Alumină

Alumina - Oxid de aluminiu anhidru AL2O3 - este o pulbere cu dimensiunile medii ale granulelor sferice de 50-200 microni. Alumina este folosită pe scară largă ca componentă principală a electrofarfarului și ultrafarfor (pe bază de Corundum) și ca material independent pentru fabricarea izolatoarelor de înaltă tensiune, de înaltă frecvență, condensatori, părți de noduri dens de vid (holls de siguranțe, lămpi de sodiu, Carcase semiconductoare, antene coincide, plăci pentru circuite integrate și altele.).

Producția de alumină

Cele mai multe minerale și minereuri sunt materii prime pentru obținerea de alumină: aluneți, caoline, netheinika și boxites. Obținerea de alumină din minereuri se efectuează în trei metode de bază: electrolitic, acid și alcalin.

Cea mai comună metodă de producere a aluminei este metoda Bayer, un inginer austriac care a trăit și a lucrat în Rusia țaristă. În Rusia, în plus față de obținerea de alumină din Bauxite în metoda Bayer, se aplică și tehnologia de sinterizare. Esența producției de alumină cu o metodă alcalină în conformitate cu metoda Bayer este descompunerea rapidă a soluțiilor de aluminiu atunci când este introdus aluminiu de hidroxid în ele.

După aceasta, soluția rămasă este supusă evaporării cu agitare intensă și poate dizolva din nou oxidul de aluminiu conținut în bauxite.

Producția de alumină pentru această metodă constă în următoarele operații:

1. Pregătirea minereului de bauxit în mori speciale: zdrobirea, măcinarea, adăugarea alcalinelor și a varului
2. Boxitit Prelucrarea Alcaline
3. Separarea de la panta roșie a soluției de aluminat prin spălare
4. Descompunerea unei soluții apoase de aluminat
5. Eliberarea de hidroxid de aluminiu
6. Hidroxid de siliciu de calcinare (deshidratare)

Utilizarea acestei metode de producere a aluminei vă permite să obțineți un compus chimic solid al oxidului de aluminiu, care este topit numai când se atinge o temperatură de 2050 de grade. Tehnologia de producție a aluminei prin sinterizare este după cum urmează: Oreul se află în cuptoare până când se obține un aluminat solid, care este apoi lansat de o soluție de sodiu sau apă.

Soluția rezultată de aluminat de sodiu este descompusă cu dioxid de carbon, ca rezultat al căruia se obține hidroxidul de aluminiu.

Tehnologia de alcalină uscată pentru obținerea de alumină (sinterizare) vă permite să evidențiați alumina de la bauxite de grad scăzut, nphower și minereuri aluminite. Materiile prime sinterizați în cuptoare pentru a obține o formă solidă de aluminat, care este curățată, îngroșată, este spălată și supusă unui nămol oprit. Soluția rezultată este descompusă cu dioxid de carbon și oxid de aluminiu și se obțin produse suplimentare.

Proprietățile fizico-chimice ale aluminei

În ultimele decenii, datorită introducerii de noi tipuri de electrolizante (cu anozi de copt și curenți superiori) cu o capacitate de până la 500 de kai, o creștere a nivelului de automatizare a procesului de electroliză, gradul de gaze reziduale are drastic Cerințe sporite pentru caracteristicile fizice și mineralogice ale aluminei. Calitatea aluminei rezultate este determinată de conținutul minim de impurități, mărimea (dispersia) și compoziția de fază (α, γ). În momentul în care avem în țară și în străinătate există o diviziune a aluminei asupra proprietăților sale fizice pentru Miney, Sandy (Sandy) și alumină nedemnată.

Densitatea caracterizează gradul de calcinare a aluminei și unghiul pantei naturale și a masei în vrac - capacitatea de alumină la formarea unui strat bun de izolare termică pe crusta electroliților.

Rata de dizolvare este cel mai semnificativ indicator al calității aluminei. Experiența industrială arată că gama îngustă de particule de alumină + 45-100 μm cu un încălzitor mai aproape de 100 pm și conținutul de a-al2O3 nu mai mult de 10% (restul γ-al2O3) asigură o bună umeditate și o rată de dizolvare satisfăcătoare a aluminei în Electrolyte. Punerea de alumină prea mică în timpul transportului și încărcarea într-o baie de electroliză, alumina prea mare este dizolvată lent în electrolit, se fixează pe fundul băii și formează prăjituri de precipitare.

Există GOST pe alumină (vezi. Masa. zece.1), conform căreia alumina de mărfuri trebuie să aibă un conținut minim de impurități dăunătoare: Fe2O3, Si02, Na2O, K2O, Cao, P2O5, ZnO, etc.

