КРАТКИ ИСТОРИЧЕСКИ СВЕДЕНИЯ.Преди около 1900 години Плиний Стари за първи път наименува стипцата, използвана като оцветител за боядисване на тъкани, „алумен“. 1500 години по-късно швейцарският натуралист Парацелз открива, че стипцата съдържа алуминиев оксид. За първи път чистият алуминий е извлечен от боксит от датския учен Г. Ерстед през 1825 г. През 1865 г. руският химик Н. Бекетов получава алуминий, като го замества с магнезий от разтопен криолит (Na 3 AlF 6). Този метод намира индустриално приложение в Германия и Франция в края на 19 век. В средата на 19в. алуминият се смяташе за рядък и дори благороден метал. В момента алуминият е на второ място след желязото по отношение на световното производство.

ГЕОХИМИЯ.Алуминият е един от най-разпространените елементи в земната кора. Кларкът му е 8,05%. В естествени условия той е представен само от един изотоп 27 Al.

При ендогенни условия алуминият се концентрира предимно в алкални скали, съдържащи нефелин и левцит, както и в някои разновидности на основни скали (анортозити и др.). Значителни маси алуминий се натрупват поради процесите на алунитизация, свързани с хидротермалната обработка на киселинни вулканични образувания. Най-големи натрупвания на алуминий се наблюдават в остатъчни и повторно отложени кори на изветряне на кисели, алкални и основни скали.

В процеса на утаяване алуминиевият оксид се разтваря и се транспортира само в киселинни (pH< 4) или сильно щелочных (pH >9.5) решения. Утаяването на алуминиеви хидроксиди започва при pH = 4,1. В присъствието на SiO 2 разтворимостта на Al 2 O 3 се увеличава, а в присъствието на CO 2 намалява. Колоидният Al 2 O 3 в сравнение с колоидния SiO 2 е по-малко стабилен и коагулира по-бързо. Следователно, в процеса на тяхната съвместна миграция, се случва разделянето на тези елементи. Поради различната геохимична подвижност на съединенията на алуминия, желязото и мангана, тяхната диференциация се извършва в крайбрежната зона на седиментационните басейни. Бокситът се натрупва по-близо до брега, в горната част на шелфа - железни руди, а в дъното на шелфа - манганови руди. Алуминиевите хидроксиди имат значителна адсорбционна способност. Минералите, които изграждат бокситите, постоянно съдържат Fe, V, Cr, Zn, Mn, Cu, Sn, Ti, B, Mg, Zr, P и др. в променливи количества.

МИНЕРАЛОГИЯ. Алуминият е компонент на около 250 минерала. Само няколко от тях обаче са от промишлено значение: диаспор и бемит, гибзит (хидраргилит), нефелин, левцит, алунит, андалузит, кианит, силиманит и др.

диаспора HAlO 2 (съдържание на Al 2 O 3 85%) кристализира в орторомбична система, хабитусът на кристалите е ламеларен, табличен, игловиден, агрегатите са листни, криптокристални, сталактитоподобни. Цветът на минерала е бял, сивкав, с примеси на Mn или Fe - сив, розов, кафяв, стъклен до диамантен блясък, твърдост 6,5–7, специфично тегло 3,36 g/cm 3 .

Бьомит AlOOH – полиморфна модификация на диаспора (по фамилия Boehm), пластинчати кристали, криптокристални агрегати, бобовидни, бял цвят, твърдост 3,5–4, специфично тегло ~ 3 g/cm 3 . Образува се по време на хидротермално изменение на нефелина.

Гибзит (хидраргилит) Al(OH) 3 (Al 2 O 3 64,7%) кристализира в моноклинна, по-рядко в триклинна система, псевдохексагонални кристали, ламеларни и колоновидни, порцеланоподобни агрегати, пръстени, синтеровани, червеобразни, сфероидни нодули, твърдост 2,5 –3, специфично тегло 2,4 g/cm3.

Нефелин Na (Al 2 O 3 34%) кристализира в хексагонална система, кристалите са призматични, късо колоновидни, дебели, безцветни, сиви, месночервени, блясък от стъклен до мазен, твърдост 5,5–6, специфично тегло 2,6 g/cm3.

Левцит K (Al 2 O 3 23,5%) – рамков силикат, изоструктурен с аналцим; кристали - тетрагонтриоктаедри, додекаедри. Цветът на минерала е бял, сив, твърдост 5,5–6, специфично тегло 2,5 g/cm 3 .

Алунит KAl 3 (OH) 6 2 (Al 2 O 3 37%) кристализира в тригонална система, кристалите са таблични, ромбоедрични или лещовидни, агрегатите са плътни и зърнести. Цветът на минерала е бял, сивкав, жълтеникав, кафяв, стъклен до перлен блясък, твърдост 3,5–4, специфично тегло 2,9 g/cm 3 . Намира се в кората на изветряне, където H 2 SO 4 е в изобилие.

