Алюминий, производство алюминия: технология, процесс и описание. Алюминий как делают
Алюминий, производство алюминия: технология, процесс и описание
Алюминий обладает массой свойств, которые делают его одним из самых используемых материалов в мире. Он широко распространен в природе, занимая среди металлов первое место. Казалось бы, и трудностей с его производством быть не должно. Но высокая химическая активность металла приводит к тому, что в чистом виде его не встретить, а производить – сложно, энергоемко и затратно.
Сырье для производства
Из какого сырья получают алюминий? Производство алюминия из всех минералов, его содержащих, дорого и нерентабельно. Добывают его из бокситов, которые содержат до 50% оксидов алюминия и залегают прямо на поверхности земли значительными массами.
Эти алюминиевые руды имеют достаточно сложный химический состав. Они содержат глиноземы в количестве 30-70% от общей массы, кремнеземы, которых может быть до 20%,окись железа в пределах от 2 до 50%, титан (до 10%).
Глиноземы, а это окись алюминия и есть, состоят из гидроокисей, корунда и каолинита.
В последнее время окиси алюминия стали получать из нефелинов, которые содержат еще и окиси натрия, калия, кремния, и алунитов.
Для производства 1 т чистого алюминия нужно около двух тонн глинозема, который, в свою очередь, получают из примерно 4,5 т боксита.
Месторождения бокситов
Запасы бокситов в мире ограничены. На всем земном шаре всего семь районов с его богатыми залежами. Это Гвинея в Африке, Бразилия, Венесуэла и Суринам в Южной Америке, Ямайка в Карибском регионе, Австралия, Индия, Китай, Греция и Турция в Средиземноморье и Россия.
В странах, где есть богатые месторождения бокситов, может быть развито и производство алюминия. Россия добывает бокситы на Урале, в Алтайском и Красноярском краях, в одном из районов Ленинградской области, нефелин - на Кольском полуострове.
Самые богатые месторождения принадлежат именно российской объединенной компании UC RUSAL. За ней идут гиганты Rio Tinto (Англия-Австралия), объединившийся с канадской Alcan и CVRD. На четвертом месте находится компания Chalco из Китая, затем американо-австралийская корпорация Alcoa, которые являются и крупными производителями алюминия.
Зарождение производства
Датский физик Эрстед выделил первым алюминий в свободном виде в 1825 году. Химическая реакция проходила с хлоридом алюминия и амальгамой калия, вместо которой спустя два года немецкий химик Велер использовал металлический калий.
Калий – материал достаточно дорогой, поэтому в промышленном производстве алюминия француз Сент-Клер Девиль вместо калия в 1854 году использовал натрий, элемент значительно более дешевый, и стойкий двойной хлорид алюминия и натрия.
Русский ученый Н. Н. Бекетов смог вытеснить алюминий из расплавленного криолита магнием. В конце восьмидесятых годов того же века эту химическую реакцию использовали немцы на первом алюминиевом заводе. Во второй половине XVIII века было получено около химическими способами 20 т чистого металла. Это был очень дорогой алюминий.
Производство алюминия с помощью электролиза зародилось в 1886 году, когда одновременно были поданы практически одинаковые патентные заявки основоположниками этого способа американским ученым Холлом и французом Эру. Они предложили растворять глинозем в расплавленном криолите, а затем электролизом получать алюминий.
С этого и началась алюминиевая промышленность, ставшая за более чем вековую историю одной из самых крупных отраслей металлургии.
Основные этапы технологии производства
В общих чертах технология производства алюминия не изменилась с момента создания.
Процесс состоит из трех стадий. На первой из алюминиевых руд, будь это бокситы или нефелины, получают глинозем – окись алюминия Al2O3 .
Затем из окиси выделяют промышленный алюминий со степенью очистки 99,5 % , которой для некоторых целей бывает недостаточно.
Поэтому на последней стадии рафинируют алюминий. Производство алюминия завершается его очисткой до 99,99 %.
Получение глинозема
Существует три способа получения окиси алюминия из руд:
- кислотный;
- электролитический;
- щелочной.
Последний способ - наиболее распространенный, разработанный еще в том же XVIII веке, но с тех пор неоднократно доработанный и существенно улучшенный, применяется для переработки бокситов высоких сортов. Так получают около 85 % глиноземов.
