Таза алюминий өндірісі

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:

Кіріспе

Негізгі бөлім

а) Глинозем өндірісі

б) Глинозем оксиді және оның модификациясы

в) Глинозем алудың технологиялық жолдары

г) Глиноземді қайнату әдісімен алу.

Пайдаланылған әдебиеттер.

Таза алюминий өндірісі

Жартылай өткізгіштік қасиеті бар материалдар дайындау үшін, өндірісте тазалығы 99, - 99, Al қолданады. Түбегейлі алюминийдің тазарту - кристалдау немесе субфторид арқылы дистилдеу арқылы жүргізіледі.

Дуралюминдер - француз тілінен аударғанда dur - қатты, қиын, және aluminium - қатты алюминий дегенді білдіреді. Дуралюминдер құрамында

1, 4-1, 3 % Сu
0, 4-2, 8 % Mg
0, 2-1, 0 %Mn
кейде0, 5-6, 0 %Si
5, 7 % Jn
0, 8-1, 8 % Fe
0, 02-0, 35 % Ti - бар алюминий ерітіндісі Дуралюминдер - өте, серпімді және басқа алюминий қоспаларына қарағанда коррозияға төзімділігі төмен қоспа. Кристаллдардың коррозияға бейім коррозиядан қорғау үшін дуралюминийдің бетін таза Al мен плакаттап тастайды. Өзіне тән қасиеттерімен, беріктік пен жеңілдік керек жерлерде кеңінен қолданылады. Әсіресе авиациялық бағытта, турбореактивті двигательдер жасауда қолданылады.

Магналий құрамында Mg мөлшері өте жоғары. Құрамында -5-13 % Mg, 0, 2-1, 6 % Mn, 3, 5-4, 5 % Jn, 1, 75-2, 25 % Ni, 0, 1Si Be, 0, 21 Ti, 0, 2% Jn, 1, 75-2, 25 % Ni кездеседі. Магналийдің ерекше қасиеті, ол берік серпімділігі жоғары және тұщы, теңіз суында да коррозияға ұшырамайды.

Азот қышқылына HNO ₃ , араласқан күкірт қышқылына H ₂ SO ₁ ортофосфор қышқылына H ₃ PO ₄ , сонымен қатар SO ₂ бар ортада да төзімділік қасиет көрсетеді.

Ол қасиеттеріне байланысты, құрылыс зат ретінде:

-авиақұрылыста:

- теңіз заттарында:

- көлік заттарында:

- құрылыстық арматура өндіруде

- тоңазытқыш - заттарында

- тұрмыстық заттарда да кеңінен қолданылады, құрамында Mg мөлшері; 6- дан жоғары болса кристалдардың коррозияға бейім болып келеді.

Силулин - құрамында Si - көп алюминий қоспасы құрамында

3-3, 6 % Si, 1, 4 % - Сu, 0, 2-1, 3% Mg, 0, 2-0, 9 % Mn, 2-4% Zn, 0, 8-2% Ni,

0, 1-0, 4Cr, 0, 05-0, 3% Ti және т. б. элементтері бар.

Берікті қасиеті басқа қоспалармен салыстырғанда төмен ұшқыш қасиеті бар. Сондықтан жұқа немесе күрделі бейнелі заттар жасауға кеңінен қолданылады. Коррозияға төменділігі жағынан дуралюминий мен магнолияның арасында тұрады. Авиақұрылыста, вогон жасауда, автомобиль жасауда және ауылшаруашылық машиналарының картер, дөңгелек, корпустар, кейбір бөлшектерін жасауда көп қолданылады.

САП - Al және 20-22 Al ₂ O ₃ алюминий оксидінен тұратын қосылыс. Тотыққан алюминий порошогын пісіру арқылы алады, қайнағаннан кейін Al ₂ O ₃ бөлшектері біріккен қасиетіне ие болады.

Егер бөлме t - да саптың беріктігі, дуралюминий мен магнолиге қарағанда төмен болса, 200 ⁰ С температурады олардан асып түседі. Қышқылға төзімді. Сондықтан t - да 400 ⁰ С жоғары жерлерде, өндірісте кеңінен қолданылады.

