STRUČNÉ HISTORICKÉ INFORMÁCIE. Asi pred 1900 rokmi Plínius Starší prvýkrát pomenoval kamenec, ktorý sa používal ako moridlo na farbenie látok, „alumén“. O 1500 rokov neskôr švajčiarsky prírodovedec Paracelsus zistil, že kamenec obsahuje oxid hlinitý. Čistý hliník bol prvýkrát extrahovaný z bauxitu dánskym vedcom G. Ørstedom v roku 1825. V roku 1865 získal ruský chemik N. Beketov hliník jeho vytesnením horčíkom z roztaveného kryolitu (Na 3 AlF 6). Táto metóda našla priemyselné uplatnenie v Nemecku a Francúzsku koncom 19. storočia. V polovici 19. stor. hliník bol považovaný za vzácny a dokonca drahý kov. V súčasnosti je hliník z hľadiska celosvetovej produkcie na druhom mieste po železe.

GEOCHÉMIA. Hliník je jedným z prvkov najrozšírenejších v zemskej kôre. Jeho čírosť je 8,05 %. V prírodných podmienkach je zastúpený iba jedným izotopom 27 Al.

V endogénnych podmienkach sa hliník koncentruje predovšetkým v alkalických horninách obsahujúcich nefelín a leucit, ako aj v niektorých variantoch bázických hornín (anortozitov atď.). Značné masy hliníka sa hromadia v dôsledku alunitizačných procesov spojených s hydrotermálnym spracovaním kyslých vulkanogénnych formácií. Najväčšie akumulácie hliníka sú pozorované v zvyškových a redeponovaných zvetrávacích kôrach kyslých, alkalických a zásaditých hornín.

V sedimentačnom procese sa oxid hlinitý rozpúšťa a transportuje iba v kyslom prostredí (pH< 4) или сильно щелочных (pH >9.5) riešenia. Zrážanie hydroxidov hlinitých začína pri pH = 4,1. V prítomnosti SiO 2 sa rozpustnosť Al 2 O 3 zvyšuje a v prítomnosti CO 2 klesá. Koloidný Al 2 O 3 v porovnaní s koloidným SiO 2 je menej stabilný a rýchlejšie koaguluje. Preto v procese ich spoločnej migrácie dochádza k oddeleniu týchto prvkov. V dôsledku rozdielnej geochemickej mobility zlúčenín hliníka, železa a mangánu dochádza k ich diferenciácii v pobrežnej zóne sedimentárnych panví. Bauxit sa hromadí bližšie k brehu, v hornej časti police - železné rudy, a v spodnej časti police - mangánové rudy. Hydroxidy hlinité majú významnú adsorpčnú kapacitu. Minerály, ktoré tvoria bauxity, neustále obsahujú Fe, V, Cr, Zn, Mn, Cu, Sn, Ti, B, Mg, Zr, P a iné v premenlivom množstve.

MINERALÓGIA. Hliník je súčasťou asi 250 minerálov. Priemyselný význam však má len niekoľko z nich: diaspór a bôhmit, gibbsit (hydrargilit), nefelín, leucit, alunit, andaluzit, kyanit, silimanit atď.

diaspóra HAlO 2 (obsah Al 2 O 3 85 %) kryštalizuje v ortorombickom systéme, habitus kryštálov je lamelárny, tabuľkovitý, ihličkovitý, agregáty sú listnaté, kryptokryštalické, stalaktitové. Farba minerálu je biela, sivastá, s prímesou Mn alebo Fe - sivá, ružová, hnedá, sklovitý až diamantový lesk, tvrdosť 6,5–7, merná hmotnosť 3,36 g/cm 3 .

Boehmit AlOOH – polymorfná modifikácia diaspóry (priezv. Boehm), lamelárne kryštály, kryptokryštalické agregáty, fazuľovitý, biela farba, tvrdosť 3,5–4, merná hmotnosť ~ 3 g/cm 3 . Vzniká pri hydrotermálnej premene nefelínu.

Gibbsite (hydrargilit) Al(OH) 3 (Al 2 O 3 64,7 %) kryštalizuje v monoklinickej, menej často v triklinickej sústave, pseudohexagonálne kryštály lamelárne a stĺpcovité, porcelánu podobné agregáty, zemité, spekané, červovité, guľovité uzliny, tvrdosť 2,5. –3, špecifická hmotnosť 2,4 g/cm3.

Nepheline Na (Al 2 O 3 34 %) kryštalizuje v šesťhrannej sústave, kryštály sú hranolové, krátkostĺpcové, hrubotabulkové, bezfarebné, sivé, mäsovočervené, lesk od sklovitého po mastný, tvrdosť 5,5–6, merná hmotnosť 2,6 g/cm3.

Leucit K (Al 2 O 3 23,5 %) – kostrový silikát, izoštrukturálny s analcimom; kryštály - tetragontrioktaedry, dodekaedry. Farba minerálu je biela, sivá, tvrdosť 5,5–6, merná hmotnosť 2,5 g/cm 3 .

Alunite KAl 3 (OH) 6 2 (Al 2 O 3 37 %) kryštalizuje v trigonálnej sústave, kryštály sú tabuľkové, romboedrické alebo šošovkovité, agregáty sú husté a zrnité. Farba minerálu je biela, sivastá, žltkastá, hnedá, sklovitý až perleťový lesk, tvrdosť 3,5–4, merná hmotnosť 2,9 g/cm 3 . Nachádza sa v kôre zvetrávania, kde je hojný výskyt H 2 SO 4 .

