14. Алюмінієва промисловість – це галузь кольорової металургії, яка виробляє

алюміній.

За обсягами виробництва (розпочате в кінці ХІХ ст.) алюміній сьогодні за­

ймає перше місце серед усіх кольорових металів. Алюміній має високу електро-

і теплопровідність (поступаючись серед технічних металів лише сріблу і міді) і

застосовується як провідниковий матеріал для деталей електричних пристроїв.

Поряд з основною продукцією (виливанці для переливання, зливки для га­

рячої обробки, катанки для переробки на дріт, а також алюмінієві порошки) під­

приємства алюмінієвої промисловості випускають кристалічний кремній, алюмі­

но-кремнієві сплави (силуміни), содові продукти, мінеральні добрива, цемент,

п’ятиокис ванадію, металевий галлій.

Алюмінієві деформівні сплави (дуралюміни та ін.) – важливі конструкційні

матеріали в авіаційній та інших галузях техніки, алюмінієві ливарні сплави ши­

роко застосовують у машинобудуванні.

Внаслідок високої корозійної стійкості алюмінієві сплави використовують у

хімічній та харчовій промисловості, для побутових виробів.

Алюміній – найбільш поширений метал у природі, він входить до складу

більш як 250 мінералів. Найбільш важливі алюмінієві руди – боксити, нефеліни,

алуніти. Основна руда – це боксити, складні гірські породи, що містять гідрати

AlO(OH), Al(OH)3 та ін. Вміст глинозему Al2O3 (в перерахунку з гідратів) стано­

вить від 30 до 70 %. Якість бокситів тим вища, чим менший у них вміст звичай­

ного домішку – кремнезему SiO2 (0,5-15 %).

Менше при виробництві алюмінію використовують нефеліни

(K, Na)2O·Al2O3·2SiO2 та алуніти K2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3.

Способи відновлення алюмінію безпосередньо з бокситів та інших руд ще

не розроблені [17].

Сучасне виробництво алюмінію складається з двох основних процесів:

отримання глинозему Al2O3 з бокситів та отримання металевого алюмінію шля­

хом електролізу розплавленого глинозему.

Глинозем отримують лужним, електротермічним та іншими способами. Най­

більш поширеним є лужний спосіб, розроблений в кінці ХІХ ст. К.Г. Байєром.

Стадії технологічного процесу отримання глинозему:

 підготовка бокситу (подрібнення його);

 вилуження або варіння отриманої пульпи в автоклавах у присутності

луги (NaOH) під тиском;

 розбавлення, згущення та фільтрація;

 викручення;

 кальцинація.

Існує також спосіб спікання та електротермічний.

Для отримання металевого алюмінію проводять електроліз глинозему в

електролізерах – ваннах з різними пристроями анодної частини.

Алюміній отримують електролізом розчину глинозему (техн. Al₂O₃) в розплавленому кріоліті Na₃[AlF₆] при 950—960 °C. Склад електроліту 75-90% за масою Na₃[AlF₆], 5-12% AlF₃, 2-10% CaF₂, 1-10% Al₂O₃, молярне відношення NaF/AlF₃ = 2,20-2,85 .

Промисловий комплекс з отримання алюмінію включає виробництво глинозему з алюмінієвих руд, кріоліту та інших фторидів, вуглецевих анодних і футеровочнихматеріалів і власне електролітичне отримання алюмінію.

Електроліз проводять в апаратах катодом в яких служить дно ванни, анодом — попередньо обпалені вугільні блоки або самообпалюючі електроди, поміщені в розплавлений електроліт. У розплаві відбуваються такі реакції:

Розплавлений алюміній при температурі електролізу важчий, ніж електроліт, тому накопичується на дні ванни. На аноді виділяється O₂, який взаємодіє з вуглецем анода, який вигорає, утворюючи СО та СО₂.

Густина струму на аноді 0,7-0,9 А/см², на катоді — 0,4-0,5 А/см², для різних типів електролізерів сила струму становить 100—250 кА, робоча напруга 4,2-4,5 В.

Для отримання 1 т чорнового алюмінію витрачається 14500-17500 кВт·год електроенергії, 1925—1930 кг глинозему, 500—600 кг анодного матеріалу, 50-70 кг фтористих солей. Добова продуктивність однієї ванни середньої потужності — від 550 до 1200 кг алюмінію. Алюміній відбирають з електролізера один раз на 1-2 доби.

Алюміній високої чистоти (не більше 0,05% домішок) отримують електролітичним рафінуванням чорнового алюмінію, який містить до 1% домішок. В якості електроліту найчастіше використовують розплав Na₃[AlF₆], BaCl₂ (до 60%) NaCl (до 4%). Для отримання алюмінію особливої чистоти (не більше 0,001% домішок) застосовують зонну плавку.

Алюміній розливають в злитки, які потім переробляють в листи, фольгу, профілі, дріт. Він добре зварюється, піддається куванню, штампуванню, прокатці, волочінню і пресуванню, а також обробляється методами порошкової металургії.