7.10. Виробництво алюмінію

Алюміній — найбільш поширений метал в надрах землі, він входить до складу біля 250 мінералів. Проте в даний час для виробництва алюмінію використовують тільки деякі гірські породи, які багаті глиноземом Аl₂O₃. До них відно-

^{сяться боксити, алуніти та нефеліни. Основною алюмінієвою}

рудою є боксити. Вміст глинозему в них 40 — 60 %. Основ- ними домішками в бокситах є кремнезем, окис заліза і окис титану. Якість бокситу залежить від вмісту глинозему.

Сучасне виробництво алюмінію включає два процеси: виробництво глинозему з бокситів і отримання металічного алюмінію шляхом електролізу (рис. 65).

Найбільш поширеним способом виробництва глинозему є лужний. Спочатку боксити сушать і подрібнюють до по- рошку. Подрібнений боксит завантажують у автоклав і дода- ють розчин NаОН. В автоклаві суміш ретельно перемішуєть- ся, внаслідок чого утворюється пульпа. Автоклав представ- ляє собою герметичні стальні посудини циліндричної форми діаметром біля 2 м і висотою 10 — 12 м.

Потім пульпу нагрівають перегрітим паром до темпера- тури 150 — 250 °С під тиском 5 — 10 атм. Внаслідок хімічної реакції утворюється алюмінат натрію, який добре розчиняєть-

167

ся у воді та переходить у розчин. Домішки випадають в осад.

Отриманий розчин розбавляють водою і фільтрують.

Далі розчин подається на розкладення (декомпозицію): а л юмінат нат рію піддається гідролізу з виділенням в осад кри- с т а лів гідроксиду алюмінію

Аl(OH)₃. Для прискорення проце- су вводять затравку — свіжоосад- жені кристали Аl(OH)₃. Після

^{декомпозиції осад промивають і}

зневожують (нагрівають в труб- чатих печах до 1200 — 1500 °С. Отримують глинозем.

Металічний алюміній отри- мують шляхом електролізу гли- нозему, розчиненого в розплавле-

^{ному кріоліті Na}₃^AlF₆^.

^{Елект роліз проводять у}

спеціальних ваннах (рис. 66). Ванна виготовлена з вугільних блоків 3. У дні ванни вмонтова- ний катод 5. Зверху у ванну вста- новлюється вугільний анод 10. До

Рис. 65.

анода і катода підключається по-

стійний струм, який використо-

_{Рис. 66.}

168

вується як для електрохімічного процесу, так і для розігріву електроліту (930 — 950 °С).

У результаті електролізу на дні ванни зосереджується алюміній, а зверху утворюється кірка шлаку. Розплавлений алюміній видаляють вакуум-ковшом або сифоном.

Отриманий первинний алюміній піддають рафінуванню, в процесі якого з нього видаляють неметалічні включення (глинозем, вугілля тощо), металічні домішки (магній, натрій, кальцій) і гази. Рафінування здійснюється в ковшах шляхом продування металу газоподібним хлором. Таким чином от- риманий алюміній розливають на чушки або злитки для ви- робів, які виготовляють тиском.

Більш чистий алюміній отримують шляхом електролізу

(домішок 0,05 — 0,005 %).

Алюміній особливої чистоти (А999 і чистіший) отриму- ють методом зонної перекристалізації. Суть цього методу полягає в тому, що при перекристалізації атоми алюмінію займають місця в кристалічній решітці, а атоми домішок відтісняються в кінець заготовки.

При зонній перекристалізації стержень 1 проходить че- рез вузьку електричну пічку 2, яка дає температуру, близьку що температури плавлення алюмінію (рис. 67).

Рис. 67.

При повільному проходженні стержня через пічку в зоні нагріву відбувається перекристалізація алюмінію. Домішки відтісняються в кінець стержня, який після завершення очис- тки відрізають. Після зонної плавки отримують метал чисто- тою 99,9997 %.

169