Андалусит Al 2 O (в провинция Андалусия, Испания) е една от трите полиморфни модификации на алуминиев силикат (андалузит, кианит и силиманит), образувани при най-ниско налягане и температура. Алуминият е леко заменен от Fe и Mn. Кристализира в ромбична система, кристалите са стълбовидни, влакнести, зърнести и лъчисто-стълбовидни агрегати, розов цвят, стъклен блясък, твърдост 6,5–7, специфично тегло 3,1 g/cm 3 .

Най-важните руди на алуминия са бокситът - скала, състояща се от алуминиеви хидроксиди, оксиди и хидроксиди на желязо и манган, кварц, опал, алумосиликати и др. минерален съставСрещат се диаспорови, бемитни, гибзитни и сложни боксити, състоящи се от два или три от изброените минерали. Аморфният алуминиев оксид, който е част от индустриалните алуминиеви минерали, старее с течение на времето, в резултат на което се трансформира в бемит, а последният се превръща в гибзит.

ИНДУСТРИАЛНО ПРИЛОЖЕНИЕ.Алуминият, поради своята лекота (плътност 2,7 g/cm3), висока електрическа проводимост, висока устойчивост на корозия и достатъчна механична якост (особено в сплави с Cu, Mg, Si, Mn, Ni, Zn и др.), намери широко приложение в различни индустрии. Основните области на приложение на алуминия и неговите сплави са: автомобилостроенето, корабостроенето, самолетостроенето и машиностроенето; строителство (носещи конструкции); производство на опаковъчни материали (контейнери, фолио); електротехника (проводници, кабели); производство на предмети за бита; отбранителна индустрия.

РЕСУРСИ И РЕЗЕРВИ.Основната суровина на световната алуминиева индустрия е бокситът. Същинският боксит включва алуминисти скали, съдържащи най-малко 28% Al 2 O 3. Алуминият се получава и от нефелиновите и алунитните руди. Разработен е електротехнически метод за производство на алуминий от силиманит, андалузит, кианитни кристални шисти и гнайси и други небокситни източници на алуминий. Бокситите, като правило, образуват площни находища, които достигат до повърхността или са леко покрити, в резултат на което тяхното откриване и установяване на индустриалните характеристики на находищата е сравнително проста задача.

Световните ресурси на боксит се оценяват на 55–75 милиарда тона. Около 33% от тях са концентрирани в Южна и Централна Америка, 27% в Африка, 17% в Азия, 13% в Австралия и Океания и само 10% в Европа и Северна. Европа.

Общите запаси на боксит в света са 62,2 милиарда тона, а доказаните запаси са 31,4 милиарда тона. Първите шест държави с най-големи запаси са Гвинея, Австралия, Бразилия, Ямайка, Индия и Индонезия (Таблица 8). Тези страни са основните доставчици на гибзит боксит на световния пазар. Други държави, добиващи боксит, като Китай и Гърция, използват боксит от диаспори на боемит. Русия няма достатъчно запаси от боксит за вътрешно потребление, а делът й в световния баланс на тази суровина е по-малко от 1%.

Уникалните находища включват находища със запаси от боксит над 500 милиона тона, големи - 500-50 милиона тона, средни - 50-15 милиона тона и малки - по-малко от 15 милиона тона.

ДОБИВ И ПРОИЗВОДСТВО.Световно производство на боксит 1995–2000 г възлизат на 110–120 милиона тона основни производители на боксит са Австралия, Гвинея, Ямайка и Китай. Обемът на производство на този вид минерална суровина в Русия е около 4-5 милиона тона, докато в Австралия е 43 милиона тона. В Австралия е най-голямата минна компания « Алкан Алуминий».

В Русия разработването и добивът на боксит се извършва в находищата на Urals OJSC "Севуралбокситруда" (СУБР)и OJSC "Южноуралски бокситни мини" (YBR), където доказаните запаси могат да осигурят експлоатацията на мините за 25–40 години. Бокситът се добива по минен метод от голяма дълбочина.

Производство на алуминиев оксид в света от различни минерални източници през 1995–2000 г. възлиза на 43–45 милиона тона В Австралия, която е безспорен световен лидер, основните производители на алуминий са компании « Алкоа» , « Рейнолдс метали» И « Комалко» .

МЕТАЛОГЕНИЯ И ВЪЗРАСТ НА РУДООБРАЗУВАНЕ.Най-благоприятните условия за образуване на бокситни находища са възникнали в ранния етап на геосинклиналния етап, когато са се образували геосинклинални находища на минерални суровини от алуминиев оксид, както и на етапа на платформата, когато са се появили латеритни и седиментни отлагания.

Бокситът е основната руда за производството на алуминий. Образуването на отлагания е свързано с процеса на изветряне и пренос на материал, в който освен алуминиеви хидроксиди има и други химически елементи. Технологията за извличане на метал осигурява рентабилен процес промишлено производствобез генериране на отпадъци.