Andalusit Al 2 O (v provincii Andalúzia, Španielsko) je jednou z troch polymorfných modifikácií kremičitanu hlinitého (andalusit, kyanit a sillimanit), ktorý vzniká pri najnižšom tlaku a teplote. Hliník je mierne nahradený Fe a Mn. Kryštalizuje v kosoštvorcovej sústave, kryštály sú stĺpcovité, vláknité, zrnité a žiarivo-stĺpcové agregáty, ružovej farby, sklený lesk, tvrdosť 6,5–7, merná hmotnosť 3,1 g/cm 3 .

Najdôležitejšie rudy hliníka sú bauxit - hornina pozostávajúca z hydroxidov hliníka, oxidov a hydroxidov železa a mangánu, kremeňa, opálu, hlinitokremičitanov atď. minerálne zloženie Existujú diaspóry, boehmity, gibbsity a komplexné bauxity, pozostávajúce z dvoch alebo troch uvedených minerálov. Amorfný oxid hlinitý, ktorý je súčasťou priemyselných hliníkových minerálov, časom starne, v dôsledku čoho sa mení na boehmit a ten sa mení na gibbsit.

PRIEMYSELNÉ APLIKÁCIE. Hliník pre svoju ľahkosť (hustota 2,7 g/cm3), vysokú elektrickú vodivosť, vysokú odolnosť proti korózii a dostatočnú mechanickú pevnosť (najmä v zliatinách s Cu, Mg, Si, Mn, Ni, Zn atď.) našiel široké uplatnenie v rôznych odvetviach. Hlavné oblasti použitia hliníka a jeho zliatin sú: automobilový, lodný, letecký a strojársky priemysel; konštrukcia (nosné konštrukcie); výroba obalových materiálov (nádoby, fólie); elektrotechnika (drôty, káble); výroba domácich potrieb; obranného priemyslu.

ZDROJE A REZERVY. Hlavnou surovinou svetového hliníkového priemyslu je bauxit. Vlastný bauxit zahŕňa hlinité horniny obsahujúce najmenej 28% Al 2 O 3 . Hliník sa získava aj z nefelínových a alunitových rúd. Bola vyvinutá elektrotechnická metóda na výrobu hliníka zo silimanitu, andalusitu, kyanitových kryštalických bridlíc a rul a iných nebauxitových zdrojov oxidu hlinitého. Bauxity spravidla tvoria plošné ložiská, ktoré dosahujú povrch alebo sú len málo prekryté, v dôsledku čoho je ich objavenie a stanovenie priemyselných charakteristík ložísk pomerne jednoduchou úlohou.

Svetové zdroje bauxitu sa odhadujú na 55 – 75 miliárd ton. Asi 33 % z nich je sústredených v Južnej a Strednej Amerike, 27 % v Afrike, 17 % v Ázii, 13 % v Austrálii a Oceánii a iba 10 % v Európe a Severnej Amerike. Európa, Amerika.

Celkové zásoby bauxitu vo svete sú 62,2 miliardy ton a overené zásoby sú 31,4 miliardy ton.Prvú šesť krajín s najväčšími zásobami sú Guinea, Austrália, Brazília, Jamajka, India a Indonézia (tabuľka 8). Tieto krajiny sú hlavnými dodávateľmi gibbsitového bauxitu na svetový trh. Iné krajiny ťažiace bauxit, ako napríklad Čína a Grécko, používajú bauxit bauxit-diaspóry. Rusko nemá dostatočné zásoby bauxitu pre domácu spotrebu a jeho podiel na svetovej bilancii tejto suroviny je menej ako 1 %.

Medzi unikátne ložiská patria ložiská so zásobami bauxitu viac ako 500 miliónov ton, veľké – 500 – 50 miliónov ton, stredné – 50 – 15 miliónov ton a malé – menej ako 15 miliónov ton.

ŤAŽBA A VÝROBA. Svetová produkcia bauxitu 1995–2000 110 – 120 miliónov ton Hlavnými producentmi bauxitu boli Austrália, Guinea, Jamajka, Brazília a Čína. Objem produkcie tohto druhu nerastnej suroviny v Rusku bol asi 4–5 miliónov ton, kým v Austrálii to bolo 43 miliónov ton.V Austrálii je najväčšou ťažobnou spoločnosťou « Alcan hliník».

V Rusku sa vývoj a ťažba bauxitu vykonáva v ložiskách Ural OJSC "Sevuralboxytruda" (SUBR) a OJSC "Bauxitové bane na juhu Uralu" (YBR), kde overené zásoby dokážu zabezpečiť prevádzku baní na 25–40 rokov. Bauxit sa ťaží banskou metódou z veľkých hĺbok.

Produkcia oxidu hlinitého vo svete z rôznych minerálnych zdrojov v rokoch 1995–2000. v Austrálii, ktorá je nepochybným svetovým lídrom, sú hlavnými producentmi oxidu hlinitého spoločnosti « Alcoa» , « Reynolds Kovy» A « Comalco» .

METALÓGÉNA A VEKY TVORBY RUDY. Najpriaznivejšie podmienky pre vznik bauxitových ložísk vznikli v ranom štádiu geosynklinálneho štádia, keď sa vytvorili geosynklinálne ložiská nerastných surovín oxidu hlinitého, ako aj v štádiu platformy, kedy sa objavili lateritové a sedimentárne ložiská.

Bauxit je hlavnou rudou na výrobu hliníka. Vznik usadenín je spojený s procesom zvetrávania a presunu materiálu, pri ktorom sa okrem hydroxidov hliníka vyskytujú aj iné chemické prvky. Technológia extrakcie kovov poskytuje nákladovo efektívny proces priemyselná produkcia bez vytvárania odpadu.