Сущность щелочного способа заключается в том, что алюминиевые растворы с большой скоростью разлагаются, когда в них вводится гидроокись алюминия. Оставшийся после реакции раствор выпаривается при высокой температуре около 170° С и опять используется для растворения глинозема;
Сначала боксит дробится и измельчается в мельницах с едкой щелочью и известью, затем в автоклавах при температурах до 250°С происходит его химическое разложение и образовывается алюминат натрия, который разбавляют щелочным раствором уже при более низкой температуре – всего 100° С. Алюминатный раствор промывается в специальных сгустителях, отделяется от шлама. Затем происходит его разложение. Через фильтры раствор перекачивают в емкости с мешалками для постоянного перемешивания состава, в который для затравки добавлена твердая гидроокись алюминия.
В гидроциклонах и вакуум-фильтрах выделяется гидроокись алюминия, часть которой возвращается в качестве затравочного материала, а часть идет на кальцинацию. Фильтрат, оставшийся после отделения гидроокиси, тоже возвращается в оборот для выщелачивания следующей партии бокситов.
Процесс кальцинации (обезвоживания) гидроокиси во вращающихся печах происходит при температурах до 1300° С.
Для получения двух тонн окиси алюминия расходуется 8,4 кВт*ч электроэнергии.
Прочное химическое соединение, температура плавления которого 2050° С, это еще не алюминий. Производство алюминия впереди.
Электролиз окиси алюминия
Основным оборудованием для электролиза является специальная ванна, футерованная углеродистыми блоками. К ней подводят электрический ток. В ванну погружаются угольные аноды, сгорающие при выделении из окиси чистого кислорода и образующие окись и двуокись улглерода. Ванны, или электрилизеры, как их называют специалисты, включаются в электрическую цепь последовательно, образуя серию. Сила тока при этом составляет 150 тысяч ампер.
Аноды могут быть двух типов: обожженные из больших угольных блоков, масса которых может быть больше тонны и самообжигающиеся, состоящие из угольных брикетов в алюминиевой оболочке, которые спекаются в процессе электролиза под действием высоких температур.
Рабочее напряжение на ванне обычно составляет около 5 вольт. Оно учитывает и напряжение, необходимое для разложения окиси, и неизбежные потери в разветвленной сети.
Из растворенной в расплаве на основе криолита окиси алюминия жидкий металл, который тяжелее солей электролита, оседает на угольном основании ванны. Его периодически откачивают.
Процесс производства алюминия требует больших затрат электроэнергии. Чтобы получить одну тонну алюминия из глинозема, нужно израсходовать около 13,5 тысяч кВт*ч электроэнергии постоянного тока. Поэтому еще одним условием создания крупных производственных центров является работающая рядом мощная электростанция.
Рафинация алюминия
Наиболее известный метод – это трехслойный электролиз. Он также проходит в электролизных ваннах с угольными подинами, футерованных магнезитом. Анодом в процессе служит сам расплавленный металл, который подвергается очистке. Он располагается в нижнем слое на токопроводящей подине. Чистый алюминий, который из электролита растворяется в анодном слое, понимается вверх и служит катодом. Ток к нему подводится с помощью графитового электрода.
Электролит в промежуточном слое – это фториды алюминия или чистые или с добавлением натрия и хлорида бария. Нагревается он до температуры 800°С.
Расход электроэнергии при трехслойном рафинировании составляет 20 кВт*ч на один кг металла, то есть на одну тонну нужно 20 тысяч кВт*ч. Вот почему, как ни одно производство металлов, алюминий требует наличия не просто источника электроэнергии, а крупной электростанции в непосредственной близости.
В рафинированном алюминии в очень малых количествах содержатся железо, кремний, медь, цинк, титан и магний.
После рафинирования алюминий перерабатывается в товарную продукцию. Это и слитки, и проволока, и лист, и чушки.
Продукты сегрегации, полученные в результате рафинирования, частично, в виде твердого осадка, используются для раскисления, а частично отходят в виде щелочного раствора.
Абсолютно чистый алюминий получают при последующей зонной плавке металла в инертном газе или вакууме. Примечательной его характеристикой является высокая электропроводность при криогенных температурах.
Переработка вторичного сырья
Четверть общей потребности в алюминии удовлетворяется вторичной переработкой сырья. Из продуктов вторичной переработке льется фасонное литье.
Предварительно отсортированное сырье переплавляется в пороговой печи. В ней остаются металлы, имеющие более высокую температуру плавления, чем алюминий, например, никель и железо. Из расплавленного алюминия продувкой хлором или азотом удаляются различные неметаллические включения.
Более легкоплавкие металлические примеси удаляются присадками магния, цинка или ртути и вакуумированием. Магний удаляется из расплава хлором.
Заданный литейный сплав получают, введя добавки, которые определяются составом расплавленного алюминия.