Характеристики на рудния минерал

Името на минералната суровина за добив на алуминий идва от името на района във Франция, където за първи път са открити находищата. Бокситът се състои от алуминиеви хидроксиди; съдържа глинести минерали, железни оксиди и хидроксиди като примеси.

от външен видБокситът е камениста или по-рядко подобна на глина скала с еднородна или слоеста текстура. В зависимост от формата на възникване в земна кораможе да бъде плътен или порест. Минералите се класифицират според тяхната структура:

  • кластични - конгломерат, чакъл, пясъчник, пелит;
  • конкреционни - бобови, оолитови.

По-голямата част от скалата под формата на включвания съдържа оолитови образувания от железни или алуминиеви оксиди. Бокситната руда обикновено е кафява или тухлена на цвят, но има находища с бели, червени, сиви и жълти нюанси.

Основните минерали за образуване на руда са:

  • диаспора;
  • хидрогетит;
  • гьотит;
  • бемит;
  • гибсайт;
  • каолинит;
  • илменит;
  • алуминохематит;
  • калцит;
  • сидерит;
  • слюда.

Има боксити на платформени, геосинклинални и океански острови. депозити алуминиева рудаобразувани в резултат на преноса на продукти от изветрянето скалис последващото им отлагане и образуване на утайки.

Промишленият боксит съдържа 28-60% алуминиев оксид. При използване на руда съотношението на последната към силиция не трябва да бъде по-ниско от 2-2,5.

Находища и добив на суровини

Основните суровини за промишлено производство на алуминий в Руската федерация са боксит, нефелинови руди и техните концентрати, концентрирани на Колския полуостров.

Бокситните находища в Русия се характеризират с ниско качество на суровините и трудни минни и геоложки условия на добив. В страната има 44 проучени находища, от които само една четвърт се експлоатират.

Основното производство на боксит се извършва от АД Sevuralboxytruda. Въпреки запасите от рудни суровини, предлагането на преработвателните предприятия е неравномерно. От 15 години има недостиг на нефелини и боксити, което води до внос на двуалуминиев оксид.

Световните запаси от боксит са съсредоточени в 18 страни, разположени в тропически и субтропични зони. Местоположението на най-висококачествения боксит е ограничено до зони на изветряне на алумосиликатни скали във влажни условия. Именно в тези райони се намира основната част от световното предлагане на суровини.

Най-големите запаси са съсредоточени в Гвинея. Австралия е водеща в света по добив на рудни суровини. Бразилия има 6 милиарда тона запаси, Виетнам има 3 милиарда тона, резервите на боксит на Индия са различни високо качество, възлизат на 2,5 милиарда тона, Индонезия - 2 милиарда тона. По-голямата част от рудата е концентрирана в дълбините на тези страни.

Бокситът се добива по открит и подземен начин. Технологичният процес на обработка на суровините зависи от него химически състави предвижда поетапно изпълнение на работата.

На първия етап алуминиевият оксид се образува под въздействието на химически реагенти, а на втория металният компонент се извлича от него чрез електролиза от разтопена флуорна сол.

Използват се няколко метода за образуване на алуминиев оксид:

  • синтероване;
  • хидрохимичен;
  • комбинирани.

Приложението на методите зависи от концентрацията на алуминий в рудата. Преработва се нискокачествен боксит по сложен начин. Получената в резултат на синтероване смес от сода, варовик и боксит се излугва с разтвор. Металният хидроксид, образуван в резултат на химическата обработка, се отделя и се подлага на филтруване.

Приложение на минерални ресурси

Използването на боксит в различни отрасли на промишленото производство се дължи на гъвкавостта на суровината в нейния минерален състав и физични свойства. Бокситът е руда, от която се извличат алуминий и алуминий.

Използването на боксит в черната металургия като флюс при топене на мартенова стомана подобрява технически спецификациипродукти.

При производството на електрокорунд свойствата на боксита се използват за образуване на свръхустойчив, огнеупорен материал (синтетичен корунд) в резултат на топене в електрически пещи с участието на антрацит като редуциращ агент и железни стърготини.

Минералът боксит с ниско съдържание на желязо се използва при производството на огнеупорни, бързо втвърдяващи се цименти. В допълнение към алуминия, от рудните суровини се извличат желязо, титан, галий, цирконий, хром, ниобий и TR (редкоземни елементи).

Бокситът се използва за производството на бои, абразиви и сорбенти. Руда с ниско съдържание на желязо се използва при производството на огнеупорни съединения.

В сравнение с традиционните метали (стомана, мед, бронз), алуминият е млад метал. Модерен начинПроизводството му е разработено едва през 1886 г., а преди това е било много рядко. Индустриалният мащаб на "крилатия" метал започва едва през 20 век. Днес той е един от търсените материали в различни индустрии от електрониката до космическата и авиационната индустрия.

