Как производится алюминий

Эта горная порода богата алюминием, который содержится в ней в форме гидрооксидов. Однако, не все эти страны экспортируют руду. Крупнейшие ее экспортеры — Австралия (165 млн т в год) и Бразилия (155), обеспечивают около 60% мирового экспорта. Руду загружают в автоклав и обрабатывают щелочью – едким натром. Производство алюминия начинается с добычи бокситов. Алюминий в чистом виде в природе не встречается, именно поэтому еще 200 лет назад человечество ничего не знало об этом металле.

За 36 лет его применения, с 1855 по 1890 гг., способом Сент-Клер Девиля было получено 200 т металлического алюминия. В 1856 году на заводе братьев Тисье в Руане Девилль организовал первое промышленное предприятие по выпуску алюминия. При этом стоимость 1 кг алюминия сначала равнялась 300 франкам. Алюминий в это время употребляли почти как драгоценный металл для производства различных изделий.

В 1854 годуБунзен получил алюминий путём электролиза расплава хлористого алюминия. Для производства алюминия путём электролиза уже более 100 лет используется технология Эру-Холла. Основным природным сырьём для получения глинозёма с целью последующего получения из него алюминия, являются бокситы.

Как производится алюминий

Метод получения алюминия при помощи электричества был разработан в 1886 году и применяется до сих пор. Вот как это происходит. При этом переработка алюминия требует всего 5% энергии, затраченной на изготовление алюминия впервые. Несмотря на то, что алюминий самый распространенный металл на нашей планете, в чистом виде на Земле его не встретить. Из-за высокой химической активности атомы алюминия легко образуют соединения с другими веществами.

ЭЛЕКТРОЛИЗ АЛЮМИНИЯ

Процесс получения алюминия значительно сложнее и основан на использовании электричества огромной мощности. В мире существуют несколько видов алюминиевых руд, но основным сырьем для производства этого металла являются именно бокситы. Чаще всего добыча бокситов ведется открытым способом – специальной техникой руду «срезают» слой за слоем с поверхности земли и транспортируют для дальнейшей переработки.

Это густая масса красно-бурого цвета, состоящая из соединений кремния, железа, титана и других элементов. Крупные частицы гидроксида алюминия легко отделяются от раствора фильтрованием, их промывают водой, высушивают и кальцинируют – то есть нагревают для удаления воды. Так получают глинозем. В природе он встречается в виде апатито-нефелиновых пород (апатит – материал из группы фосфорнокислых солей кальция). Чтобы получить 1 тонну глинозема в среднем требуется 4 тонны нефелина и 7,5 тонн известняка.

Потом пирог «нарезают» и грузят для отправки в железнодорожные вагоны – в среднем, в один вагон от 60 до 75 тонн (зависит от вида самого вагона). Его суть заключается в получения твердых материалов из порошкообразных при повышенной температуре. Бокситы спекают с содой и известняком – они связывают кремнезем в нерастворимые в воде силикаты, которые легко отделить от глинозема. Этот способ требует больших затрат, чем способ Байера, но в то же время дает возможность перерабатывать бокситы с высоким содержанием вредных примесей кремнезема.

https://youtu.be/y7ThLmCsqIA

Но для создания среды, в которой этот процесс будет происходить, необходим еще один компонент – криолит. Природных месторождений этого минерала крайне мало, поэтому в промышленности используется искусственный криолит. Все готово для последней стадии – электролизу алюминия.

То есть в 1000 раз меньше, чем нужно одному электролизеру для постоянной работы. В каждой ванне происходит процесс электролиза алюминия. Примерно раз в 2-4 суток алюминий извлекают из ванны при помощи вакуумных ковшей. В застывшей на поверхности ванны корке электролита пробивают отверстие, в которое опускают трубу. Жидкий алюминий по ней засасывается в ковш, из которого предварительно откачан воздух. В среднем, из одной ванны откачивается около 1 тонны металла, а в один ковш вмещается около 4 тонн расплавленного алюминия.

Для процесса электролиза алюминия требуется огромное количество электроэнергии, поэтому важно использовать возобновляемые и не загрязняющие окружающую среду источники этой энергии. Чаще всего для этого используются гидроэлектростанции – они обладают достаточной мощностью и не имеют выбросов в атмосферу. Например, в России 95% алюминиевого мощностей обеспечены гидрогенерацией.

ПЕРЕРАБОТКА АЛЮМИНИЯ

Расплавленный алюминий в ковшах доставляется в литейный цех алюминиевого завода. На этой стадии металл все еще содержит небольшое количество примесей железа, кремния, меди и других элементов. Их изготавливают в специальных формах, уходящих в землю на примерно 13 метров. Горячий алюминий заливается в нее в течение двух часов – слиток «растет» в форме как сосулька, только в обратном направлении.

Прямоугольные слитки называются слябами (от англ. slabs) – они используются для проката в тонкие листы и производства алюминиевой фольги, банок для напитков или, к примеру, автомобильных кузовов. В литейном цехе алюминию придают не только разные формы, но и состав. На сегодняшний день в промышленности используется свыше 100 марок алюминиевых сплавов.

Одна из передовых мировых разработок – производство металла с использованием инертного анода. Эта уникальная революционная технология позволит алюминщикам отказаться от использования угольных анодов. Инертный анод, упрощенно говоря, вечен, но что самое важное – при его использовании в атмосферу выделяется не углекислый газ, а чистейший кислород. Алюминий обладает полезным свойством – не терять своих свойств в процессе использования, поэтому изделия из него могут подвергаться переплавке и вторичной переработке в уже новые изделия.

Добыча железной руды в этих странах быстро растет. В Великобритании, Германии и Франции производство алюминия было монополизировано на 85-90%, причём почти вся продукция принадлежала в каждой из этих стран одной компании. Сократилось производство и в других отраслях горной промышленности. Это горная порода, состоящая, в основном, из оксида алюминия с примесью других минералов. Глинозем выступает непосредственным источником металла в процессе производства алюминия.