Proprietà del minerale di alluminio. Siti minerari di bauxite e alluminio

Esistono numerosi minerali e rocce contenenti alluminio, ma solo alcuni di essi possono essere utilizzati per produrre alluminio metallico. La bauxite è la materia prima di alluminio più utilizzata. , Inoltre, dai minerali viene prima estratto un prodotto intermedio, l'allumina (Al 2 0 3), e poi dall'allumina si ottiene l'alluminio metallico mediante procedimenti elettrolitici. Come A.r. vengono utilizzate nefelina-sienite (vedi Nefelina sienite) , così come le rocce di nefelina-apatite, che servono contemporaneamente come fonte di fosfati. Le rocce di alunite possono servire come materie prime minerali per la produzione di alluminio (vedi Alunite) , lave di leucite (leucite minerale), labradoriti, anortositi , argille e caolini ad alto contenuto di allumina, scisti di cianite, sillimanite e andalusite.

Nei paesi capitalisti e in via di sviluppo, per produrre l’alluminio viene utilizzata praticamente solo la bauxite. Nell'URSS, oltre alla bauxite, le rocce nefelina-sienite e nefelina-apatite hanno acquisito un importante significato pratico.

Grande Enciclopedia Sovietica. - M.: Enciclopedia sovietica. 1969-1978 .

• Monopoli dell’alluminio
• Leghe di alluminio

Scopri cosa sono i "minerali di alluminio" in altri dizionari:

Minerali di alluminio- (a. minerali di alluminio; n. Aluminiumerze, Aluerze; f. minerais d aluminium; i. minerales de aluminium) formazioni minerali naturali contenenti alluminio in tali composti e concentrazioni, alle quali ne derivano le loro proprietà industriali. uso tecnico... ... Enciclopedia geologica

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minerali di alluminio- minerali contenenti Al in tali composti e concentrazioni alle quali il loro uso industriale è tecnicamente possibile ed economicamente fattibile. Le materie prime Al più comuni sono bauxite, alunite e... ...

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minerali metallici ferrosi- i minerali che costituiscono la materia prima base della Coppa del Mondo; compresi minerali di Fe, Mn e Cr (vedi minerali di ferro, minerali di manganese e minerali di cromo); Vedi anche: Minerali commerciali, minerali di siderite... Dizionario Enciclopedico di Metallurgia

minerali metallici non ferrosi- minerali che costituiscono le materie prime del CM, compreso un ampio gruppo di minerali di Al, polimetallici (contenenti Pb, Zn e altri metalli), Cu, Ni, Co, Sn, W, Mo, Ti. Una caratteristica specifica dei minerali metallici non ferrosi è il loro complesso... ... Dizionario Enciclopedico di Metallurgia

minerali metallici delle terre rare- formazioni minerali naturali contenenti metalli delle terre rare sotto forma di minerali propri o impurità isomorfe in alcuni altri minerali. Izv > 70 possiede minerali di terre rare e circa 280 minerali in cui sono inclusi elementi di terre rare come ... Dizionario Enciclopedico di Metallurgia

minerali metallici rari - formazioni naturali, contenenti RE sotto forma di minerali indipendenti o impurità isomorfe in altri minerali e minerali venati in quantità sufficienti per la loro redditizia estrazione industriale. RE è considerato... ... Dizionario Enciclopedico di Metallurgia

minerali metallici radioattivi- formazioni minerali naturali contenenti metalli radioattivi (U, Th, ecc.) in tali composti e concentrazioni alle quali la loro estrazione è tecnicamente possibile ed economicamente fattibile. Importanza industriale... ... Dizionario Enciclopedico di Metallurgia

Alluminio- uno dei materiali strutturali più importanti. Grazie alla sua leggerezza, resistenza meccanica, elevata conduttività elettrica ed elevata resistenza alla corrosione, ha trovato ampia applicazione nell'industria aeronautica, automobilistica, elettrica, in altri rami della tecnologia moderna e nella vita di tutti i giorni. In termini di produzione e consumo nel mondo, è al secondo posto tra i metalli dopo il ferro.

La materia prima per la produzione di alluminio è allumina, che si ottiene da bauxite, minerali di nefelina e altre rocce ad alto contenuto di allumina. Principale bauxite, che fornisce il 98% della produzione mondiale di allumina, è la bauxite. La Russia è l'unico paese al mondo in cui vengono utilizzate materie prime di alluminio di bassa qualità come i minerali di nefelina.

Le riserve totali di bauxite in 29 paesi del mondo superano i 40 miliardi di tonnellate, il 95% di esse è concentrato nella zona tropicale, di cui oltre il 50% in Guinea, il 40% in Australia, Venezuela, Brasile, India, Vietnam e Giamaica. La bauxite viene estratta in 24 paesi per un totale di 140 milioni di tonnellate all'anno, l'80% della produzione avviene in Australia, Guinea, Giamaica, Brasile, Cina e India. La produzione annuale di allumina nei paesi minerari di bauxite ha superato i 52 milioni di tonnellate e la fusione di alluminio primario ha superato i 24,5 milioni di tonnellate. l'anno scorso La produzione di alluminio è aumentata di oltre 10 volte.

Sono considerati unici Luogo di nascita bauxite con riserve di oltre 500 milioni di tonnellate, grandi e medie - 500 - 50, piccole - meno di 50 milioni di tonnellate.

La bauxite è una roccia residua o sedimentaria costituita da idrossidi di alluminio, ossidi e idrossidi di ferro, minerali argillosi e quarzo. In base alla loro composizione minerale, le bauxiti sono classificate come gibbsite, boehmite e diasporo. È stato notato che nei depositi giovani e non trasformati predominano i minerali di gibbsite, mentre nei depositi più vecchi e trasformati sono sostituiti da minerali di boehmite e diasporici.

Tutti i tipi industriali di depositi di bauxite sono formazioni esogene. Si dividono in depositi atmosferici e sedimentari. I depositi atmosferici sono suddivisi in residui lateritici e residui ridepositati, mentre i depositi sedimentari sono suddivisi in quelli presenti in formazioni terrigene di aree di piattaforma e associati a formazioni carbonatiche di aree geosinclinali. Le caratteristiche sono riportate tavolo 1.2.1.

Tabella 1.2.1 Le principali tipologie geologiche e industriali dei giacimenti di alluminio

Geologico industriale tipo	Portamento di minerali formazione	Corpi minerali	Condizioni di occorrenza	Composizione del minerale	Esempi depositi	Scala, depositi
1. Residuo lateritico	UN) Corteccia moderna agenti atmosferici ardesie antiche, basalti, ecc.	Orizzontale depositi zona 5-15 km2, potenza fino a 10-15 m.	Vicino alla superficie in piano altopiani - bovalakh; bloccato	corazza di ferro.	Gibbsite, ematite	Boke, Fria (Guinea) Unico fino alle 3
	miliardi di tonnellate agenti atmosferici b) Corteccia antica scisti di fillite	e metabasiti Orizzonte più ampio. Corpi sovrastanti lunghezza fino a diversi	dicembre chilometri, capacità di diversi m. I depositi sono bloccati sedimentario Rocce paleozoiche, Mesozoico,	Cenozoico, spessore 450-600 mt.	Boehmite, gibbsite, shaozite	Vislovskoe (KMA, Russia)
Grande, 80 milioni di tonnellate	2. Residuo riprogrammato Giovane Mesozoico- Sabbia cenozoica argilloso, adiacente alle aree di sviluppo	croste lateritiche agenti atmosferici	1-3 orizzonti tra arenarie, argille, ecc.	Gibbsite, boehmita, ematite, caolinite, siderite	Luogo di nascita Costa della Guiana Pianure, Wayne Gov (Australia)
3. Sedimentario piattaforma	Terrigeno, carbonato noterigeno, vulcanogenico-terrigeno continentale, rosso, a volte argilloso	croste lateritiche agenti atmosferici	A profondità di 40-150 m sotto sedimentario formazioni Paleozoico, Mesozoico	Gibbsite, boehmite, caolinite	Gruppo Tikhvin, Severo-Onezhsky (Russia)	i piccoli, media, raro-grande
4. Sedimentario geosinclinale	formazione di carbonati (terrigeno, continentale, terigeno di acque poco profonde carbonato, sottoformazione della barriera corallina)	lenticolare, agenti atmosferici	Tra dislocato strati sedimentari	Diaspora, boehmit, raro-gibbsite, ematite, pirite	Cappuccetto Rosso e ecc., SUBR, Russia	Grande, medio

I depositi di laterite sono di primaria importanza industriale (90% delle riserve mondiali).

In Russia, i depositi di bauxite si stanno sviluppando nelle regioni contenenti bauxite degli Urali settentrionali (SUBR) e Urali meridionali (YUBR) (84% della produzione) e nella regione di Tikhvin (16%). A causa della mancanza di materie prime per soddisfare le esigenze della metallurgia nazionale, la Russia importa ogni anno circa il 50% (3,7 milioni di tonnellate) di allumina dall’Ucraina, dal Kazakistan e dai paesi non CSI.

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L'alluminio è un metallo rivestito con una pellicola di ossido d'argento opaco, le cui proprietà ne determinano la popolarità: morbidezza, leggerezza, duttilità, elevata resistenza, resistenza alla corrosione, conduttività elettrica e assenza di tossicità. Nelle moderne tecnologie avanzate, l'uso dell'alluminio occupa un posto di primo piano come materiale strutturale e multifunzionale. Il maggior valore per l’industria come fonte di alluminio sono le materie prime naturali: bauxite, un componente della roccia sotto forma di bauxite, alunite e nefelina.

Varietà di minerali contenenti allumina

Si conoscono più di 200 minerali che contengono alluminio. Viene considerata l'unica fonte di materie prime roccia, che può soddisfare i seguenti requisiti:

• Le materie prime naturali devono avere un alto contenuto di ossidi di alluminio;
• Il deposito deve corrispondere alla fattibilità economica del suo sviluppo industriale.
• La roccia deve contenere la materia prima alluminio in una forma che possa essere estratta nella sua forma pura mediante metodi noti.

