전기 분해법은 공업용 알루미늄 제련에 쓰인다. 주요 원리는 홀-에루 알루미늄 해체법입니다. 순수 알루미나를 원료로 하여 전기 분해로 알루미늄을 생산하는 것입니다. 순수 산화 알루미늄은 용융점이 높기 때문에 (2045 C 정도) 녹기 어렵다. 따라서 공업에서는 녹은 빙정석 (Na3AlF6) 을 용제로 사용하여 산화 알루미늄을1000 C 정도에 액체 빙정석에 녹여 빙정석과 산화 알루미늄의 용융물로 만들었다.
포괄적인 소개는 다음과 같습니다.
알루미늄 생산 및 가공
알루미늄 생산 과정에는 알루미늄 광산-알루미나 생산-전해 알루미늄 제련-알루미늄 가공 생산의 네 가지 부분이 있습니다.
일반적으로 알루미늄 광석 2 톤은 알루미나 1 톤을 생산합니다. 알루미나 2 톤은 전해 알루미늄 1 톤을 생산한다.
(a) 알루미나 생산 방법
지금까지 알루미늄 광산이나 기타 알루미늄 함유 원료에서 산화 알루미늄을 추출하는 많은 방법이 제시되었다. 기술적 경제적 이유로 일부 방법은 이미 도태되었고, 일부는 여전히 실험 연구 단계에 있다. 산화 알루미늄을 생산하는 제안된 방법은 네 가지 범주, 즉 알칼리법, 산-염기 결합법, 열법으로 나눌 수 있다. 현재 알칼리법만 대규모 공업 생산에 사용되고 있다.
보크사이트는 세계에서 가장 중요한 알루미늄 자원이며, 그다음은 명보석, 노을석, 점토 등이다. 현재 세계 산화 알루미늄 공업에서는 러시아 노을석에서 생산된 산화 알루미늄 일부를 제외한 세계 거의 모든 산화 알루미늄이 알루미늄 광산에서 생산되고 있다.
보크사이트는 주로 삼수 알루미늄석, 1 수 하드알루미늄석 또는 1 수 하드알루미늄석으로 구성된 광석이다. 지금까지, 우리나라가 산화 알루미늄 생산에 사용할 수 있는 보크사이트 자원은 모두 1 수 하드알루미늄 광산이다.
보크 사이트의 알루미나 함량은 30% 에서 70% 이상으로 크게 달라졌다. 알루미늄 광산의 주요 불순물은 산화 알루미늄 외에 산화 실리콘, 산화철, 산화 티타늄도 있다. 또한 칼슘과 마그네슘이 소량이나 미량의 탄산염, 칼륨, 나트륨, 바나듐, 크롬, 아연, 인, 갈륨, 텅스텐, 황 등의 화합물과 유기물이 함유되어 있다.
보크 사이트의 품질을 측정하는 주요 지표 중 하나는 보크 사이트의 알루미나 함량과 실리카 함량 사이의 비율로, 일반적으로 알루미늄-실리콘 비율로 알려져 있습니다.
알칼리법으로 산화 알루미늄을 생산할 때 알칼리 (NaOH 또는 Na2CO3) 로 알루미늄 광석을 처리하여 광석 중의 산화 알루미늄을 알루미늄산 나트륨 용액으로 전환시킨다. 광석 중의 철과 티타늄 등의 불순물과 대부분의 실리콘이 불용성 화합물로 변했다. 불용성 찌꺼기 (붉은 진흙) 는 용액으로부터 분리되어 세척, 폐기 또는 종합 처리되어 유용한 성분을 회수한다. 순수 알루 민산 나트륨 용액은 수산화 알루미늄을 분리하기 위해 분해 될 수 있습니다. 분리, 세탁, 하소를 거쳐 산화 알루미늄 제품을 얻을 수 있다. 모액을 분해하면 다른 광석 배치를 처리하는 데 순환할 수 있다. 알칼리법으로 산화 알루미늄을 생산하는 공예는 바이엘, 소결법, 바이엘-소결연합법이다.
바이어법은 오스트리아 화학자 K·J· 바이엘이 1889 ~ 1892 년에 발명한 알루미늄 광산에서 알루미늄을 추출하는 방법이다. 100 여 년 동안 공예 기술은 많이 개선되었지만 기본 원리는 변하지 않았다. 바이엘이라는 이름은 바이엘의 큰 공헌을 기념하기 위해 지금까지 사용되어 왔다.
바이엘 법에는 두 가지 주요 과정이 포함되어 있다. 첫째, 산화 알루미늄은 특정 조건 하에서 알루미늄 광산에서 용해된다 (산화 알루미늄 산업에서 일반적으로 사용되는 용어는 침출이다. 같은) 그런 다음 수산화알루미늄은 과포화 알루미늄산 나트륨에서 용해된다. 이것은 바이엘이 제기한 두 가지 특허이다. 바이어법의 본질은 습법 야금으로 알루미늄 광산에서 산화 알루미늄을 추출하는 것이다. 바이엘 방법으로 산화 알루미늄을 생산하는 과정에서 실리콘 광물은 Al2O3 과 Na2O 의 손실을 초래할 수 있다.
