Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Сырье для производства алюминия

Основным современным способом производства алюминия является электролитический способ, состоящий из двух стадий. Первая - это получение глинозема (Al2O3) из рудного сырья и вторая — получение жидкого алюминия из глинозема путем электролиза.

Руды алюминия.

Вследствие высокой химической активности алюминий встречается в природе только в связанном виде: корунд Al2O3, гиббсит Al2O3 • 3Н2O, бемит Al2О3 • Н2O, кианит 3Al2O3 • 2SiO2, нефелин (Na, K)2O • Al2O3 • 2SiO2, каолинит Al2О3 • 2SiO2 * 2H2O и другие. Основными используемыми в настоящее время алюминиевыми рудами являются бокситы, а также нефелины и алуниты.

Бокситы используемые для производства алюминия

Алюминий в бокситах находится главным образом в виде гидроксидов алюминия (гиббсита, бемита и др.), корунда и каолинита. Химический состав бокситов довольно сложен. Они часто содержат более 40 химических элементов. Содержание глинозема в них составляет 35—60%, кремнезема 2-20%, оксида Fe2O3 2-40%, окиси титана 0,01-10%. Важной характеристикой бокситов является отношение содержаний в них Al2O3 К SiO2 по массе — так называемый кремневый модуль.

Кремневый модуль бокситов, поступающих для получения глинозема, должен быть не ниже 2,6. Для бокситов среднего качества этот модуль составляет 5—7 при 46-48 %тном содержании Al2O3, а модуль высококачественных — около 10 при 50 %-ном содержании Al2O3. Бокситы с более высоким содержанием Al2O3 (52%) и модулем (10-12) идут для производства электрокорунда.

К числу крупных месторождений бокситов служащих сырьем для производства алюминия в нашей стране относится Тихвинское (Ленинградская область), Северо-уральское (Свердловская область), Южноуральское (Челябинская область), Тургайское и Краснооктябрьское (Кустанайская область).

Нефелины служащие сырьем для производства алюминия входят в состав нефелиновых сиенитов и уртитов. Большое месторождение уртитов находится на Кольском полуострове. Основные компоненты уртита — нефелин и апатит 3Са3(РO4)2 • CaF2. Их подвергают флотационному обогащению с выделением нефелинового и апатитового концентратов. Апатитовый концентрат идет для приготовления фосфорных удобрений, а нефелиновый - для получения глинозема. Нефелиновый концентрат содержит, %: 20-30 Al2O3, 42-44 SiO2, 13-14 Na2O, 6-7 K2O, 3-4 Fe2O3 и 2-3 CaO.

Алуниты представляют собой основной сульфат алюминия и калия (или натрия) K2SO4 • Al2(SO4)3 • 4Аl(ОН)3. Содержание Al2O3 в них невысокое (20-22%), но в, них находятся другие ценные составляющие: серный ангидрид SO3 (~20%) и щелочь Na2O • К2O (4-5 %). Таким образом, они, так же как и нефелины, представляют собой комплексное сырье.

Другие сырые материалы служащие сырьем для производства алюминия. При производстве глинозема применяют щелочь NaOH, иногда известняк СаСО3, при электролизе глинозема криолит Na3AlF6 (3NaF • AlF3) и немного фтористого алюминия AlF3, а также CaF2 и MgF2.

Производство криолита

Криолит в естественном виде в природе встречается очень редко и его производят искусственно из концентрата плавикового шпата (CaF2). Процесс осуществляют в две стадии, первая — это получение плавиковой кислоты HF. Тонкоизмельченный CaF2 смешивают с серной кислотой в трубчатых вращающихся печах при 200 °С. В печи протекает реакция: CaF2+H2SO4=2HF+CaSO4.

Поскольку в плавиковом шпате содержится в качестве примеси SiO2, образуется также немного летучей кремнефтористой кислоты H2SiF6. Газообразные HF и H2SiF6 после их очистки от примесей поглощаются в вертикальных башнях водой, в результате получают раствор плавиковой кислоты с кремнефтористой. Его очищают от H2SiF6, добавляя немного соды:

  • H2SiF6+Na2CO3=Na2SiF6+H2O+CO2.

Кремнефтористый натрий выпадает в осадок и получается очищенная плавиковая кислота. Вторая стадия — получение криолита. В раствор плавиковой кислоты добавляют Al(ОН)3 и соду и проводят так называемый процесс варки криолита, в течение которого протекают следующие реакции:

  • 6HF + Al(ОН)3 = H3AlF6 + 3Н2O
  • 2H3AlF6 + 3Na2CO3 = 2Na3AlF6 + 3CO2 + 3H2O.

Криолит выпадает в осадок, его отфильтровывают и просушивают при температуре 130—150 °С.

Фтористый алюминий получают схожим способом, добавляя к плавиковой кислоте до полной ее нейтрализации гидроксид алюминия: 3HF + Al(OH)3 = AlF3 + 3Н2O.

Источник [2] → список литературы.


Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Цветная металлургия
Вернуться на главную: Черная металлургия