Impuritățile metalice alcaline se descompun Crylith-Alumina topit:

3K2O + 2ALF3 = 6KF + AL2O3, ALF3 este cea mai scumpă componentă a criolitei. Descompunerea ALF3 se schimbă, de asemenea, într-o atitudine criolită în baie, ceea ce duce la o schimbare a capacității de căldură a electrolitului și a temperaturii acesteia, este necesar, este necesar ca o ajustare constantă a compoziției electrolitului și mărește debitul de fluor pentru producția de 1 tonă.

Impuritatea dăunătoare este prezența umidității (n.P.P.) În alumină, apa din topituri se disociază, iar H2 este eliberată pe catod în loc de Al. În plus, H2O interacționează cu electrolitul: 2 (NNAF * ALF3) + 3H2O = AL2O3 + 6HF + 2NNAF, se obține fluorură de hidrogen (HF) - Foarte zbor și dăunător (otravă) pentru gazele de sănătate și de mediu.

Valoare P.P.P. 0,8-1,0% corespunde la 25-30% din conținutul αAL2O3 (pentru TVP), care corespunde fluxului de săruri de fluorură de 100 kg pe 1 tone A1. Valoare P. P.P. Aproximativ 0,4% corespunde cu 60-80% din conținutul de a-al2O3, care corespunde cu debitul de săruri de fluorură de 30-40 kg pe 1 tone A1. Primele cifre corespund practicii plantelor de aluminiu menajere.

Oxizi de metal cu o tensiune mai mică de expansiune decât AL2O3, Feo, Fe2O3 Si02, TiO2, V2O5 etc., care intră în electrolitul cu alumină, în timpul electrolizei se descompun electrochimic cu eliberarea de aluminiu poluant metalic pe catodul metalic. De asemenea, este posibil să curgă reacțiile dintre acești oxizi și aluminiu metalic sau dizolvat pentru a forma AL2O3 - ieșirea curentă este redusă. Impuritățile de titan, vanadiul, cromul și manganul reduc în mod semnificativ conductivitatea electrică a aluminiului și, prin urmare, sunt în mod deosebit nedorite pentru metalul utilizat în industria electrică.

Un amestec de P2O5 este prezent în cantități mici din alumină, este unul dintre cei nocivi. Fosforul scade rezistența la coroziune a aluminiului și crește radiourile sale chiar și la concentrații scăzute. În plus, prezența în electroliți P2O5 îmbunătățește umectarea prin topirea particulelor de cărbune, ceea ce duce la o separare slabă a spumei, o creștere a rezistenței electrice a electrolitului și a încălcării tehnologiei.

Conținutul de impurități din alumină este aproape în întregime determinat de puritatea hidroxidului original, dar atunci când se utilizează cuptoare de tambur, se observă calitatea AL2O3 (creșterea conținutului Si02 și Fe2O3) datorită abraziunii și / sau distrugerii căptușelii În domeniul temperaturilor ridicate.

În producția electrolitică A1, compoziția granulometrică este importantă - dispersia oxidului de aluminiu rezultat.

O legendă foarte dubioasă spune că odată împăratului roman Tiberius (42 g. la N. E. - 37 G. N. E.) un bărbat a venit cu un castron metalic, neîngrădit. Materialul castronului a fost obținut din alumină (al2O3) și, prin urmare, ar fi trebuit să fie aluminiu. Temându-se că un astfel de metal din lut poate devaloriza aurul și argintul, Tiberius, doar în caz, a ordonat să taie un bărbat. Bineînțeles, această poveste este dificil de crezut: aluminiu nativ nu se găsește în natură, iar în timpul Imperiului Roman nu ar putea fi mijloace tehnice care ar permite aluminiul din compușii săi.

Dispersie, precum și compoziția chimică este determinată în primul rând de dispersia hidroxidului original. În cea mai mică măsură depinde de condițiile de calcinare. În întregul interval de temperatură, deshidratarea hidroxidului și cristalizării mai întâi γ-al2O3 și apoi parțial α-al2O3 merge pentru a păstra dimensiunile și forma hidroxidului original. Cu o creștere a temperaturii peste 1050 ° C pentru cuptoarele KS (strat de fierbere) și 1200 ° C - pentru tobe, precum și cu creșterea ratei de încălzire, apare pseudomorfoza și aspectul unui număr mai mare de particule mici. Există, de asemenea, unele măcinare a hidroxidului de aluminiu în timpul deshidratării sale, în principal în intervalul de temperatură de 200-400 ° C. Această măcinare este cea mai puternică decât cea mai mare a vitezei de încălzire a hidroxidului.

Compoziția de fază a aluminei (raportul dintre γ-al2O3 și α-al2O3) depinde în primul rând de temperatura și durata arderii. Creșteți timpul de ardere în zona de temperatură ridicată, precum și o creștere a temperaturii maxime de calcifiere duce la o creștere a conținutului de αl2O3.

