Palyginti su tradiciniais metalais (plienu, variu, bronza), aliuminis yra jaunas metalas. Šiuolaikinis jo gavimo būdas buvo sukurtas tik 1886 m., o prieš tai buvo labai retas. Pramoninis „sparnuoto“ metalo mastas prasidėjo tik XX a. Šiandien tai viena paklausiausių medžiagų įvairiose pramonės šakose – nuo elektronikos iki kosmoso ir aviacijos pramonės.
Pirmą kartą aliuminio rūda sidabrinio metalo pavidalu buvo gauta 1825 m., kurio tūris siekė vos kelis miligramus, o prieš masinės gamybos atsiradimą šis metalas buvo brangesnis už auksą. Pavyzdžiui, viena iš Švedijos karališkųjų karūnų buvo aliuminis, o D. I. Mendelejevas 1889 metais gavo brangią britų dovaną – svarstykles iš aliuminio.
Kokios žaliavos reikalingos aliuminio rūdai gauti? Kaip gaminama viena iš būtiniausių medžiagų šiais laikais?
Pats sidabro metalas gaunamas tiesiai iš aliuminio oksido. Ši žaliava yra aliuminio oksidas (Al2O3), gaunamas iš rūdų:
- boksitas;
- alunitai;
- Nefelino sienitai.
Dažniausias žaliavos šaltinis yra boksitas, ir jie laikomi pagrindine aliuminio rūda.
Nepaisant daugiau nei 130 metų trukusios atradimų istorijos, aliuminio rūdos kilmės suprasti dar nepavyko. Gali būti, kad tiesiog kiekviename regione žaliavos susidarė veikiant tam tikroms sąlygoms. Ir tai apsunkina vienos universalios teorijos apie boksito susidarymą išvedimą. Yra trys pagrindinės aliuminio žaliavų kilmės hipotezės:
- Jie susidarė ištirpus tam tikroms kalkakmenio rūšims, kaip likutinis produktas.
- Boksitas buvo gautas dėl senovės uolienų atmosferos poveikio, jų tolesnio perkėlimo ir nusodinimo.
- Rūda yra cheminių geležies, aliuminio ir titano druskų skilimo procesų rezultatas ir iškrito kaip nuosėdos.
Tačiau alunito ir nefelino rūdos susidarė skirtingomis sąlygomis iš boksitų. Pirmieji susidarė aktyvios hidroterminės ir vulkaninės veiklos sąlygomis. Antrasis yra aukštoje magmos temperatūroje.
Dėl to alunitai paprastai turi trupančią porėtą struktūrą. Juose yra iki 40% įvairių aliuminio oksido junginių. Tačiau, be pačios aliuminio turinčios rūdos, nuosėdose, kaip taisyklė, yra priedų, kurie turi įtakos jų gavybos pelningumui. Manoma, kad yra naudinga plėtoti telkinį, kai alunito ir priedų santykis yra 50%.
Nefelinus dažniausiai vaizduoja kristaliniai pavyzdžiai, kuriuose, be aliuminio oksido, yra priedų įvairių priemaišų pavidalu. Priklausomai nuo sudėties, šios rūšies rūda skirstoma į tipus. Turtingiausi savo sudėtyje turi iki 90% nefelinų, antrarūšiai - 40-50%, jei mineralai yra prastesni už šiuos rodiklius, manoma, kad jų kurti nereikia.
Turint idėją apie naudingųjų iškasenų kilmę, geologiniai tyrinėjimai gali gana tiksliai nustatyti aliuminio rūdos telkinių vietą. Taip pat gavybos būdus lemia susidarymo sąlygos, turinčios įtakos mineralų sudėčiai ir struktūrai. Jei sritis laikoma pelninga, plėtoti jos plėtrą.
Boksitas yra sudėtingas aliuminio, geležies ir silicio oksidų (įvairaus kvarco pavidalo), titano junginys, taip pat su nedideliu natrio, cirkonio, chromo, fosforo ir kt.
Aliuminio gamyboje svarbiausia savybė yra boksito „atsivėrimas“. Tai yra, kaip lengva bus iš jo atskirti nereikalingus silicio priedus, kad būtų gauta žaliava metalo lydymui.
Aliuminio gamybos pagrindas yra aliuminio oksidas. Jai suformuoti rūda sumalama į smulkius miltelius ir kaitinama garais, atskiriant didžiąją dalį silicio. Ir jau ši masė bus žaliava lydymui.
Norint gauti 1 toną aliuminio, reikia apie 4-5 tonas boksitų, iš kurių apdirbus susidaro apie 2 tonas aliuminio oksido ir tik tada galima gauti metalą.
Aliuminio nuosėdų kūrimo technologija. Aliuminio rūdos gavybos metodai
Esant nereikšmingam aliuminio turinčių uolienų atsiradimo gyliui, jos išgaunamos atviru metodu. Tačiau pats rūdos sluoksnių pjovimo procesas priklausys nuo jo tipo ir struktūros.
- Kristaliniai mineralai (dažniau boksitai arba nefelinai) pašalinami malant. Tam naudojami kalnakasiai. Priklausomai nuo modelio, tokia mašina gali iškirpti iki 600 mm storio siūlę. Uolienų masė vystosi palaipsniui, per vieną sluoksnį formuojant lentynas.
Tai daroma dėl saugios operatoriaus kabinos ir važiuoklės padėties, kuri nenumatyto griūties atveju bus saugiu atstumu.
- Laisvos aliuminio turinčios uolienos neleidžia naudoti frezavimo. Kadangi jų klampumas užkemša pjovimo mašinos dalį. Dažniausiai tokio tipo uolienas galima pjauti kasybos ekskavatoriais, kurie iš karto pakrauna rūdą į savivarčius tolimesniam transportavimui.
Žaliavų transportavimas yra atskira viso proceso dalis. Paprastai sodrinimo gamyklas, jei įmanoma, stenkitės statyti šalia plėtrų. Tai leidžia naudoti juostinius konvejerius rūdai tiekti sodrinti. Tačiau dažniau konfiskuotos žaliavos vežamos savivarčiais.