Caratteristica della roccia naturale bauxite

I depositi naturali di bauxite, nefelina, alunite, argilla e caolino possono servire come fonte di materie prime. La bauxite è la più satura di composti di alluminio. Argille e caolini sono le rocce più comuni con un significativo contenuto di allumina. Depositi di questi minerali si trovano sulla superficie della terra. Bauxite in natura esiste solo sotto forma di composto binario di metallo con ossigeno. Questo composto viene estratto dalla montagna naturale minerale sotto forma di bauxite, costituita da ossidi di diversi elementi chimici: alluminio, potassio, sodio, magnesio, ferro, titanio, silicio, fosforo. A seconda del deposito, la bauxite contiene dal 28 all'80% di allumina. Questa è la materia prima principale per ottenere un metallo unico. La qualità della bauxite come materia prima dell'alluminio dipende dal suo contenuto di allumina. Questo determina il fisico proprietà bauxite:

• Il minerale ha una struttura cristallina nascosta o si trova allo stato amorfo. Molti minerali hanno forme indurite di idrogel di composizione semplice o complessa.
• Il colore della bauxite in diverse località minerarie varia dal quasi bianco al rosso. colori scuri. Ci sono depositi con un colore nero del minerale.
• La densità dei minerali contenenti alluminio dipende dalla loro composizione chimica ed è di circa 3.500 kg/m3.
• La composizione chimica e la struttura della bauxite determinano il solido proprietà minerale. I minerali più forti hanno una durezza di 6 unità sulla scala accettata in mineralogia.
• Essendo un minerale naturale, la bauxite presenta una serie di impurità, molto spesso si tratta di ossidi di ferro, calcio, magnesio, manganese e impurità di composti di titanio e fosforo.

Bauxiti, caolini e argille contengono impurità di altri composti, che vengono separati in industrie separate durante la lavorazione delle materie prime. Solo in Russia vengono utilizzati giacimenti con depositi rocciosi che contengono concentrazioni inferiori di allumina. Recentemente, l'allumina ha iniziato a essere ottenuta dalle nefeline, che, oltre all'allumina, contengono ossidi di metalli come potassio, sodio, silicio e, non meno pregiati, pietra di allume, alunite.

Metodi per la lavorazione di minerali contenenti alluminio

La tecnologia per produrre allumina pura dal minerale di alluminio non è cambiata dalla scoperta di questo metallo. Le sue attrezzature di produzione sono state migliorate, consentendole di produrre alluminio puro. Le principali fasi di produzione per ottenere il metallo puro:

• Estrazione di minerale da depositi sviluppati.
• Il trattamento primario delle rocce di scarto al fine di aumentare la concentrazione di allumina è un processo di arricchimento.
• Preparazione dell'allumina pura, riduzione elettrolitica dell'alluminio dai suoi ossidi.

Il processo produttivo termina con metallo con una concentrazione del 99,99%.

Estrazione e arricchimento dell'allumina

L'allumina o gli ossidi di alluminio non esistono in natura nella loro forma pura. Viene estratto dai minerali di alluminio utilizzando metodi idrochimici. Depositi di minerale di alluminio in depositi solitamente esplodono, prevedendo un sito per la sua estrazione ad una profondità di circa 20 metri, da dove viene selezionato ed avviato al processo di ulteriore lavorazione;

• Utilizzando attrezzature speciali (vagli, classificatori), il minerale viene frantumato e selezionato, scartando la roccia di scarto (steri). In questa fase di arricchimento dell'allumina, i metodi di lavaggio e vagliatura vengono utilizzati come economicamente più vantaggiosi.
• Il minerale purificato depositato sul fondo dell'impianto di concentrazione viene miscelato in un'autoclave con una massa riscaldata di soda caustica.
• La miscela viene fatta passare attraverso un sistema di recipienti in acciaio ad alta resistenza. Le navi sono dotate di una camicia di vapore che mantiene la temperatura richiesta. La pressione del vapore viene mantenuta a 1,5-3,5 MPa fino al completo trasferimento dei composti di alluminio dalla roccia arricchita all'alluminato di sodio in una soluzione di idrossido di sodio surriscaldata.
• Dopo il raffreddamento, il liquido subisce una fase di filtrazione, a seguito della quale viene separato il sedimento solido e si ottiene una soluzione supersatura di alluminato puro. Aggiungendo alla soluzione risultante i residui di idrossido di alluminio del ciclo precedente, la decomposizione viene accelerata.
• Per l'essiccazione finale dell'ossido di alluminio idrato viene utilizzata una procedura di calcinazione.

Produzione elettrolitica di alluminio puro

L'alluminio puro viene prodotto utilizzando un processo continuo che produce alluminio calcinato entra nella fase di riduzione elettrolitica. I moderni elettrolizzatori sono un dispositivo composto dalle seguenti parti:

• Realizzato con involucro in acciaio rivestito con blocchi e lastre di carbone. Durante il funzionamento, sulla superficie del corpo della vasca si forma una densa pellicola di elettrolita congelato, che protegge il rivestimento dalla distruzione causata dall'elettrolita fuso.
• Uno strato di alluminio fuso sul fondo del bagno, spesso 10-20 cm, funge da catodo in questa installazione.
• La corrente viene fornita all'alluminio fuso attraverso blocchi di carbonio e barre di acciaio incorporate.
• Gli anodi, sospesi su un telaio in ferro mediante perni in acciaio, sono dotati di aste collegate ad un meccanismo di sollevamento. Man mano che la combustione procede, l'anodo si abbassa e le aste vengono utilizzate come elemento per fornire corrente.
• Nelle officine, gli elettrolizzatori vengono installati in sequenza su più file (due o quattro file).

Ulteriore purificazione dell'alluminio mediante raffinazione

Se l'alluminio estratto dagli elettrolizzatori non soddisfa i requisiti finali, viene sottoposto a un'ulteriore purificazione mediante raffinazione. Nell'industria, questo processo viene eseguito in uno speciale elettrolizzatore, che contiene tre strati liquidi:

• Fondo: alluminio raffinato con l'aggiunta di circa il 35% di rame, funge da anodo. Il rame è presente per rendere più pesante lo strato di alluminio; il rame non si dissolve nella lega dell'anodo; la sua densità deve superare i 3000 kg/m3.
• Lo strato intermedio è una miscela di fluoruri e cloruri di bario, calcio e alluminio con punto di fusione di circa 730°C.
• Strato superiore - puro alluminio raffinato una massa fusa che si dissolve nello strato anodico e sale verso l'alto. Serve come catodo in questo circuito. La corrente è fornita da un elettrodo di grafite.

Durante il processo di elettrolisi, le impurità rimangono nello strato anodico e nell'elettrolita. La resa dell'alluminio puro è del 95–98%. Lo sviluppo dei giacimenti contenenti alluminio occupa un posto di primo piano economia nazionale, grazie alle proprietà dell'alluminio, che attualmente è al secondo posto dopo il ferro nell'industria moderna.

Nell'industria moderna, il minerale di alluminio è la materia prima più popolare. Il rapido sviluppo della scienza e della tecnologia ha permesso di ampliare la portata della sua applicazione. Cos'è il minerale di alluminio e dove viene estratto è descritto in questo articolo.

Importanza industriale dell'alluminio

L'alluminio è considerato il metallo più comune. È al terzo posto in termini di numero di depositi nella crosta terrestre. L'alluminio è noto a tutti anche come elemento della tavola periodica, che appartiene ai metalli leggeri.

Il minerale di alluminio è la materia prima naturale da cui si ottiene questo metallo. Viene estratto principalmente dalla bauxite, che contiene ossidi di alluminio (allumina). il numero maggiore– dal 28 all’80%. Anche altre rocce - alunite, nefelina e nefelina-apatite vengono utilizzate come materie prime per la produzione di alluminio, ma sono di qualità inferiore e contengono significativamente meno allumina.

L'alluminio è al primo posto nella metallurgia non ferrosa. Il fatto è che per le sue caratteristiche viene utilizzato in molti settori. Pertanto, questo metallo viene utilizzato nell'ingegneria dei trasporti, nella produzione di imballaggi, nell'edilizia e per la fabbricazione di vari beni di consumo. L'alluminio è ampiamente utilizzato anche nell'ingegneria elettrica.

Per comprendere l'importanza dell'alluminio per l'umanità è sufficiente osservare più da vicino gli oggetti domestici che utilizziamo ogni giorno. Molti articoli per la casa sono realizzati in alluminio: si tratta di parti di elettrodomestici (frigorifero, lavatrice ecc.), stoviglie, attrezzature sportive, souvenir, elementi interni. L'alluminio viene spesso utilizzato per produrre vari tipi di contenitori e imballaggi. Ad esempio, lattine o contenitori di alluminio usa e getta.

Tipi di minerali di alluminio

L'alluminio si trova in più di 250 minerali. Di questi, i più preziosi per l'industria sono la bauxite, la nefelina e l'alunite. Diamo un'occhiata a loro in modo più dettagliato.

Minerale di bauxite

L'alluminio non si trova in natura nella sua forma pura. Si ottiene principalmente dal minerale di alluminio - bauxite. È un minerale costituito principalmente da idrossidi di alluminio, nonché ossidi di ferro e silicio. A causa dell'elevato contenuto di allumina (dal 40 al 60%), la bauxite viene utilizzata come materia prima per la produzione di alluminio.

Proprietà fisiche del minerale di alluminio:

• minerale opaco di colori rosso e grigio di varie tonalità;
• la durezza dei campioni più resistenti è 6 sulla scala mineralogica;
• La densità della bauxite, a seconda della composizione chimica, varia da 2900-3500 kg/m³.

I depositi di minerale di bauxite sono concentrati nelle zone equatoriali e tropicali della terra. Giacimenti più antichi si trovano in Russia.

Come si forma il minerale di alluminio bauxite?

La bauxite è formata da allumina idrato monoidrato, boehmite e diasporo, idrato triidrato - idrargillite e minerali associati idrossido e ossido di ferro.

A seconda della composizione degli elementi che formano la natura, si distinguono tre gruppi di minerali di bauxite:

1. Bauxite monoidrato: contiene allumina in forma monoidrata.
2. Triidrato: tali minerali sono costituiti da allumina in forma triidrato.
3. Misto: questo gruppo comprende i precedenti minerali di alluminio in combinazione.

