Как получают алюминий в промышленности

Алюминий — один из важнейших цветных металлов, занимающий лидирующие позиции среди цветных и других металлов по выпуску и потреблению. Этот металл широко применяется в виде сплавов и в чистом виде в различных отраслях промышленности.

Сырье для промышленного выпуска алюминия

В зависимости от используемого сырья и по способу производства алюминий делится на группы:

- первичный;
- вторичный.

Первичный алюминий производится из минеральных руд, содержащих оксид алюминия и различающихся составом и его концентрацией. Содержанием оксида алюминия в минералах:

- бокситы. Основная алюминиевая руда, содержащая до 50% оксида алюминия;
- нефелины (до 30%);
- алуниты (до 20%).

Для производства вторичного алюминия и сплавов используется алюминиевые и лом (высечка и обрезь листов, труб и лент, проволока, фольга, проводники тока, стружка и прочие отходы).

Производство первичного алюминия

Технология производства металлического алюминия из рудных материалов представляет собой сложную технологическую схему, состоящую из несколько подразделений, производящих:

- глинозем;
- фтористые соли и криолит;
- угольные изделия (блоки футеровки, электроды);
- электролитический алюминий.

Главные элементы технологической цепочки — это производства глинозема (оксида алюминия) и электролитического алюминия. Основным методом промышленного получения алюминия является метод электролиза глиноземного расплава в криолите. Электролитическое восстановление алюминия — это энергозатратное производство, поэтому алюминиевые заводы расположены в районах с ГЭС (дешевая электроэнергия), а производства глинозема — около месторождений алюминиевой руды.

Основным устройством для получения алюминия служит алюминиевая ванна или электролизер. В процессе электролиза алюминий, имеющий более высокую плотность, чем криолит, отделяется от расплава криолитоглинозема и опускается на дно ванны, где собирается и извлекается при помощи сифонов или вакуумных ковшей, засасывающих алюминий через трубу, введенную через слой электролита в жидкий алюминий. После этого алюминий очищают (хлорируют) и отливают в слитки.

Алюминий высокой чистоты вырабатывают путем дополнительного рафинирования (до 99,99% чистоты) или при помощи субсоединений (до 99,9995% чистоты).

Выплавка вторичного алюминия

Вторичный алюминий с необходимыми характеристиками получают путем выплавки алюминиевого лома и отходов в специальных печах с топливным или электрическим способами плавки. Перед плавкой отходы сортируют и подвергают холодной переработке (разделке) для удаления металлических и неметаллических примесей. Затем лом подают в непосредственно в расплав алюминия в ванной печи с принудительным погружением в него для предотвращения окисления. Разливка готового продукта производится в литейные чушки различной формы и другие литые изделия.