4. Рафинирование алюминия

Черновой алюминий (сырец), получаемый электролизом, содержит железо, кремний, медь, цинк и другие металлы. Кроме того, в нем обычно присутствуют неметаллические примеси (глинозем, углерод, карбид алюминия) и газы (водород, азот, оксиды углерода и др.).

Для получения более чистого алюминия его рафинируют. Для очистки от неметаллических и газообразных примесей черновой алюминий продувают газообразным хлором. При этом образуются пары хлорида алюминия, которые барботируют расплавленный металл и уносят из него частички глинозема, фторидных солей, карбида алюминия. При этом пары хлорида алюминия частично адсорбируют и уносят газы. Дальнейшая очистка алюминия происходит при его отстаивании. Эту операцию проводят или в ковшах, или в электропечах. Чистота первичного алюминия достигает 99,5-99,85%. Для некоторых отраслей промышленности требуется алюминий более высокой степени чистоты. Его получают электролитическим рафинированием. Для этой цели используют электролит, состоящий из фторида алюминия (А1F₃), хлорида бария (ВаС1₂) и фторида натрия (NaF). Электролиз проводят в ваннах, футерованных магнезитовым кирпичом с угольной подиной. Расплав в ванне состоит из трех слоев. Внизу на подине (анод) находится расплав рафинируемого алюминия вместе с медью (25%). Над анодным сплавом располагается слой электролита, верхний слой представляет собой чистый алюминий, который выделяется на катоде (графитированном электроде). Чистота получаемого алюминия составляет 99,9965-99,990%. Алюминий более высокой степени чистоты (99,9999-99,99999%) получают в результате зонной плавки и дистилляции.

Экологическая безопасность

Факторы, влияющие на формирование контаминантов

при переработке бокситов. Инженерно-технические системы защиты воздушной среды от пылей при переработке бокситов

Производство алюминия предполагает наличие исходной сырьевой базы, основу которой составляют бокситы (А12О3хН2О) - широкий класс руд, рафинирование которых до глинозема и последующее вос­становление его в электролизерах с самообжигающимися анодами до алюминия позволяет получать металл. Другим широко применяющим­ся в практике получения алюминия минералом является криолит (AlF3-3NaF).

К факторам, которые следует учитывать при создании экологически бе­зопасных процессов и технологии получения глинозема, необходимо отнести, прежде всего состав руд, размеры их частиц, содержание влаги в рудах, а также площадь поверхности частиц. Однако даже при одинаковом содержании влаги ( 16 %) в рудах различных месторождений пыление их может быть различным.

Для значительного количества бокситов различных месторождений пе­реход от пылящего состояния к липкому может определяться различием в содержании влаги, равным всего 1 %. К тому же для бокситов характерна неоднородность размерного фактора. Средний размер пылящих частиц бокситов находится в интервале значений 80-100 мкм.

Перечисленные факторы затрудняют разработку технологических устройств и оборудования, которые могли бы эффективно применяться для обработки бокситов, характеризующихся большим диапазоном раз­меров частиц. Поэтому при проектировании и изготовлении инженерно-технических систем, содержащих устройства пылеулавливания и ис­пользуемых для обработки бокситов, должны учитывать рассмотренные выше факторы.

Основным конструктивным элементом систем пылеулавливания, кото­рые применяются при обработке бокситов, являются рукавные фильтры (тканевые фильтры в воздуховодах вентиляционных систем), а также механические осадители. При концентрации пыли на входе в очистное сооружение (пылеулавливатель), равной от 5 до 15 г/м3, вполне удовлетворительно могут применяться тканевые фильтры.

Эффективным является применение рукавных фильтров с очисткой встряхиванием на участках погрузочно-разгрузочных работ и в хранилищах.

При проектировании больших фильтрующих установок по улавливанию бокситной пыли должны быть учтены факторы, связанные с относительно большой влажностью улавливаемых частиц, которые могут прилипать к материалу фильтров и ухудшать тем самым эффективность работы пылеулавливающихся систем в целом.

Мокрые скрубберы не рекомендуется применять для улавливания бокситной пыли из-за громоздкости оборудования и высоких энергетических затрат.