I depositi di materie prime si formano a causa dell'erosione di rocce acide, alcaline e talvolta basiche o come risultato della progressiva deposizione di grandi quantità di allumina sui fondali marini e lacustri.

Minerali di alunite

Questo tipo di deposito contiene fino al 40% di ossido di alluminio. Il minerale di alunite si forma nei bacini idrici e nelle zone costiere in condizioni di intensa attività idrotermale e vulcanica. Un esempio di tali depositi è il lago Zaglinskoye nel Piccolo Caucaso.

La roccia è porosa. È costituito principalmente da caoliniti e idromiche. Il minerale con un contenuto di alunite superiore al 50% è di interesse industriale.

Nefelina

Questo è un minerale di alluminio di origine ignea. È una roccia alcalina completamente cristallina. A seconda della composizione e delle caratteristiche tecnologiche della lavorazione, si distinguono diversi gradi di minerale di nefelina:

• primo grado – 60–90% di nefelina; contiene più del 25% di allumina; la lavorazione avviene mediante sinterizzazione;
• di secondo grado – 40–60% di nefelina, la quantità di allumina è leggermente inferiore – 22–25%; è necessario un arricchimento durante la lavorazione;
• il terzo grado è costituito dai minerali nefelinici, che non rappresentano alcun valore industriale.

Produzione mondiale di minerali di alluminio

Il minerale di alluminio fu estratto per la prima volta nella prima metà del XIX secolo nel sud-est della Francia, vicino alla città di Box. Da qui deriva il nome bauxite. Inizialmente, questo settore si è sviluppato lentamente. Ma quando l’umanità ha capito quale minerale di alluminio era utile per la produzione, il campo di applicazione dell’alluminio si è ampliato in modo significativo. Molti paesi hanno iniziato a cercare depositi nei loro territori. Pertanto, la produzione mondiale di minerali di alluminio ha iniziato ad aumentare gradualmente. I numeri confermano questo fatto. Pertanto, se nel 1913 il volume globale di minerale estratto era di 540mila tonnellate, nel 2014 era di oltre 180 milioni di tonnellate.

Anche il numero di paesi che estraggono minerale di alluminio è gradualmente aumentato. Oggi ce ne sono circa 30, ma negli ultimi 100 anni i paesi e le regioni leader sono cambiati costantemente. Così, all’inizio del XX secolo, i leader mondiali nell’estrazione del minerale di alluminio e nella sua produzione erano il Nord America e Europa occidentale. Queste due regioni rappresentavano circa il 98% della produzione globale. Dopo diversi decenni, i paesi sono diventati leader in termini di indicatori quantitativi dell’industria dell’alluminio. dell'Europa Orientale, America Latina E Unione Sovietica. E già negli anni Cinquanta e Sessanta l’America Latina divenne leader in termini di produzione. E negli anni '80-'90. C'è stata una rapida svolta nell'industria dell'alluminio in Australia e Africa. Nell’attuale tendenza globale, i principali paesi leader nella produzione di alluminio sono Australia, Brasile, Cina, Guinea, Giamaica, India, Russia, Suriname, Venezuela e Grecia.

Depositi di minerali in Russia

In termini di produzione di minerale di alluminio, la Russia è al settimo posto nella classifica mondiale. Sebbene i giacimenti di minerale di alluminio in Russia forniscano al paese grandi quantità di metallo, non sono sufficienti a rifornire completamente l’industria. Pertanto, lo Stato è costretto ad acquistare bauxite da altri paesi.

In totale, in Russia ci sono 50 giacimenti di minerale. Questo numero comprende sia i luoghi in cui viene estratto il minerale sia i depositi che non sono ancora stati sviluppati.

La maggior parte delle riserve minerarie si trovano nella parte europea del paese. Qui si trovano nelle regioni di Sverdlovsk, Arkhangelsk, Belgorod, nella Repubblica di Komi. Tutte queste regioni contengono il 70% delle riserve minerali accertate totali del paese.

I minerali di alluminio in Russia vengono ancora estratti da vecchi depositi di bauxite. Tali aree includono il campo Radynskoye nella regione di Leningrado. Inoltre, a causa della carenza di materie prime, la Russia utilizza altri minerali di alluminio, i cui depositi sono depositi minerali di qualità inferiore. Ma sono ancora adatti per scopi industriali. Pertanto, in Russia, i minerali di nefelina vengono estratti in grandi quantità, il che consente anche di ottenere l'alluminio.

La bauxite è il minerale principale per la produzione di alluminio. La formazione di depositi è associata al processo di alterazione degli agenti atmosferici e di trasferimento del materiale che, oltre agli idrossidi di alluminio, contiene anche altri elementi chimici. La tecnologia di estrazione dei metalli fornisce un processo di produzione industriale economicamente vantaggioso senza generare rifiuti.

La bauxite è il minerale principale per la produzione di alluminio

Caratteristiche del minerale minerale

Il nome della materia prima minerale per l'estrazione dell'alluminio deriva dal nome della zona in Francia dove furono scoperti per la prima volta i giacimenti. La bauxite è costituita da idrossidi di alluminio; contiene minerali argillosi, ossidi di ferro e idrossidi come impurità.

In apparenza, la bauxite è pietrosa e meno spesso argillosa, la roccia ha una consistenza omogenea o stratificata. A seconda della forma in cui si trova la crosta terrestre, può essere densa o porosa. I minerali sono classificati in base alla loro struttura:

• clastico: conglomerato, ghiaia, arenaria, pelitico;
• concrezionario - legumi, oolitico.

La maggior parte della roccia sotto forma di inclusioni contiene formazioni oolitiche di ossidi di ferro o di allumina. Il minerale di bauxite è solitamente di colore marrone o mattone, ma ci sono depositi di tonalità bianche, rosse, grigie e gialle.

I principali minerali per la formazione del minerale sono:

• diaspora;
• idrogoetite;
• goethite;
• boehmit;
• gibbsite;
• caolinite;
• ilmenite;
• alluminoematite;
• calcite;
• siderite;
• mica.

Ci sono bauxiti di piattaforme, isole geosinclinali e oceaniche. I depositi di minerale di alluminio si sono formati a seguito del trasferimento dei prodotti degli agenti atmosferici delle rocce, seguito dalla loro deposizione e dalla formazione di sedimenti.

La bauxite industriale contiene il 28-60% di allumina. Quando si utilizza il minerale, il rapporto tra quest'ultimo e il silicio non deve essere inferiore a 2-2,5.

Galleria: pietra di bauxite (25 foto)

Bauxite (video)

Depositi ed estrazione delle materie prime

Le principali materie prime per la produzione industriale di alluminio nella Federazione Russa sono la bauxite, i minerali di nefelina e i loro concentrati, concentrati nella penisola di Kola.

I depositi di bauxite in Russia sono caratterizzati da materie prime di bassa qualità e difficili condizioni minerarie e geologiche di estrazione. Ci sono 44 giacimenti esplorati all'interno dello stato, di cui solo un quarto è sfruttato.

La produzione principale di bauxite è effettuata da JSC Sevuralboxytruda. Nonostante le riserve di materie prime minerali, l'offerta delle imprese di trasformazione non è uniforme. Da 15 anni si registra una carenza di nefeline e bauxiti, che porta all'importazione di allumina.

Le riserve mondiali di bauxite sono concentrate in 18 paesi situati nelle zone tropicali e subtropicali. L'ubicazione della bauxite della massima qualità è limitata alle aree di alterazione causata dagli agenti atmosferici delle rocce di alluminosilicato in condizioni umide. È in queste aree che si trova la maggior parte dell’offerta globale di materie prime.

Le maggiori riserve sono concentrate in Guinea. L’Australia è il leader mondiale nell’estrazione delle materie prime. Il Brasile ha 6 miliardi di tonnellate di riserve, il Vietnam ne ha 3 miliardi, le riserve di bauxite dell'India differiscono alta qualità, ammontano a 2,5 miliardi di tonnellate, l'Indonesia - 2 miliardi di tonnellate. La maggior parte del minerale è concentrata nelle profondità di questi paesi.

La bauxite viene estratta con metodi aperti e sotterranei. Processo tecnologico la lavorazione delle materie prime dipende dalla sua composizione chimica e comporta l'implementazione graduale del lavoro.

Nella prima fase, l'allumina si forma sotto l'influenza di reagenti chimici e nella seconda il componente metallico viene estratto da essa mediante elettrolisi da un sale di fluoruro fuso.

Per formare l'allumina vengono utilizzati diversi metodi:

• sinterizzazione;
• idrochimico;
• combinato.

L'applicazione dei metodi dipende dalla concentrazione di alluminio nel minerale. La bauxite di bassa qualità viene lavorata in modo complesso. La miscela di soda, calcare e bauxite ottenuta a seguito della sinterizzazione viene lisciviata con una soluzione. L'idrossido metallico formatosi a seguito del trattamento chimico viene separato e sottoposto a filtrazione.

Linea di lavorazione della bauxite (video)

Applicazione della risorsa minerale

L'uso della bauxite in vari rami della produzione industriale è dovuto alla versatilità della materia prima nella sua composizione minerale e proprietà fisiche. La bauxite è un minerale dal quale si estraggono alluminio e allumina.

L'utilizzo della bauxite nella metallurgia ferrosa come fondente nella fusione dell'acciaio a focolare aperto migliora le caratteristiche tecniche del prodotto.

Nella produzione dell'elettrocorindone, le proprietà della bauxite vengono utilizzate per formare un materiale super resistente e ignifugo (corindone sintetico) a seguito della fusione in forni elettrici con la partecipazione di antracite come agente riducente e limatura di ferro.

La bauxite minerale a basso contenuto di ferro viene utilizzata nella produzione di cementi resistenti al fuoco e a rapido indurimento. Oltre all'alluminio, dalle materie prime minerali vengono estratti ferro, titanio, gallio, zirconio, cromo, niobio e TR (elementi delle terre rare).

La bauxite viene utilizzata per la produzione di vernici, abrasivi e assorbenti. Il minerale a basso contenuto di ferro viene utilizzato nella produzione di composti refrattari.

