Mitä kutsutaan alumiinimalmiksi? Bauksiitti. Kaivostyöstä metallin hankintaan. Johtavat alumiinikaivosmaat. Alumiinin teollinen arvo

Alumiini on mattapintaisella hopeaoksidikalvolla päällystetty metalli, jonka ominaisuudet määräävät sen suosion: pehmeys, keveys, sitkeys, korkea lujuus, korroosionkestävyys, sähkönjohtavuus ja myrkyllisyyden puute. Nykyaikaisissa huipputeknologioissa alumiinin käyttö on saanut johtavan paikan rakenteellisena, monikäyttöisenä materiaalina.

Teollisuuden suurin arvo alumiinin lähteenä on luonnolliset raaka-aineet - bauksiitti, kiven komponentti bauksiitin, aluniitin ja nefeliinin muodossa.

Alumiinioksidia sisältävien malmien lajikkeet

Tunnetaan yli 200 mineraalia, jotka sisältävät alumiinia.

Raaka-ainelähteeksi katsotaan vain sellainen kivi, joka voi täyttää seuraavat vaatimukset:

Luonnollisen bauksiittikiven ominaisuus

Bauksiittien, nefeliinien, aluniittien, saven ja kaoliinien luonnonvarat voivat toimia raaka-aineen lähteenä. Bauksiitit ovat kyllästetyimpiä alumiiniyhdisteillä. Savet ja kaoliinit ovat yleisimpiä kiviä, joissa on merkittävä alumiinioksidipitoisuus. Näiden mineraalien esiintymät ovat maan pinnalla.

Bauksiitti luonnossa on olemassa vain metallin binääriyhdisteen muodossa hapen kanssa. Tämä yhdiste saadaan luonnollisesta vuoresta malmit bauksiitin muodossa, joka koostuu useiden kemiallisten alkuaineiden oksideista: alumiini, kalium, natrium, magnesium, rauta, titaani, pii, fosfori.

Esiintymästä riippuen bauksiitit sisältävät koostumuksessaan 28 - 80 % alumiinioksidia. Tämä on tärkein raaka-aine ainutlaatuisen metallin saamiseksi. Bauksiitin laatu alumiinin raaka-aineena riippuu sen alumiinioksidipitoisuudesta. Tämä määrittelee fyysisen ominaisuuksia bauksiitti:

Bauksiitit, kaoliinit, savet sisältävät koostumuksessaan muiden yhdisteiden epäpuhtauksia, jotka vapautuvat raaka-aineiden käsittelyn aikana eri teollisuudenaloille.

Vain Venäjällä käytetään esiintymiä, joissa on kiviainesta, joissa alumiinioksidipitoisuus on pienempi.

Äskettäin alumiinioksidia alettiin saada nefeliineistä, jotka sisältävät alumiinioksidin lisäksi sellaisten metallien oksideja kuin kalium, natrium, pii ja, ei vähemmän arvokas, alunakivi, aluniitti.

Menetelmät alumiinia sisältävien mineraalien käsittelyyn

Teknologia puhtaan alumiinioksidin saamiseksi alumiinimalmista ei ole muuttunut tämän metallin löytämisen jälkeen. Sen tuotantolaitteistoa parannetaan, mikä mahdollistaa puhtaan alumiinin saamisen. Tärkeimmät tuotantovaiheet puhtaan metallin saamiseksi:

Malmin louhinta kehittyneistä esiintymistä.
Esikäsittely jätekivistä alumiinioksidin pitoisuuden lisäämiseksi on rikastusprosessi.
Puhtaan alumiinioksidin saaminen, alumiinin elektrolyyttinen pelkistys sen oksideista.

Valmistusprosessi päättyy metalliin, jonka pitoisuus on 99,99 %.

Alumiinioksidin uuttaminen ja rikastaminen

Alumiinioksidia tai alumiinioksideja ei ole luonnossa puhtaassa muodossaan. Se uutetaan alumiinimalmeista hydrokemiallisilla menetelmillä.

Alumiinimalmin esiintymät esiintymissä yleensä räjähtää, joka tarjoaa paikan sen louhintaan noin 20 metrin syvyydessä, josta se valitaan ja käynnistetään jatkokäsittelyyn;

Erikoislaitteilla (seulat, luokittimet) malmi murskataan ja lajitellaan hävittäen jätekiviä (rikastushiekka). Tässä alumiinioksidin rikastamisen vaiheessa käytetään pesu- ja seulontamenetelmiä, jotka ovat taloudellisesti edullisinta.
Rikastuslaitoksen pohjalle laskeutunut puhdistettu malmi sekoitetaan autoklaavissa kuumennetun kaustisen soodamassan kanssa.
Seos johdetaan korkean lujan teräsastioiden järjestelmän läpi. Alukset on varustettu höyryvaipalla, joka ylläpitää vaaditun lämpötilan. Höyrynpainetta pidetään tasolla 1,5-3,5 MPa, kunnes alumiiniyhdisteet ovat täysin muuttuneet rikastetusta kivestä natriumaluminaatiksi tulistettuun natriumhydroksidiliuokseen.
Jäähdytyksen jälkeen neste käy läpi suodatusvaiheen, jonka seurauksena kiinteä sakka erottuu ja saadaan ylikyllästetty puhdas aluminaattiliuos. Kun edellisen syklin alumiinihydroksidijäännöksiä lisätään tuloksena olevaan liuokseen, hajoaminen kiihtyy.
Alumiinioksidihydraatin lopulliseen kuivaamiseen käytetään kalsinointimenetelmää.

Puhtaan alumiinin elektrolyyttinen tuotanto

Puhdasta alumiinia saadaan jatkuvalla prosessilla, jossa kalsinoitu alumiini siirtyy elektrolyyttisen pelkistyksen vaiheeseen.

Nykyaikaiset elektrolysaattorit edustavat laitetta, joka koostuu seuraavista osista:

Alumiinin lisäpuhdistus puhdistamalla

Jos elektrolysaattoreista erotettu alumiini ei täytä lopullisia vaatimuksia, se puhdistetaan lisäpuhdistamalla.

Teollisuudessa tämä prosessi suoritetaan erityisessä elektrolyysilaitteessa, joka sisältää kolme nestekerrosta:

Elektrolyysin aikana epäpuhtaudet jäävät anodikerrokseen ja elektrolyyttiin. Puhtaan alumiinin saanto on 95–98 %. Alumiinipitoisten kerrostumien kehittäminen on kansantaloudessa johtavassa asemassa alumiinin ominaisuuksien ansiosta, sillä alumiini on tällä hetkellä toisella sijalla raudan jälkeen nykyaikaisessa teollisuudessa.

Teollisuuden suurin arvo alumiinin lähteenä on luonnolliset raaka-aineet - bauksiitti, kiven komponentti bauksiitin, aluniitin ja nefeliinin muodossa.

Alumiinioksidia sisältävien malmien lajikkeet

Tunnetaan yli 200 mineraalia, jotka sisältävät alumiinia.

Raaka-ainelähteeksi katsotaan vain sellainen kivi, joka voi täyttää seuraavat vaatimukset:

Luonnollisissa raaka-aineissa on oltava korkea alumiinioksidipitoisuus;
Esiintymän on vastattava teollisen kehityksensä taloudellista kannattavuutta.
Kiven tulee sisältää alumiiniraaka-ainetta tunnetuin menetelmin puhtaassa muodossa uutettavassa muodossa.

