Производство алюминия

Из истории алюминиевого производства 1825 г – Эрстед – выделение алюминия химическим путём Al 2 O 3 + C + Cl 2 AlCl 3 AlCl 3 + K (Hg) Al + Hg + KCl

Из истории алюминиевого производства 1855 г – Сент-Клер Девиль – усовершенствование технологии получения алюминия химическим путём Al 2 O 3 + C + Cl 2 AlCl 3 AlCl 3 + NaCl + Na Al + NaCl

Из истории алюминиевого производства 1886 г – Ч. Холл (США) и П. Эру (Франция) – электролитический способ получения алюминия - электролиз криолитно-глинозёмного расплава: 6-8% Al 2 O 3, 92-94% Na 3 AlF 6

Из истории алюминиевого производства конец 20-х гг – строительство Тихвинского бокситового рудника 1929 г. – первые опыты по производству алюминия на заводе «Красный Выборжец» (Ленинград) 1932 г. – пуск Волховского алюмини - евого завода (мощн. 6 тыс. т/год ) 1933 г – пуск Днепровского алюминиевого завода (15 тыс. т/год)

Алюминиевые компании России 1996 г - "Сибирский алюминий" ("Саянский алюминиевый завод","Самарский металлургический завод","Саянская фольга", "Дмитровский опытно-экспериментальный завод алюминиевой консервной ленты", "Николаевский глиноземный завод" и завод по производству алюминиевых банок для напитков "Ростар«) – О. Дерипаска

Алюминиевые компании России 2000 г - "Сибнефть" приобрела акции "Красноярского алюминиевого завода" (66,13% акций), "Братского алюминиевого завода" (98,35%), "Новокузнецкого алюминиевого завода" (66,0%), "Ачинского глиноземного комбината" (54,09%)

Алюминиевые компании России 2001 г - "Русский алюминий" (в состав компании также входят "Белокалитвенское металлургическое производственное объединение", глиноземный завод CEMTRADE (Орадия, Румыния), СП "Арменал" (Ереван, Армения), "Компания бокситов Киндии" (Гвинея) – О. Дерипаска.

Алюминиевые компании России 1996 г - «СУАЛ-Холдинг» (Северо-уральский и Южно-уральский бокситовые рудники, "Боксит Тимана, Богословский, Иркутский, Уральский и Кандалакшский алюминиевые заводы, Каменск-уральский металлургический завод, Кирсинский и Иркутский кабельные заводы, МИХАЛЮМ,"СУАЛ-Порошковая металлур- гия", "Черемшанский кварцитовый рудник", Полевской криолитовый, СУАЛ-Кремний- Урал, "Демидовский завод", Юргинский абразивный завод, ЗАО "Кремний"

Алюминиевые заводы России Завод Год пуска (кол-во работн.) Объём пр-ва, тыс. т/год, (Al- продукция ) Дополнит. продукция РусАл БрАЗ1966 (10600) 920 (15кг чушки, 1 т слитки, проволока, вайербарсы ) кремний, ферроси- лиций, тефлон, посуда КрАЗ1964 (11600) 850 чушки,слитки анод. масса, F- соли, посуда

Завод Год пуска (кол-во работн.) Объём пр-ва, тыс. т/год, (Al- продукция ) Дополнит. продукция СаАЗ1985~400 (жидкий Al, чушки, слитки, шины, вайербарсы обожжённ. аноды, сплавы на основе алюминия НкАЗ (Новокузнецкий, Кемеровская обл.) 1943 (5850) 270 (чушки,слит- ки, лента) сплавы на основе алюминия

СУАЛ-Холдинг БАЗ-СУАЛ (Богословский, Урал) 1945 (11800) ~150 (чушки, слитки, порошок, пудра) глинозём, сплавы, анод. масса, сульфатно- содовая смесь, ТНП ИркАЗ (порошок, пудра, катанка) анод. масса, Al-Si- сплавы КАЗ (Кандалакшский, Мурманская обл.) 1951 (1550) 70 (чушки, слитки, катанка) Al-Ni-сплав «реней» УАЗ (Уральский, Свердловская обл.) (чушки, слитки, катанка) глинозём, сульфатно- сод. смесь, галлий

«Волховский алюминий» (Ленинградская обл.) 1932 (1417) ~12 (ос.ч алюминий) глинозём, сода, поташ, H 2 SO 4, H 3 PO 4, K 2 SO 4, галлий, криолит, фосфаты, цемент «Волгоградский алюминиевый завод» 1959 (3400) 120 (слитки, порошок, пудра, гранулы) сплавы «Надвоицкий алюминиевый завод» (республика Карелия) 1954 (1912) 70 (слитки, пудра, гранулы) анод. масса, ТНП