Charakteristika rudného minerálu

Názov nerastnej suroviny na ťažbu hliníka pochádza z názvu oblasti vo Francúzsku, kde boli ložiská prvýkrát objavené. Bauxit pozostáva z hydroxidov hliníka a ako nečistoty obsahuje ílové minerály, oxidy železa a hydroxidy.

Autor: vzhľad Bauxit je kamenistá a menej obyčajne ílovitá hornina, ktorá má jednotnú alebo vrstvenú textúru. V závislosti od formy výskytu v zemská kôra môže byť hustá alebo pórovitá. Minerály sú klasifikované podľa ich štruktúry:

  • klastický - zlepenec, štrk, pieskovec, pelitický;
  • konkrečné - strukoviny, oolitické.

Prevažná časť horniny vo forme inklúzií obsahuje oolitické formácie oxidov železa alebo oxidu hlinitého. Bauxitová ruda má zvyčajne hnedú alebo tehlovú farbu, ale existujú ložiská bielych, červených, šedých a žltých odtieňov.

Hlavné minerály pre tvorbu rudy sú:

  • diaspóra;
  • hydrogoethit;
  • goethit;
  • boehmit;
  • gibbsit;
  • kaolinit;
  • ilmenit;
  • aluminohematit;
  • kalcit;
  • siderit;
  • sľuda.

Existujú bauxity platformových, geosynklinálnych a oceánskych ostrovov. Miesto narodenia hliníková ruda vznikajú v dôsledku prenosu produktov zvetrávania skaly s ich následným ukladaním a tvorbou sedimentov.

Priemyselný bauxit obsahuje 28-60% oxidu hlinitého. Pri použití rudy by pomer kremíka k kremíku nemal byť nižší ako 2-2,5.

Ložiská a ťažba surovín

Hlavnými surovinami pre priemyselnú výrobu hliníka v Ruskej federácii sú bauxit, nefelínové rudy a ich koncentráty, sústredené na polostrove Kola.

Ložiská bauxitu v Rusku sa vyznačujú nízkou kvalitou surovín a ťažkými banskými a geologickými podmienkami ťažby. V rámci štátu sa nachádza 44 preskúmaných ložísk, z ktorých je využívaná len štvrtina.

Hlavnú výrobu bauxitu vykonáva JSC Sevuralboxytruda. Napriek zásobám rudných surovín je ponuka spracovateľských podnikov nerovnomerná. Už 15 rokov je nedostatok nefelínov a bauxitov, čo vedie k dovozu oxidu hlinitého.

Svetové zásoby bauxitu sú sústredené v 18 krajinách nachádzajúcich sa v tropických a subtropické pásma. Lokalizácia najkvalitnejšieho bauxitu je obmedzená na oblasti zvetrávania hlinitokremičitanových hornín vo vlhkých podmienkach. Práve v týchto oblastiach sa nachádza prevažná časť celosvetovej ponuky surovín.

Najväčšie zásoby sú sústredené v Guinei. Austrália vedie svet v ťažbe rudných surovín. Brazília má 6 miliárd ton zásob, Vietnam má 3 miliardy ton, indické zásoby bauxitu sa líšia vysoká kvalita, predstavujú 2,5 miliardy ton, Indonézia - 2 miliardy ton. Väčšina rudy sa sústreďuje v hlbinách týchto krajín.

Bauxit sa ťaží otvorenou a podzemnou metódou. Technologický postup spracovania surovín závisí od jeho chemické zloženie a zabezpečuje postupnú realizáciu prác.

V prvom stupni sa pod vplyvom chemických činidiel tvorí oxid hlinitý a v druhom sa z neho kovová zložka extrahuje elektrolýzou z roztavenej fluoridovej soli.

Na výrobu oxidu hlinitého sa používa niekoľko metód:

  • spekanie;
  • hydrochemické;
  • kombinované.

Aplikácia metód závisí od koncentrácie hliníka v rude. Spracováva sa bauxit nízkej kvality komplikovaným spôsobom. Zmes sódy, vápenca a bauxitu získaná ako výsledok spekania sa vylúhuje roztokom. Hydroxid kovu vytvorený ako výsledok chemického spracovania sa oddelí a podrobí filtrácii.

Aplikácia nerastných surovín

Použitie bauxitu v rôznych odvetviach priemyselnej výroby je spôsobené všestrannosťou suroviny v jej minerálnom zložení a fyzikálne vlastnosti. Bauxit je ruda, z ktorej sa získava hliník a oxid hlinitý.

Zlepšuje sa použitie bauxitu v metalurgii železa ako taviva pri tavení ocele v otvorenom ohni technické údaje Produkty.

Pri výrobe elektrokorundu sa vlastnosti bauxitu využívajú na vytvorenie superodolného ohňovzdorného materiálu (syntetický korund) v dôsledku tavenia v elektrických peciach za účasti antracitu ako redukčného činidla a železných pilín.

Minerál bauxit s nízkym obsahom železa sa používa pri výrobe ohňovzdorných, rýchlotvrdnúcich cementov. Okrem hliníka sa z rudných surovín získava železo, titán, gálium, zirkónium, chróm, niób a TR (prvky vzácnych zemín).

Bauxit sa používa na výrobu farieb, abrazív a sorbentov. Ruda s nízkym obsahom železa sa používa pri výrobe žiaruvzdorných zlúčenín.

Hliník je v porovnaní s tradičnými kovmi (oceľ, meď, bronz) mladý kov. Moderným spôsobom Jeho výroba bola vyvinutá až v roku 1886 a predtým bola veľmi vzácna. Priemyselný rozsah „okrídleného“ kovu sa začal až v 20. storočí. Dnes patrí medzi vyhľadávané materiály v rôznych odvetviach od elektroniky až po vesmírny a letecký priemysel.