Luonnollisen bauksiittikiven ominaisuus

Mineraali on piilevä kiderakenne tai amorfisessa tilassa. Monilla mineraaleilla on kiinteytyneitä hydrogeelejä, joiden koostumus on yksinkertainen tai monimutkainen.
Bauksiittien väri eri uuttokohdissa vaihtelee lähes valkoisista punaisiin tummiin väreihin. Siellä on esiintymiä, joiden mineraaliväri on musta.
Alumiinipitoisten mineraalien tiheys riippuu niiden kemiallisesta koostumuksesta ja on noin 3500 kg/m3.
Bauksiitin kemiallinen koostumus ja rakenne määräävät kiinteän aineen ominaisuuksia mineraali. Kovimpien mineraalien kovuus on 6 yksikköä mineralogian mittakaavassa.
Luonnollisena mineraalina bauksiitilla on useita epäpuhtauksia, useimmiten nämä ovat raudan, kalsiumin, magnesiumin, mangaanin oksideja, titaanin epäpuhtauksia ja fosforiyhdisteitä.

Bauksiitit, kaoliinit, savet sisältävät koostumuksessaan muiden yhdisteiden epäpuhtauksia, jotka vapautuvat raaka-aineiden käsittelyn aikana eri teollisuudenaloille.

Vain Venäjällä käytetään esiintymiä, joissa on kiviainesta, joissa alumiinioksidipitoisuus on pienempi.

Menetelmät alumiinia sisältävien mineraalien käsittelyyn

Malmin louhinta kehittyneistä esiintymistä.
Esikäsittely jätekivistä alumiinioksidin pitoisuuden lisäämiseksi on rikastusprosessi.
Puhtaan alumiinioksidin saaminen, alumiinin elektrolyyttinen pelkistys sen oksideista.

Valmistusprosessi päättyy metalliin, jonka pitoisuus on 99,99 %.

Alumiinioksidin uuttaminen ja rikastaminen

Alumiinioksidia tai alumiinioksideja ei ole luonnossa puhtaassa muodossaan. Se uutetaan alumiinimalmeista hydrokemiallisilla menetelmillä.

Alumiinimalmin esiintymät esiintymissä yleensä räjähtää, joka tarjoaa paikan sen louhintaan noin 20 metrin syvyydessä, josta se valitaan ja käynnistetään jatkokäsittelyyn;

Erikoislaitteilla (seulat, luokittimet) malmi murskataan ja lajitellaan hävittäen jätekiviä (rikastushiekka). Tässä alumiinioksidin rikastamisen vaiheessa käytetään pesu- ja seulontamenetelmiä, jotka ovat taloudellisesti edullisinta.
Rikastuslaitoksen pohjalle laskeutunut puhdistettu malmi sekoitetaan autoklaavissa kuumennetun kaustisen soodamassan kanssa.
Seos johdetaan korkean lujan teräsastioiden järjestelmän läpi. Alukset on varustettu höyryvaipalla, joka ylläpitää vaaditun lämpötilan. Höyrynpainetta pidetään tasolla 1,5-3,5 MPa, kunnes alumiiniyhdisteet ovat täysin muuttuneet rikastetusta kivestä natriumaluminaatiksi tulistettuun natriumhydroksidiliuokseen.
Jäähdytyksen jälkeen neste käy läpi suodatusvaiheen, jonka seurauksena kiinteä sakka erottuu ja saadaan ylikyllästetty puhdas aluminaattiliuos. Kun edellisen syklin alumiinihydroksidijäännöksiä lisätään tuloksena olevaan liuokseen, hajoaminen kiihtyy.
Alumiinioksidihydraatin lopulliseen kuivaamiseen käytetään kalsinointimenetelmää.

Puhtaan alumiinin elektrolyyttinen tuotanto

Puhdasta alumiinia saadaan jatkuvalla prosessilla, jossa kalsinoitu alumiini siirtyy elektrolyyttisen pelkistyksen vaiheeseen.

Nykyaikaiset elektrolysaattorit edustavat laitetta, joka koostuu seuraavista osista:

Valmistettu teräskuoresta, joka on vuorattu hiililohkoilla ja -levyillä. Käytön aikana kylvyn rungon pinnalle muodostuu tiheä kalvo jähmettyneestä elektrolyytistä, joka suojaa vuorausta elektrolyyttisulan aiheuttamalta tuhoutumiselta.
Altaan pohjassa oleva 10–20 cm paksu sula alumiinikerros toimii katodina tässä kokoonpanossa.
Virta syötetään alumiinisulaan hiililohkojen ja upotettujen terästankojen kautta.
Anodit, jotka on ripustettu rautarunkoon terästapeilla, on varustettu nostomekanismiin yhdistetyillä tangoilla. Kun se palaa, anodi uppoaa alas ja sauvoja käytetään elementtinä virransyöttöön.
Työpajoissa elektrolysaattorit asennetaan peräkkäin useisiin riveihin (kaksi tai neljä riviä).

Alumiinin lisäpuhdistus puhdistamalla

Jos elektrolysaattoreista erotettu alumiini ei täytä lopullisia vaatimuksia, se puhdistetaan lisäpuhdistamalla.

Teollisuudessa tämä prosessi suoritetaan erityisessä elektrolyysilaitteessa, joka sisältää kolme nestekerrosta:

Pohja - jalostettava alumiini lisäämällä noin 35 % kuparia, toimii anodina. Mukana on kuparia, joka tekee alumiinikerroksen raskaammaksi, kupari ei liukene anodilejeeringiin, sen tiheyden tulisi ylittää 3000 kg/m3.
Keskikerros on bariumin, kalsiumin ja alumiinin fluoridien ja kloridien seos, jonka sulamispiste on noin 730 °C.
Ylempi kerros - puhdasta jalostettua alumiinia sula, joka liukenee anodikerrokseen ja nousee ylös. Se toimii katodina tässä piirissä. Virta syötetään grafiittielektrodilla.

Nykyaikaisessa teollisuudessa alumiinimalmi on kysytyin raaka-aine. Tieteen ja tekniikan nopea kehitys on laajentanut sen sovellusaluetta. Mikä on alumiinimalmi ja missä sitä louhitaan, kuvataan tässä artikkelissa.

Alumiinin teollinen arvo

Alumiinia pidetään yleisimpänä metallina. Maankuoren kerrostumien lukumäärällä se on kolmannella sijalla. Alumiini tunnetaan kaikille myös kevytmetallien jaksollisena elementtinä.

Alumiinimalmi on luonnollinen raaka-aine, josta tämä metalli saadaan. Sitä louhitaan pääasiassa bauksiiteista, jotka sisältävät suurimman määrän alumiinioksideja (alumiinioksidia) - 28 - 80%. Alumiinituotannon raaka-aineina käytetään myös muita kiviä - aluniittia, nefeliiniä ja nefeliiniapatiittia, mutta ne ovat huonolaatuisempia ja sisältävät paljon vähemmän alumiinioksidia.

Ei-rautametallurgiassa alumiinilla on ensimmäinen paikka. Tosiasia on, että ominaisuuksiensa vuoksi sitä käytetään monilla teollisuudenaloilla. Joten tätä metallia käytetään kuljetustekniikassa, pakkaustuotannossa, rakentamisessa, erilaisten kulutustavaroiden valmistukseen. Alumiinia käytetään laajalti myös sähkötekniikassa.