Алуминиевата руда е получена за първи път под формата на сребрист метал през 1825 г. в обем от само няколко милиграма и преди появата на масовото производство този метал е бил по-скъп от златото. Например, една от кралските корони на Швеция съдържаше алуминий, а Д. И. Менделеев получи скъп подарък от британците през 1889 г. - везни, изработени от алуминий.

Какви суровини са необходими за получаване на алуминиева руда? Как се произвежда един от най-важните материали на нашето време?

Самият сребърен метал се получава директно от алуминиев оксид. Тази суровина е алуминиев оксид (Al2O3), получен от руди:

  • Боксит;
  • Алунитов;
  • Нефелинови сиенити.

Най-често срещаният източник на изходен материал е бокситът, който се счита за основната алуминиева руда.

Въпреки повече от 130-годишната история на откриването, все още не е възможно да се разбере произходът на алуминиевата руда. Възможно е просто във всеки регион суровините да са се образували под въздействието на определени условия. И това затруднява изваждането на такъв универсална теорияза образуването на боксит. Има три основни хипотези за произхода на алуминиевите суровини:

  1. Те са се образували в резултат на разтварянето на някои видове варовик като остатъчен продукт.
  2. Бокситът е получен в резултат на изветряне на древни скали с по-нататъшния им транспорт и отлагане.
  3. Рудата е резултат от химически процеси на разлагане на железни, алуминиеви и титанови соли и е паднала като утайка.

Алунитните и нефелиновите руди обаче се образуват при различни условия от боксит. Първите са се образували в условията на активна хидротермална и вулканична дейност. Вторият - при високи температуримагма

В резултат на това алунитите обикновено имат ронлива пореста структура. Те съдържат до 40% различни съединения на алуминиевия оксид. Но в допълнение към самата алуминиева руда, находищата, като правило, съдържат добавки, което влияе върху рентабилността на тяхното извличане. Счита се за изгодно да се разработи находище с 50% съотношение на алунити към добавки.

Нефелините обикновено са представени от кристални проби, които освен алуминиев оксид съдържат добавки под формата на различни примеси. В зависимост от състава този вид руда се класифицира в типове. Най-богатите съдържат до 90% нефелини, второстепенните 40-50%; ако минералите са по-бедни от тези показатели, тогава не се счита за необходимо да се разработват.

Имайки представа за произхода на минералите, геоложките проучвания могат доста точно да определят местоположението на находищата на алуминиева руда. Също така, условията на образуване, които влияят върху състава и структурата на минералите, определят методите за добив. Ако депозитът се счита за печеливш, неговото развитие се установява.

Бокситът е сложна връзкаоксиди на алуминий, желязо и силиций (под формата на различни кварци), титан, както и с малка добавка на натрий, цирконий, хром, фосфор и др.

Най-важното свойство при производството на алуминий е "чупливостта" на боксита. Тоест колко лесно ще бъде отделянето на ненужните силициеви добавки от него, за да се получи суровината за топене на метал.

Основата за производството на алуминий е двуалуминиевият оксид. За да се образува, рудата се смила на фин прах и се нагрява с пара, като се отделя по-голямата част от силиция. И тази маса ще стане суровина за топене.

За да получите 1 тон алуминий, ще ви трябват около 4-5 тона боксит, от който след обработка се образуват около 2 тона алуминий и едва тогава можете да получите метала.

Технология за разработване на алуминиеви находища. Методи за добив на алуминиева руда

Когато дълбочината на поява на алуминиеви скали е незначителна, те се добиват чрез открит добив. Но процесът на отрязване на рудни слоеве ще зависи от неговия тип и структура.

  • Кристалните минерали (обикновено боксит или нефелин) се отстраняват чрез смилане. За тази цел се използват миньори на минерали. В зависимост от модела, такава машина може да изреже слой с дебелина до 600 mm. Дебелината на скалата се развива постепенно, образувайки рафтове след преминаване през един пласт.

Това се прави, за да се осигури безопасното положение на кабината на оператора и ходовата част, които в случай на неочаквано срутване ще бъдат на безопасно разстояние.

  • Разхлабените скали, съдържащи алуминий, изключват използването на фрезоване. Тъй като техният вискозитет запушва режещата част на машината. Най-често тези видове скали могат да бъдат изрязани с помощта на минни багери, които незабавно товарят рудата на самосвали за по-нататъшно транспортиране.

Транспортиране на суровиние отделна част от целия процес. Обикновено, когато е възможно, заводите за обогатяване се опитват да бъдат построени в близост до минни обекти. Това позволява използването на лентови транспортьори за подаване на руда за обработка. Но по-често конфискуваните суровини се транспортират със самосвали.
Следващият етап е обогатяването и подготовката на скалата за получаване на алуминиев оксид.