Центры производства алюминия
По объемам потребления алюминия КНР занимает первое место, оставляя далеко позади находящиеся на втором месте США и обладательницу третьего места Германию.
Китай – это и страна производства алюминия, с огромным отрывом лидирующая в этой области.
В десятку лучших, кроме КНР, входят Россия, Канада, ОАЭ, Индия, США, Австралия, Норвегия, Бразилия и Бахрейн.
В России монополистом в производстве глинозема и алюминия является объединенная компания RUSAL. Она производит до 4 млн т алюминия в год и экспортирует продукцию в семьдесят стран, а присутствует на пяти континентах в семнадцати странах.
Американской компании Alcoa в России принадлежат два металлургических завода.
Крупнейший производитель алюминия в Китае – компания Chalco. В отличие от зарубежных конкурентов, все ее активы сосредоточены в родной стране.
Подразделение Hydro Aluminium норвежской компании Norsk Hydro владеет алюминиевыми заводами в Норвегии, Германии, Словакии, Канаде, и Австралии.
Австралийская BHP Billiton владеет производством алюминия в Австралии, Южной Африке и Южной Америке.
В Бахрейне находится Alba (Aluminium Bahrain B. S. C.) – едва ли не самое крупное производство. Алюминий этого производителя занимает более 2 % общего объема «крылатого» металла, выпускаемого в мире.
Итак, подводя итоги, можно сказать, что главными производителями алюминия являются международные компании, владеющие запасами бокситов. А сам исключительно энергоемкий процесс состоит из получения глинозема из алюминиевых руд, производства фтористых солей, к которым относится криолит, углеродистой анодной массы и угольных анодных, катодных, футеровочных материалов, и собственно электролитического производства чистого металла, которое является главной составляющей металлургии алюминия.
fb.ru
Как производят алюминий | ФОТО НОВОСТИ
Алюминий присутствует в нашей жизни всего лишь около полутора веков, но и за этот короткий срок успел пройти путь от декоративного металла, любимца ювелиров, до материала, позволяющего нам передвигаться быстрее, жить в тепле и уюте, пользоваться всеми благам современности и познавать миры вокруг.
Алюминий — самый распространенный металл на Земле, его доля в земной коре составляет до 8,8%. Однако алюминиевых рудников в природе не существует. Благодаря своей химической активности алюминий практически не встречается в свободном виде — для промышленного производства подходят лишь немногие из содержащих его минералов и горных пород.
Сегодня мы увидим, как производят алюминий на одном из крупнейших алюминиевых заводов мира.
24 фото
Фотографии Вадима Махорова
История
Существует легенда, что однажды к римскому императору Тиберию (42 год до н. э. — 37 год н. э.) пришел ювелир с металлической, небьющейся обеденной тарелкой, изготовленной якобы из глинозема (Al2O3). Тарелка была очень светлой и блестела, как серебро. По всем признакам она должна быть алюминиевой. При этом ювелир утверждал, что только он и боги знают, как получить этот металл из глины. Тиберий, опасаясь, что металл из легкодоступной глины может обесценить золото и серебро, приказал на всякий случай отрубить ювелиру голову.
Лишь почти через 2 000 лет после Тиберия, в 1825 году, датский физик Ганс Христиан Эрстед получил несколько миллиграммов металлического алюминия, а в 1827 году Фридрих Велер смог выделить крупинки алюминия, которые, однако, на воздухе немедленно покрывались тончайшей пленкой.
Дальше Анри Сент-Клер Девиль, исследования которого финансировал Наполеон III, придумал первый способ промышленного получения алюминия и получил первый слиток массой около 7 кг. Девиль начал производство алюминия на заводе братьев Тиссье в Руане. За сутки завод производил два килограмма алюминия. В 1857 году килограмм этого металла стоил 300 франков. В те годы комнату на месяц в Париже можно было снять за 20 франков.
Начало современному способу производства алюминия положил метод, изобретенный почти одновременно в 1886 году Чарльзом Холлом в США и Полем Эру во Франции. С тех пор, в связи с улучшением электротехники, производство алюминия совершенствовалось. Заметный вклад в развитие производства глинозема внесли русские учёные К. И. Байер, Д. А. Пеняков, А. Н. Кузнецов, Е. И. Жуковский, А. А. Яковкин и др.
Электролизеры, работающие по технологии экологического Содерберга:
Датой рождения алюминиевой промышленности России считается 14 мая 1932 года, когда на Волховском заводе в Ленинградской области была получена первая партия металла. Через год первую продукцию выпустил Днепровский алюминиевый завод на Украине.