Сырьё для производства алюминия Состав современного электролита : 75-90% Na 3 AlF % AlF % CaF % Al 2 O 3 криолитовое отношение NaF:AlF 3 = 2,2-2,85

Сырьё для производства алюминия Криолит Na 3 AlF 6, T пл. = С «Криолит технический», ГОСТ содержит также хиолит – Na 5 Al 3 F 14 AlF 3(раствор) + NaF (раствор) Na 3 AlF 6 Al(OH) 3 + Na 2 CO 3 + NH 4 F Na 3 AlF 6 + NH 3 + H 2 O + CO 2 Al(OH) 3 + Na 2 CO 3 + HF Na 3 AlF 6 + H 2 O + CO 2

Сырьё для производства алюминия AlF 3 Получение 1.Al(OH) 3 + HF AlF 3. 3 H 2 O + H 2 O 2.Al(OH) 3 +H 2 SiF 6 +H 2 O AlF 3. 3H 2 O+SiO 2. nH 2 O 3.Al(OH) 3 + NH 4 F (NH 4 ) 3 AlF 6 AlF 3 + NH 3 + (NH 4 ) 3 AlF 4 AlF 3 + NH C C

Сырьё для производства алюминия -Al 2 O 3 -глинозём, T пл. = С Получают из бокситов, нефелинов, алунитов

Сырьё для производства глинозёма Боксит - смесь гидроксидов алюминия: диаспора и бемита AlOOH и гиббсита (гидраргиллита) Al(OH) 3 ; 32-60% Al 2 O 3 Месторождения – Австралия, Бразлия, Гвинея, Ямайка, Югославия, Греция, Россия

Сырьё для производства глинозёма Алунит (квасцовый камень) – (Na,K) 2. SO 4. Al 2 (SO 4 ) 3 Месторождения – Россия, Италия, Чехия

Бокситов в России – 400 млн.т. (0,7% мировых запасов) - нефелины, - бокситы

Получение глинозёма 1.Al 2 O 3 : SiO 2 > 6-7 – способ Байера (мокрый щелочной) Al(OH) 3 + NaOH ([Na 3 Al(OH) 6 ] ) [Na 3 Al(OH) 6 ] Al(OH) 3 Al 2 O C, автоклав разбавление12000C12000C

Получение глинозёма 2.Al 2 O 3 : SiO 2 < 6-7 – сухой щелочной способ – спекание с известью и содой при C с последующим водным выщелачиванием (см. нефелины)

Электролизная ванна футеровка огнеупорными кирпичами, угольными плитами, 2 - катод из угольных блоков со стальными стержнями, 3 – анод, 4 – костыли (железо) -

Процессы в расплаве Na 3 [AlF 6 ] 3 Na F - + AlF 4 - AlF 4 - AlF 3 + F - AlF 3 AlF F - AlF 2 + AlF 2+ + F - AlF 2+ Al 3+ + F - Al 2 O 3 AlO + + AlO 2 - AlO 2 - Al O 2 - AlO + Al 3+ + O 2 - Катод: Al e Al 0 Анод: 2 O e O 2 диссоциация AlF 4 - диссоциация Al 2 O 3

Параметры электролиза Плотность тока на аноде j = 0,7-0,9 А/см 2 на катоде j = 0,4-0,5 А/см 2 Сила тока I = кА Напряжение U = 4,2 – 4,5 В Производительность ванны – 550 – 1200 кг/сут

Стадии процесса Засыпка глинозёма (< 1-1,6 % - резкий рост напряжения)

Стадии процесса

Вакуум-ковши

Готовая продукция

Затраты сырья и энергии На 1 т алюминия: 1,92 т глинозёма 0,065 т криолита 0,035 т фторида алюминия 0,6 т анодной массы 1700 кВт/ч электроэнергии (постоянный ток)

Отходы алюминиевого производства твёрдые 1.футеровка (~40% С, ~50% F, Al, Si) – уголь выделяют флотацией; 2.шлам «мокрой» газоочистки – не перерабатывается 3.осадки, анодные корки рафинирования алюминия (Ba, Fe, Cu, Mn, Si, Al, Na, F, Cl) – получение сплавов

Отходы алюминиевого производства газообразные выбросы HF, CO x, SO 3, ПСЖ – продукты сжигания углерода, CF 4, C 2 F 6 Улавливается 65% выбросов - 50% - над ванной, 15% - под «фонарём»

Очистка газообразных выбросов 1.«Мокрая» газоочистка NaHCO 3 + CO 2 + SO 3 + HF NaF + Na 2 SO 4 2.«Сухая» газоочистка – адсорбция на глинозёме

Марки алюминия Алюминий (не менее) Примеси, не более Железо Медь Кремний Цинк Tитан Сумма примесей