  1. Рудата се придвижва с помощта на лентов транспортьор до цеха за подготовка на суровината, където могат да се използват редица устройства за раздробяване, които раздробяват минералите един по един до фракция от приблизително 110 mm.
  2. Вторият участък на подготвителния цех доставя подготвена руда и допълнителни добавки за по-нататъшна обработка.
  1. Следващият етап от подготовката е синтероването на скалата в пещи.

Също така на този етап е възможно да се обработват суровини чрез излугване със силни основи. Резултатът е течен алуминатен разтвор (хидрометалургична обработка).

  1. Алуминатният разтвор преминава през етап на разлагане. На този етап се получава алуминатна маса, която от своя страна се изпраща за отделяне и изпаряване на течния компонент.
  2. След това тази маса се почиства от ненужни алкали и се изпраща за калциниране в пещи. В резултат на тази верига се образува сух алуминиев оксид, който е необходим за производството на алуминий чрез хидролизно третиране.

трудно процесизисква голямо количествогориво и варовик, както и електричество. Това е основният фактор за местоположението на алуминиевите заводи - близостта до добра транспортна връзка и наличието на близки находища на необходимите ресурси.

Съществува обаче и минен метод на добив, когато скалата се изрязва от пластовете според принципа на въгледобива. След което рудата се изпраща в подобни заводи за обогатяване и извличане на алуминий.

Един от най-дълбоките „алуминиеви“ щоли се намира в Урал в Русия, дълбочината му достига 1550 метра!

Основните находища на алуминий са съсредоточени в райони с тропически климат, а повечето от 73% от депозитите се намират само в 5 държави: Гвинея, Бразилия, Ямайка, Австралия и Индия. От тях Гвинея има най-богатите запаси, повече от 5 милиарда тона (28% от световния дял).

Ако разделим запасите и производствените обеми, получаваме следната картина:

1 място – Африка (Гвинея).

2-ро място - Америка.

3 място – Азия.

4 място – Австралия.

5-то – Европа.

Първите пет страни по производство на алуминиева руда са представени в таблицата

Също така основните производители на алуминиеви руди включват: Ямайка (9,7 милиона тона), Русия (6,6), Казахстан (4,2), Гвиана (1,6).

В нашата страна има няколко богати находища на алуминиеви руди, съсредоточени в Урал и в Ленинградска област. Но основният метод за добив на боксит в нашата страна е по-трудоемкият затворен рудник, който извлича около 80% от общата маса руди в Русия.

Лидери в областта на разработването – акционерно дружество"Sevuralboxytruda", JSC Baksitogorsk Alumina, Южноуралски бокситни мини. Резервите им обаче са на изчерпване. В резултат на това Русия трябва да внася около 3 милиона тона алуминиев оксид годишно.

Общо в страната са проучени 44 находища на различни алуминиеви руди (боксит, нефелин), които според оценките трябва да са достатъчни за 240 години с такава интензивност на добив, както днес.

Вносът на алуминиев оксид се дължи на ниското качество на рудата в находищата, например в находището Red Cap се добива боксит с 50% алуминиев състав, докато в Италия се извлича скала с 64% алуминиев оксид, а в Китай 61%.

По принцип до 60% от рудните суровини се използват за производството на алуминий. Въпреки това, богатият състав позволява да се извлекат от него други химични елементи: титан, хром, ванадий и други цветни метали, които са необходими предимно като легиращи добавки за подобряване на качествата на стоманата.

Както бе споменато по-горе, технологичната верига за производство на алуминий задължително преминава през етапа на образуване на алуминиев оксид, който също се използва като флюс в черната металургия.

Богатият състав на елементи в алуминиевата руда се използва и за производството на минерална боя. Също така, методът на топене произвежда алуминиев цимент - бързо втвърдяваща се, здрава маса.

Друг материал, получен от боксит, е електрокорундът. Получава се чрез топене на руда в електрически пещи. Това е много твърдо вещество, второ след диаманта, което го прави популярно като абразив.

Също така в процеса на получаване на чист метал се образуват отпадъци - червена кал. От него се извлича елементът скандий, който се използва в производството на алуминиево-скандиеви сплави, които се търсят в автомобилната индустрия, ракетната наука, производството на електрически задвижвания и спортно оборудване.

Развитието на модерното производство изисква все по-големи количества алуминий. Въпреки това не винаги е изгодно да се разработват находища или да се внася алуминиев оксид от чужбина. Поради това все повече се използва топенето на метали с помощта на рециклирани материали.

Например страни като САЩ, Япония, Германия, Франция и Обединеното кралство произвеждат главно вторичен алуминий, възлизащ на до 80% от световното топене.

Вторичният метал е много по-евтин в сравнение с първичния метал, чието производство изисква 20 000 kW енергия/1 тон.

Днес алуминият, произведен от различни руди, един от популярните материали, който прави възможно получаването на издръжливи и леки продукти, които не са податливи на корозия. Все още не са намерени алтернативи на метала и през следващите десетилетия обемът на добива и топенето на руда само ще се увеличи.