Il minerale di alluminio ha guadagnato la massima popolarità nell'industria moderna. L'alluminio è il metallo più comune tra tutti i metalli esistenti oggi sulla terra. Inoltre, occupa il terzo posto nella classifica per numero di depositi nelle viscere della Terra. Inoltre, l'alluminio è il metallo più leggero. Il minerale di alluminio è una roccia che funge da materiale da cui si ottiene il metallo. L'alluminio ha alcune proprietà chimiche e fisiche che consentono di adattare il suo utilizzo ad aree completamente diverse dell'attività umana. Pertanto, l'alluminio ha trovato la sua ampia applicazione in settori quali l'ingegneria meccanica, l'automotive, l'edilizia, nella produzione di vari contenitori e imballaggi, apparecchiature elettriche e altri beni di consumo. Quasi tutti gli elettrodomestici utilizzati quotidianamente dagli esseri umani contengono alluminio in una quantità o nell'altra.

Estrazione dell'alluminio

Esiste un numero enorme di minerali in cui una volta è stata scoperta la presenza di questo metallo. Gli scienziati hanno concluso che questo metallo può essere estratto da più di 250 minerali. Tuttavia, non è redditizio estrarre il metallo da assolutamente tutti i minerali, quindi tra tutte le varietà esistenti ci sono i minerali di alluminio più preziosi da cui si ottiene il metallo. Questi sono: bauxite, nefelina e alunite. Di tutti i minerali di alluminio, il contenuto massimo di alluminio si trova nella bauxite. Contengono circa il 50% di ossidi di alluminio. Di norma, i depositi di bauxite si trovano direttamente su superficie terrestre in quantità sufficienti. La bauxite è una roccia opaca di colore rosso o grigio. I campioni di bauxite più resistenti sulla scala mineralogica sono valutati con 6 punti. Sono disponibili in diverse densità da 2900 a 3500 kg/m3, che dipendono direttamente dalla composizione chimica. I minerali di bauxite si distinguono per il loro complesso Composizione chimica, che comprende idrossidi di alluminio, ossidi di ferro e di silicio, nonché dal 40% al 60% di allumina, che costituisce la principale materia prima per la produzione dell'alluminio. Vale la pena dire che equatoriale e tropicale cinture terrestri sono l'area principale famosa per i suoi giacimenti di minerale di bauxite. Per la nucleazione della bauxite è necessaria la partecipazione di diversi componenti, tra cui idrato di allumina monoidrato, boehmite, diasporo, nonché vari minerali di idrossido di ferro insieme all'ossido di ferro. L'erosione delle rocce acide, alcaline e in alcuni casi basiche, nonché la lenta sedimentazione dell'allumina sul fondo dei serbatoi, porta alla formazione del minerale di bauxite. Da due tonnellate di allumina, l'alluminio risulta essere la metà: 1 tonnellata. E per due tonnellate di allumina è necessario estrarre circa 4,5 tonnellate di bauxite. L'alluminio può essere ottenuto anche da nefeline e aluniti. I primi, a seconda del grado, possono contenere dal 22% al 25% di allumina. Mentre le aluniti sono leggermente inferiori alle bauxiti e sono costituite per il 40% da ossido di alluminio.

Minerali di alluminio della Russia

La Federazione Russa è al 7° posto tra tutti i paesi del mondo in termini di quantità di minerale di alluminio estratto. Vale la pena notare che questa materia prima viene estratta in quantità colossali sul territorio dello stato russo. Tuttavia, il paese sta vivendo una significativa carenza di questo metallo e non è in grado di fornirlo nella quantità necessaria per rifornire assolutamente l’industria. Questo è il motivo principale per cui la Russia deve acquistare minerali di alluminio da altri paesi e sviluppare depositi con minerali di bassa qualità. Ci sono circa 50 depositi nello stato, numero maggiore che si trova nella parte europea dello stato. Tuttavia, Radynkskoye è il più antico giacimento di minerale di alluminio in Russia. La sua posizione è Regione di Leningrado. È costituito da bauxite, che fin dall'antichità è stato il materiale principale e insostituibile da cui viene successivamente prodotto l'alluminio.

Produzione di alluminio in Russia

All'inizio del XX secolo in Russia ebbe luogo l'emergere dell'industria dell'alluminio. Fu nel 1932 che a Volkhov apparve il primo impianto per la produzione di alluminio. E già il 14 maggio dello stesso anno l'azienda riuscì a ricevere per la prima volta un lotto di metallo. Ogni anno sul territorio dello stato venivano sviluppati nuovi giacimenti di minerale di alluminio e venivano messe in funzione nuove capacità, che furono notevolmente ampliate durante la seconda guerra mondiale. Il dopoguerra per il paese è stato caratterizzato dall'apertura di nuove imprese, la cui attività principale era la produzione di manufatti, il cui materiale principale erano le leghe di alluminio. Allo stesso tempo, è stato messo in funzione l'impianto di allumina Pikalevskij. La Russia è famosa per la sua varietà di fabbriche, grazie alle quali il paese produce alluminio. Di questi, il più grande, non solo nello stato russo, ma in tutto il mondo, è considerato l'UC Rusal. È riuscito a produrre circa 3.603 milioni di tonnellate di alluminio nel 2015 e nel 2012 l'azienda ha raggiunto 4.173 milioni di tonnellate di metallo.

Alluminio (Al), 13

1.61 (scala Pauling)

1°: 577,5 (5,984) kJ/mol (eV) 2°: 1816,7 (18,828) kJ/mol (eV)

solido

2,6989 g/cm³

660 °C, 933,5 K

2518,82 °C, 2792 K

10,75 kJ/mol

284,1 kJ/mol

24,35 24,2 J/(Kmol)

10,0 cm³/mol

cubico a faccia centrata

(300 K) 237 W/(m·K)

Carattere del codice

Indicando che l'alluminio può essere riciclato Alluminio- un elemento del 13 ° gruppo della tavola periodica degli elementi chimici (secondo la classificazione obsoleta - un elemento del sottogruppo principale del gruppo III), il terzo periodo, con numero atomico 13. Indicato con il simbolo Al (lat. Alluminio). Appartiene al gruppo dei metalli leggeri. Il metallo più comune e il terzo più comune elemento chimico nella crosta terrestre (dopo ossigeno e silicio). Sostanza semplice alluminio- un metallo paramagnetico leggero di colore bianco-argento, facile da modellare, colare e lavorare. L'alluminio ha un'elevata conduttività termica ed elettrica e resistenza alla corrosione dovuta alla rapida formazione di forti pellicole di ossido che proteggono la superficie da ulteriori interazioni.

Storia

L'alluminio fu ottenuto per la prima volta dal fisico danese Hans Oersted nel 1825 mediante l'azione dell'amalgama di potassio sul cloruro di alluminio seguita dalla distillazione del mercurio. Il nome dell'elemento deriva dal lat. alluminio- allume. Prima dell'apertura metodo industriale Per ottenere l'alluminio, questo metallo era più costoso dell'oro. Nel 1889, gli inglesi, volendo onorare il grande chimico russo D.I Mendeleev con un ricco dono, gli regalarono una bilancia in oro e alluminio.

Ricevuta

L'alluminio forma un forte legame chimico con l'ossigeno. Rispetto ad altri metalli, il recupero dell'alluminio dal minerale è più difficile a causa della sua elevata reattività e alta temperatura fondendo la maggior parte dei suoi minerali (come la bauxite). La riduzione diretta con carbone non può essere utilizzata perché il potere riducente dell'alluminio è superiore a quello del carbonio. Attraverso la riduzione indiretta è possibile ottenere il prodotto intermedio Al4C3, che subisce la decomposizione a 1900-2000 °C per formare alluminio. Questo metodo è in fase di sviluppo, ma sembra essere più redditizio del processo Hall-Heroult, poiché richiede meno energia e porta alla formazione di meno CO2. Metodo moderno ottenendo, il processo Hall-Héroult fu sviluppato indipendentemente dall’americano Charles Hall e dal francese Paul Héroult nel 1886. Consiste nella dissoluzione dell'ossido di alluminio Al2O3 nella criolite fusa Na3AlF6, seguita dall'elettrolisi utilizzando coke consumabile o elettrodi anodici di grafite. Questo metodo di produzione richiede quantità molto elevate di elettricità e pertanto ha trovato applicazione industriale solo nel XX secolo. Per produrre 1000 kg di alluminio grezzo sono necessari 1920 kg di allumina, 65 kg di criolite, 35 kg di fluoruro di alluminio, 600 kg di elettrodi di grafite anodica e circa 17 MWh di elettricità (~61 GJ). Un metodo di laboratorio per la produzione dell'alluminio fu proposto da Friedrich Wöhler nel 1827 riducendo il cloruro di alluminio anidro con potassio metallico (la reazione avviene quando riscaldato senza accesso all'aria):

AlCl3+3K→3KCl+Al(stile di visualizzazione (matematica (AlCl_(3)+3Kfrecciadestra 3KCl+Al)))

Proprietà fisiche

Microstruttura dell'alluminio sulla superficie incisa di un lingotto, purezza 99,9998%, dimensione del settore visibile circa 55×37 mm

• Metallo bianco-argento, leggero
• densità - 2712 kg/m³
• il punto di fusione dell'alluminio tecnico è 658 °C, per l'alluminio ad elevata purezza - 660 °C
• calore specifico di fusione - 390 kJ/kg
• punto di ebollizione - 2500 °C
• calore specifico di evaporazione - 10,53 MJ/kg
• capacità termica specifica - 897 J/kg K
• resistenza alla trazione della fusione di alluminio - 10-12 kg/mm², deformabile - 18-25 kg/mm², leghe - 38-42 kg/mm²
• Durezza Brinell - 24…32 kgf/mm²
• elevata duttilità: tecnica - 35%, pura - 50%, arrotolata in fogli sottili e persino in lamina
• Modulo di Young - 70 GPa
• L'alluminio ha un'elevata conduttività elettrica (37·106 S/m) e conduttività termica (203,5 W/(m·K)), pari al 65% della conduttività elettrica del rame, e ha un'elevata riflettività della luce.
• Paramagnetico debole.
• Coefficiente di temperatura di dilatazione lineare 24,58·10−6 K−1 (20…200 °C).
• Resistenza specifica 0,0262..0,0295 Ohm mm²/m
• Coefficiente di temperatura resistenza elettrica 4.3·10−3 K−1. L'alluminio entra in uno stato superconduttore ad una temperatura di 1,2 Kelvin.