바이엘 법에서 보크사이트는 산산조각 난 후 석회와 순환모액과 함께 젖은 맷돌에 들어가 자격을 갖춘 광산을 만든다. 사전 탈 실리콘 후, 펄프는 용해 온도로 예열되어 용해된다. 증발한 후 용해된 펄프는 냉각되어 희석, 침전, 붉은 진흙 분리 (용해된 고체 찌꺼기) 의 과정으로 들어간다. 자체 증발 과정에서 발생하는 2 차 증기는 펄프의 조기 예열에 쓰인다. 침강 분리 후 붉은 진흙 세탁이 붉은 진흙 야드로 들어갔다. 분리된 굵은 액체 (고체 공중부양물을 함유한 알루미늄산 나트륨 용액, 하동) 를 베인 필터로 보냅니다. 베인 필터가 대부분의 부유물을 제거한 후의 굵은 액체를 정액이라고 한다. 정액은 분해 과정에 들어가 씨앗에 의해 분해되어 수산화 알루미늄을 얻는다. 분해한 수산화알루미늄은 등급, 분리, 세탁을 거친 후, 한 부분은 결정종으로 결정종 분해 공정으로 돌아가고, 다른 한 부분은 산화알루미늄 제품을 구웠다. 분분 후 분리된 분해 모액이 증발한 후 용해 공정으로 돌아와 폐회로 순환을 형성한다. 로스팅 후 수산화 알루미늄을 얻다.
서로 다른 유형의 보크 사이트는 서로 다른 용해 조건을 필요로 한다. 삼수 알루미늄 보크 사이트는105 C 에서 잘 용해되고, 1 수 하드알루미늄 보크 사이트는 200 C 에서 빠른 용해 속도를 가질 수 있으며, 1 수 하드알루미늄 보크 사이트는 240 C 이상의 온도에서 용해되어야 하며, 전형적인 공업 용해 온도는 260 C 이다. 용해 시간은 작지 않다.
바이엘 방법은 알루미늄 실리콘을 알루미늄 광산보다 취급하고, 공예가 간단하고, 제품 품질이 높으며, 경제 효과가 다른 방법보다 훨씬 뛰어나다. 용해하기 쉬운 삼수 알루미늄형 알루미늄 광산을 처리할 때 그 우세는 더욱 두드러진다. 현재 전 세계에서 생산되는 산화 알루미늄과 수산화 알루미늄의 90% 이상이 바이엘 방법으로 생산되고 있다. 우리나라의 알루미늄 광산 자원의 특수성으로 인해 현재 우리나라의 약 50% 의 산화 알루미늄은 바이엘 법에 의해 생산되고 있다.
바이엘법과 소결법이 결합되는 과정을 연합 생산 과정이라고 한다. 조합 프로세스는 병렬 조합 프로세스, 직렬 조합 프로세스 및 혼합 조합 프로세스로 나눌 수 있습니다. 산화 알루미늄을 생산하는 방법은 주로 알루미늄 광산의 품위 (즉, 광석의 알루미늄 실리콘비) 에 달려 있다. 종합기술경제의 관점에서 볼 때 광석 알루미늄 실리콘비가 3 정도일 때 일반적으로 소결 공정을 선택한다. 바이엘 방법은 알루미늄 실리콘비가 10 보다 높은 광석에 사용할 수 있다. 보크사이트 품위가 둘 사이에 있을 때 연합법을 채택하면 바이엘법과 소결법의 장점을 충분히 발휘하여 비교적 좋은 기술 경제 지표를 얻을 수 있다.
현재 세계 알루미나 연간 생산량은 약 5500 만 톤이며 우리나라는 약 680 만 톤이다.
(2) 원래 알루미늄, 알루미늄 합금 및 알루미늄 생산 방법.
현재 공업에서 원알루미늄을 생산하는 유일한 방법은 홀 엘루 알루미늄 전해로, 미국 홀과 프랑스 엘루가 1886 년에 발명한 것이다. Hall-Elu 알루미늄 전해질은 산화 알루미늄을 원료로 하고 빙정석 (Na3AlF6) 을 용제로 만든 전해질이다. 전해질 용융물의 산화 알루미늄은 950-970 C 에서 전기 분해를 통해 알루미늄과 산소로 분해되고 알루미늄은 액체 형태로 탄소 음극에서 석출된다. 산소는 탄소 양극에서 이산화탄소 가스로 빠져나간다. 1 톤의 원알루미늄을 생산할 때마다 1.5 톤의 이산화탄소를 생산할 수 있으며, 종합전력은 약 15000kwh 이다.
산업용 알루미늄 전해 전지는 크게 측면 슬롯 양극 자체 베이킹 슬롯, 위쪽 슬롯 양극 자체 베이킹 슬롯 및 사전 베이킹 양극 슬롯의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 자체 베이킹 탱크 기술은 전기 분해 과정의 전력 소비량이 높기 때문에 환경 보호에 불리하여 점차 도태되고 있다. 현재 세계 원알루미늄 연간 생산량은 약 2800 만 톤, 우리나라는 약 700 만 톤이다.
필요한 경우 전기 분해로 얻은 원알루미늄은 고순알루미늄을 정련할 수 있다. 현재 알루미늄 합금의 주요 생산 방법은 용융 혼합법이다. 알루미늄과 그 합금은 가공성이 우수하기 때문에 단조, 주조, 압연, 펀치 및 억압을 통해 판, 벨트, 호일, 파이프, 선 및 기타 강재를 생산합니다.