Оценка абсолютных потерь выхода по току, %

Обратная реакция между металлом и СО2	3-5
Другие реакции с участием металла (с углеродом, кислородом, с компонентами электролита)	 1
Электронная проводимость, короткие замыкания, шунтирование	 2
Другие потери (при выливке и т.д.)	 1

Для электролизёров с самообжигающимися анодами роль первой составляющей будет несколько выше, т.к. в силу больших геометрических размеров анода и усиления контакта алюминия с анодными газами реакция окисления металла будет протекать более интенсивно.

Наиболее крупным достижением в части выхода по току в современной технологии следует считать значение _t = 94-96%. Такой выход по току достигнут на электролизерах с предварительно обожженными анодами, оснащенными многофункциональными системами автоматизированного управления процессом, точечным питанием глиноземом и фтористыми солями, а также отлаженными энергетическими (тепловыми и электрическими) балансами того или иного типа электролизёра. Использование "песчаных" глиноземов и кислых электролитов с модифицирующими добавками способствует достижению высоких показателей.

Глава 2 сырьё, применяемое в производстве алюминия

2.1. Глинозём

Глинозём Al₂O₃ является основным исходным материалом в производстве алюминия. Рудной базой для производства глинозёма служат преимущественно бокситы, а также нефелины, алуниты и некоторые другие глинозёмсодержащие руды.

Наиболее распространенный в мировой алюминиевой промышленности способ производства глинозёма носит название способа Байера. Этим способом вырабатывают глинозём из высокосортных гидратных бокситов с относительно невысоким содержанием растворимого в щелочном растворе кремнезёма.

Исходный боксит размалывают в среде концентрированного щелочного раствора, при этом происходит выщелачивание оксида алюминия и он переходит в раствор. Полученная пульпа состоит из раствора алюмината натрия и нерастворимого остатка боксита – красного шлама. Шлам удаляют из раствора отстаиванием (сгущением), промывают водой и направляют в отвал.

Алюминатный раствор фильтруют и чистый раствор направляют на разложение (декомпозицию), что достигается длительным перемешиванием алюминатного раствора с затравочным материалом – оборотным гидроксидом алюминия. Образовавшийся гидроксид алюминия отделяется от маточного раствора сгущением, а часть его возвращается в качестве затравки в следующие порции раствора, идущего на декомпозицию.

Полученный гидроксид после фильтрации и промывки прокаливают (кальцинируют) при температуре порядка 1200ºС. В результате кальцинации гидроксид обезвоживается и превращается в порошковый глинозём. Технический глинозём представляет собой смесь основных модификаций кристаллов Al₂O₃: -глинозём и

-глинозём.

Первая модификация - -глинозём представляет собой безводную форму оксида алюминия с плотностью 4,0 г/см³. Эта форма глинозёма практически негигроскопична. Поверхность зёрен имеет повышенную шероховатость. Это придаёт глинозёму меньшую сыпучесть и он с трудом просыпается через отверстия; -глинозём обладает повышенной абразивностью.

Плотность -глинозёма равна 3,77 г/см³. Эта модификация глинозёма гигроскопична, структура зёрен рыхлая. Зёрна - Al₂O₃ имеют развитую поверхность и химически весьма активны. Сцепление зёрен - Al₂O₃ невелико и такой глинозём отличается повышенной текучестью. По мере повышения температуры и продолжительности кальцинации зёрна -глинозёма уплотняются, промежутки между кристаллитами сокращаются и - Al₂O₃ переходит в модификацию - глинозёма.

Из многих факторов, влияющих на структуру глинозёма, два можно считать наиболее значимыми:

- условия декомпозиции (концентрация алюминатного раствора и его температура, количество и дисперсный состав затравочного материала, модуль конечного маточного раствора и др.), определяющие преимущественно крупность частиц продукционного оксида алюминия; именно на этой стадии можно регулировать крупность зерна глинозёма;

- условия кальцинации, определяющие структуру зёрен товарного глинозёма и соотношение в нём - и  - Al₂O₃.

В основе других способов получения глинозёма заложена предварительная обработка руд, в том числе их спекание с тем или иным модификатором для связывания балластных примесей. Однако в конечном итоге оксид алюминия будет переведен в алюминатный раствор с дальнейшим выделением из него гидроксида алюминия и кальцинацией как и по способу Байера.

Как выбрать необходимый для производства глинозём и правильно оценить его качество? Можно назвать несколько определяющих требований к качеству глинозёма:

- повышенная скорость растворения в электролите и достаточная адсорбционная (поглащающяя) активность поверхности относительно летучих фтористых соединений;

- хорошая текучесть при возможно меньшем пылении;

- удовлетворительные теплофизические свойства.

В промышленных условиях следует стремиться к максимальному совмещению этих свойств в используемом глинозёме. В табл. 2.1 приводится общеизвестная классификация глинозёма по видам.

Таблица 2.1