L'alluminio forma leghe con quasi tutti i metalli. Le leghe più famose sono quelle contenenti rame e magnesio (duralluminio) e silicio (silumin).

Essere nella natura

Prevalenza

In termini di prevalenza nella crosta terrestre, è al 1° tra i metalli e al 3° tra gli elementi, secondo solo all'ossigeno e al silicio. La concentrazione di massa di alluminio nella crosta terrestre, secondo vari ricercatori, è stimata dal 7,45 all'8,14%.

Composti di alluminio naturale

In natura l'alluminio, a causa della sua elevata attività chimica, si trova quasi esclusivamente sotto forma di composti. Alcuni dei minerali naturali dell'alluminio sono:

• Bauxite - Al2O3 H2O (con impurità di SiO2, Fe2O3, CaCO3)
• Nefelini - KNa34
• Aluniti - (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3
• Allumina (miscele di caolini con sabbia SiO2, calcare CaCO3, magnesite MgCO3)
• Corindone (zaffiro, rubino, smeriglio) - Al2O3
• Feldspati - (K,Na)2O Al2O3 6SiO2, Ca
• Caolinite - Al2O3 2SiO2 2H2O
• Berillo (smeraldo, acquamarina) - 3BeO Al2O3 6SiO2
• Crisoberillo (alessandrite) - BeAl2O4.

Tuttavia, in alcune specifiche condizioni riducenti (bocche vulcaniche) sono state trovate quantità trascurabili di alluminio metallico nativo. IN acque naturali l'alluminio è contenuto sotto forma di sostanze poco tossiche composti chimici, ad esempio, fluoruro di alluminio. Il tipo di catione o anione dipende innanzitutto dall'acidità del mezzo acquoso. Le concentrazioni di alluminio nei corpi idrici russi vanno da 0,001 a 10 mg/l. IN acqua di mare la sua concentrazione è 0,01 mg/l.

Isotopi dell'alluminio

L'alluminio naturale è costituito quasi interamente da un singolo isotopo stabile, 27Al, con tracce trascurabili di 26Al, l'isotopo radioattivo più longevo con un tempo di dimezzamento di 720mila anni, formatosi nell'atmosfera quando i nuclei di argon 40Ar vengono divisi da particelle cosmiche ad alta energia. protoni dei raggi.

Proprietà chimiche

In condizioni normali l'alluminio è ricoperto da una sottile e resistente pellicola di ossido e quindi non reagisce con i classici agenti ossidanti: H2O, O2, HNO3 (senza riscaldamento), H2SO4, ma reagisce con HCl. Grazie a ciò, l'alluminio non è praticamente soggetto a corrosione ed è quindi ampiamente richiesto. industria moderna. Tuttavia, quando la pellicola di ossido viene distrutta (ad esempio, a contatto con soluzioni di sali di ammonio NH+, alcali caldi o in seguito ad amalgama), l'alluminio agisce come un metallo riducente attivo. È possibile prevenire la formazione di una pellicola di ossido aggiungendo metalli come gallio, indio o stagno all'alluminio. In questo caso la superficie dell'alluminio viene bagnata con eutettici bassofondenti a base di questi metalli. Reagisce facilmente con sostanze semplici:

• con ossigeno, formando ossido di alluminio:

4Al+3O2→2Al2O3(stile di visualizzazione (matematica (4Al+3O_(2)frecciadestra 2Al_(2)O_(3))))

• con alogeni (eccetto il fluoro), formanti cloruro, bromuro o ioduro di alluminio:

2Al+3Hal2→2AlHal3(Hal=Cl,Br,I)(displaystyle (mathsf (2Al+3Hal_(2)rightarrow 2AlHal_(3)(Hal=Cl,Br,I))))

• reagisce con altri non metalli quando riscaldato:

• con fluoro per formare fluoruro di alluminio:

2Al+3F2→2AlF3(stile di visualizzazione (matematica (2Al+3F_(2)frecciadestra 2AlF_(3))))

• con zolfo, formando solfuro di alluminio:

2Al+3S→Al2S3(stilevisualizzazione (matematica (2Al+3Srightarrow Al_(2)S_(3))))

• con azoto per formare nitruro di alluminio:

2Al+N2→2AlN(stilevisualizzazione (matematica (2Al+N_(2)frecciadestra 2AlN)))

• con carbonio, formando carburo di alluminio:

4Al+3C→Al4C3(stile di visualizzazione (matematica (4Al+3Crightarrow Al_(4)C_(3))))

Il solfuro e il carburo di alluminio sono completamente idrolizzati: Al2S3+6H2O→2Al(OH)3+3H2S(displaystyle (mathsf (Al_(2)S_(3)+6H_(2)Orightarrow 2Al(OH)_(3)+3H_(2 ) S))) Al4C3+12H2O→4Al(OH)3+3CH4(stile display (matematica (Al_(4)C_(3)+12H_(2)Ofrecciadestra 4Al(OH)_(3)+3CH_(4))) ) Con sostanze complesse:

• con acqua (dopo aver rimosso la pellicola protettiva di ossido, ad esempio mediante amalgama o soluzioni alcaline calde):

2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2(stile di visualizzazione (matematica (2Al+6H_(2)Ofrecciadestra 2Al(OH)_(3)+3H_(2))))

• con alcali (con formazione di tetraidrossialluminati e altri alluminati):

2Al+2NaOH+6H2O→2Na+3H2(stile di visualizzazione (matematica (2Al+2NaOH+6H_(2)Ofreccia destra 2Na+3H_(2)))) 2Al+6NaOH→2Na3AlO3+3H2(stile di visualizzazione (matematica (2Al+6NaOHfreccia destra 2Na_(3 )AlO_(3)+3H_(2))))

• Si dissolve facilmente negli acidi cloridrico e solforico diluito:

2Al+6HCl→2AlCl3+3H2(stile di visualizzazione (matematica (2Al+6HClfreccia destra 2AlCl_(3)+3H_(2)))) 2Al+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2(stile di visualizzazione (matematica (2Al+3H_(2)SO_ (4)freccia destra Al_(2)(SO_(4))_(3)+3H_(2))))

• Quando riscaldato, si dissolve in acidi - agenti ossidanti che formano sali di alluminio solubili:

8Al+15H2SO4→4Al2(SO4)3+3H2S+12H2O(stilevisualizzazione (matematicaf (8Al+15H_(2)SO_(4)frecciadestra 4Al_(2)(SO_(4))_(3)+3H_(2)S+ 12H_ (2)O))) Al+6HNO3→Al(NO3)3+3NO2+3H2O(stile display (matematica (Al+6HNO_(3)frecciadestra Al(NO_(3))_(3)+3NO_(2)+ 3H_ (2)O)))

• riduce i metalli dai loro ossidi (alluminotermia):

8Al+3Fe3O4→4Al2O3+9Fe(stile di visualizzazione (matematica (8Al+3Fe_(3)O_(4)frecciadestra 4Al_(2)O_(3)+9Fe))) 2Al+Cr2O3→Al2O3+2Cr(stile di visualizzazione (matematica (2Al+ Cr_ (2)O_(3)frecciadestra Al_(2)O_(3)+2Cr)))

Produzione e mercato

Produzione di alluminio in milioni di tonnellate Non esistono informazioni attendibili sulla produzione di alluminio prima del 19° secolo. (L'affermazione, talvolta riscontrata con riferimento alla Storia Naturale di Plinio, che l'alluminio fosse conosciuto sotto l'imperatore Tiberio, si basa su un'errata interpretazione della fonte). Nel 1825 il fisico danese Hans Christian Oersted ottenne diversi milligrammi di alluminio metallico, e nel 1827 Friedrich Wöhler riuscì a isolare grani di alluminio, che però furono immediatamente ricoperti all'aria da una sottile pellicola di ossido di alluminio. Prima fine XIX secolo in alluminio scala industriale non è stato prodotto. Solo nel 1854, Henri Saint-Clair Deville (le sue ricerche furono finanziate da Napoleone III, sperando che l'alluminio tornasse utile al suo esercito) inventò il primo metodo di produzione industriale dell'alluminio, basato sullo spostamento dell'alluminio da parte del sodio metallico dal doppio sodio cloruro e alluminio NaCl AlCl3. Nel 1855 fu ottenuto il primo lingotto di metallo del peso di 6-8 kg. In 36 anni di utilizzo, dal 1855 al 1890, furono ottenute 200 tonnellate di alluminio metallico utilizzando il metodo Saint-Clair Deville. Nel 1856 ottenne anche l'alluminio mediante elettrolisi di un cloruro di sodio-alluminio fuso. Nel 1885 fu costruito un impianto per la produzione di alluminio nella città tedesca di Gmelingem, utilizzando la tecnologia proposta da Nikolai Beketov. La tecnologia di Beketov non era molto diversa dal metodo di Deville, ma era più semplice e prevedeva l’interazione tra criolite (Na3AlF6) e magnesio. In cinque anni, questo impianto ha prodotto circa 58 tonnellate di alluminio, più di un quarto della produzione globale totale del metallo con mezzi chimici nel periodo dal 1854 al 1890. Il metodo, inventato quasi contemporaneamente da Charles Hall negli USA e Paul Héroux in Francia (1886) e basato sulla produzione di alluminio mediante elettrolisi dell'allumina disciolta nella criolite fusa, segnò l'inizio modo moderno produzione di alluminio. Da allora, grazie ai miglioramenti nell’ingegneria elettrica, la produzione di alluminio è migliorata. Un notevole contributo allo sviluppo della produzione di allumina è stato dato dagli scienziati russi K. I. Bayer, D. A. Penyakov, A. N. Kuznetsov, E. I. Zhukovsky, A. A. Yakovkin e altri. La prima fonderia di alluminio in Russia fu costruita nell'anno 1932 nella città di Volkhov. L'industria metallurgica dell'URSS nel 1939 produceva 47,7 mila tonnellate di alluminio, altre 2,2 mila tonnellate furono importate. Secondo Guerra mondiale stimolò significativamente la produzione di alluminio. Pertanto, nel 1939, la sua produzione globale, esclusa l'URSS, era di 620mila tonnellate, ma nel 1943 era cresciuta fino a 1,9 milioni di tonnellate. Nel 1956 furono prodotte nel mondo 3,4 milioni di tonnellate di alluminio primario, nel 1965 - 5,4 milioni di tonnellate. , nel 1980 - 16,1 milioni di tonnellate, nel 1990 - 18 milioni di tonnellate Nel 2007 sono state prodotte nel mondo 38 milioni di tonnellate di alluminio primario e nel 2008 - 39,7 milioni di tonnellate.