Hliníková ruda bola prvýkrát získaná vo forme striebristého kovu v roku 1825 v objeme len niekoľkých miligramov a pred príchodom masovej výroby bol tento kov drahší ako zlato. Napríklad jedna z kráľovských korún Švédska obsahovala hliník a D. I. Mendelejev v roku 1889 dostal od Angličanov drahý darček - váhy vyrobené z hliníka.

Aké suroviny sú potrebné na získanie hliníkovej rudy? Ako sa vyrába jeden z najdôležitejších materiálov našej doby?

Samotný strieborný kov sa získava priamo z oxidu hlinitého. Touto surovinou je oxid hlinitý (Al2O3), získaný z rúd:

  • bauxit;
  • Alunitov;
  • Nefelínové syenity.

Najbežnejším zdrojom východiskovej suroviny je bauxit, ktorý sa považuje za hlavnú hliníkovú rudu.

Napriek viac ako 130-ročnej histórii objavov sa stále nepodarilo pochopiť pôvod hliníkovej rudy. Je možné, že jednoducho v každom regióne sa suroviny vytvorili pod vplyvom určitých podmienok. A to sťažuje dostať jeden von univerzálna teória o tvorbe bauxitu. Existujú tri hlavné hypotézy o pôvode hliníkových surovín:

  1. Vznikli v dôsledku rozpúšťania určitých druhov vápenca ako zvyškového produktu.
  2. Bauxit sa získaval ako výsledok zvetrávania starých hornín s ich ďalším transportom a ukladaním.
  3. Ruda je výsledkom chemických procesov rozkladu solí železa, hliníka a titánu a spadla ako sediment.

Alunitové a nefelínové rudy však vznikali za iných podmienok ako bauxit. Prvé vznikli v podmienkach aktívnej hydrotermálnej a vulkanickej činnosti. Druhý - pri vysoké teploty magma

V dôsledku toho majú alunity vo všeobecnosti drobivú poréznu štruktúru. Obsahujú až 40 % rôznych zlúčenín oxidu hlinitého. Okrem samotnej rudy s obsahom hliníka však ložiská spravidla obsahujú prísady, ktoré ovplyvňujú ziskovosť ich ťažby. Za ziskové sa považuje vývoj ložiska s 50-percentným pomerom alunitov k prísadám.

Nefelíny sú zvyčajne reprezentované kryštalickými vzorkami, ktoré okrem oxidu hlinitého obsahujú prísady vo forme rôznych nečistôt. V závislosti od zloženia sa tento druh rudy delí na typy. Najbohatšie obsahujú až 90% nefelínov, druhotriedne 40-50%; ak sú minerály chudobnejšie ako tieto ukazovatele, potom sa nepovažuje za potrebné ich rozvíjať.

S predstavou o pôvode nerastov môže geologický prieskum celkom presne určiť polohu ložísk hliníkovej rudy. Spôsoby ťažby určujú aj podmienky vzniku, ktoré ovplyvňujú zloženie a štruktúru minerálov. Ak sa vklad považuje za ziskový, je stanovený jeho rozvoj.

Bauxit je zložité spojenie oxidy hliníka, železa a kremíka (vo forme rôzneho kremeňa), titánu, ako aj s malou prímesou sodíka, zirkónu, chrómu, fosforu a iné.

Najdôležitejšou vlastnosťou pri výrobe hliníka je „rozbitnosť“ bauxitu. To znamená, aké ľahké bude z neho oddeliť nepotrebné kremíkové prísady, aby sa získala surovina na tavenie kovov.

Základom výroby hliníka je oxid hlinitý. Na jeho vytvorenie sa ruda melie na jemný prášok a zahrieva sa parou, čím sa oddeľuje väčšina kremíka. A táto hmota sa stane surovinou na tavenie.

Na získanie 1 tony hliníka budete potrebovať asi 4-5 ton bauxitu, z ktorého po spracovaní vzniknú asi 2 tony oxidu hlinitého a až potom môžete získať kov.

Technológia vývoja hliníkových ložísk. Metódy ťažby hliníkovej rudy

Keď je hĺbka výskytu hlinitonosných hornín nevýznamná, ťažia sa povrchovou ťažbou. Proces odrezávania vrstiev rudy však bude závisieť od jej typu a štruktúry.

  • Kryštalické minerály (zvyčajne bauxit alebo nefelín) sa odstraňujú mletím. Na tento účel sa používajú minerálne bane. V závislosti od modelu môže takýto stroj rezať vrstvu až do hrúbky 600 mm. Hrúbka horniny sa vyvíja postupne a po prechode jednou vrstvou tvoria police.

Deje sa tak s cieľom zabezpečiť bezpečnú polohu kabíny a podvozku operátora, ktoré budú v prípade neočakávaného kolapsu v bezpečnej vzdialenosti.

  • Voľné hliníkové horniny vylučujú použitie frézovania. Pretože ich viskozita upcháva reznú časť stroja. Najčastejšie sa tieto druhy hornín dajú rezať pomocou banských rýpadiel, ktoré rudu okamžite naložia na sklápače na ďalšiu prepravu.

Preprava surovín je samostatnou časťou celého procesu. Zvyčajne, vždy, keď je to možné, sa obohacovacie zariadenia pokúšajú postaviť v blízkosti ťažobných miest. To umožňuje použitie pásových dopravníkov na dodávku rudy na spracovanie. Častejšie sa však skonfiškované suroviny prepravujú sklápačmi.
Ďalšou etapou je obohacovanie a príprava horniny na získanie oxidu hlinitého.

