Ваш кошик порожній

Купити

Кількість: 0

Всього: 0,00

0

Виплавка алюмінію

Виплавка алюмінію

Виплавка алюмінію являє собою процес видобування алюмінію з глинозему шляхом електролізу.

Хімія

Ключові слова

виробництво алюмінію, алюміній, завод по виробництву алюмінію, електроліз, оксид алюмінію, сирий матеріал, кріоліт, боксити, скорочення, окислення, анод, катод, постійний струм, вугільний анод, вуглекислий газ, окис вуглецю, червоний мул, легкий метал, алюмінієва фольга, виробництво, людська географія, промисловість, хімія

Пов'язані об'єкти

Сцени

Електролізер

Алюміній є найпоширенішим легким металом у світі. Завдяки своїй розповсюдженості, низькій густині та простоті обробки, його застосування протягом десятиліть невпинно зростає.

Алюміній є третім за розповсюдженням хімічним елементом у земній корі, після Оксигену та Силіцію. Проте, у природі він трапляється лише у вигляді сполук. Економічно вигідним є видобуток алюмінію лише з однієї сполуки - бокситної руди.
Спочатку боксити переробляють у глинозем (алюміній оксид), з якого добувають рідкий первинний алюміній. Потім розплавлений алюміній відливають у форми з метою отримання заготовок: злитків, циліндрів, плит, а вже з них виробляють готові вироби.

У розвинених країнах більша частина алюмінієвих відходів, наприклад банок з-під напоїв, піддається вторинній переробці. Переробка таких відходів економить 95% енергії у порівнянні з виготовленням алюмінію з бокситу.

Виплавка алюмінію потребує величезної кількості енергії, тому ця галузь промисловості в основному характерна для тих країн, де є надлишок електроенергії і енергетичних ресурсів. Більше половини алюмінієвих заводів використовують електроенергію гідроелектростанцій і лише невелика частина споживає електроенергією отриману з вугілля та інших видів викопного палива.

Зазвичай, із 4-х тонн бокситів отримують 2 тонни глинозему, з якого виробляють 1 тонну алюмінію. Первинний алюміній добувають з глинозему шляхом електролізу. Електроліз - це хімічна реакція розкладу, яка здійснюється під дією електричного струму. Для проведення реакції потрібен розчин електроліту із зануреними в нього позитивно зарядженим електродом - анодом і негативно зарядженим електродом - катодом, що підключені до джерела постійного струму.

Виробництво алюмінію відбувається в сталевих ваннах, які всередині викладені графітовими блоками. Ці блоки відіграють роль катода. Температура плавлення глинозему перевищує 2 000°C, тому його попередньо розчиняють в кріоліті, який має нижчу температуру плавлення. В отриманий таким чином електролітичний розчин, з температурою близько 1 000°C, занурюють вугільний анод.

У процесі електролізу з глинозему, тобто з алюміній оксиду, на аноді виділяється Оксиген. Він вступає в реакцію з Карбоном і в результаті утворюються карбон(ІІ) оксид (чадни́й газ) і карбон(ІV) оксид (вуглекислий газ).

На графітових блоках в нижній частині ванни, тобто на катоді, збирається рідкий алюміній, який і сам починає виконувати функцію катода. Звідси рідкий алюміній періодично (через один-два дні) відкачують в вакуумний ківш.

У процесі реакції на анодах виділяється кисень, який окиснює вугільні аноди та робить їх непридатними до використання. Саме тому вугільні аноди потрібно регулярно замінювати. На поверхні електролітичного розчину утворюється тверда кірка, на яку подається глинозем. Кірка допомагає нагрівати глинозем та покращує теплоізоляцію електроліту. Кожні 2-4 години після завантаження глинозему кірку пробивають. Таким чином забезпечується регулярне поповнення алюміній оксиду.

На кожному алюмінієвому заводі 24 години на добу, щодня та протягом всього року працюють кілька сотень електролізних ванн. Оскільки кількість вилученого з електроліту алюмінію прямо пропорційна силі струму, то для виробництва використовується висока сила струму. У той саме час, для економії електроенергії, намагаються використовувати низьку напругу.

Анод

Катод

Об'єкти

  • бокситове родовище
  • глиноземний завод
  • електролізер
  • резервуар з червоним шламом
  • виробництво готової продукції
  • відходи виробництва

Реакція

  • вугільний анод
  • катод

Продукти

  • алюмінієва плита
  • алюмінієвий циліндр
  • алюмінієва фольга
  • алюмінієвий злиток

Анімація

  • вугільний анод
  • катод
  • алюміній
  • розплав оксиду алюмінію, розчинений у кріоліті
  • вуглекислий та чадний гази
  • трансформатор - Забезпечує живлення катода та анода.
  • вакуумний ківш - Сюди закачують рідкий алюміній.
  • бокситове родовище
  • глиноземний завод
  • електролізер
  • резервуар з червоним шламом
  • виробництво готової продукції
  • відходи виробництва
  • алюмінієва плита
  • алюмінієвий циліндр
  • алюмінієва фольга
  • алюмінієвий злиток

Озвучування

Алюміній є найпоширенішим легким металом у світі. Завдяки своїй розповсюдженості, низькій густині та простоті обробки, його застосування протягом десятиліть невпинно зростає.