Ymmärtääksemme alumiinin merkityksen ihmiskunnalle riittää, kun tarkastellaan lähemmin päivittäin käyttämiämme kodin esineitä. Monet taloustavarat on valmistettu alumiinista: nämä ovat sähkölaitteiden osia (jääkaappi, pesukone jne.), astioita, urheiluvälineitä, matkamuistoja, sisustuselementtejä. Alumiinia käytetään usein erilaisten säiliöiden ja pakkausten valmistukseen. Esimerkiksi tölkit tai kertakäyttöiset folioastiat.

Alumiinimalmityypit

Alumiinia löytyy yli 250 mineraalista. Näistä teollisuudelle arvokkaimmat ovat bauksiitti, nefeliini ja aluniitti. Tarkastellaanpa niitä tarkemmin.

bauksiittimalmi

Alumiinia ei esiinny luonnossa sen puhtaassa muodossa. Sitä saadaan pääasiassa alumiinimalmista - bauksiitista. Se on mineraali, joka koostuu enimmäkseen alumiinihydroksideista sekä raudan ja piin oksideista. Korkean alumiinioksidipitoisuuden (40 - 60 %) vuoksi bauksiittia käytetään raaka-aineena alumiinin valmistuksessa.

Alumiinimalmin fysikaaliset ominaisuudet:

läpinäkymätön mineraali, jonka väri on punainen ja harmaa, eri sävyjä;
kestävimpien näytteiden kovuus on 6 mineralogisella asteikolla;
bauksiittien tiheys vaihtelee kemiallisesta koostumuksesta riippuen 2900-3500 kg/m³.

Bauksiittimalmiesiintymät ovat keskittyneet maan päiväntasaajalle ja trooppiselle vyöhykkeelle. Muinaisempia esiintymiä sijaitsee Venäjän alueella.

Kuinka bauksiittialumiinimalmi muodostuu

Bauksiitit muodostuvatatista, böhmiitistä ja diasporista, trihydraattihydraatista - hydrargilliitistä ja mukana olevista mineraaleista hydroksidista ja rautaoksidista.

Luontoa muodostavien alkuaineiden koostumuksesta riippuen bauksiittimalmeja on kolme ryhmää:

Monohydraattibauksiitit - sisältävät alumiinioksidia yksivesimuodossa.
Trihydraatti - tällaiset mineraalit koostuvat alumiinioksidista kolmen veden muodossa.
Sekoitettu - tähän ryhmään kuuluvat edelliset alumiinimalmit yhdistelmänä.

Raaka-ainesaostumia muodostuu happamien, emäksisten ja joskus emäksisten kivien rapautumisesta tai suuren alumiinioksidimäärän asteittaisesta laskeutumisesta meren ja järven pohjalle.

Aluniittimalmit

Tämän tyyppiset kerrostumat sisältävät jopa 40 % alumiinioksidia. Aluniittimalmia muodostuu vesistössä ja rannikkoalueilla voimakkaan hydrotermisen ja vulkaanisen toiminnan olosuhteissa. Esimerkki tällaisista esiintymistä on Zaglinskoe-järvi Vähä-Kaukasuksella.

Rotu on huokoinen. Se koostuu pääasiassa kaoliniteista ja hydromicoista. Teollisesti kiinnostavia ovat malmit, joiden aluniittipitoisuus on yli 50 %.

Nefeliini

Se on magmaista alkuperää oleva alumiinimalmi. Se on täyskiteinen alkalinen kivi. Käsittelyn koostumuksesta ja teknologisista ominaisuuksista riippuen erotetaan useita nefeliinimalmin lajikkeita:

ensimmäinen luokka - 60–90% nefeliiniä; se sisältää yli 25 % alumiinioksidia; käsittely suoritetaan sintraamalla;
toinen luokka - 40-60% nefeliiniä, alumiinioksidin määrä on hieman pienempi - 22-25%; rikastus vaaditaan käsittelyn aikana;
Kolmas luokka on nefeliinimineraalit, joilla ei ole teollista arvoa.

Maailmanlaajuinen alumiinimalmien tuotanto

Ensimmäistä kertaa alumiinimalmia louhittiin 1800-luvun alkupuolella Kaakkois-Ranskassa lähellä Boxin kaupunkia. Tästä tulee nimi bauksiitti. Aluksi tämä teollisuudenala kehittyi hitaasti. Mutta kun ihmiskunta ymmärsi, millainen alumiinimalmi on hyödyllinen tuotannossa, alumiinin laajuus on laajentunut merkittävästi. Monet maat ovat alkaneet etsiä talletuksia alueellaan. Siten alumiinimalmien maailmantuotanto alkoi vähitellen kasvaa. Luvut vahvistavat tämän tosiasian. Joten jos vuonna 1913 louhitun malmin maailmanlaajuinen määrä oli 540 tuhatta tonnia, vuonna 2014 se oli yli 180 miljoonaa tonnia.

Myös alumiinimalmia tuottavien maiden määrä kasvoi vähitellen. Nykyään niitä on noin 30. Mutta viimeisen 100 vuoden aikana johtavat maat ja alueet ovat muuttuneet jatkuvasti. Joten 1900-luvun alussa Pohjois-Amerikka ja Länsi-Eurooppa olivat maailman johtajia alumiinimalmin louhinnassa ja sen tuotannossa. Näiden kahden alueen osuus maailman tuotannosta oli noin 98 prosenttia. Muutama vuosikymmen myöhemmin alumiiniteollisuuden määrällisissä indikaattoreissa Itä-Euroopan, Latinalaisen Amerikan ja Neuvostoliiton maat nousivat johtajiksi. Ja jo 1950- ja 1960-luvuilla Latinalaisesta Amerikasta tuli tuotannon johtaja. Ja 1980-1990-luvuilla. Australian ja Afrikan alumiiniteollisuudessa tapahtui nopea läpimurto. Nykyisessä globaalissa trendissä tärkeimmät alumiinin louhintamaat ovat Australia, Brasilia, Kiina, Guinea, Jamaika, Intia, Venäjä, Suriname, Venezuela ja Kreikka.

Malmiesiintymät Venäjällä

Alumiinimalmien tuotannossa Venäjä on maailmanlistalla seitsemäntenä. Vaikka Venäjän alumiinimalmiesiintymät tarjoavat maalle suuria määriä metallia, se ei riitä täyttämään teollisuuden toimituksia. Siksi valtion on pakko ostaa bauksiittia muista maista.

Yhteensä 50 malmiesiintymää sijaitsee Venäjän alueella. Tämä luku sisältää sekä paikat, joissa mineraalia louhitaan, että esiintymät, joita ei ole vielä kehitetty.

Suurin osa malmivarannoista sijaitsee maan Euroopan osassa. Täällä ne sijaitsevat Sverdlovskin, Arkangelin, Belgorodin alueilla, Komin tasavallassa. Kaikilla näillä alueilla on 70 % maan kaikista tutkituista malmivarannoista.

Venäjällä alumiinimalmeja louhitaan edelleen vanhoissa bauksiittiesiintymissä. Näihin alueisiin kuuluu Radynskoje-kenttä Leningradin alueella. Lisäksi Venäjällä on raaka-ainepulan vuoksi käytössä muita alumiinimalmeja, joiden esiintymät ovat huonolaatuisimpia. Mutta ne sopivat edelleen teollisiin tarkoituksiin. Joten Venäjällä louhitaan suuria määriä nefeliinimalmeja, mikä mahdollistaa myös alumiinin saamisen.

Maan eteläosassa sijaitseva ranskalainen Les Baux-de-Provence -kaupunki tuli tunnetuksi antamalla nimen bauksiitille. Siellä kaivosinsinööri Pierre Berthier löysi siellä vuonna 1821 tuntemattomia malmiesiintymiä. Kesti vielä 40 vuotta tutkimusta ja testausta löytää uuden rodun mahdollisuudet ja tunnustaa se lupaavaksi alumiinin teollisessa tuotannossa, joka noina vuosina ylitti kullan hinnan.

Ominaisuudet ja alkuperä

Bauksiitti on primaarinen alumiinimalmi. Käytännössä kaikki maailman koskaan valmistama alumiini on muunnettu niistä. Tämä kivi on komposiittiraaka-aine, jolla on monimutkainen ja heterogeeninen rakenne.

Pääkomponentteina se sisältää alumiinioksideja ja -hydroksideja. Rautaoksidit toimivat myös malmia muodostavina mineraaleina. Ja useimmiten löydettyjen epäpuhtauksien joukossa:

pii (edustaa kvartsia, kaoliniittia ja opaalia);
titaani (rutiilina);
kalsium- ja magnesiumyhdisteet;
harvinaisten maametallien elementit;
kiille;
pieninä määrinä galliumia, kromia, vanadiinia, zirkoniumia, niobiumia, fosforia, kaliumia, natriumia ja pyriittiä.

Alkuperänsä mukaan bauksiitit ovat lateriittisia ja karstia (sedimenttisiä). Ensimmäiset, korkealaatuiset, muodostuivat kostean tropiikin ilmastossa silikaattikivien syvän kemiallisen muutoksen (ns. laterisaation) seurauksena. Jälkimmäiset ovat huonolaatuisempia, ne ovat sään, siirtymisen ja savikerrosten uusiin paikkoihin laskeutumisen tuotteita.

Bauksiitit vaihtelevat:

Fyysinen kunto (kivinen, maanläheinen, huokoinen, löysä, savimainen).
Rakenne (fragmenttien ja herneiden muodossa).
Tekstuuriominaisuudet (homogeeninen tai kerroksittainen koostumus).
Tiheys (vaihtelee 1800 - 3200 kg/m³).

Kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet

Bauksiittien kemialliset ominaisuudet liittyvät laajasti materiaalin vaihtelevaan koostumukseen. Louhittujen mineraalien laatu määräytyy kuitenkin ensisijaisesti alumiinioksidin ja piidioksidin pitoisuuden suhteen. Mitä suurempi määrä ensimmäistä ja vähemmän toista, sitä suurempi on teollinen arvo. Kaivosinsinöörit pitävät tärkeänä kemiallisena ominaisuutena ns. "avaamista" eli sitä, kuinka helppoa alumiinioksidien irrottaminen malmimateriaalista on.

Huolimatta siitä, että bauksiiteilla ei ole jatkuvaa koostumusta, niiden fysikaaliset ominaisuudet vähenevät seuraaviin indikaattoreihin:

1	Väri	ruskea, oranssi, tiili, vaaleanpunainen, punainen; harvemmin harmaa, keltainen, valkoinen ja musta
2	suonet	yleensä valkoisia, mutta joskus ne voivat tahrata rautaepäpuhtauksia
3	Paistaa	Tylsää ja maanläheistä
4	Läpinäkyvyys	Läpinäkymätön
5	Tietty painovoima	2-2,5 kg/cm³
6	Kovuus	1-3 Mohsin mineralogisella asteikolla (vertailun vuoksi, timantilla on 10). Tämän pehmeyden vuoksi bauksiitti muistuttaa savea. Mutta toisin kuin jälkimmäinen, kun vettä lisätään, ne eivät muodosta homogeenista muovimassaa.

Mielenkiintoista on, että fyysisellä tilalla ei ole mitään tekemistä bauksiitin hyödyllisyyden ja arvon kanssa. Tämä johtuu siitä, että ne jalostetaan toiseksi materiaaliksi, jonka ominaisuudet eroavat merkittävästi alkuperäisestä kivestä.

Maailman varastot ja tuotanto

Huolimatta siitä, että alumiinin kysyntä kasvaa jatkuvasti, sen primäärimalmivarat riittävät täyttämään tämän tarpeen vielä useiden vuosisatojen, mutta vähintään 100 vuoden tuotannon ajaksi.

US Geological Survey julkaisi tiedon, jonka mukaan maailman bauksiittivarat ovat 55-75 miljardia tonnia. Lisäksi suurin osa heistä on keskittynyt Afrikkaan (32 %). Oseanian osuus on 23 %, Karibian ja Etelä-Amerikan 21 %, Aasian mantereen 18 % ja muiden alueiden 6 %.

Alumiinin hyödyntämisprosessin käyttöönotto herättää myös optimismia, mikä hidastaa primaarialumiinimalmin luonnonvarantojen ehtymistä (ja samalla säästää sähkönkulutusta).

Kymmenen suurinta bauksiittilouhintamaata, joita edustaa sama US Geological Survey, näytti tältä vuonna 2016.

1	Australia	82 000
2	Kiina	65 000
3	Brasilia	34 500
4	Intia	25 000
5	Guinea	19 700
6	Jamaika	8 500
7	Venäjä	5 400
8	Kazakstan	4 600
9	Saudi-Arabia	4 000
10	Kreikka	1 800

Vietnam on erittäin lupaava, vuoden 2016 lopussa 1 500 tuhatta tonnia. Mutta Malesia, joka oli kolmas vuonna 2015, on vähentänyt jyrkästi bauksiitin kehitystä tiukkojen ympäristölakien odotusten vuoksi ja on tänään 15. sijalla maailmanlistalla.

Bauksiitteja louhitaan pääsääntöisesti avolouhoksissa. Työtason saamiseksi malmikerros räjäytetään 20 cm:n syvyyteen ja valitaan sitten. Mineraalin palaset murskataan ja lajitellaan: jätekivi (ns. "jätteet") huuhtoutuu pois pesuveden virtauksen vaikutuksesta ja tiivistyslaitoksen pohjalle jää tiheitä malmin sirpaleita.

Venäjän vanhimmat bauksiittiesiintymät juontavat juurensa prekambriajalta. Ne sijaitsevat Itä-Sayansissa (Boksonin esiintymä). Nuorempaa alumiinimalmia, Keski- ja Ylä-Devonista, löytyy Pohjois- ja Etelä-Uralilta, Arkangelin, Leningradin ja Belgorodin alueilta.

Teollinen sovellus

Louhitut bauksiitit jaetaan myöhemmän kaupallisen käytön mukaan metallurgisiin, hioma-aineisiin, kemiallisiin, sementteihin, tulenkesteisiin jne.

Niiden pääasiallinen käyttö, joka muodostaa 85 % maailman kehityksestä, on toimia raaka-aineena alumiinioksidin (alumiinioksidin) valmistuksessa.

Teknologinen ketju näyttää tältä: bauksiittia kuumennetaan kaustisella soodalla, sitten suodatetaan, kiinteä jäännös saostetaan ja se kalsinoidaan. Tämä tuote on vedetöntä alumiinioksidia, joka on toiseksi viimeinen muunnos alumiinin tuotantosyklissä.

Sen jälkeen jää vielä upottaa se sulan luonnollisen tai synteettisen kryoliitin kylpyyn ja eristää itse metalli elektrolyyttisen pelkistyksen avulla.

Ensimmäinen, joka löysi tämän tekniikan vuonna 1860, oli ranskalainen kemisti Henri Saint-Clair Deville. Se korvasi kalliin prosessin, jossa alumiinia valmistettiin tyhjiössä kaliumista ja natriumista.