  1. Ruda sa prepravuje pásovým dopravníkom do dielne na prípravu surovín, kde je možné použiť množstvo drviacich zariadení, ktoré rozdrvia minerály jeden po druhom na frakciu približne 110 mm.
  2. Druhý úsek prípravnej dielne dodáva pripravenú rudu a ďalšie prísady na ďalšie spracovanie.
  1. Ďalšou fázou prípravy je spekanie horniny v peciach.

Aj v tomto štádiu je možné spracovávať suroviny lúhovaním silnými alkáliami. Výsledkom je kvapalný roztok hlinitanu (hydrometalurgické spracovanie).

  1. Roztok hlinitanu prechádza fázou rozkladu. V tomto štádiu sa získa hlinitanová buničina, ktorá sa následne odošle na oddelenie a odparenie kvapalnej zložky.
  2. Potom sa táto hmota očistí od nepotrebných zásad a odošle sa na kalcináciu v peciach. V dôsledku tohto reťazca vzniká suchý oxid hlinitý, ktorý je potrebný na výrobu hliníka hydrolýzou.

Ťažké technologický postup vyžaduje veľká kvantita palivo a vápenec, ako aj elektrina. Toto je hlavný faktor pri umiestnení hliniek - v blízkosti dobrej dopravnej križovatky a v blízkosti ložísk potrebných zdrojov.

Existuje však aj banský spôsob ťažby, kedy sa hornina z vrstiev vysekáva podľa princípu ťažby uhlia. Potom sa ruda posiela do podobných závodov na obohatenie a extrakciu hliníka.

Jedna z najhlbších „hliníkových“ štôlní sa nachádza na Urale v Rusku, jej hĺbka dosahuje 1550 metrov!

Hlavné ložiská hliníka sú sústredené v regiónoch s tropické ovzdušie a väčšina zo 73 % ložísk sa nachádza len v 5 krajinách: Guinea, Brazília, Jamajka, Austrália a India. Z nich má Guinea najbohatšie zásoby, viac ako 5 miliárd ton (28 % svetového podielu).

Ak rozdelíme zásoby a objemy výroby, môžeme získať nasledujúci obrázok:

1. miesto – Afrika (Guinea).

2. miesto - Amerika.

3. miesto – Ázia.

4. miesto – Austrália.

5. – Európa.

V tabuľke je uvedených päť krajín s najväčšími podielmi na produkcii hliníkovej rudy

Medzi hlavných producentov hliníkových rúd patria aj: Jamajka (9,7 milióna ton), Rusko (6,6), Kazachstan (4,2), Guyana (1,6).

V našej krajine je niekoľko bohatých ložísk hliníkových rúd, sústredených na Urale a v Leningradská oblasť. Hlavnou metódou ťažby bauxitu v našej krajine je však pracovne náročnejšia metóda uzavretej bane, ktorá ťaží asi 80% celkovej hmotnosti rúd v Rusku.

Lídri v oblasti rozvoja - Akciová spoločnosť"Sevuralboxytruda", JSC Baksitogorsk Alumina, juhouralské bane na bauxit. Ich rezervy sa však míňajú. V dôsledku toho musí Rusko doviezť asi 3 milióny ton oxidu hlinitého ročne.

Celkovo bolo v krajine preskúmaných 44 ložísk rôznych hliníkových rúd (bauxit, nefelín), čo by podľa odhadov malo vystačiť na 240 rokov pri takej intenzite ťažby ako dnes.

Dovoz oxidu hlinitého je spôsobený nízkou kvalitou rudy na ložiskách, napríklad na ložisku Red Cap sa ťaží bauxit s 50 % zložením oxidu hlinitého, v Taliansku sa ťaží hornina so 64 % oxidu hlinitého a v Číne 61 %.

Na výrobu hliníka sa v podstate používa až 60 % rudných surovín. Bohaté zloženie však z nej umožňuje extrahovať ďalšie chemické prvky: titán, chróm, vanád a ďalšie neželezné kovy, ktoré sú potrebné predovšetkým ako legujúce prísady na zlepšenie kvality ocele.

Ako bolo uvedené vyššie, technologický reťazec výroby hliníka nevyhnutne prechádza fázou tvorby oxidu hlinitého, ktorý sa tiež používa ako tavivá v metalurgii železa.

Bohaté zloženie prvkov v hliníkovej rude sa používa aj na výrobu minerálnej farby. Metóda tavenia tiež produkuje hlinitanový cement - rýchlo tvrdnúcu silnú hmotu.

Ďalším materiálom získaným z bauxitu je elektrokorund. Získava sa tavením rudy v elektrických peciach. Je to veľmi tvrdá látka, hneď po diamante, vďaka čomu je populárna ako brusivo.

Taktiež v procese získavania čistého kovu vzniká odpad – červené bahno. Extrahuje sa z neho prvok skandium, ktorý sa používa pri výrobe hliníkovo-skandiových zliatin, ktoré sú žiadané v automobilovom priemysle, raketovej vede, výrobe elektrických pohonov a športových potrieb.

Rozvoj modernej výroby si vyžaduje čoraz väčšie objemy hliníka. Nie vždy sa však oplatí rozvíjať ložiská alebo dovážať oxid hlinitý zo zahraničia. Preto sa čoraz viac využíva tavenie kovov s použitím recyklovaných materiálov.

Napríklad krajiny ako USA, Japonsko, Nemecko, Francúzsko a Spojené kráľovstvo vyrábajú hlavne sekundárny hliník, čo predstavuje až 80 % celosvetovej tavby.

Sekundárny kov je oveľa lacnejší v porovnaní s primárnym kovom, na výrobu ktorého je potrebných 20 000 kW energie/1 tona.

