3.2. Производство алюминия

В мировом производстве металлов алюминий занимает второе место после железа. Он нашел исключительно широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Основные потребители алюминия и его сплавов - авиация, машиностроение, электротехника и энергетика.

В природе в чистом виде алюминий не встречается, но он широко распространен в виде кислородного соединения - глинозема. К алюминиевым рудам относятся бокситы, нефелины, алуниты и каолины. Наибольшее

значение имеют бокситы. В них содержится до 28-70% глинозема. Основными компонентами пустой породы в алюминиевых рудах являются окислы кремния и железа. Технология получения металлического алюминия из его руд включает в себя две основные стадии: выделение из руд чистого глинозема и получение из глинозема металлического алюминия. В зависимости от вида исходной руды чистый глинозем выделяется из нее различными способами. Она основаны на способности алюминия образовывать при взаимодействии со щелочами или содой хорошо растворимые в воде алюминаты щелочных металлов, которые могут быть легко отделены в виде раствора от остальных компонентов руды. Переработку руд с высоким содержанием окиси кремния производят способом спекания их с содой в присутствии извести, связывающей кремнезем в нерастворимое соединение. Если кремнезем не связать известью, то при переработке руды он будет образовывать с глиноземом плохо растворимые в воде соединения, что приведет к потере алюминия. Спекание осуществляется во вращающихся печах при температуре 1200-1300 градусов. Этот процесс весьма трудоемкий и связан с большими затратами топлива.

Широкое распространение получили методы, основанные на обработке алюминиевых руд раствором щелочи. Они пригодны для переработки руд с небольшим содержанием кремнезема. Технологический процесс при этом состоит из следующих стадий: 1) исходную руду сушат, дробят и подают в шаровые мельницы, представляющие собой металлические цилиндры, футерованные внутри кислотоупорным покрытием и заполненные керамическими или стальными шарами. Вместе с измельченной рудой в шаровую мельницу загружают раствор едкого натрия. При вращении шаровой мельницы происходит тщательное перемешивание и измельчение руды, при этом образуется пульпа; 2) пульпа подается в автоклавь, работающие под давлением 5-7 ат. Сюда же поступает водяной пар, за счет которого осуществляется нагрев пульпы до температуры 105-240 градусов. При этом окись алюминия, содержащаяся в руде, взаимодействует со щелочью и, образуя алюминат, переходит в водный раствор;

3) раствор алюмината отделяют от нерастворимых примесей путем фильтрования. После чего он поступает на дальнейшую переработку, сущность которой состоит в разложении алюмината и получении из него гидроокиси алюминия. Эта операция носит название «выкручивания».Образующаяся гидроокись алюминия представляет собой белый студенистый осадок;

4) с помощью фильтрования осадок гидроокиси отделяют от раствора и подают в печь, где при температуре порядка 1200 градусов происходит обезвоживание гидроокиси и образуется чистый глинозем.

В настоящее время в промышленности применяется в основном один технологический процесс получения алюминия из глинозема, основанный на электролизе расплава окиси алюминия.