Глинозем өндірісі

Глинозем немесе алюминий оксиді Al ₂ O ₃ металл алюминий өндіруде негізгі өкіл болып табылады. Тығздығының төмендігі, химиялық төзімділігі, электрөткізгіштігі, басқа металлдармен еркін қосылыс түзетіндігі (дуралюминий, силулин) - барлық осы қасиеттері алюминийдің қолдану өрісін кеңейтті. Қазіргі таңда өндірісте, алюминийді өндіру глинозем және криолиті - 3NaF. AlF ₃ бар қосылыстарды электролиздеуге негізделген. Егер глиноземге 80 % криолит қосса еру t - сы төмендейді. Сонымен таза глинозем 2050 ⁰ С балқыса, глинозем мен криолит қоспасының балқу t - сы 950 ⁰ С. Глиноземдік электролиздеу үшін криолитті ерігіш сипаттан CaF ₂ алады. Сипатқа күкірт қышқылымен әсер еткен кезде фтор қышқылы бөлінеді және де сода алюминий гидросидімен әсер етеді:

2HF + 2Al (ON) ₃ + 3Na ₂ CO ₂ = 2(3NaF. AlF ₃ ) + 3CO ₂ + 9H ₂ O(1)

Глинозем - жер бетінде таралуы бойынша О оттегімен кремнийден кейінгі үшінші орынға ие. Сондықтан да халық қолданысына қажет.

Сонымен қатар құрамында Al бар қолданыстағы рудалар:

Кианит Al ₂ O _3. SiO ₂ , кефелин (Na, KL ₂ OAl ₂ O ₃ . 2SiO ₂ ) қосымша мета морыты боксит пен каоликит.

Боксит құрамына Al оксид түріне Al ₂ O ₃ 3Н ₂ O гидраргиллит - түрінде кездеседі. Ал каолинит құрамына Al гидролимосиликат түрінде Al ₂ O ₃ .

3SiO ₂ . 2Н ₂ О кездеседі. Гидраргиллит рудадан Al түрінде 160 ⁰ С - бөлінеді, ал белит - 200-240 ⁰ С.

Өндірісте қолданылатын рудаларға: боксит, нефелин, жатады. Ең алғаш рет боксит өндірумен Греция, Югославия, Италия сонымен қатар Солтүстік Қазақстанда, Оралды, өкім шығаратын жерлер бар.

Жоғарыда айтылған рудалардың ішінде алунит те көп қолданылуда - алюминий квацтары (Na, K) ₂ SO ₄ AL ₂ (SO ₄ ) ₃ - 4AL(OH) ₃ - ал руданың отаны Азербайджан және Қазақстан болып табылады.

Жоғары сапалы глинозем РОСТ 6912-75 бойынша 30 % - тен кем емес.

Al ₂ O ₃ -O ₁ O ₂ - SiO ₂ - O ₁ O ₃ - Fe ₂ O ₃ құрамында болуы керек.

Руда құрамына байланысты, оны өдіру әдістері әр түрлі. Оларды химиялық және металлургиялық деп 2- ге бөлуге блады.

Металлургиялық әдісте алюминийі бар руданы көмірде жағу арқылы глиноземді шлак түрінде бөледі. Сонымен қатар Fe ₁ Si ₁ Ti оксидтері таза металлдарға айналады. Бұл әдіс көп энергия жұмсалуын қажет етеді.

Химиялық әдіс - қышқылды, қышқыл сілтілі және сілтілі болып бөлінеді. Қышқылдық әдіс - аты айтып тұрғандай, руданы қышқылмен өңдеу арқылы алюминий тұздары алынады.

Қышқыл сілтілі әдіс «шикі» глиноземді өңдеуде қолданылады. Сілтілі әдіс - гидрохимиялық және термикалық болып бөлінеді.

Гидрохимиялық әдіс - глиноземді рудадан №2 алюминасы түрінде, сілтімен өңдеу арқылы алады.