Dnes sa hliník vyrába z rôzne rudy, jeden z populárnych materiálov, ktorý umožňuje získať odolné a ľahké výrobky, ktoré nie sú náchylné na koróziu. Zatiaľ sa nenašli žiadne alternatívy kovu a v nasledujúcich desaťročiach sa objemy ťažby a tavenia rúd budú len zvyšovať.

A niektoré ďalšie prvky. Nie všetky tieto prvky sa však v súčasnosti získavajú z hliníkových rúd a využívajú sa pre potreby národného hospodárstva.

Najviac využívaná je hornina apatit-nefelín, z ktorej sa získavajú hnojivá, oxid hlinitý, sóda, potaš a niektoré ďalšie produkty; nie sú tam takmer žiadne skládky.

Pri spracovaní bauxitu Bayerovou metódou alebo spekaním zostáva na skládke ešte veľa červeného blata, racionálne využitie ktorá si zaslúži veľkú pozornosť.

Predtým sa hovorilo, že na výrobu 1 tony hliníka je potrebné minúť veľa elektriny, čo je pätina nákladov na hliník. V tabuľke 55 je znázornená kalkulácia nákladov na 1 tonu hliníka. Z údajov uvedených v tabuľke vyplýva, že najdôležitejšími zložkami nákladov sú suroviny a základné materiály, pričom oxid hlinitý predstavuje takmer polovicu všetkých nákladov. Znižovanie nákladov na hliník by preto malo ísť predovšetkým smerom znižovania nákladov na výrobu oxidu hlinitého.

Na 1 tonu hliníka sa teoreticky musí spotrebovať 1,89 tony oxidu hlinitého. Prekročenie tejto hodnoty pri skutočnej spotrebe je dôsledkom strát najmä z atomizácie. Tieto straty je možné znížiť o 0,5 až 0,6 % automatizáciou nakladania oxidu hlinitého do kúpeľov. Zníženie nákladovoxid hlinitý je možné dosiahnuť znížením strát vo všetkých štádiách jeho výroby, najmä v odpadovom kale, počas prepravy roztokov hlinitanov a tiež počas kalcinácie oxidu hlinitého; z dôvodu úspor získaných z najlepšie využitie odpadová para (zo samoodparovačov) a plné využitie tepla odpadových plynov. Toto je obzvlášť dôležité pri autoklávovej metóde, kde sú náklady na paru značné.

Zavedenie kontinuálneho lúhovania a skrúcania; pokročilé rafinérie oxidu hlinitého umožnili automatizovať mnohé operácie, čo pomohlo znížiť spotrebu pary a elektriny, zvýšiť produktivitu práce a znížiť cenu hliníka. V tomto smere sa však dá urobiť oveľa viac. Bez toho, aby sme sa vzdali ďalšieho hľadania vysokokvalitných bauxitov, ktorých prechod výrazne zníži cenu oxidu hlinitého, by sme mali hľadať spôsoby, ako komplexne využiť železité bauxity a červené bahno v metalurgii železa. Príkladom by bolo komplexné použitie apatito-nefelínové horniny.

Náklady na fluoridové soli sú 8%. Môžu byť znížené opatrným odstránením plynov z elektrolytických kúpeľov a zachytením fluoridových zlúčenín z nich. Anódové plyny odsávané z kúpeľa obsahujú až 40 mg/m 3 fluóru, asi 100 mg/m 3 živice a 90 mg/m 3 prachu (AlF 3 , Al203, Na3AlF6). Tieto plyny sa nesmú uvoľňovať do atmosféry,keďže obsahujú cenné, navyše sú jedovaté. Musia byť očistené od cenného prachu a tiež zneškodnené, aby sa predišlo otravám ovzdušia dielne a priestorov priľahlých k závodu. Na účely čistenia sa plyny premývajú slabými roztokmi sódy vo vežových čističkách plynov (práčkach plynov).

Vďaka dokonalej organizácii procesov čistenia a neutralizácie je možné vrátiť časť fluoridových solí (až 50%) do výroby a tým znížiť cenu hliníka o 3-5%.

Výrazné zníženie nákladov na hliník je možné dosiahnuť použitím lacnejších zdrojov elektriny a rýchlym všeobecným zavedením ekonomickejších polovodičových meničov prúdu (najmä kremíkových), ako aj priamym znížením spotreby energie. To možno dosiahnuť navrhnutím modernejších kúpeľov s menšou stratou napätia vo všetkých alebo jednotlivých prvkoch, ako aj výberom elektricky vodivých elektrolytov (odpor kryolitu je príliš vysoký a veľké množstvo elektrina sa mení na prebytočné teplo, ktoré sa zatiaľ nedá racionálne využiť). A nie je náhoda, že kúpele s vypálenými anódami začínajú nachádzať čoraz väčšie využitie, keďže spotreba energie v týchto kúpeľoch je oveľa nižšia.

Hrá hlavnú úlohu pri znižovaní spotreby energie obslužný personál elektrolýzne dielne. Udržiavanie normálnej vzdialenosti medzi pólmi, udržiavanie čistých elektrických kontaktov na rôznych miestach vane, znižovanie počtu a trvania anódových efektov, udržiavanie normálna teplota elektrolytu, starostlivé sledovanie zloženia elektrolytu umožňuje výrazne znížiť spotrebu energie.

Študovali pokročilé tímy elektrolýznych dielní hliniek teoretický základ Proces a vlastnosti kúpeľov, ktoré obsluhujú, starostlivo sledujú priebeh procesu, majú možnosť zvýšiť množstvo vyrobeného kovu na jednotku spotrebovanej elektriny s vynikajúcou kvalitou a tým zvýšiť efektivitu výroby hliníka.