С помощью вакуумного ковша забирают алюминий из электролизера:
На данный момент лидером мировой алюминиевой отрасли является РУСАЛ (Объединенная компания «Российский алюминий»). Продукция экспортируется клиентам в 70 странах мира. На долю компании приходится около 12.5% мирового рынка алюминия 3.9 млн. тонн алюминия в год. Объединенная компания присутствует в 17 странах мира на 5 континентах, в ней работают 100 000 человек.
Красноярский алюминиевый завод как раз и принадлежит РУСАЛу. КрАЗ — второй крупнейший производитель алюминия в мире. Производственная мощность КрАЗа — 1 млн. тонн алюминия в год (около 24% российского и 2.4% мирового производства алюминия).
Производство алюминия является исключительно энергоемким. Поэтому алюминиевые заводы преимущественно строят в регионах, где есть свободный доступ к мощным источникам электроэнергии. В нашем случае этим источником является Красноярская ГЭС, установленная мощность которой 6 000 МВт. Сегодня это самая мощная ГЭС в России (до тех пор, пока Саяно-Шушенская ГЭС находится на реконструкции). И Красноярский алюминиевый завод потребляет около 70% от общего объема производимой ГЭС электроэнергии.
Электролизная ванна, где производится алюминий:
Алюминий производят из глинозема, который в свою очередь извлекается преимущественно из бокситов (иногда из нефелиновых руд), запасы которых на Земле практически безграничны. На КрАЗе мы можем видеть только заключительный этап производства. Температура процесса достигает 955 градусов Цельсия, что значительно выше температуры плавления самого металла — 660 С.
Вакуумные ковши могут забрать за один раз от 3 до 5 тонн горячего металла:
Суточная производительность завода — 2 725 тонн.
На КрАЗе введен в работу единственный в России корпус для производства алюминия высокой чистоты:
Чистота сверхчистого металла — 99.996%. Он используется в производстве компьютерных жестких дисков, мобильных телефонов и другой электронной техники, а также в аэрокосмической и оборонной промышленностях. Основные поставки этого алюминия с КрАЗа идут в Азию, Японию, США.
Напряжение, подаваемое на электролизер (аппарат для электролиза) всего лишь 4.5 вольт, но сила тока огромная — 174 300 ампер:
Если в корпусах Содерберга получение алюминия происходит из глинозема, то в корпусе для производства алюминия высокой чистоты (АВЧ) исходным сырьем является более грязный алюминий. Проще говоря, технический алюминий проходит вторичную очистку, что делает его сверхчистым. Производительность одного электролизера АВЧ — 600 кг\сутки.
КрАЗ является единственным в мире заводом, где используется сразу три технологии производства алюминия — электролизеры Содерберга, АВЧ для производства алюминия высокой чистоты и электролизеры с обожженными анодами.
У каждого корпуса завода есть газоочистное оборудование, установленное в рамках первого этапа экологической модернизации:
Заявленная эффективность улавливания вредных веществ — 99.9%.
В производственный комплекс КрАЗа входит 3 литейных отделения. Ниже фотографии с литейного отделения №3, в котором помимо всего делают самые длинные алюминиевые слитки в мире:
Миксер на 100 тонн металла, в котором идет приготовление сплавов. Миксер по сути — это большая кастрюля, в которую помимо первичного металла добавляются необходимые ингредиенты — легирующие материалы. В результате получается высококачественный алюминиевый сплав:
Температура металла в миксере более 800 градусов:
Заливка металла в миксер:
Завод КрАЗ заточен на выпуск высокотехнологичной продукции. К примеру, завод сейчас развивает производство так называемых плоских слитков. Они широко востребованы рынком упаковочных материалов, нужны для производства кузовных панелей легковых автомобилей.
В литейном отделении предприятия работает уникальный литейный агрегат, который стал выпускать слитки двойной длины — до 11.5 метров. Изготовленные на нем сплавы теперь используются в производстве фольги. Причем, это слитки-рекордсмены. Такие длинные алюминиевые слитки не выпускал еще ни один завод мира:
В 2012 году завод предложил новую продукцию лидерам мирового автопрома. К примеру, японские концерны Тойота и Мицубиси заказали сплавы, чтобы повысить эксплуатационные свойства своих легковых автомобилей. Был предложен металл, обеспечивающий элементам двигателя и колесным дискам и прочность, и пластичность.