Kitas etapas – uolienų sodrinimas ir paruošimas aliuminio oksido gamybai.
- Rūda juostiniu konvejeriu transportuojama į žaliavų paruošimo cechą, kur gali būti naudojami keli trupintuvai, susmulkinantys mineralus po vieną iki maždaug 110 mm dalelės.
- Antrasis paruošimo cecho skyrius vykdo paruoštos rūdos ir papildomų priedų tiekimą tolesniam perdirbimui.
- Kitas paruošimo etapas – uolienų sukepinimas krosnyse.
Taip pat šiame etape žaliavas galima apdoroti išplaunant stipriais šarmais. Rezultatas yra skystas aliuminato tirpalas (hidrometalurginis apdorojimas).
- Aliuminato tirpalas pereina skilimo stadiją. Šiame etape gaunama aliuminato masė, kuri, savo ruožtu, siunčiama skystam komponentui atskirti ir išgarinti.
- Po to ši masė išvaloma nuo nereikalingų šarmų ir siunčiama kalcinuoti į krosnis. Dėl tokios grandinės susidaro sausas aliuminio oksidas, būtinas aliuminio gamybai hidrolizės būdu.
Sudėtingam technologiniam procesui reikia daug kuro ir kalkakmenio, taip pat elektros. Tai yra pagrindinis veiksnys, lemiantis aliuminio lydyklų vietą - šalia gero transporto mazgo ir būtinų išteklių telkinių.
Tačiau yra ir kasyklų gavybos būdas, kai uoliena iš sluoksnių iškertama anglies kasybos principu. Po to rūda siunčiama į panašius įrenginius sodrinti ir aliuminio gavybai.
Viena giliausių „aliuminio“ galerijų yra Rusijos Urale, jos gylis siekia 1550 metrų!
Pagrindiniai aliuminio telkiniai telkiasi atogrąžų klimato regionuose, o didžioji dalis 73% telkinių yra tik 5 šalyse: Gvinėjoje, Brazilijoje, Jamaikoje, Australijoje ir Indijoje. Iš jų Gvinėja turi turtingiausius išteklius – daugiau nei 5 milijardus tonų (28 % pasaulio dalies).
Padalijus atsargas ir apimtis pagal gamybą, gautume tokį vaizdą:
1 vieta – Afrika (Gvinėja).
2 vieta – Amerika.
3 vieta – Azija.
4 vieta – Australija.
5 - Europa.
Penkios geriausios aliuminio rūdos gavybos šalys pateiktos lentelėje
Taip pat tarp pagrindinių aliuminio rūdų kasėjų yra: Jamaika (9,7 mln. tonų), Rusija (6,6), Kazachstanas (4,2), Gajana (1,6).
Mūsų šalyje yra keletas turtingų aliuminio rūdos telkinių, susitelkusių Urale ir Leningrado srityje. Tačiau pagrindinis boksito gavybos būdas mūsų šalyje yra daug darbo reikalaujantis uždarų kasyklų metodas, kuriuo išgaunama apie 80% visos Rusijos rūdų masės.
Lauko plėtros lyderiai yra akcinė bendrovė „Sevuralboksitruda“, UAB „Baksitogorsky alumina“, Pietų Uralo boksito kasyklos. Tačiau jų atsargos baigiasi. Dėl to Rusija per metus turi importuoti apie 3 mln. tonų aliuminio oksido.
Iš viso šalyje ištirtos 44 įvairių aliuminio rūdų (boksito, nefelino) telkiniai, kurių, remiantis skaičiavimais, turėtų pakakti 240 metų, esant tokiam gamybos intensyvumui kaip šiandien.
Aliuminio oksido importą lemia žema telkiniuose esančios rūdos kokybė, pavyzdžiui, Raudonkepuraitės telkinyje išgaunamas 50 % aliuminio oksido sudėties boksitas, Italijoje išgaunama uoliena su 64 % aliuminio oksido, o Kinijoje – 61 %.
Iš esmės aliuminio gamybai sunaudojama iki 60 % rūdos žaliavos. Tačiau turtinga sudėtis leidžia iš jo išgauti ir kitus cheminius elementus: titaną, chromą, vanadį ir kitus spalvotuosius metalus, kurie pirmiausia reikalingi kaip legiravimo priedai, siekiant pagerinti plieno kokybę.
Kaip minėta aukščiau, aliuminio gamybos technologinė grandinė būtinai pereina aliuminio oksido formavimo etapą, kuris taip pat naudojamas kaip srautas juodojoje metalurgijoje.
Turtinga aliuminio rūdos elementų sudėtis taip pat naudojama mineralinių dažų gamybai. Aliuminio cementas taip pat gaminamas lydymo būdu – greitai kietėjanti patvari masė.
Kita medžiaga, gaunama iš boksito, yra elektrokorundas. Jis gaunamas lydant rūdą elektrinėse krosnyse. Tai labai kieta medžiaga, antra po deimantų, todėl jis yra populiarus abrazyvas.
Taip pat gryno metalo gavimo procese susidaro atliekos – raudonasis purvas. Iš jo išgaunamas elementas – skandis, kuris naudojamas aliuminio-skandio lydinių gamyboje, kurie yra paklausūs automobilių pramonėje, raketų moksle, elektros pavarų gamyboje, sporto inventoriuje.
Šiuolaikinės gamybos plėtrai reikia vis daugiau aliuminio. Tačiau plėtoti telkinius ar importuoti aliuminio oksidą iš užsienio ne visada apsimoka. Todėl vis dažniau taikomas metalo lydymas naudojant antrines žaliavas.
Pavyzdžiui, tokiose šalyse kaip JAV, Japonija, Vokietija, Prancūzija, Didžioji Britanija daugiausia gamina antrinį aliuminį, kuris pagal apimtis sudaro iki 80% pasaulinės lydymosi.
Antrinis metalas yra daug pigesnis nei pirminis metalas, kuriam reikia 20 000 kW energijos / 1 tonai.
Šiandien aliuminis, gaunamas iš įvairių rūdų, yra viena geidžiamiausių medžiagų, leidžiančių gauti patvarius ir lengvus gaminius, neatsparius korozijai. Alternatyvų metalui kol kas nerasta, o per ateinančius dešimtmečius rūdos gavyba ir lydymas tik augs.
Ir kai kurie kiti elementai. Tačiau ne visi šie elementai šiuo metu išgaunami iš aliuminio rūdos ir naudojami šalies ūkio reikmėms.
Pilniausiai naudojama apatito-nefelino uoliena, iš kurios gaunamos trąšos, aliuminio oksidas, soda, kalis ir kai kurie kiti produktai; sąvartynų beveik nėra.
Boksitą apdorojant Bayer procesu arba sukepinant, sąvartyne dar lieka daug raudonojo purvo, kurio racionalus panaudojimas nusipelno didelio dėmesio.
Anksčiau buvo kalbama, kad norint gauti 1 toną aliuminio, reikia išleisti daug elektros energijos, kuri yra penktadalis aliuminio kainos. Lentelėje. 55 parodytas 1 tonos aliuminio savikainos apskaičiavimas. Iš lentelėje pateiktų duomenų matyti, kad svarbiausi sąnaudų komponentai yra žaliavos ir pagrindinės medžiagos, o aliuminio oksidas sudaro beveik pusę visų sąnaudų. Todėl aliuminio kainos mažinimas pirmiausia turėtų būti nukreiptas į aliuminio oksido gamybos sąnaudų mažinimą.
Teoriškai 1 tonai aliuminio turi būti išleista 1,89 tonos aliuminio oksido. Šios vertės viršijimas esant faktiniam srautui yra nuostolių, daugiausia dėl purškimo, pasekmė. Šiuos nuostolius galima sumažinti 0,5-0,6 % automatizavus aliuminio oksido pakrovimą į vonias. Kainos sumažinimasaliuminio oksidą galima pasiekti mažinant nuostolius visuose jo gamybos etapuose, ypač atliekų dumble, transportuojant aliuminato tirpalus ir taip pat kalcinuojant aliuminio oksidą; dėl sutaupytų lėšų geriau panaudojus išmetamuosius garus (iš savaiminių garintuvų) ir visapusiškai panaudojus atliekinę šilumą. Tai ypač svarbu autoklavo procesui, kai garo sąnaudos yra didelės.
Nuolatinio išplovimo ir verpimo įvedimas; pažangios aliuminio oksido perdirbimo gamyklos leido automatizuoti daugelį operacijų, o tai padėjo sumažinti garo ir elektros suvartojimą, padidinti darbo našumą ir sumažinti aliuminio kainą. Tačiau šia kryptimi galima nuveikti daug daugiau. Neatsisakant tolimesnių paieškų dėl aukštos kokybės boksitų, prie kurių perėjus drastiškai sumažės aliuminio oksido kaina, reikėtų ieškoti geležies boksitų ir raudonojo purvo panaudojimo geležies ir plieno pramonėje būdų. Pavyzdys yra sudėtingas apatito-nefelino uolienų naudojimas.
Fluoro druskų kaina – 8 proc. Juos galima sumažinti atsargiai pašalinus dujas iš elektrolitų vonių, kad iš jų būtų surinkti fluoro junginiai. Iš vonios išsiurbtose anodo dujose yra iki 40 mg/m 3 fluoro, apie 100 mg/m 3 dervos ir 90 mg/m 3 dulkių (AlF 3 , Al 2 O 3, Na 3 AlF 6). Šios dujos neturi būti išleistos į atmosferą,kadangi juose yra vertingų, be to, jie yra nuodingi. Jie turi būti nuvalyti nuo vertingų dulkių, taip pat neutralizuoti, kad neapnuodytų dirbtuvių atmosfera ir šalia gamyklos esančios vietos. Norint išvalyti dujas, jos plaunamos silpnais sodos tirpalais bokštiniuose dujų valikliuose (skruberiuose).
Puikiai organizavus valymo ir neutralizavimo procesus, galima dalį fluoro druskų (iki 50%) grąžinti į gamybą ir taip sumažinti aliuminio savikainą 3-5%.
Gerokai sumažinti aliuminio kainą galima naudojant pigesnius elektros šaltinius ir sparčiai plačiai diegiant ekonomiškesnius puslaidininkinius srovės keitiklius (ypač silicio), taip pat sumažinant elektros suvartojimą tiesiogiai į. Pastarąjį galima pasiekti projektuojant pažangesnes vonias su mažesniais įtampos nuostoliais visuose ar atskiruose jų elementuose, taip pat parenkant daugiau elektrai laidžių elektrolitų (kriolito varža per didelė ir didžiulis elektros kiekis paverčiamas šilumos pertekliumi , kurių dar negalima racionaliai panaudoti). Neatsitiktinai vonios su keptais anodais vis dažniau naudojamos, nes šių vonių energijos sąnaudos yra daug mažesnės.
Elektrolizės cechų prižiūrėtojai atlieka svarbų vaidmenį mažinant energijos suvartojimą. Įprasto tarppolių atstumo palaikymas, elektros kontaktų išlaikymas įvairiose vonios vietose, anodo efektų skaičiaus ir trukmės sumažinimas, normalios elektrolito temperatūros palaikymas, kruopštus elektrolito sudėties stebėjimas leidžia žymiai sumažinti energijos sąnaudas.
Pažangios aliuminio gamyklų elektrolizės cechų komandos, ištyrusios teorinius proceso pagrindus ir aptarnaujamų vonių ypatybes, atidžiai stebėdamos proceso eigą, turi galimybę padidinti pagaminamo metalo kiekį, tenkantį vienam suvartojamos elektros vienetui. pasižymi puikia kokybe ir todėl padidina aliuminio gamybos efektyvumą.
Svarbiausias kaštų mažinimo ir darbo našumo didinimo veiksnys yra daug darbo jėgos procesų mechanizavimas aliuminio gamyklų elektrolizės cechuose. Šioje srityje buitinės aliuminio gamyklos per pastaruosius dešimtmečius padarė didelę pažangą: aliuminio gavyba iš vonių buvo mechanizuota; pristatyti produktyvūs ir patogūs elektrolito plutos pramušimo bei kaiščių ištraukimo ir varymo mechanizmai. Tačiau tai būtina ir įmanomalabiau mechanizuoti ir automatizuoti procesus aliuminio lydyklose. Tai palengvina tolesnis elektrolizatorių galios didinimas, perėjimas nuo periodinių procesų prie nuolatinių.
Pastaraisiais metais integruotas aliuminio rūdos naudojimas pagerėjo dėl to, kad kai kurios aliuminio gamyklos iš atliekų pradėjo išgauti vanadžio ir metalinio galio oksidus.
Jis buvo atrastas 1875 metais spektriniu metodu. Prieš ketverius metus D. I. Mendelejevas labai tiksliai nuspėjo pagrindines jo savybes (pavadindamas eka-aliuminiu). turi sidabriškai baltą spalvą ir žemą lydymosi temperatūrą (+30°C). Nedidelis galio gabalėlis gali ištirpti delne. Be to, galio virimo temperatūra yra gana aukšta (2230 ° C), todėl jis naudojamas aukštos temperatūros termometrams. Tokie termometrai su kvarciniais vamzdeliais tinka iki 1300 ° C. Pagal kietumą galis yra artimas švinui. Kietojo galio tankis yra 5,9 g/cm 3 , skysto 6,09 g/cm 3 .
Galis yra gamtoje išsibarstę, turtingieji jiems nežinomi. Šimtosiose ir tūkstantosiose procentų dalyse jis randamas aliuminio rūdose, cinko mišinyje ir kai kuriuose akmens anglių pelenuose. Dujų gamyklų dervos kartais turi iki 0,75 % galio.
Toksiškumo požiūriu galis yra daug pranašesnis už, todėl visi jo išgavimo darbai turi būti atliekami laikantis rūpestingos higienos.
Sausame ore, esant įprastoms temperatūroms, galis beveik nesioksiduoja: kaitinamas, jis energingai susijungia su deguonimi, sudarydamas baltąjį oksidą Ga 2 O 3. Kartu su šiuo galio oksidu tam tikromis sąlygomis susidaro ir kiti galio oksidai (GaO ir Ga 2 O). Galio hidroksidas Ga(OH) 3 yra amfoterinis, todėl lengvai tirpsta rūgštyse ir šarmuose, su kuriais jis sudaro galatus, savo savybėmis panašius į aliuminatus. Šiuo atžvilgiu, kai gaunamas aliuminio oksidas iš aliuminio rūdos, galis kartu su aliuminiu pereina į tirpalus ir lydi jį visose tolesnėse operacijose. Tam tikra padidėjusi galio koncentracija stebima anodo lydinyje elektrolitinio aliuminio rafinavimo metu, cirkuliuojančiuose aliuminato tirpaluose gaminant aliuminio oksidą Bayer metodu ir motininiuose tirpaluose, likusiuose po nepilnos aliuminato tirpalų karbonizacijos.
Todėl, nepažeidžiant perskirstymo schemos, galima organizuoti galio gavybą aliuminio gamyklų aliuminio oksido ir perdirbimo cechuose. Perdirbti aliuminato tirpalai, skirti galiui išgauti, gali būti periodiškai karbonizuoti dviem etapais. Pirmiausia apie 90% aliuminio nusodinama lėtai karbonizuojant, o tirpalas nufiltruojamas, o vėliau vėl karbonizuojamas, kad nusodintų galio hidroksidus ir vis dar yra tirpale. Taip gautose nuosėdose gali būti iki 1,0 % Ga 2 O 3 .
Didelė aliuminio dalis gali būti nusodinama iš cirkuliuojančio aliuminato tirpalo fluoro druskų pavidalu. Norėdami tai padaryti, vandenilio fluorido rūgštis sumaišoma į aliuminato tirpalą, kuriame yra galio. Esant pH<2,5 из раствора осаждается значительная часть алюминия в виде фторида и криолита (Na 3 AlF 6). Галлий и часть алюминия остаются в растворе.
Kai rūgštinis tirpalas neutralizuojamas soda iki pH = 6, galis ir nusėda.
Galimas tolesnis aliuminio atskyrimas nuo galiotych, apdorojant aliuminio-galio hidratuotas nuosėdas autoklave su kalkių pienu, kuriame yra nedidelis kiekis kaustinės sodos; kol galis tirpsta,o didžioji dalis aliuminio lieka nuosėdose. Tada galis nusodinamas iš tirpalo su anglies dioksidu. Gautose nuosėdose yra iki 25% Ga 2 O 3. Šios nuosėdos ištirpinamos natrio hidrokside, esant šarminiam santykiui 1,7, ir apdorojamos Na 2 S, kad būtų pašalinti sunkieji metalai, ypač švinas. Išgrynintas ir nuskaidrintas tirpalas yra elektrolizuojamas 60-75°C temperatūroje, 3-5 V įtampa ir nuolat maišant elektrolitą. Katodai ir anodai turi būti pagaminti iš nerūdijančio plieno.
Yra ir kitų galio oksido koncentravimo iš aliuminato tirpalų būdų. Taigi iš anodo lydinio, kuriame yra 0,1-0,3% galio, likusio po aliuminio elektrolitinio rafinavimo trijų sluoksnių metodu, pastarąjį galima išskirti lydinį apdorojant karštu šarmo tirpalu. Šiuo atveju galis taip pat patenka į tirpalą ir lieka nuosėdose.
Norint gauti grynus galio junginius, naudojamas galio chlorido gebėjimas ištirpti eteryje.