1. Cina RPC (prodotto 12,60 milioni di tonnellate nel 2007 e 13,50 milioni di tonnellate nel 2008)
2. Russia Russia (3,96/4,20)
3. Canada Canada (3.09/3.10)
4. Stati Uniti Stati Uniti (2,55/2,64)
5. AustraliaAustralia (1,96/1,96)
6. Brasile Brasile (1,66/1,66)
7. India India (1,22/1,30)
8. Norvegia Norvegia (1.30/1.10)
9. Emirati Arabi Uniti Emirati Arabi Uniti (0,89/0,92)
10. Bahrein Bahrein (0,87/0,87)
11. Sudafrica Sudafrica (0,90/0,85)
12. Islanda Islanda (0,40/0,79)
13. Germania Germania (0,55/0,59)
14. VenezuelaVenezuela (0,61/0,55)
15. Mozambico Mozambico (0,56/0,55)
16. Tagikistan Tagikistan (0,42/0,42)

Nel 2016, sul mercato mondiale sono state prodotte 59 milioni di tonnellate di alluminio, lo stock è di 2.224 milioni di tonnellate e la produzione media giornaliera è di 128,6 mila tonnellate (2013,7). In Russia, il monopolista nella produzione di alluminio è la società Russian Aluminium, che rappresenta circa il 13% del mercato globale dell’alluminio e il 16% di quello dell’allumina. Le riserve mondiali di bauxite sono praticamente illimitate, ovvero non sono commisurate alla dinamica della domanda. Gli impianti esistenti possono produrre fino a 44,3 milioni di tonnellate di alluminio primario all’anno. Va inoltre tenuto presente che in futuro alcune applicazioni dell’alluminio potrebbero essere riorientate verso l’uso, ad esempio, di materiali compositi. I prezzi dell’alluminio (nelle transazioni sulle borse internazionali delle materie prime) dal 2007 al 2015 sono stati in media di 1.253-3.291 dollari per tonnellata.

Applicazione

Ampiamente usato come materiale da costruzione. I principali vantaggi dell'alluminio in questa qualità sono la leggerezza, la malleabilità allo stampaggio, la resistenza alla corrosione (nell'aria, l'alluminio viene immediatamente ricoperto da un film durevole di Al2O3, che ne impedisce l'ulteriore ossidazione), l'elevata conduttività termica e l'atossicità dei suoi composti. In particolare, queste proprietà hanno reso l'alluminio estremamente popolare nella produzione di pentole, fogli di alluminio e Industria alimentare e per l'imballaggio. Le prime tre proprietà hanno reso l’alluminio la principale materia prima nell’industria aeronautica e aerospaziale (in Ultimamente viene lentamente sostituito da materiali compositi, principalmente fibra di carbonio). Lo svantaggio principale dell'alluminio come materiale strutturale è la sua bassa resistenza, quindi per rafforzarlo viene solitamente legato una piccola quantità rame e magnesio (la lega si chiama duralluminio). La conducibilità elettrica dell'alluminio è solo 1,7 volte inferiore a quella del rame, mentre l'alluminio è circa 4 volte più economico al chilogrammo, ma a causa della sua densità 3,3 volte inferiore, per ottenere pari resistenza necessita di circa 2 volte meno peso. Pertanto, è ampiamente utilizzato nell'ingegneria elettrica per la produzione di fili, la loro schermatura e persino nella microelettronica quando si depositano conduttori sulla superficie dei cristalli del microcircuito. La minore conducibilità elettrica dell'alluminio (3,7·107 S/m) rispetto al rame (5,84·107 S/m), a parità di resistenza elettrica, viene compensata aumentando la sezione trasversale dei conduttori in alluminio . Lo svantaggio dell'alluminio come materiale elettrico è la formazione di un forte film di ossido dielettrico sulla sua superficie, che rende difficile la saldatura e, a causa del deterioramento della resistenza di contatto, provoca un aumento del riscaldamento sui collegamenti elettrici, che a sua volta influisce negativamente l'affidabilità del contatto elettrico e lo stato dell'isolamento. Pertanto, in particolare, la 7a edizione delle Regole di installazione elettrica, adottata nel 2002, vieta l'uso di conduttori in alluminio con sezione inferiore a 16 mm².

• Grazie al suo complesso di proprietà, è ampiamente utilizzato nelle apparecchiature di riscaldamento.
• L'alluminio e le sue leghe non diventano fragili a temperature estremamente basse. Per questo motivo è ampiamente utilizzato nella tecnologia criogenica. Tuttavia, è noto il caso in cui tubi criogenici in lega di alluminio diventano fragili a causa della loro flessione sui nuclei di rame durante lo sviluppo del veicolo di lancio Energia.
• L'elevata riflettività, unita al basso costo e alla facilità di deposizione sotto vuoto, rendono l'alluminio il materiale ottimale per realizzare specchi.
• Nella produzione di materiali da costruzione come agente che forma gas.
• L'alluminizzazione conferisce resistenza alla corrosione e alle incrostazioni all'acciaio e ad altre leghe, ad esempio alle valvole dei motori a combustione interna a pistoni, alle pale delle turbine, alle piattaforme petrolifere, alle apparecchiature di scambio termico e sostituisce anche la zincatura.
• Il solfuro di alluminio viene utilizzato per produrre idrogeno solforato.
• Sono in corso ricerche per sviluppare l'alluminio espanso come materiale particolarmente resistente e leggero.

Come agente riducente

• Come componente della termite, miscele per alluminotermia.
• Nella pirotecnica.
• L'alluminio viene utilizzato per recuperare metalli rari dai loro ossidi o alogenuri.
• Utilizzo limitato come protettore per la protezione anodica.

Leghe di alluminio

Il materiale strutturale solitamente utilizzato non è l'alluminio puro, ma varie leghe a base di esso. La designazione delle serie di leghe in questo articolo è data per gli USA (standard ANSI H35.1) e in conformità con GOST russo. In Russia, gli standard principali sono GOST 1583 “Leghe di alluminio pressofuso. Specifiche" e GOST 4784 "Alluminio e leghe di alluminio deformabili. Francobolli." Esiste anche la marcatura UNS e uno standard internazionale per le leghe di alluminio e la loro marcatura ISO R209 b.

• Alluminio-magnesio Al-Mg (ANSI: serie 5xxx per leghe per lavorazione plastica e 5xx.x per leghe per getti sagomati; GOST: AMg). Le leghe del sistema Al-Mg sono caratterizzate da una combinazione di resistenza soddisfacente, buona duttilità, ottima saldabilità e resistenza alla corrosione. Inoltre, queste leghe sono caratterizzate da un'elevata resistenza alle vibrazioni.

Nelle leghe di questo sistema contenenti fino al 6% di Mg, si forma un sistema eutettico del composto Al3Mg2 con una soluzione solida a base di alluminio. Le più utilizzate nell'industria sono le leghe contenenti magnesio dall'1 al 5%. Un aumento del contenuto di Mg nella lega ne aumenta significativamente la resistenza. Ogni percentuale di magnesio aumenta la resistenza alla trazione della lega di 30 MPa e la resistenza allo snervamento di 20 MPa. In questo caso l'allungamento relativo diminuisce leggermente ed è compreso tra il 30 e il 35%. Le leghe con un contenuto di magnesio fino al 3% (in peso) sono strutturalmente stabili a temperature ambiente ed elevate, anche in uno stato notevolmente indurito. Con l'aumento della concentrazione di magnesio allo stato lavorato a freddo, la struttura della lega diventa instabile. Inoltre, un aumento del contenuto di magnesio superiore al 6% porta ad un peggioramento della resistenza alla corrosione della lega. Per migliorare le caratteristiche di resistenza, le leghe del sistema Al-Mg sono legate con cromo, manganese, titanio, silicio o vanadio. Cercano di evitare l'inclusione di rame e ferro nelle leghe di questo sistema, poiché ne riducono la resistenza alla corrosione e la saldabilità.

• Alluminio-manganese Al-Mn (ANSI: serie 3xxx; GOST: AMts). Le leghe di questo sistema hanno buona resistenza, duttilità e producibilità, elevata resistenza alla corrosione e buona saldabilità.

Le principali impurità nelle leghe del sistema Al-Mn sono ferro e silicio. Entrambi questi elementi riducono la solubilità del manganese nell'alluminio. Per ottenere una struttura a grana fine, le leghe di questo sistema sono legate con titanio. La presenza di una quantità sufficiente di manganese garantisce la stabilità della struttura del metallo lavorato a freddo a temperature ambiente ed elevate.

• Alluminio-rame Al-Cu (Al-Cu-Mg) (ANSI: serie 2xxx, 2xx.x; GOST: AM). Le proprietà meccaniche delle leghe di questo sistema in uno stato rinforzato termicamente raggiungono, e talvolta superano, le proprietà meccaniche degli acciai a basso tenore di carbonio. Queste leghe sono ad alta tecnologia. Tuttavia, presentano anche uno svantaggio significativo: una bassa resistenza alla corrosione, che porta alla necessità di utilizzare rivestimenti protettivi.

Manganese, silicio, ferro e magnesio possono essere utilizzati come additivi di lega. Inoltre, quest'ultimo ha l'effetto più forte sulle proprietà della lega: la lega con il magnesio aumenta significativamente la resistenza e i limiti di snervamento. L'aggiunta di silicio alla lega ne aumenta la capacità di subire un invecchiamento artificiale. La lega con ferro e nichel aumenta la resistenza al calore delle leghe della seconda serie. L'indurimento a freddo di queste leghe dopo la tempra accelera invecchiamento artificiale, e migliora anche la robustezza e la resistenza alla tensocorrosione.