Так производят алюминий.
loveopium.ru
Как делают алюминиевые листы для промышленности и строительства
Листовой алюминий используют в машино-, приборостроении, строительной и других отраслях, где требуются прочные, легкие и устойчивые к коррозии материалы. Чтобы добиться нужных свойств, используют сплавы с магнием, марганцем, кремнием, цинком, титаном. При производстве заготовок или деталей листы подвергают ковке, штамповке и другим видам обработки.
Где можно купить листовой алюминий
Продажей листов занимаются компании, которые располагают помещениями и техникой для отгрузки или перемещения продукции. Хранят алюминий на стеллажах или поддонах в сухих и в основном неотапливаемых складах. Каждую пачку (до 100 шт. одного размера) стягивают крепежными лентами, а между отдельными листами прокладывают фанеру. В некоторых случаях с помощью специальных стоек листовой алюминий устанавливают в наклонном положении стопками под углом до 10 градусов.
Листы алюминиевые
Купить алюминиевые листы в Москве можно у производителей или на складах, которые в основном расположены недалеко от транспортных магистралей с удобными подъездными путями. Забирают такой товар самовывозом или заказывают доставку. Продавец оформляет сопроводительные документы.
Особенности производства алюминиевых листов
Сам алюминий в чистом виде не встречается, поэтому его получают из бокситов, которые сначала измельчают, а затем перерабатывают в глинозем (оксид алюминия). Исходное сырье загружают в токопроводящую среду (криолит) и подвергают воздействию тока силой 300 – 400 кА. В результате такой обработки глинозема алюминий осаждается на дне электролизных ванн.
Алюминий
Металл собирают и отправляют в плавильный цех, где вводят легирующие добавки, которые повышают твердость, гибкость и прочность материала. Для производства листового алюминия сплав подают на прокатный стан горячего или холодного деформирования. На выходе получают материал толщиной до 10 мм, шириной до 2000 мм и длиной до 7200 мм (ГОСТ 21631-76).
Поверхность листов должна быть матовая или глянцевая без трещин, налета и пятен. В зависимости от требований к конечному продукту материал отжигают, закаляют, состаривают, покрывают защитным антикоррозийным слоем (плакируют). Затем листы раскраивают, наносят рифление и отгружают заказчикам.
Преимущества листового алюминия
- Химическая пассивность. Материал не вступает в реакцию с жирами, пищевыми кислотами и другими активными веществами.
- Пластичность и прочность. Из листов изготавливают детали сложной формы и конфигурации с выступами, закруглениями, переходами между поверхностями.
- Удобство и простота обработки. Листовые заготовки гнут, штампуют, режут, сверлят с сохранением прочностных показателей металла.
- Коррозийная устойчивость к пресной и соленой воде. Детали для плавсредств сохраняют первоначальный вид, прочность и гибкость даже при длительном воздействии влаги, постоянном нахождении в морской или речной воде.
- Жаростойкость. Алюминиевые сплавы с марганцем, железом, никелем выдерживают нагрев до 300 – 400 °С без изменения прочности и гибкости деталей.
Листовой алюминий
На каждом листе алюминия нанесена маркировка, по которой можно определить марку сплава, плакировку, размеры, информацию о контроле качества.
Наиболее распространенные сферы применения
- Изоляционный и отделочный материал в строительстве.
- Детали автомобилей, судов, авиационной техники.
- Пищевые, медицинские, технические емкости, инструменты и оборудование.
Большой выбор сплавов алюминия определяет возможности изготовления деталей, которые выдерживают интенсивную эксплуатацию в самых суровых условиях.
Задавайте вопросы в комментариях ниже либо по почте. Подписывайтесь на новостную рассылку. Успехов вам, и добра вашей семье!chonemuzhik.ru
Как выплавляют алюминий в Казахстане
АО «Казахстанский электролизный завод» (КЭЗ), входящий в состав ENRC (Eurasian Natural Resources Corporation) — единственный завод в Казахстане по производству первичного алюминия. Завод находится в Павлодаре. Открыт в 2007 году. Включает в себя электролизный цех, литейный цех, цех по изготовлению анодов и другие вспомогательные отделения. На его базе образован металлургический кластер с полным циклом производства: добыча бокситов, получение глинозема, выработка «крылатого металла».
В настоящий момент производственная мощность завода — 125 000 тонн в год. Алюминий выпускается в двадцатикилограммовых слитках марки А-85 (содержит 99,85 % алюминия).А мы тем временем приступим к изучению технологии производства алюминия в фотографиях.
