Производство алюминия
Процесс производства алюминия включает следующие стадии:
- Получение из алюминиевых руд глинозема.
- Получение из глинозема алюминия.
- Рафинирование алюминия.
Основными алюминиевыми рудами, используемыми в производстве алюминия, являются бокситы, Из них глинозем (Al2O3) получают либо щелочным, либо кислотным, либо электролитическим способами, Наибольшее распространение получил щелочной метод или способ Байера,
Способ Байера
Рисунок 1. Получение глинозема по способу Байера. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Данный метод состоит из определенных операций:
- Подготовка боксита.
Выщелачивание боксита.
Al(OH)3+NaOH→NaAlO2+2H2O
После окончания процесса растворения полученный алюминат натрия разбавляют водным раствором щелочи,
Разделение алюминатного раствора и красного шлама с помощью промывки в сгустителях (красный шлам осаждается в виде осадка, алюминатный раствор сливают и фильтруют).
Замечание 1Красный шлам - это смесь нерастворимого натриевого алюмосиликата с окислами титана и железа, которые окрашивают остаток в красный цвет,
Разложение алюминатного раствора.
Na2OAl2O3+4H2O→Al(OH)3+2NaOH
Выделение гидроокиси алюминия.
- Кальцинация (обезвоживание).
По окончании процесса глинозем подвергают электролизу, который происходит в электролизере, В качестве электролита используется расплавленный криолит Na3AlF6, На катоде выделяется алюминий, который собирается на угольном основании (жидкий алюминий тяжелее расплава электролита), где его периодически извлекают,
Также в электролит погружены угольные аноды, при сгорании в выделяющемся кислороде из окиси алюминия которых выделяются COиCO2,
Al2O3+1,5C→2Al+1,5CO2
Al2O3+3C→2Al+3CO
Для дальнейшего получения более чистого алюминия прибегают к его рафинированию, Например, используется метод трехслойного электролиза, Нижний анодный слой - это расплавленный рафинированный металл, Средний слой - электролит, состоящий либо из фторидов, либо из смеси хлорида бария и фторидов алюминия и натрия, Верхний слой - это алюминия, который растворяется из анодного слоя в электролите, В результате данного процесса получают чистый алюминий и продукты сегрегации (тяжелые металлы и кремний).