Najdôležitejším faktorom znižovania nákladov a zvyšovania produktivity práce je mechanizácia prácne náročných procesov v elektrolýznych dielňach hliniek. V tejto oblasti sa v posledných desaťročiach dosiahol významný pokrok v domácich hutách hliníka: extrakcia hliníka z kúpeľov bola mechanizovaná; Boli zavedené účinné a pohodlné mechanizmy na prerážanie elektrolytovej kôry a vyberanie a zapichovanie kolíkov. Je to však potrebné a možnévo väčšej miere mechanizovať a automatizovať procesy v hutách hliníka. To je uľahčené ďalším zvýšením výkonu elektrolyzérov a prechodom z periodických procesov na kontinuálne.

IN posledné roky Integrované využitie hliníkových rúd sa zlepšilo, keďže niektoré huty hliníka začali extrahovať oxidy vanádu a kovové gálium z odpadu.

Bola objavená v roku 1875 spektrálnou metódou. Štyri roky predtým D.I.Mendelejev predpovedal jeho základné vlastnosti s veľkou presnosťou (nazval ho eka-hliník). má striebristo bielu farbu a nízka teplota topenia (+30 °C). Malý kúsok gália sa dá roztaviť do dlane. Okrem toho je bod varu gália pomerne vysoký (2230 ° C), takže sa používa pre vysokoteplotné teplomery. Takéto teplomery s kremennými trubicami sú použiteľné do 1300° C. Gálium sa svojou tvrdosťou blíži k olovu. Hustota pevného gália je 5,9 g/cm3, tekutého gália je 6,09 g/cm3.

Gálium je v prírode rozptýlené, tie bohaté sú neznáme. Nachádza sa v stotinách a tisícinách percenta v hliníkových rudách, zinkovej zmesi a popole niektorých uhlia. Plynové živice niekedy obsahujú až 0,75 % gália.

Gálium je podstatne toxickejšie ako, a preto všetky práce na jeho extrakcii by sa mali vykonávať pri dodržaní prísnej hygieny.

V suchom vzduchu pri bežných teplotách gálium takmer neoxiduje: pri zahrievaní sa prudko spája s kyslíkom a vytvára biely oxid Ga 2 O 3. Spolu s týmto oxidom gália za určitých podmienok vznikajú aj ďalšie oxidy gália (GaO a Ga 2 O). Hydroxid gália Ga(OH) 3 je amfotérny, a preto je ľahko rozpustný v kyselinách a zásadách, s ktorými vytvára galáty, ktoré sú svojimi vlastnosťami podobné hlinitanom. V tomto ohľade pri výrobe oxidu hlinitého z hliníkových rúd prechádza gálium spolu s hliníkom do roztokov a potom ho sprevádza vo všetkých nasledujúcich operáciách. Určitá zvýšená koncentrácia gália sa pozoruje v anódovej zliatine počas elektrolytickej rafinácie hliníka, v cirkulujúcich roztokoch hlinitanov pri výrobe oxidu hlinitého Bayerovou metódou a v matečných lúhoch zostávajúcich po neúplnej karbonizácii roztokov hlinitanov.

Preto bez narušenia schémy prerozdeľovania je možné organizovať ťažbu gália v halách na výrobu oxidu hlinitého a rafinériách hliniek. Recyklované roztoky hlinitanov na extrakciu gália môžu byť periodicky karbonizované v dvoch krokoch. Najprv sa pri pomalej karbonizácii vyzráža približne 90 % hliníka a roztok sa prefiltruje, ktorý sa potom opäť karbonizuje, aby sa vyzrážalo gálium a zostalo v roztoku vo forme hydroxidov. Zrazenina získaná týmto spôsobom môže obsahovať až 1,0 % Ga203.

Značná časť hliníka sa môže vyzrážať z matečného lúhu hlinitanu vo forme fluoridových solí. Na tento účel sa kyselina fluorovodíková primieša do roztoku hlinitanu obsahujúceho gálium. Pri 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.

Keď sa kyslý roztok neutralizuje sódou na pH = 6, gálium a .

Je možné dosiahnuť ďalšie oddelenie hliníka od gáliazahrievanie úpravou sedimentov hydrátu hliníka a gália v autokláve vápenným mliekom obsahujúcim malé množstvo hydroxidu sodného; v tomto prípade gálium prechádza do roztoku,a väčšina hliníka zostáva v sedimente. Gálium sa potom vyzráža z roztoku oxidom uhličitým. Výsledná zrazenina obsahuje až 25 % Ga 2 O 3. Táto zrazenina sa rozpustí v hydroxide sodnom v žieravinovom pomere 1,7 a spracuje sa Na 2 S, aby sa odstránili ťažké kovy, najmä olovo. Vyčistený a vyčírený roztok sa podrobí elektrolýze pri 60-75°C, napätí 3-5V a za stáleho miešania elektrolytu. Katódy a anódy musia byť vyrobené z nehrdzavejúcej ocele.

Sú známe aj iné spôsoby koncentrácie oxidu gália z roztokov hlinitanov. Z anodickej zliatiny obsahujúcej 0,1 až 0,3 % gália, ktorá zostala po elektrolytickej rafinácii hliníka s použitím trojvrstvovej metódy, možno hliník izolovať tak, že sa na zliatinu pôsobí horúcim alkalickým roztokom. V tomto prípade gálium prechádza do roztoku a zostáva v sedimente.

Na získanie čistých zlúčenín gália sa využíva schopnosť chloridu gália rozpúšťať sa v éteri.