Jei jo yra aliuminio rūdose, jis nuolat kaupsis aliuminato tirpaluose ir, esant daugiau nei 0,5 g / l V 2 O 5, karbonizacijos metu nusodins aliuminio hidratu, kad nusodintų ir užterštų aliuminį. Norint pašalinti vanadį, motininiai tirpalai išgarinami iki 1,33 g/cm 3 tankio ir atšaldomi iki 30 °C, o iškrenta dumblas, kuriame yra daugiau nei 5% V 2 O 5, kartu su soda ir kitais šarminiais fosforo junginiais ir arseno, iš kurio jis gali būti išskirtas pirmiausia kompleksiniu hidrocheminiu apdorojimu, o vėliau – vandeninio tirpalo elektrolizės būdu.
Aliuminio lydymas dėl didelės šiluminės talpos ir latentinės lydymosi šilumos (392 J/g) reikalauja daug energijos. Todėl elektrolizės gamyklų, pradėjusių gaminti juosteles ir vielos strypus tiesiai iš skysto aliuminio (be liejimo į luitus), patirtį verta skleisti. Be to, didelį ekonominį efektą galima gauti naudojant skystą aliuminį įvairių lydinių elektrolizės gamyklose, skirtose masiniam vartojimui, ir
Galio elemento atradimo istorija Apie elementą, kurio atominis skaičius 31, dauguma skaitytojų tik prisimena, kad tai yra vienas iš trijų elementų ...
Yra daug mineralų ir uolienų, kurių sudėtyje yra aliuminio, tačiau tik keli iš jų gali būti naudojami aliuminio metalui gauti. Boksitas yra plačiausiai naudojama aliuminio žaliava. , Be to, pirmiausia iš rūdų išgaunamas tarpinis produktas – aliuminio oksidas (Al 2 0 3), o po to elektrolitiniu būdu iš aliuminio oksido gaunamas metalinis aliuminis. Kaip galima greičiau. naudojamas nefelino-sienitas (žr. Nefelino sienitą) , taip pat nefelino-apatito uolienos, kurios kartu tarnauja kaip fosfatų šaltinis. Alunito uolienos gali būti mineralinė žaliava aliuminio gamybai (žr. Alunitas) , leucito lavos (mineralinis leucitas), labradoritas, anortozitas , didelio aliuminio oksido molio ir kaolino, kianito, silimanito ir andalūzito skaldos.
Kapitalistinėse ir besivystančiose šalyse aliuminiui gauti praktiškai naudojami tik boksitai. SSRS, be boksito, didelę praktinę reikšmę įgijo nefelino-sienito ir nefelino-apatito uolienos.
Didžioji sovietinė enciklopedija. - M.: Tarybinė enciklopedija. 1969-1978 .
- aliuminio monopolijos
- Aliuminio lydiniai
Pažiūrėkite, kas yra „aliuminio rūda“ kituose žodynuose:
aliuminio rūdos- (a. aliuminio rūdos; n. Aluminiumerze, Aluerze; f. minerais d aluminium; ir. minerales de aluminio) natūralių mineralinių darinių, kurių sudėtyje yra aliuminio tokių junginių ir koncentracijų, kurios yra pramoninės. techninis naudojimas.... Geologijos enciklopedija
ALIUMINIO RŪDOS- uolienos, žaliavos aliuminio gamybai. Dažniausiai boksitas; Aliuminio rūdoms taip pat priskiriamos nefelino sienitai, alunitas, nefelino apatito uolienos ir kt. Didysis enciklopedinis žodynas
aliuminio rūdos- uolienos, žaliavos aliuminio gamybai. Dažniausiai boksitai; Aliuminio rūdoms taip pat priskiriami nefelino sienitai, alunitas, nefelino apatito uolienos ir kt. * * * ALUMINIO RŪDOS ALUMINIO RŪDOS, uolienos, žaliavos, skirtos gauti ... ... enciklopedinis žodynas
aliuminio rūdos- rūdos, kurių sudėtyje yra Al tokių junginių ir koncentracijų, kai jų pramoninis naudojimas yra techniškai įmanomas ir ekonomiškai pagrįstas. Labiausiai paplitusios kaip Al žaliavos yra boksitas, alunitas ir ...
ALIUMINIO RŪDOS- Ragas. uolienos, žaliavos aliuminio gamybai. Iš esmės boksitas; pas A. r. taip pat apima nefelino sienitus, alunitus, nefelino apatito uolienas ir kt. Gamtos mokslai. enciklopedinis žodynas
juodųjų metalų rūdos- rūdos, kurios yra ChM žaliavos bazė; įskaitant Fe, Mn ir Cr rūdas (žr. geležies rūdas, mangano rūdas ir chromo rūdas); Taip pat žiūrėkite: Rūdos, parduodamos rūdos siderito rūdos… Enciklopedinis metalurgijos žodynas
spalvotųjų metalų rūdos- rūdos, kurios yra CM žaliavos, įskaitant didelę Al, polimetalinių (turinčių Pb, Zn ir kitų metalų), Cu, Ni, Co, Sn, W, Mo, Ti rūdų grupę. Ypatinga spalvotųjų metalų rūdų savybė yra jų kompleksas ... ... Enciklopedinis metalurgijos žodynas
retųjų žemių rūdos- natūralūs mineraliniai dariniai, kurių sudėtyje yra REM savų mineralų arba izomorfinių priemaišų kai kuriuose kituose mineraluose. Izv > 70 nuosavų REE mineralų ir apie 280 mineralų, į kuriuos REM įtraukta kaip… Enciklopedinis metalurgijos žodynas
retųjų metalų rūdos- natūralūs dariniai, kurių sudėtyje yra RE nepriklausomų mineralų arba izomorfinių priemaišų pavidalu kituose rūduose ir mineraluose, kurių pakanka ekonomiškai pramoninei jų gavybai. RE yra laikoma ...... Enciklopedinis metalurgijos žodynas
radioaktyviųjų metalų rūdos- natūralūs mineraliniai dariniai, kuriuose yra radioaktyviųjų metalų (U, Th ir kt.) tokių junginių ir koncentracijų, kai jų išgavimas yra techniškai įmanomas ir ekonomiškai pagrįstas. Pramoninė vertė ...... Enciklopedinis metalurgijos žodynas
Šiuolaikinėje pramonėje aliuminio rūda pelnė didžiausią populiarumą. Aliuminis yra labiausiai paplitęs metalas iš visų šiandien žemėje egzistuojančių metalų. Be to, jis užima trečią vietą reitinge pagal nuosėdų skaičių Žemės žarnyne. Be to, aliuminis yra lengviausias metalas. Aliuminio rūda yra uoliena, kuri naudojama kaip medžiaga, iš kurios gaunamas metalas. Aliuminis turi tam tikrų cheminių ir fizinių savybių, kurios leidžia pritaikyti jo pritaikymą visiškai skirtingoms žmogaus veiklos sritims. Taigi aliuminis plačiai pritaikytas tokiose pramonės šakose kaip inžinerija, automobilių pramonė, statyba, įvairių tarų ir pakuočių gamyba, elektrotechnika ir kitos plataus vartojimo prekės. Beveik kiekviename kasdieniniame žmogaus naudojamame buitiniame prietaise vienoks ar kitoks kiekis yra aliuminio.
