Производство алюминия в промышленности

В промышленности алюминий получают также электролизом глинозема Аl2О3 путем растворения его в расплавленном криолите NasAlF6 при температуре около 950 ° С.

Используются электролизеры трех основных конструкций:

1) электролизеры с непрерывными самовоспламеняющимися анодами и боковым подводом тока;
(2) те же электролизеры, только с воздушным питанием; и
3) электролизеры с легковоспламеняющимися анодами. Электролитическая ванна представляет собой железный колпак, обогреваемый изнутри тепло- и электроизоляционным материалом, изготовленным из огнеупорных кирпичей на основе углеродных панелей и блоков.

Рабочий бак заполнен расплавленным электролитом, состоящим из 6-8% глинозема и 94-92% криолита (обычно с примесью AlF3 и примерно 5-6% смесью фторидов калия и магния). Прокладка ванны действует как катод, а сгоревшие угольные блоки или самовоспламеняющиеся набитые электроды в электролите действуют как анод.

По мере прохождения тока через катод выделяется расплавленный алюминий, который накапливается на подложке, а кислород появляется на аноде, образуя соединения CO и CO2 с углеродным анодом. Основной используемый материал — оксид алюминия — предъявляет высокие требования к чистоте и размеру частиц. Если он содержит больше оксидов, чем положительных элементов алюминия, алюминий может быть загрязнен. При достаточном количестве глинозема ванна нормально работает при напряжении 4-4,5 В. Ванны последовательно подключаются к источнику постоянного тока (по 150-160 ванн).

Современные электролизеры работают на токах до 150 кА. Алюминий обычно удаляют из ванной с помощью вакуумного ведра. Расплавленный алюминий чистотой 99,7% разливают в формы. Алюминий высокой чистоты (99,9965%) получают путем электролитического рафинирования первичного алюминия по так называемому трехслойному методу, который снижает количество примесей Fe, Si и Сu. Исследования процесса электролитического рафинирования алюминия с использованием органических электролитов показали возможность получения 99,999% алюминия при относительно низком энергопотреблении. Однако пока этот метод контрпродуктивен. Для хорошей очистки алюминия используется зональная плавка или его перегонка с использованием субфлорида.

Электролитическое извлечение алюминия может привести к поражению электрическим током, высокой температуре и опасному газу. Во избежание несчастных случаев ванны надежно изолированы, рабочие носят сухой войлок и соответствующую специальную одежду. Эффективная вентиляция поддерживает здоровую атмосферу. Постоянное вдыхание пыли металлического алюминия и его оксида может вызвать алюмоз легких. Рабочие алюминиевого производства часто страдают катаром верхних дыхательных путей (ринитом, фарингитом, ларингитом). Допустимая концентрация металлической алюминиевой пыли, его оксидов и сплавов в воздухе составляет 2 мг / м3.