Общая информацияАлюминий — химический элемент третьей группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. По содержанию в земной коре алюминий занимает первое место среди металлов и третье среди других элементов (после кислорода и кремния). Земная кора на 8,8% состоит из алюминия (для сравнения, содержание в земной коре железа – 4,2%, меди – 0,003, золота – 0,000005%). В природе алюминий встречается только в виде различных и очень разнообразных по своему составу соединений. Основная их масса приходится на оксид алюминия — в обиходе он называется глиноземом , или просто глиной. Глина примерно на треть состоит из оксида алюминия и является потенциальным сырьем для его производства.
Алюминий обладает целым рядом свойств, которые выгодно отличают его от других металлов. Это — небольшая плотность алюминия, хорошая пластичность и достаточная механическая прочность, высокие тепло- и электропроводность. Алюминий нетоксичен, немагнитен и коррозионностоек к ряду химических веществ.
Важнейшие потребители алюминия и его сплавов — авиационная и автомобильная отрасли промышленности, железнодорожный и водный транспорт, машиностроение, электротехническая промышленность и приборостроение, промышленное и гражданское строительство, химическая промышленность, производство предметов народного потребления.
Производство алюминияСущность процесса производства алюминия заключается в получении безводного, свободного от примесей оксида алюминия (глинозёма) с последующим получением металлического алюминия путем электролиза растворенного глинозема в криолите.
Технологический процесс получения алюминия состоит из двух основных стадий:
• Получение глинозема (Al2O3) из алюминиевых руд;• Электролиз и рафинирование алюминия из глинозема;
Глинозем получают из бокситов путем их обработки щелочью. Полученный алюминат натрия подвергают гидролизу. В результате в осадок выпадают кристаллы гидроксида алюминия. Гидроксид алюминия обезвоживают путем нагрева во вращающихся печах и получают обезвоженный глинозем.
Для производства криолита сначала из плавикового шпата получают фтористый водород, а затем плавиковую кислоту. В раствор плавиковой кислоты вводят гидроксид алюминия, в результате чего образуется фторалюминиевая кислота, которую нейтрализуют содой и получают криолит, выпадающий в осадок. Его отфильтровывают и просушивают в сушильных барабанах.
Таким образом получают глинозем, представляющий из себя серый порошок. Следующая задача выделить из него чистый алюминий с помощью электролиза. Вот теперь начинается самое интересное:
Цех по изготовлению анодов
2. Алюминиевая промышленность является крупным потребителем угольных электродов, которые служат для подвода тока к электролиту в электролизерах.
3. Здесь производят прессованные предварительно обожженные электроды.
4. Анод представляет собой призматический блок, на верхней плоскости которого имеется несколько ниппельных гнезд (углублений).
5. Анодные блоки изготавливают из малозольных и малосернистых коксов.
6. Для подвода тока к аноду служат стальные ниппеля, которые вставляют в ниппельные гнезда и заливают расплавленным чугуном или заделывают углеродистой пастой.
7. Для производства углеродистых изделий применяют твердые углеродистые материалы, составляющие основу электрода, и связующие углеродистые вещества, заполняющие промежутки между зернами твердых углеродистых материалов. При обжиге изделий связующие вещества коксуются и прочно связывают зерна твердых углеродистых материалов между собой.
8. 
9. 
Электролизный цех
10. Современный цех электролиза представляет собой территориально и административно обособленную хозрасчетную единицу с полным циклом производства — от приемных складов сырья до складов товарной продукции, основу которого составляет одна или несколько серии последовательно соединенных электролизных ванн.
11. Электролизер представляет собой ванну с расплавленным криолитом, двойным фторидом натрия и алюминия, в котором растворено 3–5% глинозема, – плавающим на подушке из расплавленного алюминия. Стальные шины, проходящие через подину из углеродистых плит, используются для подачи напряжения на катод, а подвешенные угольные бруски, погруженные в расплавленный криолит, служат анодами. Рабочая температура процесса близка к 950° С, что значительно выше температуры плавления алюминия. Температура в электролизной ванне регулируется изменением зазора между анодами и катодным металлоприемником, на который осаждается расплавленный алюминий.
12. 
13. 
14. Жидкий алюминий выделившийся на подине, служащей катодом, тяжелее расплава соли электролита, поэтому собирается на угольном основании, откуда его периодически откачивают. Сверху в электролит погружены угольные аноды, которые сгорают в атмосфере выделяющегося из окиси алюминия кислорода, с выделением окиси углерода СО и двуокиси углерода CO2.
15. Сила тока на электролизерах составляет 150 000 А. Рабочее напряжение на ванне 4-5 В. Рядом с электролизерами присутствует сильное электромагнитное поле.
16. Специальная машина транспорта анодных паллет. Применяются для транспортировки свежих анодов и анодных огарков между анодо-монтажным отделением (АМО) и корпусом электролиза.
