0: Здравствуйте, мы добрались до конца технологической цепочки получения алюминия. И сегодня мы поговорим о завершающей операции. Мы долго рассуждали про способ баера, который позволил нам из боксита.
1: Путём целого ряда операций получить своеобразный алюминиевый концентрат глинозём. А теперь мы поговорим о том, как же из этого глинозёма можно получить металлический алюминий.
2: И здесь нас ожидает целый ряд трудностей.
3: Мало того, что глинозём было трудно выделить из боксита, теперь нам с неменьшими трудностями придётся столкнуться тогда, когда мы из этого глинозёма будем получать металл.
4: Начнём с того, что традиционные способы не позволяют получить металлический алюминий из глинозёма алюминий 2 о 3 нельзя алюминий выплавить.
5: У алюминия очень большое сродство к кислороду, не говоря уже о том, что его температура плавления глинозёма больше, чем 2000 градусов, то есть расплавить глинозём и попытаться восстановить алюминий из его оксида за
6: Задача практически неразрешимая. Восстановить алюминий из оксида можно сделать только в вакууме, при очень высокой температуре, то не факт, что мы получим металл. Мы можем получить, например, карбит, если будем использовать
7: Углерод растворить алюминий, снова получить алюминатный раствор и получить алюминий электролизом из раствора водного раствора тоже невозможно.
8: Слишком низкий потенциал алюминия не даёт возможности выделиться ему на катоде, у него всегда будут конкуренты в лице водорода, например, с нулевым потенциалом.
9: Поэтому для производства металлического алюминия используется такой процесс, как электролиз из расплава солей не из раствора, как мы привыкли, а из расплава.
10: И это не все трудности, ведь любой электролиз предполагает, что это наличие электродов, катода и анода и какого-то электролита. Вот в случае с алюминием проблема в том, что электролит подобра
11: Довольно сложно практически для электролиза алюминия используется только 1 электролит это криолит, это фторид алюминия и натрия. В чем здесь проблема?
12: Точно так же, как при электролизе из раствора солей в расплаве не должно быть Ионов, которые могли бы катионов, которые могли бы составить конкуренцию алюминию при его разряде на катоде.
13: Там не должно быть Ионов водорода. Поэтому вот и этот расплав, в котором у нас будет идти электролиз, он должен проводить электрический ток, он это расплав электролит.
14: И кроме того, раз у нас сырьём является глинозём, то этот расплав должен наш глинозём растворять.
15: Ведь глинозём, который мы загружаем в наш электролизёр, не будет расплавляться. Ещё раз говорю, температура плавления глинозёма очень высока, но мы можем его растворить в расплаве. И вот
16: Всем этим требованиям отсутствие катионов конкурентов, растворимость в нём, глинозёма электропроводностью обладают как раз расплавы криолита, поэтому именно его выбрали, и фактически только он.
17: Используется для получения металлического алюминия в этот криолит добавляют ееще фтористые соли, чтобы его снизить стоимость, но альтернатив, по существу ему нет.
18: Что же происходит при электролизе алюминия, значит, температура плавления креолита примерно 1000 градусов, поэтому криолит расплавляют и в расплавленный криолит.
19: Загружают глинозём, глинозём растворяется в криолите, и мы получаем расплав, в котором есть ионы алюминия натрия фтора.
20: И кислорода, как видим, основными катионами являются 2 катиона это алюминий и натрий, но натрий металл ещё более электроотрицательный, чем алюминий, и конкуренцию алюминию он составить не может, то есть на катоде.
21: У нас будет разряжаться только алюминий, это очень для нас хорошо, но как любой процесс электролиз состоит как из катодного процесса, так и из анодного, и здесь у нас тоже
22: Получается довольно неожиданная для нас реакция на аноде будет образовываться кислород, то есть на катоде будет образовываться алюминий, на аноде кислород, но на этом
23: Особенности электролиза алюминия не заканчиваются, мы имеем дело с расплавом.
24: Температура которого около 1000 градусов, а температура плавления металлического алюминия 660, поэтому в процессе электролиза мы получаем жидкий алюминий.
25: И катодом в нашем случае будет Падина электролизёра, Дно электролизёра.