Yra daugybė mineralų, kurių sudėtyje kadaise buvo aptiktas šio metalo buvimas. Mokslininkai priėjo prie išvados, kad šį metalą galima išgauti iš daugiau nei 250 mineralų. Tačiau išgauti metalą iš absoliučiai visų rūdų neapsimoka, todėl tarp visos esamos įvairovės yra vertingiausios aliuminio rūdos, iš kurių gaunamas metalas. Tai yra: boksitai, nefelinai, taip pat alunitai. Iš visų aliuminio rūdų didžiausias aliuminio kiekis nurodytas boksituose. Būtent juose yra apie 50% aliuminio oksidų. Paprastai boksito nuosėdos yra pakankamais kiekiais tiesiai ant žemės paviršiaus.
Boksitas yra nepermatoma uoliena, kuri yra raudonos arba pilkos spalvos. Stipriausi boksito pavyzdžiai mineralogine skale įvertinti 6 balais. Jie būna įvairaus tankio nuo 2900 iki 3500 kg/m3, o tai tiesiogiai priklauso nuo cheminės sudėties.
Boksito rūdos išsiskiria sudėtinga chemine sudėtimi, kurią sudaro aliuminio hidroksidai, geležies ir silicio oksidai, taip pat nuo 40% iki 60% aliuminio oksido, kuris yra pagrindinė aliuminio gamybos žaliava. Verta pasakyti, kad pusiaujo ir atogrąžų sausumos juostos yra pagrindinė sritis, garsėjanti boksito rūdos telkiniais.
Boksito susidarymui reikia kelių komponentų, įskaitant aliuminio oksido monohidratą, boehmitą, diasporą ir įvairius geležies hidroksido mineralus, kartu su geležies oksidu. Dėl rūgščių, šarminių, o kai kuriais atvejais ir bazinių uolienų atmosferos poveikio, taip pat lėto aliuminio oksido nusėdimo rezervuarų dugne, susidaro boksito rūda.
Iš dviejų tonų aliuminio aliuminio oksido gaunama perpus mažiau – 1 tona. O už dvi tonas aliuminio oksido reikia išgauti apie 4,5 tonos boksito. Aliuminį taip pat galima gauti iš nefelinų ir alunitų.
Pirmuosiuose, priklausomai nuo jų rūšies, aliuminio oksido gali būti nuo 22% iki 25%. Nors alunitai yra šiek tiek prastesni už boksitus, o 40% sudaro aliuminio oksidas.
Rusijos aliuminio rūdos
Rusijos Federacija yra 7-oje reitingo eilutėje tarp visų pasaulio šalių pagal iškasamos aliuminio rūdos kiekį. Verta paminėti, kad ši žaliava Rusijos valstybės teritorijoje išgaunama didžiuliais kiekiais. Tačiau šalis jaučia didelį šio metalo trūkumą ir nepajėgi jo aprūpinti tiek, kiek reikia absoliučiam pramonės tiekimui. Tai yra pagrindinė priežastis, kodėl Rusija turi pirkti aliuminio rūdas iš kitų šalių, taip pat plėtoti žemos kokybės mineralinių rūdų telkinius.
Valstybėje yra apie 50 telkinių, kurių daugiausia yra europinėje valstybės dalyje. Tačiau Radynkskoje yra seniausias aliuminio rūdos telkinys Rusijoje. Jos vieta yra Leningrado sritis. Jį sudaro boksitai, kurie nuo senų senovės buvo pagrindinė ir nepakeičiama medžiaga, iš kurios vėliau gaminamas aliuminis.
| vardas | Turinys % | Visų atsargų procentas | Pramonės išsivystymo laipsnis | |
|---|---|---|---|---|
| AL2O3 | SiO2 | |||
| „Raudonkepuraitė“, Severouralskas | 53.7 | 3.7 | 3.1 | Kuriant |
| Kalinskoye, Severouralskas | 56.0 | 2.6 | 3.6 | Kuriant |
| Cheremuzovskoye, Sverdlo sritis | 54.2 | 4.0 | 11.0 | Kuriant |
| Novo - Kalinskoye, Severouralsk | 55.0 | 3.1 | 7.0 | Kuriant |
| Iksinskoe, g. Navolokas | 53.5 | 17.4 | 11.4 | Kuriant |
| Vezhayu-Vorykvinskoye,. Komijos Respublika | 49.2 | 0.1 | 11.3 | Pasiruošime |
| Vislovskoje, Belgorodas | 49.1 | 7.9 | 12.1 | Rezerve |
Aliuminio gamyba Rusijoje
XX amžiaus pradžioje Rusijoje gimė aliuminio pramonė. 1932 m. Volchove atsirado pirmoji aliuminio gamybos gamykla. Ir jau tų pačių metų gegužės 14 dieną įmonei pirmą kartą pavyko gauti metalo partiją. Kasmet valstybės teritorijoje buvo kuriami nauji aliuminio rūdos telkiniai ir pradedami eksploatuoti nauji pajėgumai, kurie Antrojo pasaulinio karo metais buvo gerokai išplėsti. Pokaris šaliai pasižymėjo naujų įmonių steigimu, kurių pagrindinė veikla buvo gamybinių gaminių, kurių pagrindinė medžiaga buvo aliuminio lydiniai, gamyba. Tuo pačiu metu buvo pradėta eksploatuoti Pikalevskio aliuminio oksido įmonė.