17. Общие размеры цеха впечатляют. Позади такой же ряд электролизеров, а также рядом находится второй цех аналогичных размеров.
18. Характерным для производства глинозема, фтористых солей и углеродистых изделий является требование максимальной степени чистоты этих материалов.
19. В состав электролита промышленных алюминиевых электролизеров, помимо основных компонентов — криолита, фтористого алюминия и глинозема, входят небольшие количества (в сумме до 8-9%) некоторых других солей, которые улучшают некоторые физико-химические свойства электролита и тем самым повышают эффективность работы электролизеров.
20. По мере обеднения электролита глиноземом в него вводят очередную порцию глинозема.
Литейный цех
21. Литейное отделение расположено на территории электролизного цеха с таким расчетом, чтобы транспортные пути жидкого металла из корпусов электролиза в литейное отделение были минимальными. Основное оборудование этого отделения — отражательные печи (миксеры) с электрическим обогревом.
22. Обычно для повышения качества продукции устанавливают последовательно две спаренные отражательные печи, одна из которых (отстойник) предназначается для приема, отстаивания, усреднения температуры и состава металла, а другая (разливочная) — для литья из нее различных видов продукции. Система стационарных печей в отличие от поворотных позволяет осуществить непрерывный процесс литья.
23. Жидкий алюминий выдерживают в электропечи в течение 30—45 минут при температуре 690—730 °С для всплывания неметаллических включений и выделения газов из металла.
24. Примеси удаляют рафинированием, для чего продувают хлор черезрасплав алюминия. Образующийся парообразный хлористый алюминий, проходя через расплавленный металл, обволакивает частички примесей, которые всплывают на поверхность металла, где их удаляют. Хлорирование алюминия способствует также удалению Na, Ca, Mg и газов, растворенных в алюминии. После рафинирования чистота первичного алюминия составляет 99,5—99,85%.
25. Разливка мелкоформатной чушки производится в изложницы на разливочной машине конвейерного типа, оборудованной устройством для механического клеймения чушек и системой воздушного или водяного охлаждения изложниц.
26. Разливку металла в изложницы ведут короткой ровной струей. После заполнения изложниц с поверхности металла удаляют оксидную пленку.
27. Устройство для механического клеймения чушек.
28. Отлитые чушки укладываются в штабеля с помощью чушкоукладчика, установленного в конце конвейерной машины.
29. После этого готовая продукция упаковывается в паллеты по 1000 кг и отправляется на склад.
30. Для производства одной тонны алюминия требуется около 14 000 киловатт-часов электроэнергии и окол двух тонн глинозема. В то же самое время, для производства одной тонну глинозера требуется переработать около 5 тонн бокситовой руды. В настоящее время стоимость алюминия на лондонской бирже металлов составляет 2600 долларов за тонну.
Источник
kak-eto-sdelano.ru
Как добыть алюминий
Вам понадобится
- Глина, порошок графита, сварочный аппарат, железная бочка,любое нежилое помещение.
Инструкция
- Найдите нежилое помещение, гараж или сарай. В нем обязательно должен находиться источник тока для дальнейшей работы.
- Алюминий добывают из бокситов. Накопайте в лесу, поле или на любом карьере глины. В 100 кг глины находится от 30 до 70 кг алюминия. Высушите ее на солнце или с помощью любого сушильного аппарата. Это требуется для последующих действий.
- Глину нужно измельчить. Для этого ее закладывают в бетономешалку. Можно разложить глину на какой-либо поверхности и измельчить любым тяжелым предметом. Если ее немного, используйте обычную бытовую терку. Важно, чтобы глина была полностью сухая. Измельчайте до тех пор, пока не получится порошок. Из него гораздо легче и быстрее получится добыть металл.
- Смешайте порошок глины с порошком графита. Его можно приобрести в любом строительном магазине или на рынке. Графит требуется для улучшения структуры алюминия. Он сам по себе очень хорошо проводит ток. Количество порошка графита зависит от того, насколько проводимым вы хотите сделать алюминий. Если этот металл нужен вам для каких либо работ с энергией, добавьте графит в расчете 20 кг на 100 кг глины. Если же для чего-то другого, берите 10 кг.
- Засыпьте получившуюся смесь порошка в большую железную бочку. Залейте водой. Влажности должно быть не меньше 75%. Вода - хороший проводник тока, и поэтому процесс изготовления пойдет быстрее. С помощью сварочного аппарата или любого другого мощного прибора подайте напряжение к бочке. Будьте крайне осторожны. Не трогайте бочку, тем более влажными руками. Благодаря мощному току и порошку графита через 5-8 секунд произойдет отщепление кислорода от глины и образуется сплав алюминия. Источник подачи электричества нужно отключить.