26: Весь электролизёр выкладывается специальными угольными блоками. Футировка угольная. Аноды тоже делаются из углеродных материалов, чтобы ничего лишнего у нас тут в процесс не приходило и
27: Между катодом и анодом у нас расстояние, которое заполнено внизу расплавом алюминия вверху расплавом креолита металлический алюминий имеет плотность большую, чем
28: Крелит, поэтому он скапливается на Дне электролизной ванны. Криолит находится вверху, и когда мы подгружаем туда глинозём, мы засыпаем его на слой расплавленного креолита.
29: Таким образом, когда процесс идёт на падение, на Дне электролизёра накапливается жидкий расплавленный алюминий, а кислород, который у нас образуется в ходе анодного процесса ухо.
30: Из электролизной ванны сверху специальные колпаки, электролизные ванны закрывают колпаками, чтобы не загрязнять атмосферу цеха, потому что там может выделяться, например, ещё и втор, что является процессом нежелательным, но у нас выделяется
31: Не чистый кислород, это кислород образуется при анодном процессе, но наши аноды выполнены из углерода. Температура в ванне 1000 градусов и в этих условиях
32: Кислород, который образуется вот по химической реакции электрохимической реакции, начинает вступать во взаимодействие с углеродом анода, попросту говоря, анод горит.
33: Что образуется, когда у нас взаимодействует углерод и кислород, мы получаем либо угарный газ цо, либо углекислый газ цо 2, поэтому из электролизных ванн выделяет
34: Не чистый кислород, а именно смесь угарного и углекислого Газа, углекислого Газа больше.
35: Именно эти газы уходят через систему, значит, защитных Колпаков, систему пыли, газоочистки и, значит, не вредят рабочим.
36: И вот вся эта система, она работает непрерывно, все процессы идут непрерывно в ванну, периодически подгружают, дельно ем, в ванне накапливается алюминий, и периодически из электролизной ванны откачивают.
37: С помощью вакуумного ковша, значит, скопившийся там металл.
38: Все эти алюминиевые электролизёры их объединяют в целые серии.
39: И процесс получения металлического алюминия характеризуется очень большими энергозатратами.
40: Мы тратим очень много электроэнергии на то, чтобы расплавить.
41: Криолиты, поддерживать его в расплавленном состоянии. Мы тратим электроэнергию на то, чтобы вот прошли наши катодные и анодные процессы. И в настоящее время расход электроэнергии только на электролиз алюминия составляет
42: Около 13000 киловатт часов. Вот сравните на весь процесс байера. На все многочисленные операции мы потратили примерно 300 киловатт часов, чтобы из боксита получить глинозём, а чтобы из глинозёма получить алюминий, мы потратим трина.
43: 20000 киловатт часов. То есть это несопоставимые расходы, поэтому почти все электролизные предприятия строятся там, где есть дешёвый источник электроэнергии, где есть гидроэлектростанция. Именно поэтому вот алюминий
44: Промышленность так разведена, то есть длиннозёрном производство находится там, где находится месторождение бокситов, алюминиевое производство, там, где есть источник электроэнергии.
45: Вот такой глинозём, такой алюминий, который откачивается из электролизной ванны, его рафинируют, ему дают отстояться, чтобы все примеси, которые вакуум ковш механически утаскивает с собой, значит, можно было убрать.
46: От примесей нежелательных, там хлорирование, то есть там целый ряд операций проходит, но эти операции уже занимают не так много времени, их проводят в небольших отражательных печах. И в результате вот такого электро,
47: И рафинирования. Мы получаем алюминий технической чистоты.
48: Если нам нужно получить сверхчистый алюминий, то там требуются дополнительные операции, но, как правило, для использования в промышленности вот такого алюминия технической чистоты более чем достаточно и больше.
49: Часть того алюминия мы используем именно вот марки а 85 и a8, то есть алюминий с содержанием алюминия 99 85/100 процента является товарной продукцией наших алюминиевых Заводов.
50: Вот и сравните цепочку способ баера, как там много операций и цепочку производства алюминия.
51: Энергозатраты разные.
52: Количество операций разное, и вся экономика металлургического производства алюминия определяется именно, ну, в большинстве своём последние операции в очень большом количестве. Это вот именно в том, сколько электроэнергии мы израсходуем на
53: Получение.