मध्ये अॅल्युमिनियम विरघळणे देऊ आणि नंतर अॅल्युमिनियम प्राप्त करण्यासाठी विद्युतविघटन.

या शतक उद्योग सर्वात मोठा शाखा एकापेक्षा अधिक झाला आहे अॅल्युमिनियम उद्योग सुरुवात केली.

उत्पादन तंत्रज्ञान मुख्य टप्प्यात

साधारणतया, अॅल्युमिनियम उत्पादन तंत्रज्ञान निर्मिती बदलला नाही.

प्रक्रिया तीन टप्प्यात बनलेला आहे. अॅल्युमिनियम प्राणवायूशी संयोग होऊन तयार झालेले भस्म अल ₂ तू ₃ - प्रथम अॅल्युमिनियम माती किंवा अॅल्युमिनियम प्राप्त nephelines की नाही हे ठोकत _आहे.

मग, ते औद्योगिक अॅल्युमिनियम सोडा 99.5% एक पवित्रता, काही कारणांसाठी अपुरी आहे जे वेगळे आहे.

त्यामुळे अंतिम टप्प्यात अॅल्युमिनियम शुद्ध आहे. अॅल्युमिनियम उत्पादन 99.99% त्याच्या स्वच्छता पूर्ण आहे.

प्राप्त अॅल्युमिनियम

ores पासून अॅल्युमिनियम प्राप्त तीन मार्ग आहेत:

- आम्ल;

- Electrolytic;

- अल्कधर्मी.

नंतरचे पद्धत - सर्वात सामान्य, त्याच XVIII शतकात परत विकसित, परंतु वारंवार जाहीर करण्यात आले होते आणि लक्षणीय सुधारणा, उच्च दर्जाचा ठोकत प्रक्रिया वापरली जाते आहे. त्यामुळे सुमारे 85% अॅल्युमिनियम प्राप्त आहे.

सारांश अल्कली पद्धत अॅल्युमिनियम उपाय उच्च वेगाने विघटन करणे की ते अॅल्युमिनियम सोडा मध्ये ओळख आहेत, तेव्हा आहे. उर्वरित उपाय 170 ° से एक उच्च तापमान आणि पुन्हा अॅल्युमिनियम विसर्जनाच्या वापरले येथे प्रतिक्रिया नंतर evaporated होते;

प्रथम बॉक्साईट ठेचून आणि नंतर 250 ° से, त्याचे रासायनिक आणि सोडियम aluminate च्या कुजणे पर्यंत तापमान एक ऑटोक्लेव्हचा मध्ये दाहक चुना गिरण्या आणि जमिनीवर आधीच कमी तापमानात एक अल्कधर्मी उपाय सह diluted आहे, स्थापना आहे - 100 ° C aluminate उपाय सर्व धुवून विशेष thickeners, गाळ पासून वेगळे केले. मग त्याच्या निकृष्ट दर्जा आहे. उपाय सतत ढवळत एक हलवणारी जे बी घन अॅल्युमिनियम सोडा समाविष्ट करण्यात आला होता रचना कंटेनर मध्ये फिल्टर गुंतवणूक करण्यात आली होती.

hydrocyclones आणि व्हॅक्यूम फिल्टर अॅल्युमिनियम सोडा वाटप, जे एक भाग बियाणे म्हणून परत आहे, आणि भाग calcination जातो. गाळून शुध्द सोडा विभक्त झाल्यानंतर उर्वरित देखील ठोकत पुढील बॅच leaching उलाढाल परत.

Calcination प्रक्रिया (निर्जलीकरण) तापमान एक फिरता प्रकिया सोडा अप 1300 ° सी करण्यासाठी

अॅल्युमिनियम दोन टन वीज 8.4 केडब्ल्यूएच जळून खाक झाली.

ज्या हळुवार तापमान 2050 ° से आहे मजबूत रासायनिक संयुग, ती अॅल्युमिनियम नाही. अॅल्युमिनियम उत्पादन पुढे.

अॅल्युमिनियम च्या विद्युतविघटन

विद्युतविघटन मुख्य उपकरणे कार्बन अवरोध अस्तर, एक विशेष बाथ आहे. तिच्या विद्युत शॉक करा. कार्बन anodes विसर्जन आहेत बाथ शुद्ध ऑक्सिजन आणि फॉर्म ऑक्साइड ulgleroda मोनॉक्साईड आणि डाय ऑक्साईड वाटप combusted आहे. बाथरूम किंवा ते म्हणतात विशेषज्ञ आहेत म्हणून elektrilizery, मालिका मध्ये विद्युत सर्किट मध्ये समाविष्ट केले आहेत मालिका लागत. द चालू तीव्रता या प्रकरणात 150 हजार amperes.