Алюміній є третім за розповсюдженням хімічним елементом у земній корі, після Оксигену та Силіцію. Проте, у природі він трапляється лише у вигляді сполук. Економічно вигідним є видобуток алюмінію лише з однієї сполуки - бокситної руди.
Спочатку боксити переробляють в глинозем (алюміній оксид), з якого добувають рідкий первинний алюміній. Потім рідкий алюміній відливають у форми з метою отримання заготовок: злитків, циліндрів, плит, а вже з них виробляють готові вироби.

У розвинених країнах більша частина алюмінієвих відходів, наприклад банок з-під напоїв, піддається вторинній переробці. Переробка таких відходів економить 95% енергії у порівнянні з видобуванням алюмінію з бокситу.

Виплавка алюмінію потребує величезної кількості енергії, тому ця галузь промисловості в основному характерна для тих країн, де є надлишок електроенергії і енергетичних ресурсів. Більше половини алюмінієвих заводів використовують електроенергію гідроелектростанцій і лише невелика частина використовує електроенергією отриману з вугілля та інших видів викопного палива.

Зазвичай, із 4-х тонн бокситів отримують 2 тонни глинозему, з якого виробляють 1 тонну алюмінію. Первинний алюміній добувають з глинозему шляхом електролізу. Електроліз - це хімічна реакція розкладу, яка здійснюється під дією електричного струму. Для проведення реакції потрібен розчин електроліту із зануреними в нього позитивно зарядженим електродом - анодом і негативно зарядженим електродом - катодом, що підключені до джерела постійного струму.
Виробництво алюмінію відбувається в сталевих ваннах, які всередині викладені графітовими блоками. Ці блоки відіграють роль катода. Температура плавлення глинозему перевищує 2000°C, тому його попередньо розчиняють в кріоліті, який має нижчу температуру плавлення. В отриманий таким чином електролітичний розчин з температурою близько 1000 ° C занурюють вугільний анод.

У процесі електролізу з глинозему, тобто з алюміній оксиду, на аноді виділяється Оксиген. Він вступає в реакцію з Карбоном і в результаті утворюються карбон(ІІ) оксид (чадни́й газ) і карбон(ІV) оксид (вуглекислий газ).

На графітових блоках в нижній частині ванни, тобто на катоді, збирається рідкий алюміній, який і сам починає виконувати функцію катода. Звідси рідкий алюміній періодично (через один-два дні) відкачують в вакуумний ківш.

У процесі реакції на анодах виділяється кисень, який окиснює вугільні аноди та робить їх непридатними до використання. Саме тому вугільні аноди потрібно регулярно замінювати. На поверхні електролітичного розчину утворюється тверда кірка, на яку подається глинозем. Кірка допомагає нагрівати глинозем та покращує теплоізоляцію електроліту. Кожні 2-4 години після завантаження глинозему кірку пробивають. Таким чином забезпечується регулярне поповнення алюміній оксиду.

На кожному алюмінієвому заводі 24 години на добу, щодня та протягом всього року працюють кілька сотень електролізних ванн. Оскільки кількість вилученого з електроліту алюмінію прямо пропорційна силі струму, то для виробництва використовується висока сила струму. В той же час, для економії електроенергії, намагаються використовувати низьку напругу.

Пов'язані об'єкти

Чорна металургія (середній рівень)

У доменних печах відбувається виплавка чавуну із залізної руди.

Гексагональна кристалічна гратка металів

Метали з гексагональною кристалічною граткою характеризуються міцністю, твердістю та важко піддаються обробці.

Кубічна об'ємноцентрована кристалічна гратка

Кубічна об'ємноцентрована гратка забезпечує найменш щільну упаковку атомів у металах.

Кубічна гранецентрована гратка

Кубічна гранецентрована гратка забезпечує найбільш щільну упаковку атомів у металі.

Відкрите видобування гірських порід

На відміну від підземного гірничого видобування після видалення розкривних порід видобуток ведеться відкритим способом.

Метали

Атоми в металах утворюють правильні металічні кристалічні гратки.

Вугільна шахта

На відміну від відкритих кар'єрів, в шахтах шари, що покривають вугілля, не видаляються, вугілля видобувається з штолень.

Виробництво цементу

Ця 3D-сцена познайомить з етапами процесу виробництва цементу.

Розчинення NaCl

Кухонна сіль розчиняється у воді: навколо йонів утворюється гідратна оболонка, яка складається з полярних молекул води.

Свинцево-кислотний акумулятор

Електрохімічні процеси в свинцево-кислотних батареях створюють електричний струм.

Лужні батареї

У лужних батареях електричний струм генерується електрохімічними реакціями.

Нафтопереробний завод

Продукти нафтопереробки включають дизпаливо, бензин та мастильні матеріали.

Чорна металургія (базовий)

У доменних печах відбувається виплавка чавуну із залізної руди.

Added to your cart.