И някои други елементи. Въпреки това, не всички от тези елементи в момента се извличат от алуминиеви руди и се използват за нуждите на националната икономика.

Най-пълно се използва апатит-нефелинова скала, от която се получават торове, алуминиев оксид, сода, поташ и някои други продукти; почти няма свалки.

При обработка на боксит по метода на Байер или синтероване, много червена кал все още остава в сметището, рационално използванекоето заслужава голямо внимание.

По-рано беше казано, че за производството на 1 тон алуминий е необходимо да се изразходва много електроенергия, което е една пета от цената на алуминия. В табл 55 показва изчислението на разходите за 1 тон алуминий. От данните, представени в таблицата, следва, че най-важните компоненти на разходите са суровините и основните материали, като алуминиевият оксид представлява почти половината от всички разходи. Следователно намаляването на разходите за алуминий трябва да върви предимно в посока намаляване на разходите за производство на алуминий.

Теоретично за 1 тон алуминий трябва да се изразходват 1,89 тона алуминий. Превишаването на тази стойност при действителен разход е следствие от загуби основно от атомизация. Тези загуби могат да бъдат намалени с 0,5-0,6% чрез автоматизиране на зареждането на алуминиев оксид във ваните. Намаляване на разходитеалуминиевият оксид може да се постигне чрез намаляване на загубите на всички етапи от неговото производство, особено в отпадъчните утайки, по време на транспортирането на алуминатни разтвори и, както и по време на калцинирането на алуминиев оксид; поради получени спестявания от най-добра употребаотпадъчна пара (от самоизпарители) и пълно използване на топлината на отпадъчния газ. Това е особено важно за метода с автоклав, където разходите за пара са значителни.

Въвеждане на непрекъснато излугване и усукване; усъвършенстваните рафинерии за алуминиев оксид направиха възможно автоматизирането на много операции, което спомогна за намаляване на потреблението на пара и електричество, повишаване на производителността на труда и намаляване на разходите за алуминий. В тази посока обаче може да се направи много повече. Без да се отказваме от по-нататъшното търсене на висококачествени боксити, преходът към който рязко ще намали цената на алуминиевия оксид, трябва да търсим начини за цялостно използване на железни боксити и червена кал в черната металургия. Пример би бил комплексна употребаапатит-нефелинови скали.

Цената на флуорните соли е 8%. Те могат да бъдат намалени чрез внимателно отстраняване на газовете от електролитните вани и улавяне на флуоридни съединения от тях. Анодни газове, засмукани от банята, съдържат до 40 mg/m 3 флуор, около 100 mg/m 3 смола и 90 mg/m 3 прах (AlF 3 , Al 2 O 3, Na 3 AlF 6). Тези газове не трябва да се изпускат в атмосферата,тъй като съдържат ценни, освен това са отровни. Те трябва да бъдат почистени от ценен прах и също така обезвредени, за да се избегне отравяне на атмосферата на цеха и районите в близост до завода. За целите на пречистването газовете се промиват със слаби разтвори на сода в кулови газови пречистватели (скрубери).

С перфектната организация на процесите на пречистване и неутрализация става възможно да се върнат част от флуорните соли (до 50%) в производството и по този начин да се намали цената на алуминия с 3-5%.

Значително намаляване на цената на алуминия може да се постигне чрез използването на по-евтини източници на електроенергия и бързото масово въвеждане на по-икономични полупроводникови преобразуватели на ток (особено силициеви), както и чрез директно намаляване на потреблението на енергия. Последното може да се постигне чрез проектиране на по-модерни вани с по-малко загуби на напрежение във всички или отделни елементи, както и чрез избор на по-електрически проводими електролити (съпротивлението на криолита е твърде високо и огромно количествоелектричеството се превръща в излишна топлина, която все още не може да се използва рационално). И неслучайно ваните с изпечени аноди започват да намират все по-голяма употреба, тъй като консумацията на енергия в тези вани е много по-ниска.

Играе основна роля за намаляване на консумацията на енергия обслужващ персоналработилници за електролиза. Поддържане на нормално разстояние между полюсите, поддържане на електрическите контакти чисти на различни места във ваната, намаляване на броя и продължителността на анодните ефекти, поддържане нормална температураелектролит, внимателното наблюдение на състава на електролита дава възможност за значително намаляване на консумацията на енергия.

Проучени са напредналите екипи на електролизните цехове на заводите за топене на алуминий теоретични основипроцес и характеристиките на баните, които обслужват, като внимателно следят хода на процеса, те имат възможност да увеличат количеството произведен метал за единица консумирана електроенергия с отлично качество и следователно да повишат ефективността на производството на алуминий.

