План.

Общие сведения о алюминии.

Особенности восстановления активных металлов.

Свойства и получение активных металло.

Руды алюминия.

Производство глинозема.

Способ Байера.

Производство электродов.

Сырье для получения электродов.

Электролит алюминиевой ванны.

Конструкции электролизеров.

Выливка алюминия.

Структура себестоимости алюминия-сырца

Получение алюминия особой чистоты.

Сплавы алюминия.

Литература.

Общие сведения о алюминии.

Алюминий (Aluminium) - химический элемент третьей группы периодической системы. Атомный номер 13, атомная масса 26,9815. Обозначается латинскими буквами Al . Это серебристо-белый металл, легкий (Плотность= 2,7 г/см3) , легкоплавкий (tпл = 660,4 °С ), пластичный, легко вытягивается в проволоку и фольгу. Электропроводность алюминия довольно высока и уступает только серебру (Ag) и меди (Cu) (в 2,3 раза больше чем у меди)

Алюминий находится практически везде на земном шаре так как его оксид (Al2O3) составляет основу глинозема. Алюминий в природе встречается в соединениях - его основные минералы:

боксит - смесь минералов диаспора, бемита AlOOH, гидраргиллита Al(OH)3 и оксидов других металлов - алюминиевая руда;

алунит - (Na,K)2SO4 *Al2(SO4)3 * 4Al(OH)3 ;

нефелин - (Na,K)2O * Al2O3 * 2SiO2 ;

корунд - Al2O3 - прозрачные кристаллы;

полевой шпат (ортоклаз) - K2O*Al2O3 * 6SiO2 ;

каолинит - Al2O3 * 2SiO2 * 2H2O - важнейшая составляющая часть глины

и другие алюмосиликаты, входящие в состав глин.

И хотя содержание его в земной коре 8,8% (для сравнения, например, железа в земной коре 4,65% - в два раза меньше), а по распространенности занимает третье место после кислорода (O) кремния (Si) в свободном состоянии впервые был получен в 1825 году Х. К. Эрстедом.

Особенности восстановления активных металлов.

Большинство металлов добывают из их соедитнений с помощью восстановительных процессов. Так, способы получения железа, олова, свинца, меди и других металлов средней активности основаны на восстановлении руд углеродом при высоких температурах. Для получения металлов высокой активности, такие способы неприменимы из-за большой скорости окисления этих металлов кислородом, содержащимся в реакционной газовой смеси.

Промышленное производство многих активных металлов на электролизе расплавленных сред. Электролизу подвергается либо соль металла, либо его окисел, растворенный в солевом расплаве. Состав расплава подбирают таким, чтобы в нем не было катионов, разряжающихся при меньшем напряжении, чем катион получаемого металла.

Свойства и получение активных металло.

Электролиз расплавленных солей - сравнительно молодой металлургический процесс. Его разработка и промышленное освоение стали возможными лишь при уровне науки и техники, достигнутом только во второй половине ХIХ века. Поэтому история применения металлов, восстанавливаемых электролизом расплавов, насчитывает не более ста леит (если не принимать во внимание малые количества металлов, получаемых ранее в лабораториях ученых).

Завод по производству алюминия.

Производство этих металлов росло и продолжает расти очень быстро. Алюминия сейчас производят в мире больше, чем меди или цинка, магния - почти столько же, сколько олова или никеля. По масштабам производства наиболее применяемые в наше время металлы располагаются в такой последовательности: железо, алюминий, медь, цинк, свинец, никель, олово, магний, титан. Но уже в ближайшие годы произойдут изменения в этом ряду, так как по темпам развития производства магний, и особенно титан, значительно опережают стоящие впереди металлы. Только железо, по-видимому, надолго сохранит место главного металла человечества. Несмотря на быстрое развитие алюминиевой промышленности, разница между выпуском алюминия и железа еще очень велика.

Руды алюминия.

По содержанию в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов (7,45%), а вместе с кислородом и кремнием составляет 82,58% массы земной коры. Он входит в состав около 250 минералов, 40% которых относится к алюмосиликатам.

Алюминиевой рудой называют горную породу с высоким содержанием окиси алюминия в доступной для извлечения форме, образующую крупные залежи. Ниже приведены основные рудообразующие минералы алюминия, содержащие , %:

Наибольшее значение для производства глинозема имеют руды: бокситы, нефелины, алуниты, кианиты и каолины.

Бокситы - горная порода, состоящая из гидроокисей алюминия, окислов железа, кремния и титана с примесями других соединений минерального и органического происхождения. В зависимости от того, какие гидроокиси алюминия преобладают, бокситы подразделяются на моногидратные (бемитовые и диаспоровые) и тригидратные (гиббситовые).

Нефелины менее богаты окисью алюминия, чем бокситы, но содержат щелочи и , что позволяет вести комплексную переработку этого сырья. Важнейшие месторождения нефелиновых руд - Кукисвумгорское на Кольском полуострове, Кия-Шалтырское в Кемеровской области и Ужурское в Красноярском крае.

Алуниты благодаря содержащимся в них сернокислым солям представляют собой ценное комплексное сырье, при переработке которого получают глинозем, серную кислоту, сульфаты калия и алюминия, квасцы и некоторые другие продукты.