62 Производство алюминия: виды руд, получение глинозема, электролиз, рафинирование.
В чистом виде алюминий —металл серебристого цвета с плотностью 2700 кг/м3 (2,7 г/см3) и температурой плавления 657° С.
Получение чистого алюминия из руд осуществляется в две стадии: в первой из бокситов или других алюминиевых руд выделяют глинозем, а во второй стадии в расплавленных солях глинозем восстанавливают электролизом до металлического алюминия. Получение глинозема может производиться одним из трех способов: щелочным, кислотным и электротермическим. Наибольшее распространение имеет мокрый щелочный способ.
При этом способе размельченную руду обрабатывают в автоклаве при температуре 250° С щелочью под давлением 250—300 кн/м2 (25—30 кГ/см2). При этом образуется алюминат натрия, а примеси оседают. Осадок отфильтровывают. Из раствора алюмината натрия осаждают гидрат окиси алюминия. Его сушат, прокаливают и охлаждают, в результате чего получают чистую окись алюминия. Получение чистого алюминия из глинозема производят путем электролиза.
Схема электролизной ванны — «электролизера» показана на рис. 12. В каркасе ванны 1 помещена теплоизоляция 3 и угольная набивка 2, к которой подведены катоды 6. По шине 4 ток подводится к анодам 5. После нагрева электрическим током стенок ванны до температуры 1000° С загружают электролит (криолит) и расплавляют его. Криолит (Na8AlF6) производится искусственным способом. Он имеет низкую температуру плавления и способен в жидком состоянии растворять глинозем.
Затем загружают глинозем, который растворяется в электролите. Из него выделяется алюминий и осаждается на катоде (слой В). Электролит (слой А) располагается над слоем выделенного алюминия. На нем образуется корка, на которую вновь загружают глинозем (слой Б), проходящий предварительный подогрев в таком положении.
Полученный
алюминий подвергается рафинированию
для удаления примесей и газов. Это
осуществляется путем переплавки алюминия
в электрических печах с продувкой
жидкого металла хлором или посредством
дополнительного электролитического
рафинирования, что позволяет получить
наиболее чистый алюминий. Затем алюминий
разливают в изложницы на чушки.
63 Производство титана: виды руд, хлорирование, рафинирование.
Титан — металл, обладающий высокими механическими свойствами как в условиях высоких, так и низких температур, коррозионной стойкостью, малыми коэффициентом линейного расширения и плотностью 4500 кг/м3 (4,5 г/см3).
Руды титана (рутил и ильменит) подвергают обогащению. Получение металла из руд осуществляется в несколько этапов: вначале в электрических шахтных печах получают четыреххлористый титан (TiCl4) путем нагрева обогащенной руды с углем в токе хлора. Затем получают губчатый титан восстановлением TiCl4 при нагреве его с магнием в нейтральной среде при температуре 950—1000° С.
Получение металлического титана затрудняется его очень высокой химической активностью при повышенных температурах. Поэтому при производстве титана требуются особые условия, обеспечивающие достаточную чистоту производимого металла. Для получения титана применяют магниетермический способ, который включает операции:
• получение титановых концентратов;
• производство титанового шлака;
• производство четыреххлористого титана;
• восстановление четыреххлористого титана магнием;
• вакуумная сепарация реакционной массы;
• плавка титановой губки в вакуумных печах.