Boksitdan alyuminiy oksidigacha: Bayer jarayoni
Boksit alyuminiyning asosiy rudasi bo'lib, tarkibida temir oksidi, kremniy oksidi va boshqa aralashmalar bilan birga 40% dan 60% gacha alyuminiy oksidi mavjud. Birinchi ekstraksiya bosqichi, Bayer jarayoni alyuminiy oksidini bu aralashmalardan ajratib turadi.
Maydalangan boksit issiq, konsentrlangan natriy gidroksid eritmasi bilan aralashtiriladi va bosim ostida 150 dan 250 daraja Selsiygacha bo'lgan haroratda hazm qilinadi. Alyuminiy oksidi natriy aluminat hosil qilish uchun eriydi, temir oksidi, silika va boshqa aralashmalar esa qizil loy deb ataladigan qattiq qoldiq bo'lib qoladi. Atlama qizil loyni olib tashlash uchun filtrlanadi va shaffof natriy aluminat eritmasi qoladi.
Keyin eritmadan alyuminiy gidroksidi ekish va sovutish yo'li bilan cho'ktiriladi va cho'kma yuviladi va suvni haydab chiqarish uchun aylanadigan pechlarda yoki suyuqlik{0}}Celsiy bo'yicha 1000 daraja haroratda kuydiriladi. Mahsulot oq alumina kukuni, deyarli sof alyuminiy oksidi.
Alyuminiydan alyuminiygacha: Hall-Geroult jarayoni
Alumina 2000 darajadan yuqori erish nuqtasiga ega, bu esa to'g'ridan-to'g'ri erishni tejamsiz qiladi. Hall-Geroult jarayoni aluminani eritilgan kriolitda, ftorid mineralida eritib, ish haroratini taxminan 950 daraja Selsiyga tushiradi.
Odatda 150 000 dan 600 000 ampergacha bo'lgan kuchli to'g'ridan-to'g'ri oqim hujayradan uglerod anodlari va uglerod{4}} astarli katod o'rtasida o'tadi. Katodda suyuq alyuminiy hosil bo'ladi va hujayraning pastki qismida to'planadi; anodlarda kislorod uglerod bilan reaksiyaga kirishib, karbonat angidridni chiqaradi. Suyuq alyuminiy hujayradan sifonlanadi va keyingi ishlov berish uchun quyma, ignabargli yoki plitalarga quyiladi.
Energiya va atrof-muhit masalalari
Elektroliz energiya talab qiladi: bir tonna birlamchi alyuminiy ishlab chiqarish uchun taxminan 13-15 megavatt{2}}soat elektr energiyasi talab qilinadi, shuning uchun eritish zavodlari arzon energiya manbalari, jumladan, gidroelektrostansiyalar yaqinida joylashgan. Jarayon, shuningdek, anodlardan karbonat angidridni chiqaradi va Bayer jarayonidagi qizil loyni muhandislik omborlarida ehtiyotkorlik bilan boshqarish kerak.
Bu ta'sirlar qayta ishlash uchun kuchli ekologik holatni tushuntiradi: alyuminiy qoldiqlarini eritish birlamchi ishlab chiqarish energiyasining taxminan 5 foizini ishlatadi va boksit va qizil loy aylanishidan butunlay qochadi, shuning uchun qayta ishlangan alyuminiy allaqachon global talabning katta qismini ta'minlaydi.
Muqobil va rivojlanayotgan yo'llar
Muqobil qazib olish yo'llari mavjud, ammo kamroq tarqalgan. Kislota bilan yuvish ma'lum rudalar va sanoat chiqindilaridan alyuminiy olishi mumkin, lekin odatda Bayer jarayoniga qaraganda qimmatroq va murakkabroq. Elektrolizning karbonat angidrid chiqindilarini yo'q qiladigan inert anodlar va yanada samarali hujayra dizaynlari bo'yicha tadqiqotlar davom etmoqda, ammo Bayer va Xoll{2}}Geroult jarayonlari alyuminiy ishlab chiqarishning sanoat asosi bo'lib qolmoqda.
Tez-tez so'raladigan savollar
Savol: Boksit nima va u qayerdan keladi?
Boksit - gibbsit, bemit yoki diaspora minerallari sifatida 40-60% alyuminiy oksidi (alyuminiy oksidi) bo'lgan qizg'ish cho'kindi rudasi, asosan Avstraliya, Gvineya, Xitoy, Braziliya va Hindistonda qazib olinadi; 1 tonna alyuminiy ishlab chiqarish uchun taxminan 4-6 tonna boksit kerak bo'ladi.
Savol: Hall{0}}Heroult elektroliz xujayrasi ichida nima sodir bo‘ladi?
Alumina erigan kriolitda taxminan 950-970 darajada eritiladi va elektr toki bilan uglerod katodida eritilgan alyuminiyga va uglerod anodida karbonat angidridga bo'linadi; jarayon alumina ozuqa va anod o'zgarishlar bilan uzluksiz ishlaydi.
Savol: Birlamchi alyuminiy ishlab chiqarish qancha elektr energiyasini iste'mol qiladi?
Elektroliz bosqichi odatda bir kilogramm alyuminiy uchun 13-15 kVt / soat iste'mol qiladi va zamonaviy erituvchilar o'rtacha bir tonna uchun taxminan 14,000-15,500 kVt soat; shuning uchun alyuminiy eritish zavodlari har doim gidroelektr stantsiyalari kabi arzon quvvatlar yonida joylashgan.
Savol: Qizil loy nima va u bilan nima sodir bo'ladi?
Qizil loy - Bayer jarayonidan so'ng qolgan temirga- boy ishqoriy qoldiq, har bir tonna alumina uchun taxminan 1-1,5 tonna; u ehtiyotkorlik bilan boshqariladigan qoldiq havzalarida saqlanadi va yangi jarayonlar temirni, noyob erlarni qayta tiklaydi yoki uni poligonni kamaytirish uchun tsement va qurilish materiallarida ishlatadi.
Savol: Alyuminiy ishlab chiqarish qanday qilib toza bo'ldi?
Zamonaviy eritish zavodlari uglerod izlarini kamaytirish uchun chiqindilarni, gidro va qayta tiklanadigan energiyani qisqartirish uchun tutun bilan ishlov berish bilan inert yoki oldindan pishirilgan anodlardan foydalanadi va sanoat chiqindilarini qayta ishlashni o'z ichiga oladi; qayta ishlangan metalldan alyuminiy ishlab chiqarish birlamchi ishlab chiqarish energiyasining atigi 5% ini ishlatadi.
Savol: Bir tonna alyuminiy olish uchun qancha boksit kerak?
Qoida tariqasida, taxminan 4-5 tonna boksit taxminan 2 tonna aluminaga tozalanadi, keyin esa 1 tonnaga yaqin birlamchi alyuminiyga eritiladi. Aniq nisbat rudaning naviga va neftni qayta ishlash zavodi va eritish zavodining samaradorligiga bog'liq.