• Leghe del sistema Al-Zn-Mg (Al-Zn-Mg-Cu) (ANSI: serie 7xxx, 7xx.x). Le leghe di questo sistema sono apprezzate per la loro altissima resistenza e buona producibilità. Il rappresentante del sistema: la lega 7075 è la più resistente di tutte le leghe di alluminio. L'effetto di un indurimento così elevato è ottenuto grazie all'elevata solubilità di zinco (70%) e magnesio (17,4%) a Temperature elevate, diminuendo drasticamente con il raffreddamento.

Tuttavia, uno svantaggio significativo di queste leghe è la loro resistenza alla tensocorrosione estremamente bassa. La resistenza alla corrosione delle leghe resistenti può essere aumentata legando con il rame. Impossibile non notare uno schema scoperto negli anni '60: la presenza di litio nelle leghe rallenta l'invecchiamento naturale e accelera l'invecchiamento artificiale. Inoltre si riduce la presenza di litio peso specifico lega e aumenta significativamente il suo modulo elastico. Come risultato di questa scoperta, sono stati sviluppati nuovi sistemi di leghe Al-Mg-Li, Al-Cu-Li e Al-Mg-Cu-Li.

• Le leghe di alluminio-silicio (silumini) sono le più adatte per la fusione. Da essi vengono spesso espressi casi di vari meccanismi.
• Leghe complesse a base di alluminio: avial.

Alluminio come additivo ad altre leghe

L'alluminio è un componente importante di molte leghe. Ad esempio, nei bronzi all'alluminio i componenti principali sono rame e alluminio. Nelle leghe di magnesio, l'alluminio viene spesso utilizzato come additivo. Per la produzione di spirali nei dispositivi di riscaldamento elettrico, viene utilizzato fechral (Fe, Cr, Al) (insieme ad altre leghe). L’aggiunta di alluminio ai cosiddetti “acciai tranciati” ne facilita la lavorazione, conferendo al termine della lavorazione una netta rottura del pezzo finito dalla barra.

Gioielleria

Quando l'alluminio era molto costoso, ne veniva ricavata una varietà di gioielli. Pertanto, Napoleone III ordinò bottoni in alluminio e nel 1889 a Mendeleev furono presentate bilance con ciotole in oro e alluminio. La moda per i gioielli in alluminio passò immediatamente quando apparvero nuove tecnologie per la sua produzione, che ne ridussero notevolmente i costi. Al giorno d'oggi, l'alluminio viene talvolta utilizzato nella produzione di bigiotteria. In Giappone l’alluminio viene utilizzato nella produzione di gioielli tradizionali, in sostituzione dell’argento.

Posate

Per ordine di Napoleone III furono realizzate posate in alluminio, che venivano servite durante le cene cerimoniali per lui e per gli ospiti più onorati. Altri ospiti usavano utensili d'oro e d'argento. Poi si sono diffuse le posate in alluminio; nel tempo l'uso di utensili da cucina in alluminio è diminuito in modo significativo, ma anche adesso possono ancora essere visti solo in alcuni esercizi di ristorazione - nonostante le dichiarazioni di alcuni esperti sulla nocività dell'alluminio per la salute umana. Inoltre, tali dispositivi nel tempo perdono il loro aspetto attraente a causa dei graffi e la loro forma a causa della morbidezza dell'alluminio. Gli utensili per l'esercito sono realizzati in alluminio: cucchiai, pentole, fiaschetti.

Produzione del vetro

Fluoruro, fosfato e ossido di alluminio vengono utilizzati nella produzione del vetro.

Industria alimentare

L'alluminio è registrato come additivo alimentare E173.

Industria militare

L'economicità e il peso del metallo hanno portato al suo ampio utilizzo nella produzione di armi leggere, in particolare mitragliatrici e pistole.

Alluminio e suoi composti nella tecnologia missilistica

L'alluminio e i suoi composti sono utilizzati come propellente ad alte prestazioni nei propellenti per razzi a due propellenti e come componente combustibile nei propellenti solidi per razzi. I seguenti collegamenti l’alluminio è di grande interesse pratico come carburante per missili:

• Alluminio in polvere come combustibile nei propellenti solidi per razzi. Viene utilizzato anche sotto forma di polvere e sospensioni in idrocarburi.
• Idruro di alluminio.
• Boranato di alluminio.
• Trimetilalluminio.
• Trietilalluminio.
• Tripropilalluminio.

Il trietilalluminio (solitamente miscelato con trietilboro) viene utilizzato anche per l'accensione chimica (come combustibile di avviamento) nei motori a razzo, poiché si accende spontaneamente in ossigeno gassoso. I carburanti per missili a base di idruro di alluminio, a seconda dell'ossidante, hanno le seguenti caratteristiche:

Energia dell'alluminio

L’energia dell’alluminio utilizza l’alluminio come vettore energetico secondario universale. I suoi usi in questa veste:

• Ossidazione dell'alluminio in acqua per produrre idrogeno ed energia termica.
• Ossidazione dell'alluminio con ossigeno atmosferico per produrre energia elettrica in generatori elettrochimici aria-alluminio.

L'alluminio nella cultura mondiale

• Nel romanzo di N. G. Chernyshevsky "Cosa fare?" (1862-1863) uno dei personaggi principali descrive in una lettera il suo sogno: una visione del futuro in cui le persone vivono, si rilassano e lavorano in edifici a più piani in vetro e alluminio; I pavimenti, i soffitti e i mobili sono in alluminio (all'epoca di N.G. Chernyshevskij, l'alluminio aveva appena cominciato a essere scoperto).
• I cetrioli di alluminio sono l'immagine e il titolo di una canzone del 1987 di Viktor Tsoi.

Tossicità

Nonostante la sua diffusa presenza in natura, nessuna creatura vivente utilizza l'alluminio nel metabolismo: è un metallo morto. Ha un leggero effetto tossico, ma molti sono solubili in acqua composti inorganici l'alluminio rimane allo stato disciolto a lungo e può avere effetti dannosi sull'uomo e sugli animali a sangue caldo bevendo acqua. I più tossici sono cloruri, nitrati, acetati, solfati, ecc. Per l'uomo, le seguenti dosi di composti di alluminio (mg/kg di peso corporeo) hanno un effetto tossico se ingeriti:

• acetato di alluminio - 0,2-0,4;
• idrossido di alluminio - 3,7-7,3;
• allume di alluminio - 2.9.

Colpisce soprattutto sistema nervoso(si accumula nel tessuto nervoso, causando gravi disturbi del sistema nervoso centrale). Tuttavia, la neurotossicità dell’alluminio è stata studiata fin dalla metà degli anni ’60, poiché l’accumulo del metallo nel corpo umano è impedito dal suo meccanismo di eliminazione. In condizioni normali, fino a 15 mg dell'elemento al giorno possono essere escreti nelle urine. Di conseguenza, l'effetto negativo maggiore si osserva nelle persone con funzionalità escretoria renale compromessa. Lo standard per il contenuto di alluminio nell'acqua potabile in Russia è di 0,2 mg/l. In questo caso, questo MPC può essere aumentato a 0,5 mg/l dal medico capo dello Stato per il territorio interessato per un determinato sistema di approvvigionamento idrico. Alcuni studi biologici hanno implicato l'assunzione di alluminio come fattore nello sviluppo della malattia di Alzheimer, ma questi studi sono stati successivamente criticati e il collegamento tra i due è stato confutato. I composti di alluminio possono anche stimolare il cancro al seno quando si utilizzano antitraspiranti a base di cloruro di alluminio. Ma ci sono meno prove scientifiche a sostegno di ciò che il contrario.

Guarda anche

• Anodizzazione
• Ossidazione
• Alluminio. Tredicesimo elemento
• Istituto Internazionale dell'Alluminio

Appunti

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Collegamenti

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• Alluminio nella Biblioteca popolare degli elementi chimici
• Alluminio nei depositi
• Storia, produzione e usi dell'alluminio
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• GOST R55375-2012. Alluminio primario e leghe a base di esso. Francobolli
• Film documentario "Alluminio"

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

E alcuni altri elementi. Tuttavia, non tutti questi elementi vengono attualmente estratti dai minerali di alluminio e utilizzati per le esigenze dell’economia nazionale.

La più utilizzata è la roccia apatite-nefelina, dalla quale si ottengono fertilizzanti, allumina, soda, potassa e alcuni altri prodotti; non ci sono quasi discariche.

Durante la lavorazione della bauxite con il metodo Bayer o la sinterizzazione, nella discarica rimane ancora molto fango rosso, il cui utilizzo razionale merita grande attenzione.

Prima si diceva che per produrre 1 tonnellata di alluminio è necessario spendere moltissima energia elettrica, ovvero un quinto del costo dell’alluminio. Nella tabella 55 mostra il calcolo del costo per 1 tonnellata di alluminio. Dai dati presentati nella tabella, ne consegue che le componenti più importanti dei costi sono le materie prime e i materiali di base, con l’allumina che rappresenta quasi la metà di tutti i costi. Pertanto, la riduzione del costo dell’alluminio dovrebbe andare principalmente nella direzione di ridurre il costo di produzione dell’allumina.

Teoricamente, per 1 tonnellata di alluminio devono essere consumate 1,89 tonnellate di allumina. Il superamento di questo valore al consumo effettivo è una conseguenza delle perdite dovute principalmente all'atomizzazione. Tali perdite possono essere ridotte dello 0,5-0,6% automatizzando il caricamento dell'allumina nei bagni. Riduzione dei costil'allumina può essere ottenuta riducendo le perdite in tutte le fasi della sua produzione, in particolare nei fanghi di scarto, durante il trasporto di soluzioni di allumina e, nonché durante la calcinazione dell'allumina; grazie al risparmio ottenuto da un migliore utilizzo del vapore di scarico (da autoevaporatori) e dal pieno utilizzo del calore dei gas di scarico. Ciò è particolarmente importante per il metodo dell'autoclave, dove i costi del vapore sono significativi.