Rusija garsėja gamyklų įvairove, kurios dėka šalis gamina aliuminį. Iš jų didžiausias ne tik Rusijos valstybėje, bet ir visame pasaulyje yra UC Rusal. 2015 metais jam pavyko pagaminti apie 3,603 mln. tonų aliuminio, o 2012 m. įmonė pasiekė 4,173 mln. tonų metalo.
TRUMPA ISTORINĖ INFORMACIJA. Maždaug prieš 1900 metų Plinijus Vyresnysis pirmą kartą pavadino alūnu, kuris buvo naudojamas ėsdinti dažant audinius „alumenu“. Po 1500 metų šveicarų gamtininkas Paracelsus nustatė, kad alūne yra aliuminio oksido. Pirmą kartą gryną aliuminį iš boksito išgavo danų mokslininkas G. Oerstedas 1825 m. 1865 m. rusų chemikas N. Beketovas aliuminį gavo iš išlydyto kriolito (Na 3 AlF 6) pakeitęs jį magniu. XIX amžiaus pabaigoje šis metodas buvo pritaikytas pramonei Vokietijoje ir Prancūzijoje. XIX amžiaus viduryje. aliuminis buvo laikomas retu ir net tauriuoju metalu. Šiuo metu aliuminis pasaulyje yra antras po geležies.
GEOCHEMIJA. Aliuminis yra vienas gausiausiai žemės plutoje esančių elementų. Jo klarkas yra 8,05%. Natūraliomis sąlygomis jį atstovauja tik vienas 27Al izotopas.
Endogeninėmis sąlygomis aliuminis daugiausia koncentruojasi šarminėse nefelino ir leucito turinčiose uolienose, taip pat kai kuriose pagrindinių uolienų atmainose (anortozituose ir kt.). Didelės aliuminio masės susikaupia dėl alunitizacijos procesų, susijusių su rūgščių vulkanogeninių darinių hidroterminiu apdorojimu. Didžiausios aliuminio sankaupos stebimos rūgščių, šarminių ir bazinių uolienų likutinėse ir iš naujo nusodintose atmosferos poveikio plutose.
Nuosėdų procese aliuminio oksidas ištirpsta ir transportuojamas tik rūgštinėje (pH< 4) или сильно щелочных (pH >9.5) sprendimai. Aliuminio hidroksidų nusodinimas prasideda esant pH = 4,1. Esant SiO 2, Al 2 O 3 tirpumas didėja, o esant CO 2 mažėja. Koloidinis Al 2 O 3 yra mažiau stabilus ir koaguliuoja greičiau nei koloidinis SiO 2 . Todėl jų bendros migracijos procese šie elementai yra atskiriami. Dėl skirtingo aliuminio, geležies ir mangano junginių geocheminio mobilumo jų diferenciacija vyksta sedimentacijos baseinų pakrantės zonoje. Arčiau kranto kaupiasi boksitai, viršutinėje šelfo dalyje – geležies rūdos, o apačioje – mangano rūdos. Aliuminio hidroksidai turi didelę adsorbcijos gebą. Mineraluose, kurie sudaro boksitus, Fe, V, Cr, Zn, Mn, Cu, Sn, Ti, B, Mg, Zr, P ir tt nuolat yra įvairiais kiekiais.
MINERALOGIJA. Aliuminis yra apie 250 mineralų dalis. Tačiau pramoninės reikšmės turi tik keletas iš jų: diasporas ir boehmitas, gibbitas (hidrargilitas), nefelinas, leucitas, alunitas, andalūzitas, kianitas, silimanitas ir kt.
Diaspora HAlO 2 (Al 2 O 3 kiekis 85%) kristalizuojasi rombinėje singonijoje, kristalų papročiai yra sluoksniniai, lentelės formos, smailūs, agregatai yra lapiniai, kriptokristaliniai, panašūs į stalaktitus. Mineralo spalva yra balta, pilkšva, su Mn arba Fe priemaiša - pilka, rožinė, ruda, nuo stiklinio iki deimantinio blizgesio, kietumas 6,5–7, savitasis svoris 3,36 g / cm 3.
Boehmitas AlOOH - polimorfinė diasporos modifikacija (pavadinimu Böhm), lameliniai kristalai, kriptokristaliniai agregatai, pupelės formos, baltos spalvos, kietumas 3,5–4, savitasis svoris ~ 3 g / cm 3. Susidaro hidrotermiškai keičiant nefeliną.
Gibbitas (hidrargilitas) Al (OH) 3 (Al 2 O 3 64,7%) kristalizuojasi monoklininėje, rečiau triklininėje sistemoje, kristalai yra pseudošešiakampiai, sluoksniniai ir stulpeliai, agregatai yra porcelianiniai, žemiški, sukepinti, sliekiniai, sferoidiniai mazgeliai, kietumas 2,5–3, savitasis svoris 2,4 g/cm 3 .
Nefelinas Na (Al 2 O 3 34%) kristalizuojasi šešiakampėje kristalų sistemoje, kristalai prizmiški, trumpai stulpeliai, stori lenteliški, bespalviai, pilki, mėsos raudonumo, blizgūs nuo stiklo iki riebios, kietumas 5,5–6, savitasis svoris 2,6 g /cm3.
Leucitas K (Al 2 O 3 23,5%) - karkasinis silikatas, izostruktūrinis su analcimu; kristalai – tetragontrioktaedrai, dodekaedrai. Mineralo spalva yra balta, pilka, kietumas 5,5-6, savitasis svoris 2,5 g / cm 3.