Bauksiitin seuraava tärkeä käyttökohde on hioma-aineena.

Jos alumiinioksidia kalsinoidaan, tuloksena on synteettinen korundi, erittäin kova materiaali, jonka kerroin on 9 Mohsin asteikolla. Se murskataan, erotetaan ja lisätään edelleen hiekkapaperin ja erilaisten kiillotusjauheiden ja suspensioiden koostumukseen.

Sintrattu, jauhettu ja pyöreiksi rakeiksi sulatettu bauksiitti on myös erinomainen hiekkapuhallushioma. Se sopii erinomaisesti pintakäsittelyyn ja vähentää pallomaisen muotonsa ansiosta hiekkapuhalluslaitteiden kulumista.

Toinen bauksiitin tärkeä tarkoitus on osallistua tukiaineena (materiaalina, joka ei salli erityisesti syntyneiden vikojen sulkeutumista) öljyntuotantoprosessiin hydraulisella murtamisella. Tässä tapauksessa käsitellyt bauksiittikivihiukkaset kestävät hydraulista painetta ja antavat rakojen pysyä auki niin kauan kuin on tarpeen öljyn vapautumiseksi.

Bauksiitit ovat myös välttämättömiä tulenkestävien tuotteiden luomisessa. Poltettu alumiinioksidi kestää lämpötiloja jopa 1780 C. Tätä ominaisuutta käytetään sekä tiilien ja betonin valmistukseen että metallurgisen teollisuuden laitteiden, erikoislasien ja jopa tulenkestävän vaatetuksen luomiseen.

Johtopäätös

Kemistit ja teknikot etsivät jatkuvasti bauksiitille sopivia korvikkeita, jotka eivät olisi ominaisuuksiltaan huonompia. Tutkimukset ovat mahdollistaneet sen, että savimateriaaleja, voimalaitosten tuhkaa ja öljyliuskea voidaan käyttää alumiinioksidin valmistukseen.

Koko teknologisen ketjun hinta on kuitenkin monta kertaa korkeampi. Piikarbidi toimi hyvin hankaavana aineena ja synteettinen mulliitti tulenkestävänä aineena. Tiedemiehet toivovat, että ennen kuin bauksiitin luonnonvarat loppuvat kokonaan, vastaava korvaaja löydetään.

Alumiinia sisältäviä mineraaleja ja kiviä on suuri määrä, mutta vain harvoista niistä voidaan valmistaa metallista alumiinia. Bauksiitti on eniten käytetty alumiiniraaka-aine. , Lisäksi ensin uutetaan malmeista välituote, alumiinioksidi (Al 2 0 3), ja sitten metallista alumiinia saadaan alumiinioksidista elektrolyyttisesti. Mahdollisimman pian. käytetään nefeliini-syeniittiä (katso Nefeliini-syeniitti) , sekä nefeliini-apatiittikivet, jotka toimivat samanaikaisesti fosfaattien lähteenä. Aluniittikivet voivat toimia mineraaliraaka-aineena alumiinin valmistuksessa (katso Aluniitti) , leusiittilaavaa (mineraalileusiitti), labradoriittia, anortosiittia , runsaasti alumiinioksidia sisältävät savet ja kaoliinit, kyaniitti, sillimaniitti ja andalusiittiliuskeet.

Kapitalistisissa ja kehitysmaissa alumiinin valmistukseen käytetään käytännössä vain bauksiitteja. Neuvostoliitossa bauksiitin lisäksi nefeliini-syeniitti- ja nefeliini-apatiittikivet ovat saavuttaneet suuren käytännön merkityksen.

Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja. - M.: Neuvostoliiton tietosanakirja. 1969-1978 .

alumiinimonopolit
Alumiiniseokset

Katso, mitä "alumiinimalmi" on muissa sanakirjoissa:

alumiinimalmit- (a. alumiinimalmit; n. Aluminiumerze, Aluerze; f. minerais d aluminium; and. minerales de aluminio) luonnolliset mineraalimuodostelmat, jotka sisältävät alumiinia sellaisina yhdisteinä ja pitoisuuksina, joissa ne ovat teollisia. tekniseen käyttöön...... Geologinen tietosanakirja

ALUMIINIMALMIT- kivet, alumiinituotannon raaka-aineet. Enimmäkseen bauksiitit; alumiinimalmeja ovat myös nefeliinisyeniitit, aluniitti, nefeliiniapatiittikivet jne. Suuri tietosanakirja

alumiinimalmit- kivet, alumiinituotannon raaka-aineet. Enimmäkseen bauksiitit; alumiinimalmeja ovat myös nefeliinisyeniitit, aluniitti, nefeliiniapatiittikivet jne. * * * ALUMIINIMALMIT ALUMIINIMALMIT, kivet, raaka-aineet ... ... tietosanakirja

alumiinimalmit- malmit, jotka sisältävät AI sellaisina yhdisteinä ja pitoisuuksina, joissa niiden teollinen käyttö on teknisesti mahdollista ja taloudellisesti mahdollista. Al-raaka-aineina yleisimmät ovat bauksiitti, aluniitti ja ... ...

ALUMIINIMALMIT- Torvi. kivet, alumiinituotannon raaka-aineet. Pääasiassa bauksiitti; A. r. sisältää myös nefeliinisyeniittien, aluniittien, nefeliiniapatiittikivien jne. Luonnontiede. tietosanakirja

rautametallimalmit- malmit, jotka ovat ChM:n raaka-ainepohja; mukaan lukien Fe-, Mn- ja Cr-malmit (katso rautamalmit, mangaanimalmit ja kromimalmit); Katso myös: Malmit myyntikelpoiset malmit sideriittimalmit… Ensyklopedinen metallurgian sanakirja

ei-rautametallimalmit- CM:n raaka-aineina olevat malmit, mukaan lukien laaja ryhmä Al-, polymetalli- (sisältää Pb-, Zn- ja muita metalleja), Cu-, Ni-, Co-, Sn-, W-, Mo-, Ti-malmeja. Ei-rautametallimalmien erityispiirre on niiden monimutkaisuus ... ... Ensyklopedinen metallurgian sanakirja

harvinaisten maametallien malmit- luonnolliset mineraalimuodostelmat, jotka sisältävät REM:ää omien mineraalien muodossa tai joidenkin muiden mineraalien isomorfisia epäpuhtauksia. Izv > 70 omaa REE-mineraalia ja noin 280 mineraalia, joihin REM sisältyy… Ensyklopedinen metallurgian sanakirja

harvinaisten metallien malmit- luonnonmuodostelmia, jotka sisältävät RE itsenäisten mineraalien tai isomorfisten epäpuhtauksien muodossa muissa malmi- ja suonimineraaleissa riittävässä määrin niiden kustannustehokkaaseen teolliseen louhintaan. RE katsotaan ...... Ensyklopedinen metallurgian sanakirja

radioaktiivisten metallien malmit- luonnolliset mineraalimuodostelmat, jotka sisältävät radioaktiivisia metalleja (U, Th jne.) sellaisina yhdisteinä ja pitoisuuksina, joissa niiden uuttaminen on teknisesti mahdollista ja taloudellisesti mahdollista. Teollinen arvo ... ... Ensyklopedinen metallurgian sanakirja

Alumiinimalmilla on erityinen paikka nykyaikaisessa teollisuudessa. Tiettyjen fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien vuoksi alumiinia käytetään monilla ihmisen toiminnan aloilla. Autoteollisuus, koneenrakennus, rakentaminen, monien kulutustavaroiden ja kodinkoneiden valmistus ei ole enää mahdollista ilman tämän tyyppisen värimetallin käyttöä. Alumiinin louhinta on monimutkaisin ja työvoimavaltaisin prosessi.