Anodes दोन प्रकारचे असू शकतात: कोल मोठ्या अवरोध, ज्या वस्तुमान Söderberg टन पेक्षा जास्त असणे आणि उच्च तापमान विद्युतविघटन दरम्यान sintered असलेल्या अॅल्युमिनियम म्यान मध्ये कोळसा विटांचे, होणारी शकते पासून उडाला.

साधने सेल अनियमित विशेषत: सुमारे 5 व्होल्ट आहे. ती घेते मध्ये खाते अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना अनियमित आवश्यक अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना कुजणे ऑक्साईड आणि अटळ नुकसान एक पुष्कळ फांदया नेटवर्क.

cryolite आधारित फक्त एक मूर्ती आहे अॅल्युमिनियम मध्ये विसर्जित पासून ओतीव, इलेक्ट्रोलाइट्सचे मीठ कोळसा आधार बाथ वर जमा आहे पेक्षा जे जड रूप आहे. तो नियमितपणे तेथून उठविल्या.

अॅल्युमिनियम उत्पादन प्रक्रिया मोठ्या विद्युत शक्ती वापर आवश्यक आहे. करण्यासाठी प्राप्त एक टन अॅल्युमिनियम पासून अॅल्युमिनियम, तो आहे आवश्यक खर्च सुमारे 13,500 केडब्ल्यूएच वीज डीसी. त्यामुळे मोठ्या औद्योगिक केंद्रे निर्माण करण्यासाठी आणखी एक अट शक्तिशाली वीज प्रकल्प हळूच काम आहे.

अॅल्युमिनियम शुद्धीकरण

सर्वात सुप्रसिद्ध पद्धत - एक तीन-थर विद्युतविघटन. तसेच magnesite सह lined कोळसा घर संसार सह विद्युतविघटन अंघोळ मध्ये स्थान घेते. प्रक्रिया स्वतः मध्ये धनाग्र साफ आहे ओतीव, म्हणून करते. तो एक अंतकरणाच्या घर संसार तळाशी थर मध्ये स्थित आहे. शुद्ध अॅल्युमिनियम, जे विरून मध्ये अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना इलेक्ट्रोलाइट्सचे पासून अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना धनाग्र थर, तो आहे समजले अप आणि सेवा म्हणून अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना कॅथोड. चालू एक नरम विद्युत् द्वारे त्याला पुरवले जाते.

दरम्यानचे थर मध्ये इलेक्ट्रोलाइट्सचे - अॅल्युमिनियम फ्लोराईड किंवा शुद्ध किंवा सोडियम क्लोराईड आणि रुप्यासारखा पांढरा मऊ धातू च्या व्यतिरिक्त सह आहे. हे 800 ° से तापमान गरम पाण्याची सोय आहे.

ऊर्जा वापर तीन थरांच्या शुद्धीकरण दरम्यान धातू प्रति किलो 20 केडब्ल्यूएच, म्हणजे एक टन गरज 20 हजार किलोवॅट * ह आहे. त्या का आहे, धातू उत्पादन म्हणून, अॅल्युमिनियम वीज फक्त एक स्रोत, आणि परिसरात मोठ्या वीज प्रकल्प आवश्यक आहे.

अतिशय लहान प्रमाणात शुद्ध अॅल्युमिनियम, लोह, सिलिकॉन, तांबे, जस्त, टायटॅनियम आणि मॅग्नेशियम समाविष्टीत आहे.

शुद्धीकरण केल्यानंतर, अॅल्युमिनियम बाजारात उत्पादने प्रक्रिया आहे. या धातूच्या विटा तयार करणे आणि वायर, आणि एक पत्रक आणि यांचे भाव उतरले.

दूर ठेवणे उत्पादने भाग शुद्धीकरण प्राप्त, एक घन द्रव स्थितीमध्ये असलेला पदार्थ घनरूप होऊन खाली बसणे म्हणून, deoxidation वापरले जाते, आणि अल्कली उपाय स्वरूपात अंशतः पाठविणे.