Alunitas KAl 3 (OH) 6 2 (Al 2 O 3 37%) kristalizuojasi trigonalėje singonijoje, kristalai yra lentelės formos, romboedriniai arba lęšiniai, agregatai tankūs ir granuliuoti. Mineralo spalva balta, pilkšva, gelsva, ruda, nuo stiklinės iki perlamutrinės spalvos, kietumas 3,5–4, savitasis svoris 2,9 g/cm 3 . Atsiranda dūlančioje plutoje, kur gausu H 2 SO 4.
Andalūzitas Al 2 O (Andalūzijos provincijoje, Ispanijoje) yra viena iš trijų aliuminio silikato polimorfinių modifikacijų (andalūzito, kianito ir silimanito), kuri susidaro esant žemiausiam slėgiui ir temperatūrai. Aliuminį šiek tiek pakeičia Fe ir Mn. Jis kristalizuojasi rombinėje singonijoje, stulpeliais, pluoštiniais kristalais, granuliuotais ir spinduliuojančiais stulpeliais, rausva spalva, stiklinis blizgesys, kietumas 6,5–7, savitasis svoris 3,1 g / cm 3.
Svarbiausios aliuminio rūdos yra boksitai – uoliena, susidedanti iš aliuminio hidroksidų, geležies ir mangano oksidų ir hidroksidų, kvarco, opalo, aliumosilikatų ir kt. Pagal mineralinę sudėtį boksitai išskiriami diaspora, boehmitas, gibbitas, taip pat kompleksas, susidedantis iš dviejų ar trijų iš išvardytų mineralų. Amorfinis aliuminio oksidas, kuris yra pramoninių aliuminio mineralų dalis, laikui bėgant sensta, dėl to jis virsta boehmitu, o pastarasis virsta gibsitu.
TAIKYMAS PRAMONĖJE. Aliuminis dėl savo lengvumo (tankis 2,7 g / cm 3), didelio elektros laidumo, didelio atsparumo korozijai ir pakankamo mechaninio stiprumo (ypač lydiniuose su Cu, Mg, Si, Mn, Ni, Zn ir kt.) buvo plačiai naudojamas įvairios pramonės šakos. Pagrindinės aliuminio ir jo lydinių panaudojimo sritys: automobilių, laivų, orlaivių ir mechanikos inžinerija; statyba (nešančiosios konstrukcijos); pakavimo medžiagų (taros, folijos) gamyba; elektrotechnika (laidai, kabeliai); namų apyvokos reikmenų gamyba; gynybos pramonė.
IŠTEKLIAI IR REZERVAI. Pagrindinė pasaulio aliuminio pramonės žaliava yra boksitas. Prie boksitų priskiriamos aliumininės uolienos, kuriose yra ne mažiau kaip 28 % Al 2 O 3 . Aliuminis taip pat gaunamas iš nefelino ir alunito rūdų. Sukurtas elektrinis aliuminio gamybos metodas iš silimanito, andalūzito, kianito kristalinių lūžių ir gneisų bei kitų ne boksitinių aliuminio oksido šaltinių. Boksitai, kaip taisyklė, sudaro į paviršių iškylančias arba tik šiek tiek pasidengiančias plotines nuosėdas, todėl jų aptikimas ir komercinių nuosėdų charakteristikų nustatymas yra gana paprasta užduotis.
Pasaulio boksito ištekliai vertinami 55–75 mlrd. tonų, apie 33% jų sutelkti Pietų ir Centrinėje Amerikoje, 27% Afrikoje, 17% Azijoje, 13% Australijoje ir Okeanijoje ir tik 10% Europoje ir Šiaurės Amerikoje. Amerika, Amerika.
Bendros boksito atsargos pasaulyje yra 62,2 milijardo tonų, o įrodytos atsargos – 31,4 milijardo tonų.Šešios didžiausius išteklius turinčios šalys yra Gvinėja, Australija, Brazilija, Jamaika, Indija ir Indonezija (8 lentelė). Šios šalys yra pagrindinės gibisito boksitų tiekėjos pasaulinei rinkai. Kitos boksitą gaminančios šalys, tokios kaip Kinija ir Graikija, naudoja boehmito diasporos boksitus. Rusija neturi vidaus vartojimui pakankamų boksito atsargų, o jos dalis pasaulio šios žaliavos balanse nesiekia 1 proc.
Vienetiniai telkiniai, kurių boksito atsargos siekia daugiau nei 500 mln. tonų, yra unikalūs, dideli – 500–50 mln. tonų, vidutiniai – 50–15 mln. tonų ir maži – mažiau nei 15 mln.
KASyba IR GAMYBA. Pasaulio boksito gamyba 1995–2000 m buvo 110-120 mln.t.. Pagrindiniai boksito gamintojai buvo Australija, Gvinėja, Jamaika, Brazilija ir Kinija. Rusijoje šios rūšies mineralinės žaliavos gavybos apimtys siekė apie 4–5 mln.t, o Australijoje – 43 mln.t. Australijoje didžiausia kasybos įmonė yra « Alcan Aliuminis».
Rusijoje boksito kūrimas ir gamyba vykdoma UAB „Urals“ telkiniuose Sevuralboxytruda (SUBR) ir OJSC „Pietų Uralo boksito kasyklos“ (SBR), kur išžvalgyti rezervai gali užtikrinti kasyklų veiklą 25–40 metų. Boksitų gavyba kasyklos metodu vykdoma iš didelio gylio.
Aliuminio oksido gamyba pasaulyje iš įvairių mineralinių žaliavų šaltinių 1995–2000 m sudarė 43-45 mln.t.. Australijoje, kuri yra neabejotina pasaulio lyderė, pagrindinės aliuminio oksido gamintojos yra įmonės « Alcoa» , « Reinoldsas Metalai» ir « Comalco» .
METALOGENIJA IR RŪDOS FORMAVIMO EPOCHA. Palankiausios sąlygos boksito telkiniams susidaryti susidarė ankstyvoje geosinklininės stadijos stadijoje, kai susiformavo geosinklininiai aliuminio oksido mineralų telkiniai, taip pat platformos stadijoje, kai atsirado lateritiniai ir nuosėdiniai telkiniai.