Alumiinimalmin ominaisuudet

Malmi on luonnollinen mineraalimuodostelma, joka sisältää tietyn metallin tai mineraalin. Luonnossa ei käytännössä ole puhdasta alumiinia, joten se louhitaan alumiinimalmista. Maankuoressa sen pitoisuus on noin 9%. Nykyään mineraaliyhdisteitä, mukaan lukien alumiini, on noin 250 lajiketta, mutta kaikki eivät ole hyödyllisiä jalostuksessa. Seuraavia malmityyppejä pidetään alumiiniteollisuuden arvokkaimpina:

bauksiitti;
aluniitti;
nefeliini.

bauksiitti käytetään useimmiten raaka-aineena metallin louhintaan, koska se sisältää jopa 60 % alumiinioksideja. Toinen koostumus sisältää piin ja raudan oksideja, kvartsia, magnesiumia, natriumia ja muita kemiallisia alkuaineita ja yhdisteitä. Koostumuksesta riippuen bauksiiteilla on erilaisia tiheyksiä. Kiven väri on pääosin punainen tai harmaa. Yhden tonnin alumiinin valmistukseen tarvitaan 4,5 tonnia bauksiittia.

Aluniitti Malmi ei ole kaukana bauksiittista, sillä se sisältää jopa 40 % alumiinioksidia - alumiinin päätoimittajaa. Sen rakenne on huokoinen ja siinä on paljon epäpuhtauksia. Alumiinin louhinta on kannattavaa vain, kun aluniittien kokonaismäärä on yhtä suuri kuin lisäaineiden kokonaismäärä.

Se on magmaista alkuperää olevaa emäksistä kiviä. Alumiinioksidipitoisuuden mukaan ne ovat kolmannella sijalla. Ensimmäisestä nefeliinimalmista lähtien on mahdollista käsitellä 25 % tai enemmän alumiinioksidia. Toisesta luokasta - jopa 25%, mutta vähintään 22%. Kaikilla tätä arvoa pienempiä alumiinioksideja sisältävillä mineraaliyhdisteillä ei ole teollista arvoa.

Alumiinin louhintamenetelmät

Alumiini on suhteellisen nuori metalli, jota louhittiin ensimmäisen kerran hieman yli sata vuotta sitten. Koko ajan alumiinin louhintatekniikkaa on parannettu jatkuvasti ottaen huomioon kaikki kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet.

Metallin saaminen on mahdollista vain alumiinioksidista, jonka muodostamiseksi malmi murskataan jauhemaiseen tilaan ja kuumennetaan höyryllä. Tällä tavalla on mahdollista päästä eroon suurimmasta osasta piistä ja jättää optimaalinen raaka-aine myöhempään sulatukseen.

Alumiinimalmin louhinta suoritetaan avoimella tavalla, jos esiintymissyvyys on pieni. Bauksiitit ja nefeliinit leikataan tiheän rakenteensa vuoksi yleensä pintakaivoskoneella jyrsintämenetelmällä. Aluniitit kuuluvat useisiin irtonaisiin kiviin, joten louhoskaivinkone on optimaalinen sen poistamiseen. Jälkimmäinen lastaa kiven välittömästi kippiautoihin jatkokuljetusta varten.

Ensisijaisten raaka-aineiden louhinnan jälkeen seuraa useita pakollisia kiviaineksen käsittelyvaiheita alumiinioksidin saamiseksi:

Kuljetus esityöpajaan, jossa kivi murskataan murskaimilla noin 110 mm murskaan.
Valmistettu raaka-aine yhdessä lisäkomponenttien kanssa lähetetään jatkokäsittelyyn.
Kivi sintrataan uuneissa. Tarvittaessa alumiinimalmia liuotetaan. Näin saadaan nestemäinen aluminaattiliuos.
Seuraava vaihe on hajoaminen. Tämän seurauksena muodostuu aluminaattimassa, joka lähetetään nesteen erotukseen ja haihduttamiseen.
Ylimääräisten alkalien puhdistus ja uunikalsinointi.

Tuloksena saadaan kuivaa alumiinioksidia, joka on valmis alumiinin tuotantoon. Viimeinen vaihe on hydrolyysikäsittely. Edellä kuvatun menetelmän lisäksi alumiinia louhitaan myös kaivosmenetelmällä. Joten kallio leikataan pois maan kerroksista.

Alumiinin louhintapaikat Venäjällä

Alumiinimalmin tuotannon maailmanlistalla Venäjä on seitsemänneksi. Alueelta on tutkittu noin 50 esiintymää, joiden joukossa on vielä kehittymättömiä esiintymiä. Rikkaimmat malmivarat ovat keskittyneet Leningradin alueelle ja Uralille, missä toimii yksi syvimmistä "alumiinikaivoksista". Jälkimmäisen syvyys on 1550 metriä.

Huolimatta laajasti kehittyneestä ei-rautametallien metallurgiasta ja erityisesti alumiinin tuotannosta, saatu määrä ei riitä toimittamaan koko maan teollisuutta. Siksi Venäjä joutuu tuomaan alumiinioksidia muista maista. Tämä tarve johtuu myös malmin huonommasta laadusta. Yksi Uralin kannattavimmista esiintymistä tuottaa bauksiittia, jonka alumiinioksidipitoisuus on 50 %. Italiassa louhitaan kiveä, joka sisältää 64 % alumiinioksideja.

Noin 80 % Venäjän alumiinimalmin kokonaismassasta louhitaan suljetulla menetelmällä kaivoksissa. Melko paljon esiintymiä sijaitsee Belgorodin, Arkangelin, Sverdlovskin alueilla sekä Komin tasavallassa. Bauksiitin lisäksi louhitaan myös nefeliinimalmeja. Tämän tyyppisen metallituotannon kannattavuus on heikompi, mutta silti tulos kompensoi osittain maan raaka-ainepulaa.

Alumiiniteollisuudessa erityinen paikka on metallin valmistuksessa uusioraaka-aineista. Tämä menetelmä säästää merkittävästi energiaa ja malmivaroja sekä vähentää ympäristölle aiheutuvia haittoja. Tässä Venäjä on jonkin verran muita maita jäljessä, mutta useimpien kotimaisten yritysten suorituskyky paranee selvästi joka vuosi.

Maailmanlaajuinen alumiinimalmien tuotanto

Viimeisen sadan vuoden aikana alumiinimalmin louhintataso on noussut uskomattomille tasoille. Jos vuonna 1913 maailmanlaajuinen kiven määrä oli noin 550 tuhatta tonnia, niin nykyään tämä luku ylittää 190 miljoonaa tonnia. Noin 30 maata harjoittaa nyt alumiinimalmin louhintaa. Johtava asema on Guinealla (Länsi-Afrikka), jossa monet talletukset ovat keskittyneet 28 %:n varannoilla maailman osuudesta.

Suoran malmin louhinnan osalta Kiinan pitäisi olla ensimmäisellä sijalla. Siten "laskevan auringon" maa tuottaa yli 80 miljoonaa tonnia raaka-aineita vuodessa. Viisi parasta näyttää tältä:

Kiina- 86 miljoonaa tonnia;
Australia- 82 miljoonaa tonnia;
Brasilia- 31 miljoonaa tonnia;
Guinea- 20 miljoonaa tonnia;
Intia- 15 miljoonaa tonnia.

