Nhôm
Nguyên tố kim loại nhôm là nguyên tố phong phú thứ ba trong vỏ trái đất, chiếm 8% đất và đá của hành tinh (oxy và silic lần lượt chiếm 47% và 28%). Trong tự nhiên, nhôm chỉ được tìm thấy trong các hợp chất hóa học với các nguyên tố khác như lưu huỳnh, silic và oxy. Nhôm kim loại, tinh khiết chỉ có thể được sản xuất kinh tế từ quặng nhôm oxit.
Nhôm kim loại có nhiều đặc tính khiến nó trở nên hữu ích trong nhiều ứng dụng. Nó nhẹ, mạnh, không từ tính và không độc hại. Nó dẫn nhiệt và điện và phản xạ nhiệt và ánh sáng. Nó cứng nhưng dễ gia công, và nó vẫn giữ được độ bền dưới thời tiết khắc nghiệt mà không trở nên giòn. Bề mặt của nhôm nhanh chóng bị oxy hóa tạo thành một rào cản vô hình chống lại sự ăn mòn. Hơn nữa, nhôm có thể dễ dàng và tiết kiệm được tái chế thành các sản phẩm mới.
Lý lịch
Các hợp chất nhôm đã được chứng minh là hữu ích trong hàng nghìn năm. Khoảng 5000 năm trước Công nguyên , những người thợ gốm Ba Tư đã làm ra những chiếc bình mạnh nhất của họ từ đất sét có chứa oxit nhôm. Người Ai Cập và Babylon cổ đại đã sử dụng hợp chất nhôm trong thuốc nhuộm vải, mỹ phẩm và thuốc. Tuy nhiên, phải đến đầu thế kỷ 19, nhôm mới được xác định là một nguyên tố và được phân lập như một kim loại nguyên chất. Khó khăn trong việc chiết xuất nhôm từ các hợp chất tự nhiên của nó đã khiến kim loại này trở nên hiếm trong nhiều năm; nửa thế kỷ sau khi được phát hiện, nó vẫn hiếm và có giá trị như bạc.
Năm 1886, hai nhà khoa học 22 tuổi đã độc lập phát triển một quy trình nấu chảy để có thể sản xuất hàng loạt nhôm một cách kinh tế. Được biết đến với tên gọi quá trình Hall-Heroult theo tên các nhà phát minh người Mỹ và người Pháp, quy trình này vẫn là phương pháp sản xuất nhôm chính ngày nay. Quy trình Bayer để tinh luyện quặng nhôm, được phát triển vào năm 1888 bởi một nhà hóa học người Áo, cũng góp phần đáng kể vào việc sản xuất hàng loạt nhôm một cách kinh tế.
Năm 1884, 125 lb (60 kg) nhôm được sản xuất tại Hoa Kỳ, và nó được bán với giá tương đương với bạc. Năm 1995, các nhà máy ở Mỹ sản xuất 7,8 tỷ lb (3,6 triệu tấn) nhôm, và giá của bạc cao gấp bảy mươi lăm lần giá nhôm.
Nguyên liệu thô
Các hợp chất của nhôm có trong tất cả các loại đất sét, nhưng quặng hữu ích nhất để sản xuất nhôm nguyên chất là bauxit. Bauxite bao gồm 45-60% nhôm oxit, cùng với các tạp chất khác nhau như cát, sắt và các kim loại khác. Mặc dù một số mỏ bô-xit là đá cứng, nhưng hầu hết bao gồm các chất bẩn tương đối mềm dễ dàng đào được từ các mỏ lộ thiên. Australia sản xuất hơn một phần ba nguồn cung cấp bauxite trên thế giới. Cần khoảng 4 lb (2 kg) bauxit để sản xuất 1 lb (0,5 kg) nhôm kim loại.
Xút (natri hydroxit) được sử dụng để hòa tan các hợp chất nhôm có trong bôxít, tách chúng khỏi các tạp chất. Tùy thuộc vào thành phần của quặng bauxit, một lượng tương đối nhỏ các hóa chất khác có thể được sử dụng trong quá trình khai thác
Nhôm được sản xuất theo hai giai đoạn: quy trình Bayer tinh chế quặng bauxit để thu được ôxít nhôm và quy trình Hall-Heroult nấu chảy ôxít nhôm để giải phóng nhôm nguyên chất.
Nhôm được sản xuất theo hai giai đoạn: quy trình Bayer tinh chế quặng bauxit để thu được ôxít nhôm và quy trình Hall-Heroult nấu chảy ôxít nhôm để giải phóng nhôm nguyên chất.
của nhôm. Tinh bột, vôi sống và natri sunfua là một số ví dụ.
Cryolite, một hợp chất hóa học bao gồm natri, nhôm và flo, được sử dụng làm chất điện phân (môi trường dẫn dòng) trong hoạt động nấu chảy. Cryolite tự nhiên từng được khai thác ở Greenland, nhưng hợp chất này hiện được sản xuất tổng hợp để sử dụng trong sản xuất nhôm. Nhôm florua được thêm vào để hạ nhiệt độ nóng chảy của dung dịch điện phân.
Thành phần chính khác được sử dụng trong hoạt động nấu chảy là carbon. Điện cực cacbon truyền dòng điện qua chất điện phân. Trong quá trình nấu chảy, một phần carbon được tiêu thụ khi nó kết hợp với oxy để tạo thành carbon dioxide. Trên thực tế, khoảng nửa pound (0,2 kg) carbon được sử dụng cho mỗi pound (2,2 kg) nhôm được sản xuất. Một số cacbon được sử dụng trong quá trình luyện nhôm là sản phẩm phụ của quá trình lọc dầu; cacbon bổ sung thu được từ than đá.
Vì quá trình nấu chảy nhôm liên quan đến việc cho dòng điện đi qua chất điện phân nóng chảy, nó đòi hỏi một lượng lớn năng lượng điện. Trung bình, để sản xuất 2 lb (1 kg) nhôm cần 15 kilowatt-giờ (kWh) năng lượng. Chi phí điện năng chiếm khoảng một phần ba chi phí nấu chảy nhôm.
Quy trình sản xuất
Quá trình sản xuất nhôm được thực hiện trong hai giai đoạn: quy trình Bayer tinh chế quặng bauxit để thu được ôxít nhôm và quy trình Hall-Heroult nấu chảy ôxít nhôm để giải phóng nhôm nguyên chất.
Quy trình Bayer
1 Đầu tiên, quặng bôxít được nghiền bằng máy. Sau đó, quặng nghiền được trộn với xút và xử lý trong nhà máy nghiền để tạo ra một loại bùn (huyền phù dạng nước) chứa các hạt quặng rất mịn.
2 Bùn được bơm vào bể phân hủy, một bể chứa có chức năng giống như một nồi áp suất. Bùn được làm nóng đến 230-520 ° F (110-270 ° C) dưới áp suất 50 lb / in 2 (340 kPa). Các điều kiện này được duy trì trong khoảng thời gian từ nửa giờ đến vài giờ. Có thể thêm xút bổ sung để đảm bảo hòa tan hết các hợp chất chứa nhôm.
3 Bùn nóng, bây giờ là một dung dịch natri aluminat, đi qua một loạt bể chứa nhanh để giảm áp suất và thu hồi nhiệt có thể được tái sử dụng trong quá trình tinh chế.
4 Bùn được bơm vào bể lắng. Khi bùn nằm trong bể này, các tạp chất không hòa tan trong xút sẽ lắng xuống đáy bể. Một nhà sản xuất so sánh quá trình này với cát mịn lắng xuống đáy cốc nước đường; đường không lắng ra ngoài vì nó bị hòa tan trong nước, cũng như nhôm trong bể lắng vẫn hòa tan trong xút. Cặn (được gọi là "bùn đỏ") tích tụ dưới đáy bể bao gồm cát mịn, oxit sắt và oxit của các nguyên tố vi lượng như titan.
5 Sau khi các tạp chất đã lắng ra, chất lỏng còn lại, trông giống như cà phê, được bơm qua một loạt các bộ lọc vải. Bất kỳ hạt tạp chất mịn nào còn sót lại trong dung dịch sẽ bị giữ lại bởi các bộ lọc. Vật liệu này được rửa để thu hồi alumin và xút có thể được tái sử dụng.
6 Chất lỏng đã lọc được bơm qua một loạt các bể kết tủa cao sáu tầng. Các tinh thể hạt của alumina hydrat (alumin liên kết với các phân tử nước) được thêm vào qua đỉnh của mỗi bể. Các tinh thể hạt phát triển khi chúng lắng qua chất lỏng và alumin hòa tan bám vào chúng.
7 Các tinh thể kết tủa (lắng xuống đáy bể) và được loại bỏ. Sau khi rửa sạch, chúng được chuyển đến lò nung để nung (gia nhiệt để giải phóng các phân tử nước liên kết hóa học với các phân tử alumin). Một băng tải trục vít di chuyển một dòng tinh thể liên tục vào một lò nung hình trụ quay, nghiêng để cho phép trọng lực di chuyển vật liệu qua đó. Nhiệt độ 2.000 ° F (1.100 ° C) đẩy các phân tử nước ra ngoài, để lại các tinh thể alumin khan (không có nước). Sau khi rời khỏi lò nung, các tinh thể đi qua một tủ lạnh.
Quá trình nấu chảy alumin thành nhôm kim loại diễn ra trong một thùng thép được gọi là nồi khử. Đáy nồi được lót bằng cacbon, đóng vai trò như một điện cực (dây dẫn dòng điện) của hệ thống. Các điện cực đối diện bao gồm một tập hợp các thanh carbon lơ lửng trên nồi; chúng được hạ xuống một dung dịch điện phân và được giữ ở độ cao khoảng 1,5 in (3,8 cm) trên bề mặt của nhôm nóng chảy tích tụ trên sàn của nồi. Các bầu khử được xếp thành hàng (potlines) gồm 50-200 bầu được mắc nối tiếp tạo thành mạch điện. Mỗi đường nồi có thể sản xuất 66.000-110.000 tấn (60.000-100.000 tấn) nhôm mỗi năm. Một nhà máy nấu chảy điển hình bao gồm hai hoặc ba nồi.
https://www.scoop.it/topic/nhombaominh
http://sco.lt/5uz732
http://sco.lt/5CqUK0
http://sco.lt/6goWSu
http://sco.lt/6FQEPg
http://sco.lt/5s0KBM
http://sco.lt/6GYcvw
http://sco.lt/8u3Zr6
http://sco.lt/6Hh1SC
http://sco.lt/60f5eK
http://sco.lt/7lf3b6
http://sco.lt/8nSP56
http://sco.lt/4iGD3Y
http://sco.lt/7yZo12
http://sco.lt/7LcMPg
http://sco.lt/74aQbo
http://sco.lt/7XKJWq
http://sco.lt/8MCuau
http://sco.lt/5jqMC0
http://sco.lt/7UqK8m
http://sco.lt/70OqRM
http://sco.lt/8mXCuO
http://sco.lt/8M471s
http://sco.lt/8q0nFg
http://sco.lt/9CrVDs
http://sco.lt/769DpA
http://sco.lt/8r9Blw
http://sco.lt/5DybnE
http://sco.lt/5ZPK76
http://sco.lt/6rF0Rk
http://sco.lt/9H2oLI
http://sco.lt/4yDs4e
http://sco.lt/5a2v9k
http://sco.lt/6t9nZg
http://sco.lt/6c7rlo
http://sco.lt/9Fcogy
http://sco.lt/4tOgrY
http://sco.lt/5YGvaq
http://sco.lt/7ifzgO
http://sco.lt/75RnA8
http://sco.lt/6kZQtE
http://sco.lt/5dWVV2
http://sco.lt/98O2sK
http://sco.lt/70OZOK
http://sco.lt/4hqNWa
http://sco.lt/5bFiSW
http://sco.lt/7vRwXI
http://sco.lt/4uxU4u
http://sco.lt/4hcKxs
http://sco.lt/5GxOeu
http://sco.lt/6vqzJI
http://sco.lt/5T1Lge
http://sco.lt/5Fbnn6
http://sco.lt/5T1Lge
http://sco.lt/8SJ0qG
http://sco.lt/7Zo1rs
http://sco.lt/4u6ggi
http://sco.lt/4u6ggi
http://sco.lt/58ed6W
http://sco.lt/7jG29g
http://sco.lt/9C5fmK
http://sco.lt/5YyvQ0
http://sco.lt/8iqzNg
8 Trong nồi khử, các tinh thể alumin được hòa tan trong criolit nóng chảy ở nhiệt độ 1.760-1.780 ° F (960-970 ° C) để tạo thành dung dịch điện phân sẽ dẫn điện từ các thanh carbon đến lớp carbon lót của nồi. Một dòng điện một chiều (4-6 vôn và 100.000-230.000 ampe) được chạy qua dung dịch. Phản ứng tạo thành phá vỡ liên kết giữa các nguyên tử nhôm và oxy trong các phân tử alumin. Ôxy thoát ra được hút vào các thanh cacbon, tại đây nó tạo thành cacbon điôxít. Các nguyên tử nhôm được giải phóng lắng xuống đáy nồi dưới dạng kim loại nóng chảy.
Quá trình nấu chảy là một quá trình liên tục, với nhiều alumin được thêm vào dung dịch criolit để thay thế hợp chất bị phân hủy. Một dòng điện không đổi được duy trì. Nhiệt tạo ra bởi dòng điện ở điện cực dưới cùng giữ cho các chất trong nồi ở trạng thái lỏng, nhưng một lớp vỏ có xu hướng hình thành trên đỉnh chất điện phân nóng chảy. Định kỳ, lớp vỏ được phá vỡ để cho phép thêm nhiều alumin vào chế biến. Nhôm nguyên chất nóng chảy tích tụ dưới đáy nồi và được hút sạch. Các chậu được vận hành 24 giờ một ngày, bảy ngày một tuần.
9 Người ta chuyển một cái chén xuống lòng nồi, thu được 4.000 kg nhôm nóng chảy, có độ tinh khiết 99,8%. Kim loại được chuyển đến một lò nung và sau đó được đúc (đổ vào khuôn) dưới dạng thỏi. Một kỹ thuật phổ biến là đổ nhôm nóng chảy vào một khuôn dài, nằm ngang. Khi kim loại di chuyển qua khuôn, bên ngoài sẽ được làm mát bằng nước, khiến nhôm đông đặc lại. Trục rắn nhô ra từ đầu xa của khuôn, nơi nó được cưa theo những khoảng thời gian thích hợp để tạo thành các thỏi có chiều dài mong muốn. Giống như bản thân quá trình nấu chảy, quá trình đúc này cũng diễn ra liên tục.
Sản phẩm phụ / Chất thải
Alumina, chất trung gian được tạo ra bởi quy trình Bayer và là nguyên liệu thô cho quy trình Hall-Heroult, cũng là một sản phẩm cuối cùng hữu ích. Nó là một chất bột màu trắng, có độ đặc từ bột tan đến đường cát. Nó có thể được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm như bột giặt, kem đánh răng và bóng đèn huỳnh quang. Nó là một thành phần quan trọng trong vật liệu gốm sứ; ví dụ, nó được sử dụng để làm răng giả, bugi và kính chắn gió bằng sứ trong cho máy bay quân sự. Một hợp chất đánh bóng hiệu quả, nó được sử dụng để hoàn thiện ổ cứng máy tính, trong số các sản phẩm khác. Đặc tính hóa học của nó làm cho nó hiệu quả trong nhiều ứng dụng khác, bao gồm cả chất chuyển đổi xúc tác và chất nổ. Nó thậm chí còn được sử dụng trong nhiên liệu tên lửa - 400.000 lb (180.000 kg) được tiêu thụ trong mỗi lần phóng tàu con thoi. Khoảng 10% lượng alumin sản xuất mỗi năm được sử dụng cho các ứng dụng khác ngoài sản xuất nhôm.
Sản phẩm chất thải lớn nhất được tạo ra trong quá trình luyện bauxit là chất thải quặng đuôi (quặng) được gọi là "bùn đỏ". Một nhà máy lọc dầu tạo ra lượng bùn đỏ tương đương với lượng alumin (về trọng lượng khô). Nó chứa một số chất hữu ích, như sắt, titan, soda và alumin, nhưng chưa ai có thể phát triển một quy trình kinh tế để thu hồi chúng. Ngoài một lượng nhỏ bùn đỏ được sử dụng thương mại để tạo màu cho khối xây, đây thực sự là một sản phẩm phế thải. Hầu hết các nhà máy lọc dầu chỉ đơn giản là thu gom bùn đỏ trong một ao mở cho phép một phần hơi ẩm của nó bay hơi; khi bùn đã khô đến độ đặc, có thể mất vài năm, nó sẽ được bao phủ bởi chất bẩn hoặc trộn với đất.
Một số loại chất thải được tạo ra do sự phân hủy các điện cực carbon trong quá trình luyện kim. Các nhà máy nhôm ở Hoa Kỳ tạo ra một lượng khí nhà kính đáng kể, tạo ra khoảng 5,5 triệu tấn (5 triệu tấn) carbon dioxide và 3.300 tấn (3.000 tấn) perfluorocarbon (hợp chất của carbon và flo) mỗi năm.
Khoảng 120.000 tấn (110.000 tấn) vật liệu làm nồi (SPL) đã qua sử dụng được loại bỏ khỏi các nồi khử nhôm mỗi năm. Được Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) chỉ định là vật liệu nguy hiểm, SPL đã đặt ra một vấn đề xử lý nghiêm trọng cho ngành. Năm 1996, nhà máy tái chế đầu tiên trong một loạt các nhà máy tái chế đã được lên kế hoạch mở cửa; các nhà máy này biến SPL thành kính thủy tinh, một sản phẩm trung gian để sản xuất thủy tinh và gốm sứ. Cuối cùng, SPL tái chế xuất hiện trong các sản phẩm như gạch men, sợi thủy tinh và hạt ván lợp nhựa đường.
https://5e675448c185b.site123.me/blog/c%C3%A1c-lo%E1%BA%A1i-ch%E1%BA%A5t-th%E1%BA%A3i-y-t%E1%BA%BF-kh%C3%A1c-nhau-nh%C6%B0-th%E1%BA%BF-n%C3%A0o
https://plvietduc.blogspot.com/2020/09/ky-thuat-tot-nhat-e-tan-dung-cong-ty.html
https://plvietduc.blogspot.com/2020/09/ky-thuat-tot-nhat-e-tan-dung-cong-ty.html
Nhận xét
Đăng nhận xét