Най-важният фактор за намаляване на разходите и повишаване на производителността на труда е механизацията на трудоемките процеси в цеховете за електролиза на алуминиеви заводи. В тази област през последните десетилетия е постигнат значителен напредък в местните заводи за топене на алуминий: извличането на алуминий от бани е механизирано; Въведени са ефективни и удобни механизми за пробиване на електролитната кора и изваждане и забиване на щифтовете. Въпреки това е необходимо и възможнов по-голяма степен да се механизират и автоматизират процесите в заводите за топене на алуминий. Това се улеснява от по-нататъшното увеличаване на мощността на електролизерите и прехода от периодични процеси към непрекъснати.

IN последните годиниИнтегрираното използване на алуминиеви руди се е подобрило, тъй като някои заводи за топене на алуминий са започнали да извличат ванадиев оксид и метален галий от отпадъци.

Открит е през 1875 г. по спектралния метод. Четири години по-рано Д. И. Менделеев предсказа основните му свойства с голяма точност (наричайки го ека-алуминий). има сребристо бял цвят и ниска температуратопене (+30° C). Малко парче галий може да се разтопи в дланта на ръката ви. Заедно с това, точката на кипене на галия е доста висока (2230 ° C), така че се използва за високотемпературни термометри. Такива термометри с кварцови тръби са приложими до 1300° C. По твърдост галият е близък до оловото. Плътността на твърдия галий е 5,9 g/cm3, течният галий е 6,09 g/cm3.

Галият е разпръснат в природата, богатите са неизвестни. Намира се в стотни и хилядни от процента в алуминиеви руди, цинкова смес и пепел от някои въглища. Смолите от газови растения понякога съдържат до 0,75% галий.

Галият е значително по-токсичен от и затова всички работи по неговото извличане трябва да се извършват при спазване на внимателна хигиена.

В сух въздух при обикновени температури галият почти не се окислява: при нагряване той енергично се свързва с кислород, образувайки бял оксид Ga 2 O 3. Заедно с този галиев оксид при определени условия се образуват и други галиеви оксиди (GaO и Ga 2 O). Галиевият хидроксид Ga (OH) 3 е амфотерен и следователно лесно разтворим в киселини и основи, с които образува галати, които са подобни на свойствата на алуминатите. В тази връзка, когато се произвежда алуминиев оксид от алуминиеви руди, галият, заедно с алуминия, преминава в разтвори и след това го придружава във всички последващи операции. Известно повишена концентрация на галий се наблюдава в анодната сплав по време на електролитното рафиниране на алуминий, в циркулиращите алуминатни разтвори по време на производството на алуминиев оксид по метода на Байер и в матерните луги, оставащи след непълна карбонизация на алуминатни разтвори.

Следователно, без да се нарушава схемата за преразпределение, е възможно да се организира извличането на галий в цеховете за алуминий и рафиниране на алуминиеви заводи. Рециклираните алуминатни разтвори за екстракция на галий могат да бъдат периодично карбонизирани в две стъпки. Първо, по време на бавна карбонизация, приблизително 90% от алуминия се утаява и разтворът се филтрира, който след това се карбонизира отново, за да се утаи галият и да остане в разтвора под формата на хидроксиди. Получената по този начин утайка може да съдържа до 1,0% Ga 2 O 3 .

Значителна част от алуминия може да се утаи от алуминатния матерен разтвор под формата на флуоридни соли. За да направите това, флуороводородна киселина се смесва с алуминатен разтвор, съдържащ галий. При pH<2,5 из раствора осаждается значительная часть алюминия в виде фторида и криолита (Na 3 AlF 6). Галлий и часть алюминия остаются в растворе.

Когато кисел разтвор се неутрализира със сода до pH = 6, галий и .

Може да се постигне допълнително отделяне на алуминий от галийнагряване чрез третиране на утайки от алуминиево-галиев хидрат в автоклав с варно мляко, съдържащо малко количество натриев хидроксид; в този случай галият преминава в разтвор,и по-голямата част от алуминия остава в утайката. След това галият се утаява от разтвор с въглероден диоксид. Получената утайка съдържа до 25% Ga 2 O 3. Тази утайка се разтваря в сода каустик при съотношение на каустик 1,7 и се третира с Na 2 S за отстраняване на тежки метали, особено олово. Пречистеният и избистрен разтвор се подлага на електролиза при 60-75°С, напрежение 3-5 V и постоянно разбъркване на електролита. Катодите и анодите трябва да бъдат направени от неръждаема стомана.

Известни са и други методи за концентриране на галиев оксид от алуминатни разтвори. По този начин, от анодната сплав, съдържаща 0,1-0,3% галий, останал след електролитно рафиниране на алуминий по трислоен метод, последният може да бъде изолиран чрез третиране на сплавта с горещ алкален разтвор. В този случай галият преминава в разтвор и остава в утайката.

За получаване на чисти галиеви съединения се използва способността на галиевия хлорид да се разтваря в етер.