Jamaika seuraa 9,7 miljoonan tonnin luvulla ja lopuksi Venäjä, jonka alumiinimalmin kokonaistuotantomäärä on 6-7 miljoonaa tonnia. Alumiiniteollisuuden johtajat ovat muuttuneet vuosien saatossa.

Ensimmäistä kertaa malmi louhittiin Ranskassa Boxin kaupungissa, minkä vuoksi yleisintä malmityyppiä kutsutaan bauksiittiksi. Pian Länsi-Eurooppa ja Pohjois-Amerikka voisivat ylpeillä parhaalla suorituskyvyllä. Puoli vuosisataa myöhemmin Latinalaisesta Amerikasta tuli kiistaton johtaja. Nyt Afrikka, Australia, Kiina ja muut kehittyneet maat ovat tulleet esiin.

Ei-rautametallit ovat olennainen osa nykyaikaista teollisuutta. Ilman niitä monien toimialojen kehitys ei olisi ollut mahdollista. Alumiinia pidetään kevyenä, vahvana ja toimivana metallina nykyajan keskeisenä rakennemateriaalina.

Ja joitain muita elementtejä. Kaikkia näitä alkuaineita ei kuitenkaan tällä hetkellä louhia alumiinimalmeista ja käytetä kansantalouden tarpeisiin.

Apatiitti-nefeliinikiveä käytetään eniten, josta saadaan lannoitteita, alumiinioksidia, soodaa, potaskaa ja joitain muita tuotteita; kaatopaikkoja ei juuri ole.

Kun bauksiittia käsitellään Bayer-prosessilla tai sintraamalla, kaatopaikalle jää vielä paljon punamutaa, jonka järkevä käyttö ansaitsee paljon huomiota.

Aikaisemmin sanottiin, että yhden tonnin alumiinin saamiseksi on käytettävä paljon sähköä, mikä on viidennes alumiinin hinnasta. Taulukossa. 55 esittää laskelman 1 tonnin alumiinista. Taulukon tiedoista seuraa, että tärkeimmät kustannustekijät ovat raaka-aineet ja perusmateriaalit, joista alumiinioksidin osuus on lähes puolet. Siksi alumiinin kustannusten alentamisen tulisi ensisijaisesti mennä alumiinioksidin tuotannon kustannusten alenemisen suuntaan.

Teoriassa 1,89 tonnia alumiinioksidia on käytettävä 1 tonniin alumiinia. Tämän arvon ylittäminen todellisella virtausnopeudella on seurausta pääasiassa sumutuksen aiheuttamista häviöistä. Näitä häviöitä voidaan vähentää 0,5-0,6 % automatisoimalla alumiinioksidin lataaminen kylpyihin. Kustannusten vähentäminenalumiinioksidi voidaan saavuttaa vähentämällä häviöitä sen kaikissa tuotantovaiheissa, erityisesti jätelieteessä, aluminaattiliuosten kuljetuksen aikana sekä alumiinioksidin kalsinoinnin aikana; johtuen säästöistä, jotka saadaan paremmasta poistohöyryn käytöstä (itsehaihduttajista) ja hukkalämmön täysimääräisestä käytöstä. Tämä on erityisen tärkeää autoklaaviprosessissa, jossa höyrykustannukset ovat merkittäviä.

Jatkuvan liuottamisen ja linkouksen käyttöönotto; edistyneet alumiinioksidin jalostamot mahdollistivat monien toimintojen automatisoinnin, mikä auttoi vähentämään höyryn ja sähkön kulutusta, lisäämään työn tuottavuutta ja alentamaan alumiinin kustannuksia. Tähän suuntaan voidaan kuitenkin tehdä paljon enemmän. Luopumatta korkealaatuisten bauksiittien lisäetsinnöistä, joihin siirtyminen alentaa merkittävästi alumiinioksidin kustannuksia, on etsittävä tapoja käyttää rautapitoisia bauksiitteja ja punalietettä kokonaisvaltaisesti rautametallurgiassa. Esimerkkinä on apatiitti-nefeliinikivien monimutkainen käyttö.

Fluorisuolojen hinta on 8 %. Niitä voidaan vähentää poistamalla kaasut varovasti elektrolyyttihauteista fluoriyhdisteiden talteenottamiseksi. Kylvystä imetyt anodikaasut sisältävät jopa 40 mg/m 3 fluoria, noin 100 mg/m 3 hartsia ja 90 mg/m 3 pölyä (AlF 3 , Al203, Na3AlF6). Näitä kaasuja ei saa päästää ilmakehään,koska ne sisältävät arvokasta, ovat lisäksi myrkyllisiä. Ne on puhdistettava arvokkaasta pölystä sekä neutraloitava työpajan ilmapiirin ja laitoksen viereisten alueiden myrkyttämisen välttämiseksi. Kaasujen puhdistamiseksi ne pestään heikoilla soodaliuoksilla tornikaasupesureissa (pesureissa).

Puhdistus- ja neutralointiprosessien täydellisellä organisoinnilla on mahdollista palauttaa osa fluoridisuoloista (jopa 50 %) tuotantoon ja siten alentaa alumiinin kustannuksia 3-5 %.

Alumiinin kustannuksia voidaan merkittävästi alentaa käyttämällä halvempia sähkönlähteitä ja ottamalla nopeasti käyttöön edullisemmat puolijohdevirtamuuntimet (erityisesti pii), sekä vähentämällä sähkön kulutusta suoraan. Jälkimmäinen voidaan saavuttaa suunnittelemalla kehittyneempiä kylpyjä, joissa on pienempi jännitehäviö kaikissa tai yksittäisissä elementeissä, sekä valitsemalla enemmän sähköä johtavia elektrolyyttejä (kryoliitin vastus on liian korkea ja valtava määrä sähköä muuttuu ylimääräiseksi lämmöksi , jota ei voida vielä järkevästi käyttää). Ei ole sattumaa, että paistetuilla anodilla varustetut kylvyt alkavat löytää yhä enemmän käyttöä, koska näiden kylpyjen energiankulutus on paljon pienempi.

Elektrolyysiliikkeen huoltohenkilöillä on tärkeä rooli virrankulutuksen vähentämisessä. Normaalin napojen välisen etäisyyden ylläpitäminen, sähkökontaktien puhtaana pitäminen kylvyn eri paikoissa, anodiefektien lukumäärän ja keston vähentäminen, normaalin elektrolyytin lämpötilan ylläpitäminen ja elektrolyytin koostumuksen huolellinen seuranta mahdollistavat virrankulutuksen merkittävän pienentämisen.

Edistyneet alumiinitehtaiden elektrolyysiliikkeet, jotka ovat tutkineet prosessin teoreettisia perusteita ja tarjoamiensa kylpyjen ominaisuuksia, seuranneet tarkasti prosessin etenemistä, saavat mahdollisuuden lisätä tuotetun metallin määrää kulutettua sähköyksikköä kohti. erinomaisella laadullaan ja siten lisää alumiinituotannon tehokkuutta.

