Реферат: Создание эффективной химико-технологической схемы ХТС производства алюминия

Полученный по методу Байера глинозем представляет смесь -модификации (корунд) и -модификации оксида алюминия. Технический продукт представляет белое кристаллическое вещество и выпускается нескольких марок, различающихся чистотой. Наиболее вредными примесями в глиноземе являются оксид кремния, оксид железа (III) и оксид титана (IV).

Рис. 4.2. Принципиальная схема производства глинозема по методу Байера

Из принципиальной схемы процесса следует, что в методе выщелачивания Байера осуществляется замкнутый технологический цикл щелочи. Щелочь, затраченная на выщелачивание оксида алюминия из боксита, регенерируется на стадиях декомпозиции и каустификации и возвращается в процесс на обработку новых порций боксита. Таким образом, в методе Байера реализуется принцип организации малоотходного производства.

1.4 ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО АЛЮМИНИЯ

Единственным промышленным методом получения металлического алюминия из его оксида является электролиз его расплава.

Температура плавления чистого оксида алюминия в его -модификации, устойчивой выше 900°С, равна 2053°С. Электролиз его расплава связан с весьма высоким расходом электроэнергии на расплавление и поддержание высокой температуры ванны и приводит к низкому выходу по энергии. Поэтому в производстве алюминия применяют не чистый оксид алюминия, а систему, состоящую из оксида алюминия и криолита , то есть криолит-глиноземный расплав.

Криолит плавится при 1100°С. Он образует с оксидом алюминия при содержании последнего около 15% мас. эвтектику с температурой плавления 938°С. Дальнейшее увеличение содержания глинозема в расплаве приводит к резкому повышению температуры плавления системы.

Для снижения температуры плавления электролита, увеличения его электропроводности, улучшения смачиваемости им анода в расплав вводятся добавки фторидов алюминия, магния, лития и кальция. Промышленный электролит имеет состав:

2-4%,.

В результате диссоциации основных компонентов системы

и

а также добавок фтористых солей, расплавленный электролит представляет сложную многокомпонентную систему, содержащую ионы:

.

Таблица 4.1. Первичные процессы при электролизе

Электрод	Потенциал разряда, В	Первичная реакция
Катод	+2,71 +1,66
Анод	более -0,5 -0,47

Следовательно, при электролизе криолитоглиноземного расплава разряжаются ионы .

Вторичные процессы при электролизе криолитоглиноземного расплава протекают как в анодном, так и в катодном пространствах.

В анодном пространстве при температуре электролиза происходит непрерывное окисление угольных анодов с образованием смеси оксида углерода (II) и оксида углерода (IV):

Суммируя реакции первичных и вторичных процессов, получаем суммарные уравнения реакций электролиза: