1. Электрохимиялық технологиялардың қолданылатын салаларына мысал келтіріңіздер
Алюминий кенін (бокситті руда) өңдеу әдістемелерін салыстырмалы тұрғыда баяндап беріңіз
жүктеу/скачать 426,85 Kb.
|
shpor elektrokhimia-1
| 33.Алюминий кенін (бокситті руда) өңдеу әдістемелерін салыстырмалы тұрғыда баяндап беріңіз.
Балқымалар электролизі, электролит арқылы тұрақты ток өткен кезде бөлінетін жылу әсерінен пайда болатын жоғары температураларда жүргізіледі. Мұнда электр тогының энергиясы: заттар ыдырауына, электролиттің балқуына, - жылулық жоғалулардың компенсациясына жұмсалады. Электролиз температурасының төменгі шегі электролит немесе металдың қатуымен шектеледі. Электролиз салыстырмалы төмен температураларда жүруі үшін, электролит ретінде жеңіл балқығыш эвтетикалар түзетін күрделі қоспалар қолданылады. Қолданылатын температуралар іс жүзінде 310-нан 14000С-қа дейінгі үлкен интервалда жатады. Алюминий 200С-тағы тығыздығы 2,7 г/см3, балқу температурасы – 6590С, қайнау температурасы 25000С-қа жуық жеңіл металл. Ол жоғары электр және жылу өткізгіштікке ие. Тотықтырғыш ортада, мысалы ауада алюминий бетінде, оған коррозиялық беріктік беретін нығыз тотық қабық түзіледі. Алюминий органикалық және азот қышқылына қарсы тұрақты. Механикалық беріктікті және балқыту сапаларын өсіру үшін алюминийді басқа металдармен балқытады. Олардың ішінде кең қолданыс тапқандар: алюминийдің мыспен, магниймен және мырышпен балқымалары (дюралюминийлер), сонымен қатар, кремниймен балқымалары (силуминдер). ды. Алюминийдің жеңілдігі мен беріктігі, оның жоғары электр – және жылу өткізгіштігімен үйлестігі оның балқымаларын самолет құрастыруда және автоқұрылыста, машине жасау, электротехникада, іштен жану двигательдерін даярлауда маңызды материал етті. Химия өнеркәсібінде алюминий және оның балқымаларын аппаратуралар, резервуарлар, түтікшелер даярлауда пайдаланады. Біздің елімізде үлкен қарқынмен дамып келе жатқан қуатты алюминий өнеркәсіптері бар. Алюминий өндірісінің шикізаты – глинозем (Al2O3). Оны әртүрлі минералды шикізаттардан: бокситтерден, нефелиннен, алуниттен және т.б.-дан алады. Бұлардың ішіндегі негізгі шикізат: бокситтер, олар Al(ОН)3 немесе AlООН құрамды және темір оксидті, кремнеземді қоспалы болады. Шикізатты глиноземге қайта өңдеу кезінде, ары қарай одан алюминий алу үшін өндірісті жоғары тазалықты глиноземмен қамтамасыз ету қажет. Өйткені, оның құрамындағы қоспалар электролиз үрдісінің күрт бұзылуына әкеп соғады. Глинозем өндірісі өте күрделі. Мұнда химиялық өзгерістер бірқатар физикалық үрдістермен: шикізаттың майдалап ұсақталуымен, қыздыру және суытумен, тұнбаларды тұндырумен, сузумен және т.б. үйлестірілген. Жалпы бокситтерден глинозем өндірудің мәні алюминий гидрототығын басқа минералдардан бөлуде. Алюминий гидрототығы күйдіргіш натрмен әрекеттескен кезде, натрий алюмининатына NaAlO2 айналады. Ол суда ери отырып, осындай шарттарда ерімейтін темір оксидтерінен бөлінеді. Алайда кремнезем SiO2 ішінара Na2SiO3 түрінде ериді. Оны ерітіндіден СаО∙Al2О3∙2SiO2 немесе Na2О∙Al2О3∙2SiO2 түрінде тұндырады және сүзіп алады. Таза алюминатты ерітіндіден Al(ОН)3-ты тұнбаға түсіреді, ол үшін әртүрлі үрдістер, мысалы, карбонизациялау-көміртегі қос тотығының