- •Введение.
- •История Новокузнецкого алюминиевого завода.
- •2.Структура Новокузнецкого алюминиевого завода.
- •3. Сырье для производства алюминия, требования к сырью.
- •3.1. Основные минералы и руды алюминия.
- •3.2. Глинозем.
- •3.3. Фторид алюминия.
- •4. Теоретические основы производства алюминия.
- •4.2. Выход по току.
- •4.3.Состав электролита.
- •4.5. Электролиз.
- •5. Технология производства алюминия, основное технологическое оборудование электролизных цехов.
- •4.1. Электрохимический эквивалент.
- •5.1. Продукция электролизных цехов, требования продукции.
- •6. Литейное отделение электролизного цеха.
- •7. Производство анодной массы.
- •7.1. Сырье, требования к сырью.
- •7.2. Анодная масса, требования к анодной массе.
- •8. Производство фтористых солей.
- •8.1. Производство вторичного криолита.
- •8.2. Переработка угольной пены.
- •9.Техника безопасности и экологические проблемы производства алюминия и анодной массы.
- •Список использованных источников.
3.3. Фторид алюминия.
Фторид алюминия AlF3 – летучий, гигроскопичный порошок белого или розоватого цвета, плотностью 2,88 г/см3. Фтористый алюминий получают нейтрализацией плавиковой кислоты гидроокисью алюминия. Варку и кристаллизацию фтористого алюминия осуществляют в реакторах с мешалкой. В реактор закачивают необходимое количество плавиковой кислоты, после чего вводят в виде пульпы гидроокись алюминия. Реакция образования AlF3 экзотермическая; выделяющегося по этой реакции тепла почти достаточно для поддержания необходимой температуры (90 – 950С). Кристаллизацию AlF3*3H2O ведут при непрекращающемся вращении мешалки; продолжительность кристаллизации 1 – 1,5 ч. Полученная в результате кристаллизации пульпа содержит 70 – 80% влаги; пульпу фильтруют на барабанном вакуум-фильтре, затем пасту AlF3*3H2O обезвоживают в барабанной сушилке. Удаление кристаллизационной воды происходит при 350 – 4000С. При дальнейшем повышении температуры обезвоживание сопровождается разложением AlF3. Поэтому полностью удалить воду не удается, и продукт содержит до 6% H2O.
Таблица 2.
Требования к искусственному фториду алюминия (ГОСТ 19181-78)
Показатель |
Сорт |
||
Высший |
Первый |
Второй |
|
Потери при прокаливании, %, не более Массовая доля AlF3, %, не менее Массовая доля Al2O3, %, не более Массовая доля (SiO2+Fe2O3), %, не более Массовая доля SO4, %, не более Массовая доля Р2О5, %, не более |
2,5 93 4 0,3 0,5 0,05 |
3,5 88 7 0,4 0,7 0,1 |
6,0 88 77 0,5 1,0 0,1 |
4. Теоретические основы производства алюминия.
Производство алюминия основано на электрохимическом разложении глинозема, растворенного в криолитовом расплаве. Можно поставить два вопроса:
почему нельзя разлагать электролизом водные растворы солей алюминия, например нитраты, сульфаты и т.д.;
почему не производить алюминий так же как получается железо в печах при восстановлении оксидов, например по реакции
Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO.
Ответ на них дает второй закон термодинамики. Согласно этому закону вещества обладают особым внутренним энергетическим свойством (энергией Гиббса), которое можно при электролизе изменить (увеличить), только совершив электрическую работу. Второй закон термодинамики утверждает, что система переходит самопроизвольно из первого состояния во второе, если во втором состояние энергии Гиббса меньше, чем в первом. Между тем для реакции с использованием самого дешевого восстановителя – углерода
Al2O3 + 3C = 2Al + 3CO
Разница между энергиями Гиббса второго и первого состояний при достаточно высокой температуре 1000 оС составляет +1090 кДж, и только при очень высоких температурах (более 2000 оС) разность становиться отрицательной. Но при такой температуре резко увеличиваются эксплуатационные затраты, связанные с коррозией и износом оборудования. Вот почему промышленные способы термического получения до сих пор не разработаны, хотя попытки это сделать не прекращаются и поныне.