Introduzione della lisciviazione e ritorcitura continua; le raffinerie di allumina avanzate hanno permesso di automatizzare molte operazioni, il che ha contribuito a ridurre il consumo di vapore ed elettricità, aumentare la produttività del lavoro e ridurre il costo dell'alluminio. Tuttavia si può fare molto di più in questa direzione. Senza rinunciare a ulteriori ricerche di bauxiti di alta qualità, la cui transizione ridurrà drasticamente il costo dell'allumina, dovremmo cercare modi per utilizzare in modo completo le bauxiti ferruginose e il fango rosso nella metallurgia ferrosa. Un esempio è l'uso complesso delle rocce apatite-nefelina.

Il costo dei sali di fluoro è dell'8%. Possono essere ridotti rimuovendo attentamente i gas dai bagni elettrolitici e intrappolando da essi i composti del fluoro. I gas anodici aspirati dal bagno contengono fino a 40 mg/m 3 di fluoro, circa 100 mg/m 3 di resina e 90 mg/m 3 di polvere (AlF 3 , Al2O3, Na3AlF6). Questi gas non devono essere rilasciati nell’atmosfera,poiché contengono sostanze preziose, inoltre, sono velenosi. Devono essere ripuliti dalle polveri pregiate e resi innocui per evitare avvelenamenti nell'atmosfera dell'officina e delle zone limitrofe allo stabilimento. A fini di purificazione, i gas vengono lavati con soluzioni deboli di soda nei depuratori di gas delle torri (scrubber).

Con la perfetta organizzazione dei processi di purificazione e neutralizzazione diventa possibile restituire alla produzione parte dei sali di fluoro (fino al 50%) e ridurre così il costo dell'alluminio del 3-5%.

Una significativa riduzione del costo dell’alluminio può essere ottenuta attraverso l’uso di fonti di elettricità più economiche e la rapida introduzione diffusa di convertitori di corrente a semiconduttori più economici (soprattutto silicio), nonché riducendo direttamente il consumo di energia. Quest'ultimo può essere ottenuto progettando bagni più avanzati con una minore perdita di tensione in tutti o singoli elementi, nonché selezionando elettroliti più elettricamente conduttivi (la resistenza della criolite è troppo elevata e un'enorme quantità di elettricità si trasforma in calore in eccesso, che non può ancora essere utilizzato razionalmente). E non è un caso che i bagni con anodi cotti inizino a trovare sempre più utilizzo, poiché il consumo energetico in questi bagni è molto inferiore.

Il personale addetto alla manutenzione delle officine di elettrolisi svolge un ruolo importante nella riduzione del consumo energetico. Mantenere una normale distanza polo-polo, mantenere puliti i contatti elettrici nei vari punti della vasca, ridurre il numero e la durata degli effetti anodici, mantenere temperatura normale elettrolita, un attento monitoraggio della composizione dell'elettrolita permette di ridurre sensibilmente il consumo energetico.

Squadre avanzate di reparti di elettrolisi delle fonderie di alluminio, dopo aver studiato i fondamenti teorici del processo e le caratteristiche dei bagni che servono, monitorando attentamente l'avanzamento del processo, hanno l'opportunità di aumentare la quantità di metallo prodotto per unità di elettricità consumata con qualità eccellente e, quindi, aumentare l’efficienza della produzione di alluminio.

Il fattore più importante per ridurre i costi e aumentare la produttività del lavoro è la meccanizzazione dei processi ad alta intensità di manodopera nei reparti di elettrolisi delle fonderie di alluminio. In questo settore, negli ultimi decenni sono stati compiuti progressi significativi nelle fonderie di alluminio domestiche: l'estrazione dell'alluminio dai bagni è stata meccanizzata; Sono stati introdotti meccanismi efficienti e convenienti per perforare la crosta elettrolitica e rimuovere e inserire i perni. Tuttavia è necessario e possibileV In misura maggiore meccanizzare e automatizzare i processi nelle fonderie di alluminio. Ciò è facilitato da un ulteriore aumento della potenza degli elettrolizzatori e dal passaggio dai processi periodici a quelli continui.

Negli ultimi anni, l’uso integrato dei minerali di alluminio è migliorato poiché alcune fonderie di alluminio hanno iniziato a estrarre ossidi di vanadio e gallio metallico dai rifiuti.

Fu scoperto nel 1875 con il metodo spettrale. Quattro anni prima, D.I Mendeleev ne aveva predetto le proprietà di base con grande precisione (chiamandolo eka-alluminio). ha un colore bianco-argenteo e un basso punto di fusione (+30° C). Un piccolo pezzo di gallio può essere sciolto nel palmo della mano. Inoltre, il punto di ebollizione del gallio è piuttosto elevato (2230°C), quindi viene utilizzato per termometri ad alta temperatura. Tali termometri con tubi al quarzo sono applicabili fino a 1300° C. Il gallio ha una durezza simile al piombo. La densità del gallio solido è 5,9 g/cm3, il gallio liquido è 6,09 g/cm3.

Il Gallio è sparso in natura, quelli ricchi non sono noti. Si trova in centesimi e millesimi di percentuale nei minerali di alluminio, nella blenda di zinco e nelle ceneri di alcuni carboni. Le resine delle piante a gas a volte contengono fino allo 0,75% di gallio.

Il gallio è significativamente più tossico del gallio e pertanto tutti i lavori sulla sua estrazione dovrebbero essere eseguiti mantenendo un'attenta igiene.

Nell'aria secca a temperature normali, il gallio quasi non si ossida: quando riscaldato, si combina vigorosamente con l'ossigeno, formando l'ossido bianco Ga 2 O 3. Insieme a questo ossido di gallio, in determinate condizioni, si formano anche altri ossidi di gallio (GaO e Ga 2 O). L'idrossido di gallio Ga(OH) 3 è anfotero e quindi facilmente solubile negli acidi e negli alcali, con i quali forma gallati, che hanno proprietà simili agli alluminati. A questo proposito, quando si produce allumina da minerali di alluminio, il gallio, insieme all'alluminio, entra in soluzioni e poi lo accompagna in tutte le operazioni successive. Si osserva un aumento della concentrazione di gallio nella lega anodica durante la raffinazione elettrolitica dell'alluminio, nelle soluzioni di alluminato circolanti durante la produzione di allumina utilizzando il metodo Bayer e nelle acque madri rimanenti dopo la carbonizzazione incompleta delle soluzioni di alluminato.

Pertanto, senza disturbare lo schema di ridistribuzione, è possibile organizzare l'estrazione del gallio nei reparti di allumina e raffinazione delle fonderie di alluminio. Le soluzioni di alluminato riciclato per l'estrazione del gallio possono essere periodicamente carbonizzate in due fasi. Innanzitutto, durante la carbonizzazione lenta, circa il 90% dell'alluminio viene precipitato e la soluzione viene filtrata, che viene poi nuovamente carbonizzata per far precipitare il gallio e rimanere in soluzione sotto forma di idrossidi. Il precipitato così ottenuto può contenere fino all'1,0% di Ga 2 O 3 .

Una porzione significativa di alluminio può essere precipitata dalle acque madri di alluminato sotto forma di sali di fluoro. Per fare ciò, l'acido fluoridrico viene miscelato in una soluzione di alluminato contenente gallio. A pH<2,5 из раствора осаждается значительная часть алюминия в виде фторида и криолита (Na 3 AlF 6). Галлий и часть алюминия остаются в растворе.

Quando una soluzione acida viene neutralizzata con soda a pH = 6, gallio e .

È possibile ottenere un'ulteriore separazione dell'alluminio dal gallioriscaldare trattando i sedimenti di idrato di alluminio-gallio in un'autoclave con latte di calce contenente una piccola quantità di idrossido di sodio; in questo caso il gallio va in soluzione,e la maggior parte dell'alluminio rimane nel sedimento. Il gallio viene quindi precipitato dalla soluzione con anidride carbonica. Il precipitato risultante contiene fino al 25% di Ga 2 O 3. Questo precipitato viene sciolto in soda caustica con un rapporto caustico di 1,7 e trattato con Na 2 S per rimuovere i metalli pesanti, in particolare il piombo. La soluzione purificata e chiarificata viene sottoposta ad elettrolisi a 60-75°C, tensione di 3-5 V e agitazione costante dell'elettrolita. Catodi e anodi devono essere realizzati in acciaio inossidabile.

Sono noti anche altri metodi per concentrare l'ossido di gallio da soluzioni di alluminato. Pertanto, dalla lega anodica contenente lo 0,1-0,3% di gallio rimanente dopo la raffinazione elettrolitica dell'alluminio utilizzando il metodo a tre strati, quest'ultimo può essere isolato trattando la lega con una soluzione alcalina calda. In questo caso il gallio entra in soluzione e rimane nel sedimento.

Per ottenere composti di gallio puri, viene utilizzata la capacità del cloruro di gallio di dissolversi nell'etere.

Se presente nei minerali di alluminio, si accumulerà costantemente in soluzioni di alluminato e, con un contenuto superiore a 0,5 g/l V 2 O 5, precipiterà con l'idrato di alluminio durante la carbonizzazione, contaminando l'alluminio. Per eliminare il vanadio, si evaporano le acque madri fino ad una densità di 1,33 g/cm 3 e si raffreddano a 30°C, e cade un fango contenente più del 5% di V 2 O 5, insieme a soda e altri composti alcalini di fosforo e arsenico, dal quale può essere isolato prima mediante complessi trattamenti idrochimici e poi mediante elettrolisi di una soluzione acquosa.

La fusione dell'alluminio, a causa della sua elevata capacità termica e del calore latente di fusione (392 J/g), richiede un elevato consumo di energia. Merita quindi di essere diffusa l'esperienza degli impianti di elettrolisi che hanno iniziato a produrre nastri e vergelle direttamente dall'alluminio liquido (senza colarlo in lingotti). Inoltre, un grande effetto economico può essere ottenuto dalla produzione di varie leghe per il consumo di massa dall'alluminio liquido nelle fonderie degli impianti di elettrolisi e

Gallio storia della scoperta dell'elemento Riguardo all'elemento con numero atomico 31, la maggior parte dei lettori ricorda solo che è uno dei tre elementi...