алюминатты ерітіндісі арқылы барботаждау жүргізеді (Na+ иондарын сода түрінде байланыстырады). Ерітіндіден бөлінген алюминий гидрототығын қыздырып, 99% Al(ОН)3 құрамды өнім алады. Алюминий тотығының дайын өнімге шығысы 60%-дан аспайды. Алюминий өндірісі, криолитте Na3AlF6 еріген глиноземнен жүзеге асырылады. Криолиттің глиноземді еріткіш ретінде қолайлы болып табылуы – оның Al2O3-ті жақсы, жеткілікті еритіндігінде және сонымен қатар, ол алюминийге қарағанда неғұрлым оң иондар құрамайды және жақсы электр өткізгіш. Ол, электролит балқуына қажет жылу бөлінуін қамтамасыз етеді және глиноземмен, балқу температурасы таза глиноземнің балқу температурасынан төмен балқымалар түзеді. Федотьев және Ильинский тұрғызған, Al2О3- Na3AlF6 жүйелерінің балқу диаграммалары, криолитте глиноземнің 15%-ы еріген кезде, электролиттің балқу температурасы 9380С-қа тең болатындығын көрсетеді. Іс жүзінде электролизді, электролиттің құрамында 10% -ға жуық Al2О3 (950-10000С-та) болған кезде жүргізеді. Электролиз үрдісі схемалық, катодта балқыған алюминийдің бөлінуі мен көмірлі анодтың, ондағы бөлінген оттегінің әсерінен жануынан тұрады. Электролиз температурасы 10000С болған кезде, алюминийдің тығыздығы – 2,35 г/см3, ал 10% глинозем құрамында кролиттің тығыздығы – 2,03 г/см3. Алюминий, неғұрлым ауыр компонент болғандықтан, ванна түбіне жиналады және одан мерзімді әкетіліп отырады. Электролиз үрдісінде анод бүлінетіндіктен, ваннаның үздіксіз жұмыс жасауын қамтамасыз ету үшін анодтың арнайы құрылысы қажет. AI2O3 мөлшері, салм. % . AI2O3-Na2AIF6 жүйесінің күй диафрагмасы. Анод жанған кезде, біздердің төменгі қатары суырылады және жоғарыда жаңа қатарға қағылады. Яғни, өзіндік күйдірілетін анодтар үздіксіз жұмыс жасайтын анодтар болып табылады. Электролиз үрдісі 4,2-4,5В кернеуде, 80 000-150 000А жүктемеде, ток бойынша 88-90% шығыспен жүргізіледі. Энергия шығыны 16 100-16 200 кВсағ/т құрайды. Глинозем электролизімен алынған алюминиде қоспалар (негізінен темір мен кремний) болады. Таза алюминий алу үшін оны рафинадтауға ұшыратады Электролиз ваннасынан шыққан алюминийді алюминий-шикізаты деп атайды. Оның құрамында металл түріндегі (Fe, Si, Cu, Zn және т.б.) мен металл емес қоспалар, сонымен қатар газдар (сутегі, оттегі, азот, көміртегінің оксидтері, күкіртті газ) болады. Металл емес қоспалар — глиноземге ілескен механикалық бөлшектері, электролит, футеровка бөлшектері және т.б. Механикалық ілекскен қоспалардан, еріген газдардан, Na, Ca және Mg ді алюминийді рафинирлеу үшін хлорлайды. Ол үшін вакуум-шөмішке құбыр енгізеді, сол арқылы 10—15 мин бойы газ түріндегі хлор беріледі, газ бен металлдың жанасу ауданын ұлғайту үшін құбырдың соңына кеуекті керамика тығындар бекітеді, ол газ ағынын ұсақ бөлшектеге бөлшектеуді қамтамасыз етеді. Хлор алюминиймен белсенді әрекеттеседі де, алюминий хлоридін түзеді AlСl3. Алюминий хлоридінің буы металл қабатынан жоғары көтеріледі және онымен бірге қалқыған металл емес қоспалар, газдардың бір бөлігі және түзілген Na, Ca, Mg хлоридтері мен Н2 бөлінеді. Әрі қарай алюминийді электр пеші-миксерге немесе шағылу пешіне құяды, онда 30—45 мин бойы тұрады жүктеу/скачать 426,85 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|