Ak je prítomný v hliníkových rudách, bude sa neustále hromadiť v roztokoch hlinitanov a pri obsahu V 2 O 5 viac ako 0,5 g/l sa pri karbonizácii zráža s hydrátom hliníka a znečisťuje hliník. Na odstránenie vanádu sa matečné lúhy odparia na hustotu 1,33 g/cm 3 a ochladia sa na 30 °C, pričom vypadne kal obsahujúci viac ako 5 % V 2 O 5 spolu so sódou a inými alkalickými zlúčeninami fosforu a arzén, z ktorého sa dá izolovať najskôr zložitým hydrochemickým spracovaním a potom elektrolýzou vodného roztoku.

Tavenie hliníka vzhľadom na jeho vysokú tepelnú kapacitu a latentné teplo topenia (392 J/g) vyžaduje vysokú spotrebu energie. Preto si skúsenosti elektrolýznych závodov, ktoré začali vyrábať pásy a valcované tyče priamo z tekutého hliníka (bez odlievania do ingotov), ​​zaslúžia byť šírené. Okrem toho je možné získať veľký ekonomický efekt z výroby rôznych zliatin na hromadnú spotrebu z tekutého hliníka v zlievarňach elektrolýznych závodov a

Gálium história objavu prvku O prvku s atómovým číslom 31 si väčšina čitateľov pamätá len to, že ide o jeden z troch prvkov...

Existuje veľké množstvo minerálov a hornín obsahujúcich hliník, ale len niekoľko z nich sa dá použiť na výrobu hliníka. Bauxit je najpoužívanejšou hliníkovou surovinou. , Okrem toho sa najprv z rúd extrahuje medziprodukt - oxid hlinitý (Al 2 0 3) a potom sa z oxidu hlinitého elektrolyticky získa kovový hliník. Ako A. r. používa sa nefelín-syenit (pozri nefelínový syenit) , ako aj nefelín-apatitové horniny, ktoré súčasne slúžia ako zdroj fosfátov. Alunitové horniny môžu slúžiť ako minerálne suroviny na výrobu hliníka (pozri Alunit) , leucitové lávy (minerálny leucit), labradority, anorthosity , vysokohlinité íly a kaolíny, kyanit, sillimanit a andaluzitové bridlice.

V kapitalistických a rozvojových krajinách sa na výrobu hliníka používa prakticky len bauxit. V ZSSR okrem bauxitu nadobudli dôležitý praktický význam horniny nefelín-syenit a nefelín-apatit.


Veľká sovietska encyklopédia. - M.: Sovietska encyklopédia. 1969-1978 .

  • Hliníkové monopoly
  • Zliatiny hliníka

Pozrite sa, čo sú „hliníkové rudy“ v iných slovníkoch:

    Hliníkové rudy- (a. hliníkové rudy; n. Aluminumerze, Aluerze; f. minerais d hliník; i. minerály z hliníka) prírodné minerálne útvary obsahujúce hliník v takých zlúčeninách a koncentráciách, pri ktorých sú ich priemyselné vlastnosti. technické využitie...... Geologická encyklopédia

    HLINÍKOVÉ RUDY- horniny, suroviny na výrobu hliníka. Hlavne bauxit; Medzi hliníkové rudy patrí aj nefelínový syenit, alunit, nefelínový apatit atď. Veľký encyklopedický slovník

    hliníkové rudy- horniny, suroviny na výrobu hliníka. Hlavne bauxit; Medzi hliníkové rudy patrí aj nefelínový syenit, alunit, nefelín apatitové horniny atď. * * * HLINÍKOVÉ RUDY HLINÍKOVÉ RUDY, horniny, suroviny na výrobu... ... encyklopedický slovník

    hliníkové rudy- rudy obsahujúce Al v takých zlúčeninách a koncentráciách, pri ktorých je ich priemyselné využitie technicky možné a ekonomicky realizovateľné. Najbežnejšími Al surovinami sú bauxit, alunit a... ...

    HLINÍKOVÉ RUDY- klaksón horniny, suroviny na výrobu hliníka. V hlavnom bauxit; do A. r. zahŕňajú aj nefelínové syenity, alunit, nefelínové apatitové horniny atď. Prírodná veda. encyklopedický slovník

    rudy železných kovov- rudy, ktoré sú surovinovou základňou MS; vrátane Fe, Mn a Cr rúd (pozri železné rudy, mangánové rudy a chrómové rudy); Pozri tiež: Obchodné rudy, sideritové rudy... Encyklopedický slovník hutníctva

    rudy neželezných kovov- rudy, ktoré sú surovinou CM, vrátane širokej skupiny Al, polymetalických (obsahujúcich Pb, Zn a iné kovy), Cu, Ni, Co, Sn, W, Mo, Ti rúd. Špecifikom rúd neželezných kovov je ich komplexnosť... ... Encyklopedický slovník hutníctva

    rudy kovov vzácnych zemín- prírodné minerálne útvary obsahujúce kovy vzácnych zemín vo forme vlastných minerálov alebo izomorfných nečistôt v niektorých iných mineráloch. Izv > 70 vlastných minerálov vzácnych zemín a asi 280 minerálov, v ktorých sú kovy vzácnych zemín zahrnuté ako ... Encyklopedický slovník hutníctva

    rudy vzácnych kovov- prírodné útvary obsahujúce RE vo forme samostatných minerálov alebo izomorfných nečistôt v iných rudných a žilných mineráloch v množstvách dostatočných na ich rentabilnú priemyselnú ťažbu. RE sa považuje za ...... Encyklopedický slovník hutníctva

    rádioaktívne kovové rudy- prírodné minerálne útvary obsahujúce rádioaktívne kovy (U, Th a pod.) v takých zlúčeninách a koncentráciách, pri ktorých je ich ťažba technicky možná a ekonomicky realizovateľná. Priemyselný význam...... Encyklopedický slovník hutníctva