Ако присъства в алуминиеви руди, той постоянно ще се натрупва в алуминатни разтвори и със съдържание над 0,5 g/l V 2 O 5 ще се утаи с алуминиев хидрат по време на карбонизацията и ще замърси алуминия. За да се отстрани ванадий, матерните луги се изпаряват до плътност от 1,33 g / cm 3 и се охлаждат до 30 ° C, а утайката, съдържаща повече от 5% V 2 O 5, изпада заедно със сода и други алкални съединения на фосфора и арсен, от който може да се изолира първо чрез сложна хидрохимична обработка и след това чрез електролиза на воден разтвор.

Топенето на алуминий поради неговия висок топлинен капацитет и латентна топлина на топене (392 J/g) изисква висока консумация на енергия. Следователно опитът на електролизните заводи, които започнаха да произвеждат лента и валцдрат директно от течен алуминий (без отливане в блокове), заслужава да бъде разпространен. В допълнение, голям икономически ефект може да се получи от производството на различни сплави за масово потребление от течен алуминий в леярните на електролизните заводи и

Галий История на откриването на елемента За елемента с атомен номер 31 повечето читатели помнят само, че той е един от трите елемента...

Има голям брой минерали и скали, съдържащи алуминий, но само няколко от тях могат да се използват за производството на метален алуминий. Бокситът е най-широко използваната алуминиева суровина. , Освен това, първо, междинен продукт - алуминиев оксид (Al 2 0 3) - се извлича от рудите, а след това метален алуминий се получава от алуминиевия оксид чрез електролитни средства. Както А. р. се използват нефелин-сиенит (виж Нефелин сиенит) , както и нефелин-апатитни скали, които едновременно служат като източник на фосфати. Алунитните скали могат да служат като минерални суровини за производството на алуминий (виж Алунит) , левцитни лави (минерал Левцит), Лабрадорити, Анортозити , високоалуминиеви глини и каолини, кианит, силиманит и андалузитни шисти.

В капиталистическите и развиващите се страни за производството на алуминий се използва практически само боксит. В СССР, в допълнение към боксита, важно практическо значение са придобили нефелин-сиенитните и нефелин-апатитните скали.


Велика съветска енциклопедия. - М.: Съветска енциклопедия. 1969-1978 .

  • Алуминиеви монополи
  • Алуминиеви сплави

Вижте какво са "алуминиеви руди" в други речници:

    Алуминиеви руди- (a. алуминиеви руди; n. Aluminumerze, Aluerze; f. minerais d aluminium; i. minerales de aluminium) природни минерални образувания, съдържащи алуминий в такива съединения и концентрации, при които техните индустриални свойства. техническа употреба..... Геоложка енциклопедия

    АЛУМИНИЕВИ РУДИ- скали, суровини за производство на алуминий. Основно боксит; Алуминиевите руди също включват нефелин сиенит, алунит, нефелин апатитни скали и др. Голям Енциклопедичен речник

    алуминиеви руди- скали, суровини за производство на алуминий. Основно боксит; Алуминиевите руди също включват нефелин сиенит, алунит, нефелин апатит скали и др. * * * АЛУМИНИЕВИ РУДИ АЛУМИНИЕВИ РУДИ, скали, суровини за производството на... ... Енциклопедичен речник

    алуминиеви руди- руди, съдържащи Al в такива съединения и концентрации, при които тяхното промишлено използване е технически възможно и икономически осъществимо. Най-разпространените Al суровини са боксит, алунит и... ...

    АЛУМИНИЕВИ РУДИ- клаксон скали, суровини за производство на алуминий. В основния боксит; към А. р. включват също нефелинови сиенити, алунит, нефелинови апатитни скали и др... Естествознание. Енциклопедичен речник

    руди на черни метали- руди, които са суровинна база на Световната купа; включително Fe, Mn и Cr руди (вижте железни руди, манганови руди и хромни руди); Вижте също: Търговски руди, сидеритни руди... Енциклопедичен речник по металургия

    руди на цветни метали- руди, които са суровини за CM, включително широка група от Al, полиметални (съдържащи Pb, Zn и други метали), Cu, Ni, Co, Sn, W, Mo, Ti руди. Специфична особеност на рудите на цветните метали е техният комплекс... ... Енциклопедичен речник по металургия

    руди на редкоземни метали- природни минерални образувания, съдържащи редкоземни метали под формата на собствени минерали или изоморфни примеси в някои други минерали. Изв > 70 собствени редкоземни минерала и около 280 минерала, в които редкоземните метали са включени като ... Енциклопедичен речник по металургия

    руди на редки метали- природни образувания, съдържащи ВЕ под формата на самостоятелни минерали или изоморфни примеси в други рудни и жилищни минерали в количества, достатъчни за рентабилното им промишлено извличане. RE се счита за ... ... Енциклопедичен речник по металургия

    радиоактивни метални руди- природни минерални образувания, съдържащи радиоактивни метали (U, Th и др.) в такива съединения и концентрации, при които извличането им е технически възможно и икономически осъществимо. Индустриално значение...... Енциклопедичен речник по металургия