Kustannusten alentamisessa ja työn tuottavuuden lisäämisessä tärkein tekijä on työvaltaisten prosessien koneistaminen alumiinisulattojen elektrolyysipajoissa. Tällä alalla on saavutettu merkittävää edistystä kotimaisissa alumiinitehtaissa viime vuosikymmeninä: alumiinin uuttaminen kylvyistä on koneistettu; tuottavia ja käteviä mekanismeja elektrolyyttikuoren lävistykseen sekä tappien poistamiseen ja käyttämiseen on otettu käyttöön. Se on kuitenkin välttämätöntä ja mahdollistamekanisoida ja automatisoida enemmän alumiinisulattojen prosesseja. Tätä helpottaa elektrolyysilaitteiden tehon lisäys, siirtyminen jaksollisista prosesseista jatkuviin.

Viime vuosina alumiinimalmien integroitu käyttö on parantunut, koska jotkin alumiinitehtaat ovat alkaneet erottaa jätteistä vanadiinia ja metallisia galliumoksideja.

Se löydettiin vuonna 1875 spektrimenetelmällä. Neljä vuotta ennen sitä D. I. Mendelejev ennusti sen tärkeimmät ominaisuudet suurella tarkkuudella (nimesi sen eka-alumiiniksi). sillä on hopeanvalkoinen väri ja alhainen sulamispiste (+30°C). Pieni pala galliumia voi sulaa kämmenessäsi. Tämän lisäksi galliumin kiehumispiste on melko korkea (2230 ° C), joten sitä käytetään korkean lämpötilan lämpömittareihin. Tällaiset kvartsiputkilla varustetut lämpömittarit soveltuvat 1300 °C:seen asti. Kovuuden suhteen gallium on lähellä lyijyä. Kiinteän galliumin tiheys on 5,9 g/cm 3, nestemäisen 6,09 g/cm 3 .

Gallium on hajallaan luonnossa, rikkaat ovat heille tuntemattomia. Sitä löytyy prosentin sadasosina ja tuhannesosina alumiinimalmeista, sinkkiseoksesta ja osassa kivihiilen tuhkasta. Kaasutehtaan tervat sisältävät joskus jopa 0,75 % galliumia.

Myrkyllisyyden suhteen gallium on paljon parempi kuin, ja siksi kaikki sen uuttamiseen liittyvät työt on suoritettava huolellista hygieniaa noudattaen.

Kuivassa ilmassa tavallisissa lämpötiloissa gallium ei melkein hapetu: kuumennettaessa se yhdistyy voimakkaasti hapen kanssa muodostaen valkoista Ga 2 O 3 -oksidia. Tämän galliumoksidin ohella tietyissä olosuhteissa muodostuu myös muita galliumoksideja (GaO ja Ga 2 O). Galliumhydroksidi Ga(OH) 3 on amfoteerinen ja siksi liukenee helposti happoihin ja emäksiin, joiden kanssa se muodostaa ominaisuuksiltaan samanlaisia gallaatteja kuin aluminaatit. Tältä osin, kun alumiinioksidia saadaan alumiinimalmeista, gallium siirtyy yhdessä alumiinin kanssa liuoksiksi ja seuraa sitä kaikissa myöhemmissä toiminnoissa. Tietty kohonnut galliumpitoisuus havaitaan anodiseoksessa alumiinin elektrolyyttisen raffinoinnin aikana, kiertävissä aluminaattiliuoksissa alumiinioksidin valmistuksen aikana Bayer-menetelmällä ja emäliuoksessa, joka jää jäljelle aluminaattiliuosten epätäydellisen hiiltymisen jälkeen.

Siksi, rikkomatta uudelleenjakojärjestelmää, on mahdollista järjestää galliumin louhinta alumiinitehtaiden alumiinioksidi- ja jalostuspajoissa. Kierrätetyt aluminaattiliuokset galliumin uuttamiseen voidaan ajoittain hiiltää kahdessa vaiheessa. Ensin noin 90 % alumiinista saostetaan hitaalla hiiltymisellä ja liuos suodatetaan pois, joka sitten hiiltyy uudelleen galliumhydroksidien saostamiseksi ja edelleen liuoksessa. Näin saatu sakka voi sisältää jopa 1,0 % Ga203:a.

Merkittävä osa alumiinista voidaan saostaa aluminaattiemäkiertoliuoksesta fluoridisuoloina. Tätä varten fluorivetyhappoa sekoitetaan galliumia sisältävään aluminaattiliuokseen. pH:ssa<2,5 из раствора осаждается значительная часть алюминия в виде фторида и криолита (Na 3 AlF 6). Галлий и часть алюминия остаются в растворе.

Kun hapan liuos neutraloidaan soodalla pH = 6:een, gallium ja saostuvat.

Alumiinin erottaminen galliumista voidaan tehdä edelleentych, alumiini-galliumhydratoituneiden sakkojen käsittely autoklaavissa kalkkimaidolla, joka sisältää pienen määrän kaustista soodaa; kun gallium liukenee,ja suurin osa alumiinista jää sedimenttiin. Gallium saostetaan sitten liuoksesta hiilidioksidilla. Saatu sakka sisältää jopa 25 % Ga 2 O 3. Tämä sakka liuotetaan natriumhydroksidiin emäksisessä suhteessa 1,7 ja käsitellään Na 2S:lla raskasmetallien, erityisesti lyijyn, poistamiseksi. Puhdistettu ja kirkastettu liuos altistetaan elektrolyysille 60-75°C:ssa, jännitteellä 3-5 V ja elektrolyytin jatkuvalla sekoituksella. Katodien ja anodien on oltava ruostumatonta terästä.

Tunnetaan myös muita menetelmiä galliumoksidin konsentroimiseksi aluminaattiliuoksista. Täten kolmikerrosmenetelmän mukaisen alumiinin elektrolyyttisen raffinoinnin jälkeen jäljelle jääneestä 0,1-0,3 % galliumia sisältävästä anodiseoksesta viimeksi mainittu voidaan eristää käsittelemällä seos kuumalla alkaliliuoksella. Tässä tapauksessa gallium menee myös liuokseen ja jää saostumaan.

Puhtaiden galliumyhdisteiden saamiseksi käytetään galliumkloridin kykyä liueta eetteriin.

Jos sitä on alumiinimalmeissa, se kerääntyy jatkuvasti aluminaattiliuoksiin ja yli 0,5 g / l V 2 O 5 -pitoisuudessa saostuu alumiinihydraatilla karbonoinnin aikana alumiinin saostamiseksi ja saastuttamiseksi. Vanadiinin poistamiseksi emäliuokset haihdutetaan tiheyteen 1,33 g/cm 3 ja jäähdytetään 30 °C:seen, kun taas yli 5 % V 2 O 5:tä sisältävä liete putoaa sekä sooda ja muut alkaliset fosfori- ja fosforiyhdisteet. arseenia, josta se voidaan eristää ensin monimutkaisella hydrokemiallisella käsittelyllä ja sitten vesiliuoksen elektrolyysillä.

Alumiinin sulaminen korkean lämpökapasiteetin ja piilevän sulamislämmön (392 J/g) vuoksi vaatii suuria energiamääriä. Siksi kokemus elektrolyysilaitoksista, jotka ovat alkaneet tuottaa nauhoja ja valssilankoja suoraan nestemäisestä alumiinista (ilman valua harkoiksi), ansaitsevat levityksen. Lisäksi nestemäisellä alumiinilla voidaan saavuttaa suuri taloudellinen vaikutus eri metalliseosten elektrolyysilaitosten valimoissa massakäyttöön, ja

Gallium - elementin löytämisen historia Elementistä, jonka atominumero on 31, useimmat lukijat muistavat vain, että se on yksi kolmesta elementistä ...