पूर्णपणे शुद्ध अॅल्युमिनियम एक जड वायू किंवा व्हॅक्यूम मध्ये एक त्यानंतरच्या झोन हळुवार धातू उत्पादन आहे. एक उल्लेखनीय वैशिष्ट्य cryogenic तापमान त्याच्या उच्च क्षारता आहे.

माध्यमिक कच्चा माल पुनर्वापर

अॅल्युमिनियम एकूण मागणी एक चतुर्थांश कच्चा माल पुनर्वापराचे, असे हवामान आहे. उत्पादने रीसायकल साचा निर्णायक वाहते.

पूर्व-melted कच्चा माल आरंभ भट्टीत क्रमवारी लावली. त्यात अॅल्युमिनियम पेक्षा जास्त हळुवार बिंदू उदाहरणार्थ, निकेल आणि लोह, येत धातू आहेत. क्लोरीन किंवा नायट्रोजन कोठा साफ सह molten अॅल्युमिनियम विविध बिगर धातूचा समावेश काढून कारण.

अधिक fusible धातू अशुद्धी मॅग्नेशियम, जस्त, किंवा पारा आणि खाली काढले dopants आहेत. मॅग्नेशियम क्लोरीन वितळणे काढले आहे.

पूर्वनियोजित निर्णायक धातूंचे मिश्रण molten अॅल्युमिनियम रचना निर्धारित असलेल्या पदार्थ ओळख प्राप्त.

अॅल्युमिनियम उत्पादन केंद्रे

लांब मागे दुसर्या ठिकाणी सोडून प्रथम क्रमांकावर चीन च्या अॅल्युमिनियम वापर अटी, अमेरिका आणि तिसरे स्थान जर्मनी मालक आहेत.

चीन - एक देश आणि या क्षेत्रात आघाडी घेतली विस्तृत फरकाने अॅल्युमिनियम उत्पादन.

टॉप टेन, चीन वगळता मध्ये, रशिया, कॅनडा, संयुक्त अरब अमिरात, भारत, अमेरिका, ऑस्ट्रेलिया, नॉर्वे, ब्राझील आणि बहरैन आहेत.

अॅल्युमिनियम आणि अॅल्युमिनियम उत्पादन रशियन मक्तेदार एकत्र कंपनी RUSAL. हे 4 दशलक्ष दर वर्षी अॅल्युमिनियम टन निर्मिती आणि सत्तर देशांमध्ये त्याच्या उत्पादने निर्यात आणि सतरा देशांमध्ये पाच खंड उपस्थित राहणार नाही.

अमेरिकन कंपनी अलकोवा रशिया मध्ये दोन धातू वनस्पती आहेत.

चीनची सर्वात मोठी कंपनी अॅल्युमिनियम उत्पादक - कंपनी Chalco. परदेशी प्रतिस्पर्धी तीव्रता मध्ये, त्याच्या सर्व मालमत्ता घरी देशात तीव्र आहेत.

नॉर्वेजियन कंपनी नोर्स्क हायड्रो च्या हायड्रो अॅल्युमिनियम विभागातील नॉर्वे, जर्मनी, स्लोव्हाकिया, कॅनडा आणि ऑस्ट्रेलिया मध्ये अॅल्युमिनियम smelters आहेत.

ऑस्ट्रेलियन BHP Billiton ऑस्ट्रेलिया, दक्षिण आफ्रिका आणि दक्षिण अमेरिका अॅल्युमिनियम उत्पादन आहेत.

कदाचित सर्वात मोठ्या प्रमाणात उत्पादन - बहरैन आढळणारा (अॅल्युमिनियम बहरैन BSC) आहे. लागतात जगातील उत्पादन "पंख" धातू एकूण खंड पेक्षा अधिक 2% अॅल्युमिनियम उत्पादक.

त्यामुळे, पुरावा, आम्ही मुख्य अॅल्युमिनियम उत्पादक बॉक्साईटमध्ये साठा असलेल्या आंतरराष्ट्रीय कंपन्या आहेत की म्हणू शकता. आणि फक्त ऊर्जा वापर करणा-या प्रक्रिया अॅल्युमिनियम माती उत्पादन fluorides, cryolite, कार्बन धनाग्र पेस्ट आणि कार्बन धनाग्र, कॅथोड, अस्तर साहित्य आणि अॅल्युमिनियम व स्टील मुख्य घटक आहे की शुद्ध धातू योग्य electrolytic उत्पादन यांचा समावेश आहे पासून अॅल्युमिनियम प्राप्त यांचा समावेश आहे.