Производство алюминия

В технике наиболее распространены алюминий, медь, титан и их сплавы.

Алюминий самый распространенный в мире металл, его содержание в земной коре 7,45%. В чистом виде алюминий не встречается, т.к. обладает высокой химической активностью. В руде алюминий содержится в основном в виде окислов.

Промышленное значение имеют руды: бокситы, алуниты, нифелины

Технология производства алюминия складывается из двух этапов: 1.получение глинозема из руды, 2.получение алюминия из глинозема

Наиболее распространенный способ первый. Способ (1) гидрометаллургический, щелочной. По этому способу глинозем выщелачивают из руды раствором едкого натра (NaOH), при этом глинозем под воздействием NaOH переходит в раствор в виде алюмината натрия NaAlO2↓. Нерастворившаяся пустая порода удаляется, а полезный компонент после выпаривания и сушки превращается в чистый глинозем (Al2O3). 2 этап: электролиз глинозема производится в раcплавленном криолите Na3AlF6 . Процесс идет в ванне, выложенной огнеупорным кирпичом; жидкий алюминий собирается на дне ванны и периодически удаляется в вакуум ковшом. На получение 1 кг алюминия расходуется 2 кг глинозема и 19 кВт(часов) электроэнергии, поэтому процесс энергоемкий. Электролитический алюминия подвергается последующему рафинированию. При этом удается довести чистоту алюминия до 99,999%. Технический алюминий содержит 98-995 чистого металла.

Билет № 30

Производство меди из сульфидных руд

Медные руды делятся на:

сульфидные (80% мировых запасов), окисленные.

Около 5% всех месторождений представляет самородная медь. В сульфидных рудах наиболее распространен медный колчедан, за ним следует медный блеск (Cu2S). Медь из сульфидных руд получают пирометаллургическим способом. Прежде всего, руду подвергают флотации (флотационный способ основан на различной смачиваемости зерен минерала водой) для удаления большей части пустой породы. Затем концентрат обжигают для окисления Fe и удаления мышьяка, сурьмы и серы. Все это происходит в обжиговых печах, далее следует плавка меди в отражательных печах. В результате плавки получают штейн - сложный сульфидный расплав, содержащий до 65% Cu, до 50% Fe и около 25% серы.

Электропечь- сталь расплавляется при помощи электродуги.

Переработка штейна происходит в конверторах, где через жидкий штейн продувают воздух, в результате чего сера выгорает, а железо шлакуется. Продуктами такой переработки является черновая медь, которая содержит около 98% меди, а также различные примеси: Fe, S,O2,N,Ni,Co,Ag,Au,Pt и др.

Черновая медь в дальнейшем подвергается огневому или электролитическому рафинированию для удаления примесей. Огневое рафинирование производят «дразнением» с помощью березовых шестов. При этом все примеси, в том числе и полезные не подлежат утилизации. В электролитическом рафинировании удается извлечь такие полезные примеси: Ag, Au.

Билет № 31

Производство титана.

Титан является ценнейшим конструкционным материалом, с высокой прочностью (в 2 раза прочнее стали). Высокой коррозионной стойкостью и малой плотностью(4,5 г/ см3) титан используют в самолето и ракетостроении, хим. промышленности. Рудами для получения титана является рутил, содержащий TiO2 и ильменит, содержащий FeTiO3. извлечение титана из руды представляет сложную задачу, т.к. он при нагреве реагируя с кислородом и азотом, а в расплавленном состоянии со всеми известными огнеупорами.

Металлургия титана включает следующие процессы:

1.в электрической шахтной печи, при нагревании брикетов из смеси двуокиси титана с углеродом в потоке хлора получают четырех хлористый титан. После конденсации TiCl4 получается продукт в виде грязной красноватой жидкости, которую очищают перегонкой.

2.Получение губчатого титана восстановлением из четырех хлористого титана при взаимодействии с Mg в атмосфере аргона при температуре = 1000 градусов.

Билет № 32