Nu există cerințe pentru conținutul α-al2O3 (a se vedea. Masa. zece.1), în același timp, valoarea lui.P.P. După cum au arătat studii, valoarea lui. P.P. ≤ 1% corespunde conținutului de a-al2O3 ≥ 25% pentru cuptoarele de tambur și 5-10% pentru cuptoarele de fierbere (COP).

Compoziția de fază a aluminei determină rata de dizolvare a acestuia în electroliți. Modificarea γ-IL2O3 este mai dizolvată într-o topitură de alumină criolită decât α-al2O3. Cu relații criolit (la.O.) Rata de dizolvare γаl2O3 este mai mare decât în ​​α-α-ал2O3, de 1,2 ori și cu.O. = 2.4 Această viteză este mai mare de 2 ori.
În Rusia, la majoritatea plantelor de alumină interne, alumina pentru compoziția chimică îndeplinește cerințele moderne. În caracteristicile fizice, acesta poate fi atribuit aluminei de tip ușor. Plantele americane ajung și aplica nisip alumină. Plantele europene și japoneze sunt folosite Mineal, parțial nisipos și alumină nedemnată.

Căldura formării aluminei

Oxidul anhidru al aluminiului&timid - o conexiune foarte puternică. Căldura educației este&Timid este mai mare decât căldura formării impurităților de bază, intră în&timid la minereurile de aluminiu. Această circumstanță vă permite să evidențiezi oxidul de aluminiu din minereuri ca atare (sub formă de coron&SY-YES) sau în formă de zgură, restaurarea aplicațiilor de carbon&Shy-Si la starea elementară (metalică). Oxidul de aluminiu în aceste condiții este restabilit la metal&Shy-la doar într-un grad nesemnificativ.

Principalele modificări ale oxidului de aluminiu

În natură, este posibilă satisfacerea numai a modificării trigonale a oxidului de aluminiu ca minerală a corundului și a soiurilor sale prețioase rare (Ruby, Sapphire și T. D.). Este singura formă stabilă termodinamic a al2O3. Cu un tratament termic al hidroxizilor de aluminiu aproximativ 400 ° C, se obține o formă cubică γ. La 1100-1200 ° C cu modificarea γ, apare o conversie ireversibilă la α-al2O3, dar viteza acestui proces este mică și pentru a finaliza tranziția de fază, este necesară fie prezența mineralizatoarelor, fie o creștere a procesării temperatura la 1400-1450 ° C.

Următoarele modificări de oxid de aluminiu cristalină sunt de asemenea cunoscute: faza cubică η, faza monoclinică θ, faza hexagonală χ, faza ortorombică. Existența fazei Δ este lăsată controversată, care poate fi tetragonală sau ortorombică.

Substanța, uneori descrisă ca β-al2O3, nu este de fapt un oxid de aluminiu pur, ci un număr de aluminați alcalini și alcalini și metal închis cu următoarele formule comune: MEO • 6Al2O3 și Me2O • 11Al2O3, unde MEO este oxizi de calciu, bariu , stronțiu și t. D., Un me2o - oxizi de sodiu, potasiu, litiu și alte metale alcaline. La 1600-1700 ° C, modificarea β se descompune pe α-al2O3 și oxidul metalului corespunzător, care este eliberat ca o pereche.

Aplicație

Glazymemetalurgic GOST 30559-98 Este o pulbere de oxid de aluminiu cristalină de diferite modificări utilizate pentru producție:

• Produse electrice, electrice și radioofer, tipuri speciale de ceramică, electrofarfor,
• materiale refractare, de măcinare și abrazive;
• ciment de înaltă calitate ca catalizatori și altele.

Oxid de aluminiu (AL2O3), ca mineral numit corundum. Cristalele mari de coroană transparente sunt folosite ca pietre prețioase. Din cauza impurităților, corundul este vopsit în diferite culori: Corundul roșu (care conține impurități de crom) se numește rubin, albastru, în mod tradițional - safir. Conform regulilor adoptate în bijuterii, safirul se numește a-oxid cristalin de aluminiu orice culoare, cu excepția roșu. În prezent, cristalele Corundului de bijuterii cresc în mod artificial, dar pietrele naturale sunt încă evaluate mai sus, deși nu diferă. De asemenea, corundul este folosit ca material refractar. Formele cristaline rămase sunt utilizate, ca regulă, ca catalizatori, adsorbanți, materiale de umplutură inerte în studiile fizice și industria chimică.

Ceramica pe bază de oxid de aluminiu are proprietăți de înaltă fermitate, refractare și antifricțiune și este, de asemenea, un izolator bun. Se utilizează în arzătoarele lămpilor de evacuare a gazelor, substraturi de circuite integrate, în elementele de închidere ale conductelor ceramice, în protezele și t. D.