Ал термикалық әдісті, қолданғанда алюминиі бар руданы су мен әк суда 1100-1200 ⁰ С қайнатады. Бұл кезде Al оксиді Na алюмикатына айналады, ал SiO ₂ әкпен әрекеттесіп ерімейтін дикальций силикатын түзеді. 2CaO. SiO ₂

Алюминий оксиді және оның модификациясы . Al оксидінің көптеген түрлері кристалдардың тобымен өзгешеленеді, және химиялық қаситтері де басқа болады. Технологтар үшін өндірісте Al ₂ O ₃ ( - глинозем) және Al ₂ O ₃ ( - глинозем) маңызды роль атқарады. Табиғатта және қолдан жасауға болатын Al ₂ O _{3 -} ді корунд деп те атайды. Корунд механикалық берік, химиялық тұрақтылықты, тығыздығы 3900 - 4000 кг\м ³ . Глинозем - табиғатта кездеспейді және де гидраргиллитпен белитті 400-950 ⁰ С құрғату арқылы алады. Ал 950 ⁰ С тан жоғары t- да Al ₂ O ₃ -. Al ₂ O ₃ түріне көшеді.

Глиноземді сілтілі әдіспен алу.

1. Процесстің физико - химиялық мәні.

Бұл әдісті 1889-1892 ж. Байер ашты. Оның жаңалығы қасиетке негізделген.

Боксит құрамындағы глинозем Na ерітіндісі мен өңделгенде ерітіндіге айналады. Al ₂ O ₃ . nH ₂ O Na ₂ O . Al ₂ O ₃ + (n+1) H ₂ O (2)

2. Алюминат ерітінділері өздігінен гидролизге ұшырап, араластырғанда Al гидроксиді тұнбаға түседі. Na ₂ O. Al ₂ O ₃ + 4H ₂ O 2Al(НО) ₃ +2NaOН

Осы қасиеттер негізінде Байер әдісін төмендегідей сызбанұсқада түсіндіруге болады.

Алюминий ерітінділерінің тұрақты, берік екенін ескерсек, оларды паустикалық модульмен, яғни мольдік зат астына жазу ыңғайлы. (Na ₂ O) : (Al ₂ O ₃ )

Алюминий ерітінділерінің, сілтілік каустикасы бос сілтілер мен алюминат құрамындағы Na ₂ O қосындысына тең. Оны - (Na ₂ O) _к - деп белгілеуге болады. Каустикалық сілтілік (Na ₂ O) _к мен карбонаты сілтілікті жалпы сілтілік деп атайды, (Na ₂ O) Каустикалық модульді төмендегідей формуламен өлшеуге болады.

Алюминий гидроксидін қатты түрде бөліп алу үшін, жалпы ерітінді қаныққан ортаға түсіп, орта температурасы төмендеу керек. Бірақ кейде қаныққан ортадан алюминий гидроксидін қатты түрде алу мүмкін бола бермейді, өйткені ұзақ уақыт бойы ерітінді де тұрақтылық пайда болады. Ол тұрақтылықты алюминий гидроксидін қосу арқылы өзгертуге болады.

2. Глинозем алудың технологиялық жолдары . Байер әдісінде бірінші қадам руданы пайдаланудан басталады. Майда түрінде боксит бөлшектері алюминий гидроксидімен жылдам реакация түзеді. Боксидтің майда бөлшектерінде өте кішкентай сондықтан руданы тиянақты түрде майдалау қажет.

Ең жылдам ашылып таралатын гидрориллит боксидттер, содан соң және диаспор келесі орында табылады. Олардың бұл қасиеттері кристаллдық торға байланысты.

Сілтілену кезінде боксит құрамындағы кремнизм сілтімен әрекеттеседі. Әсер етуіне байланысты бокситті 3 түрге бөлуге болады. 1. активтігі төмен кремнизм. 2. активтігі жоғарғы кремнизм. Ерітіндіге өтпейді бірақ, қосып алады. Активті еритін кремнизм ерітіндіде еріткіш төмен.

