7.Алюминий өндірісіне арналған жабдық. Рудалары. Глиноземді алу. Глиноземнің электролизі.

A l өндіруге арналған жабдыққа электролизер н/се электролиздік ванна жатады.

Криолит негізіндегі балқымада ерітілген Al тотығының электролиттік тотықсыздануы 950-970°С-де электролизерде жүреді. Электролизер подинасына электр тогы берілетін көміртекті блоктармен футерленген ваннадан тұрады. Катод ролін атқаратын подинада бөлінген сұйық Al электролит тұзының балқымасынан ауыр, сондықтан көмірлік негізде жинақталады, одан оны периодты түрде шығарып отырады. Үстінен электролитке көмірлі анодтар енгізілген, олар Al тотығынан бөлінетін оттек атмосферасында жанады да, көміртек тотығын (CO) н/се көміртек екітотығын(CO₂) бөледі. Практикада анодтың екі түрі қолданыс тапқан: а) Зедербергтің өзі жанатын анодтары, Al қабатымен оралған Зедерберг массаларының брикеттерінен (25-35% таскөмірлі пектің азкүлді көмірі) тұрады; жоғары температура әсерінен анодтыө масса піседі. б) жанатын н/се үзіліссіз анодтар, үлкен көмірлік блоктардан тұрады. Электролизерлардағы ток күші 150 000 А. Ваннадағы жұмыс кернеуі 4-5 В. Ваннаның қажет т-сы электролит кедергісімен қамтамасыз етіледі. Бокситтер – тау жынысы, Al гидроксиді, темір ж/е кремний оксидтерінен тұратын Alлік кентас, глинозем мен глиноземі бар отқа төзімді материалдарды алуға мүмкіндік беретін шикізат. Өнеркәсіптік бокситтердегі глинозем үлесі 40-60% шамасында. Түсі қызыл, қоңыр қызыл, сұр, шұбар; тығыздығы 2,9-3,5 г/см3; қаттылығы 6-ға дейін жетеді. Бокситтер сілтілік, қышқылдық, кейде негізді жыныстардың латериттік үгілу процестерінен көл мен теңіз суларында тұнуынан түзіледі. Бокситтер Al алу тиімді болу үшін кремнийлік модуль 2,1-2,6-ден кем болмауы керек. Боксит –кешенді кентас, одан Alден басқа Ti, Fe, Gr, Ga, Ni, Nb, ж/е шашыранды элементтер алынады. Глинозем – Al оксидінің Al₂O₃ таралуының табиғи формасы. Глинозем көптеген тау жыныстары мен минералдардың құрамына кіреді, бірақ көбінесе бокситте-глиналық жыныста болады. Глиноземді алу 3 әдіс б-ша жүргізіледі: сілтілік, қышқылдық ж/е электртермиялық. Кең тараған әдіс – дымқыл термиялық әдіс. Бұл әдісте ұсақтатылған руданы автоклавта 250°С температурада, 250-300 кН/м² қысымда сілтімен өңдейді. Бұл кезде натрий алюминаты пайда болады да, қоспалар тұнады. Тұнбаны фильтрлейді. Натрий алюминаты ерітіндісінен Al тотығының гидратын тұндырады. Оны құрғатады, беріктетеді ж/е суытады, нәтижесінде таза Al тотығы алынады. Глинозем электролизі. Ваннада 250…300 мм балқыған катод қызметін атқаратын Al ж/е криолит болады. Электролит ретінде криолит пайд-ды. Криолит Na₈AlF₆ жасанды жолмен өндіріледі. Оның балқу т-сы төмен ж/е ол сұйық күйінде глиноземді ерітуге қабілетті. Анодтық жүйе электролитке батырылған көмірлі анодтан тұрады. Глиноземді ваннаға енгізеді, ол электролитте ериді. Криолит пен глинозем диссоциацияланады: катодта Al ³⁺ ионы зарядсызданып, Al, ал анодта анод көміртегін СО мен СО₂-ге дейін  тотықтыратын O ^2– ионы түзіледі. Бұл газдар вентиляциялық жүйе арқ. шығарылып отырады. Al ванна түбінде электролит қабаты астында жинақталады. Оны арнайы құрылғыны қолданып, периодты түрде жинап отырады.Электролит бөлінген Al қабатының үстіне орналасады, онда қабыршақ пайда болады, оған қайтадан глинозем жүктеледі де, процесс жалғаса береді. Тазалау. Алынған Alді рафинирлейді, бұл оны қоспа мен газдардан тазартады. Бұл Alді электр пештерінде сұйық металды хлормен үрлеу н/се қысыммен электролиттік рафинирлеумен қатар жүретін балқыту арқ. жүзеге асырылады. Бұл едәуір таза Al алуға мүмкіндік береді. Хлорлау-ожауда біріншілік Alді хлормен үрлеу 10-15 мин 650-770°С шамасында жүргізіледі. Бұл кезде бу тәрізді AlCl₃ түзіледі, ол балқыма арқ. өтіп, глинозем бөлшектерінде, фтор тұздарында, көмірде адсорбцияланады. Бұл бөлшектер бетке жүзіп шығады, сұр ұнтақ түрінде алынып тасталады. Бір уақытта Cl Na, Ca, Mg-дан хим. Қосылыстарды ыдыратады да, олардың хлоридтерін түзеді, олар да жүзіп шығады. Хлорлаудан кейін сұйық Alді ожауда 30-45 мин ұстайды. Газдар ж/е металдық емес қосылулар бөлінеді. Хлорлаудан кейінгі Al тазалығы 99,5-99,75%. Кейін Alді изложницалардан чушкаларға құяды. A1 99,99 R маркасынан тазалығы жоғары Al таза н/се техникалық таза Alдің рафинирлеуші электролизімен алынуы мүмкін. Мұнда электролит ретінде Alдің кешенді алюмоорганикалық қосылыстары қолданылады. Электролиз 1000°С температурада қатты Alлік электродтар арасында өтеді. Алынған металдың тазалығының номиналды дәрежесі 99,999-99,9999%. Мұндай тазалыққа зоналық балқыту әдісін қолданып та қол жеткізуге болады.