3.2. Електролітичний спосіб виробництва алюмінію.

Металічний алюміній вилучають з глинозему електролітичним розкладанням в електролізній ванні (рис. 1). Електролітом слугує кріоліт (Na₃AlF₆).

Між анодом і катодом пропускається електричний струм напругою 4 – 5 В та силою струму 75000 А. При високій температурі (950 ⁰С) кріоліт і глинозем дисоціюють. На катоді відкладаються іони алюмінію Al³⁺, а на аноді - іони кисню О^2-, які окислюють вуглець аноду до СО і СО₂. Рідкий алюміній осідає на дно ванни, звідки його періодично зливають або випумповують до розливального ковша.

3.3. Рафінування алюмінію. Рафінування алюмінію проводять такими способами:

- продуванням розплавленого первинного алюмінію хлором (хлорування);

- електролітичним способом;

- зонним переплавленням.

Хлорування здійснюють у спеціальному ковші при температурі 650 – 770 ⁰С протягом 10 – 15 хв. При цьому утворюється пароподібний хлористий алюміній AlCl₃, який проходячи через розплав, адсорбується на частинках глинозему, кріоліту, вуглецю і сприяє їх спливанню.

Крім того, хлор утворює хлориди натрію, кальцію і магнію, які спливають.

Таким чином, неметалеві включення і гази видаляються з розплаву. Рідкий алюміній відстоюють. Хлорування дає алюміній чистоти 99,5 – 99,85 %.

3.4. Зонна плавка.

Зонна плавка здійснюється наступним чином (рис. 2).

Злиток алюмінію високої чистоти, очищений від плівки окислів стравлюванням, розміщують в графітовий човник, а потім в кварцеву трубку і запаюють. В трубці створюють вакуум 10 ^-4 – 10^-5 мм рт ст.

Ззовні вздовж трубки повільно (1 см / хв) переміщують вузький кільцевий високочастотний нагрівач за допомогою якого створюється вузька (25 – 30 мм) розплавлена зона алюмінію. Розплавлена зона переміщується 10 – 15 разів в одному напрямі, в результаті чого домішки відводяться до одного краю злитка. В результаті зонної плавки отримують алюміній чистотою 99, 9999 %, тобто домішки складають 10 ^-4 %.

1. Структура і властивості та використання алюмінієвих сплавів.

Алюмінієві сплави поділяють на дві групи:

- сплави, які деформуються;

- сплави ливарні.

В свою чергу деформаційні сплави поділяються на дві підгрупи:

- сплави, які зміцнюються термічною обробкою;

- сплави, які не зміцнюються термічною обробкою.

Деформаційні сплави пластичні, але маломіцні. До деформованих сплавів відносяться дюралюміни та авіаль. Ці сплави добре зварюються, стійкі проти корозії. З них виготовляють вироби, які підлягають малому навантаженню і для зварних конструкцій. До цієї групи відносяться сплави: АМц, АМг, АМгб. Це сплави переважно однофазні.

Ці сплави мають до трьох – чотирьох складових хімічних елементів і більше. Дюралю міни зміцнюються при швидкому охолодженні і утворення твердого розчину та фази CuAl₂.

Найбільш відомі дюралю міни Д₁, Д₁₈, Д ₁₆. Хімічний склад дюралю міна Д₁: 3,8 – 4,8 %Cu, 0,4 – 0,8% Mg , 0,4 – 0,8Мn.

Із дюралюмінія виготовляють листи, стрічки, кутники та інші профілі.

Ливарні алюмінієві сплави.

Ливарні сплави маркуються двома буквами: АЛ (алюміній ливарний). Вони поділяються на 5 груп:

Грпа I – сплави на основі системи Al – Si: їх називають силумінами (AЛ – 2, АЛ - 4). Сплав АЛ-2 містить 10 – 13% кремнію. Цей сплав піддають модифікуванню мікроструктури шляхом добавки металевого натрію та інших солей (NaF, NaCl). При цьому значно змінюється мікроструктура і властивості сплаву.

Група II. Основа цих сплавів – система Al – Si – Cu. Це сплави АЛ-3, АЛ-5.

Група III. Це сплави на основі системи Al – Mg. Це сплави АЛ-7, АЛ -19. Ці сплави дорогі.

Група IV. До цієї групи відносяться сплави на основі системи Al – Mg. Ці сплави в 3 рази легші сталі, мають високі механічні властивості і високу корозійну стійкість. Сюди відносяться сплави АЛ-8, АЛ-13, АЛ-23.

Група V. Сюди відносять сплави алюмінію з міддю, магнієм та іншими елементами. Це сплави АЛ -1, АЛ-11, АЛ-24.

Сплави алюмінію з магнієм і міддю піддають термічній обробці. Вони змінюють свої властивості в широкому діапазоні. Багато із них піддаються старінню (змінюють властивості при зберіганні.

Лекція 5.Технологія виробництва міді і її сплави.

План

1. Загальні відомості про мідь, властивості та застосування.

2. Мідні руди. Технологія збагачення мідних руд.

3. Виробництво мідних штейнів.

4. Переробка мідного штейна на чорнову мідь.

5. Рафінування міді.

6. Мідні сплави: латуні, бронзи, монель-метал.

Література 4,5,6