Каолиниттің Na гидроксидімен әрекеттесуі кезінде екі кезеңде жүреді.

Al ₂ O ₃ . 2SiO ₂ . 2 H ₂ O +6NaOН= Na ₂ O . Al ₂ O ₃ +2Na ₂ SiO ₃ + 5H ₂ O (5)

Екінші кезеңде Na силикатымен алюминаты өз ара қосылады.

2Na ₂ SiO ₃ +Na ₂ O. Al ₂ O ₃ +(п+2) H ₂ O=Na ₂ O. Al2O3. 2SiO ₂ . H ₂ О+4NaO H активті кремнизм бірінші сілтімен әрекеттесіп Na силикатын түзеді.

Үшінші қадам - автоклавтағы ерітінділердің араласуына негізделді. Бұл кезде алюминат ерітіндісінің беріктігі төмендейді. Al гидроксидінің бөлінуіне немесе бөлінбеуіне әсер етеді. Сонымен қатар Кремний модульінің көрсеткіші де өзгереді Msi (Al ₂ O) \ (SiO ₂ ) (100-150ден 250-300 ге дейін) .

Қорыта келгенде Байер әдісі теориялық негізде жоғары глинозем алуға мүмкіндік береді. (SiO ₂ төмендегідей SiO ₂ =61 )

Боксит құрамындағы басқа да қоспалар сілтілену кезінде әр түрлі өзгерістерге ұшырайды. Мысалы: темір қоспалары бор боксит минералы - гемотит сілтімен әрекеттеспейді. Титанды минерал рутил - сілтімен әрекеттесе отырып, ерімейтін Na метатитанын түзеді.

TiO ₂ + 2NaOH NaНTi O ₃

Байер әдісінде 4- қадам алюминий ерітінділерінің тарауына негізделген. Алюминий ерітінділері түссіздендіріліп фильтрдан өткеннен кейін қатты фазада алюминий гидроксидін түзеді.

Түссіз алюминий ерітінділері өте төзімді болады. Сондықтан олар өздігінен гидроксит алюминийін түзе алмайды. Алюминий гидроксиді ерітіндісінің түзілуіне, бөлінуіне әсер етеді.

X Al (OH) ₃ +AL (OH) ^- ₄ (x+1) AL (OH) ₃ +OH ^-

Өндіріс көлемінде глинозем шығындысы 50-51 - тен. Аспайды.

Қатты түрде таза глинозем бөлінеді. Егер глинозем тұнбасының мөлшері өскен сайын Na ластанады.

Алюмикат ерітіндісінің бөліну температурасы, тұрған кристаллдарға тікелей әсер етеді. Al (OH) ₃ практикада бұл t 45-55 ⁰ С - ны құрайды.

Сонымен алюминий ерітінділерін бөлінуі кезінде, төмендегідей технологиялық тұрақтылықтар сақталады.

Бастапқы өнімді Al ₂ O ₃ конц - сы каустикалық модулі бастапқы ерітіндіде, қосылған заттардың қатынасы, қалыптасу, бөліну уақыты, алюминат ерітіндісінің бастапқы t-сы

Алюминий ерітіндісін бөліп алу үшін - декомпозерлер қолданылады. - биіктігі мен диаметрі 8м- ге жететін целлиндірлі аппарат тізбекті араластырғышпен қамтылған.

Алюминий гидроксидінің негізделген фильтр преспен алынған алюминий гидроксиді құрғай бастайды.

2Al(OH) ₃ Al ₂ O ₃ . H ₂ O+2 H ₂ O

Өнімнің кольцинациялану ұзақытығы 1, 5 сағат.

Тізбекке қайта ендіру үшін негізгі сұйықтықты дайындау. Негізгі сұйықтықты тізбекке едірмес бұрын булайды.

Булау процесі 3 корпусты құрылдымда өтеді. Булану кезінде каустикалық, сілтілік көрсеткіш (Na ₂ O) _k 130-140 - тан 290-300-ге ( ) көтеріледі, сондықтан Al (ОН) ₃ тұнбаға түспейді.