- Оставьте бочку на несколько часов, чтобы она остыла. Вытащите комочки, получившиеся в процессе. Это и есть сплав. Его можно очистить или оставить в данном виде.
completerepair.ru
Как делают алюминиевые автомобили
Небольшая экскурсия по главным отличиям сборки автомобилей с алюминиевыми кузовами
Алюминий стал прекрасным материалом для некоторых автопроизводителей. И почему бы нет? Автомобили с алюминиевыми кузовами обладают высоким потенциалом для улучшения топливной экономичности, ударопрочности и управляемости. Это их плюсы. Есть и минусы. С другой стороны, крылатый материал дорогостоящ, элементы, выполненные из него сложно сваривать, а вмятины и другие повреждения кузова не так легко выправить, в обычной автомастерской вам вряд ли смогут с этим помочь. Тем не менее, существую в мире автопроизводители, которые видят в алюминиевых кузовах будущее и верят в то, что этот материал продвинет автопромышленность вперед.
Формовка металла
Лист алюминия формуется также, как и стальной лист, брусок нагревается до 538 градусов Цельсия и раскатываются между двумя роликами для придания ему плоской формы. С этого момента у этих предварительных заготовок будет много путей, они могут пойти как на банки из-под лимонада, так и в качестве материала для строительства автомобилей и другой техники, процесс будет одинаковым, отличия будут только в изменение химического состава. Легкий металл используемый в автомобилестроении может содержать до 15 различных алюминиевых сплавов усиленные медью и кремнием.
Отливка деталей
В дополнение к процессу штамповки алюминиевых листов по средством многотонных прессов, нередко алюминиевые детали отливаются в пресс-форму. Литье, самый простой, наиболее распространенный и самый недорогой метод производства алюминиевых деталей во всем мире. Из алюминия при помощи этого процесса десятилетия льются внутренние части, в том числе части для трансмиссии и блоки двигателей. Детали внешние по типу капота и дверей напротив, штампуются.
Совмещение двух деталей
Алюминий непросто сваривать. Оксид алюминия на поверхности материала легко поглощает газы, создавая пустоты внутри сварки, чем ослабляет ее. Вместо этого алюминиевые панели в прошлом скреплялись высокопрочным клеем и самопроникающими заклепками. С развитием технологий, автопроизводители перешли на новые процессы, переоборудовав сборочные линии и заменив стандартную точечную сварку новый тип- лазерную сварку, вложив миллионы в процесс обновления конвейера.
Крепеж навесных панелей
Заклепки, вот тот старый- новый элемент, который вытеснил процесс сварки из большинства сфер применения на сборочной линии, когда дело доходит до крепежа навесных панелей на автомобиле. Они пробивают металлическую поверхность без нагревания, искр и копоти. Но они настолько же прочно будут держать элемент, как и точечная сварка, при меньших затратах на новое оборудование и обновлении сборочной линии дорогостоящими сварочными роботами для этого металла.
У клепания есть еще один важный плюс, точность расположения заклепок легко может определить робот, что крайне положительно сказывается на качестве проводимых работ.
Сверление на малой скорости
Крепеж элементов посредством сверления нескольких алюминиевых листов с последующим закреплением их между собой при этом процессе. Винт при вращении и прохождении нескольких листов материала выделяет тепло, нагрев расширяет металл. Когда он остывает, отверстие сужается, сильно обжимая винт и создавая крайне прочное соединение.
Такая технология крепежа применяется в основном у европейских автопроизводителей. Из ее плюсов отмечают дешевизну, простоту, отсутствие необходимости установки дорогого нового оборудования.
Обновление конвейера
Так как алюминий не магнитится, автомобильным предприятиям приходится менять сборочное оборудование. Используются вакуумные захваты, вместо магнитных захватов для переноски деталей, сделанных из крылатого металла. Также из плюсов производства алюминиевых автомобилей отмечается меньшая загроможденность сборочных цехов оборудованием. Оборудование для работы с алюминием более компактное, чем классические громоздкие аппараты для точечной сварки. Больше пространства, меньше шум. Инженерам проще работать на заводах в таких условиях.
Вот такие интересные и необычные отличия существуют между сборкой автомобилей из обычной стали и из алюминия. До новых встреч!
Информационное издание: Новости гаи, дтп, штрафы пдд, ГИБДД, Экзамен ПДД онлайн. Техосмотр
sovavto.org
