các quá trình sản xuất cơ bản của luyện nhôm

1 TIỂU LUẬN CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CƠ BẢN *** LUYỆN NHÔM Nhóm thực hiện Trịnh quang Vinh Hoàng Thị Lưu Chu Văn Thiện Đoàn Thanh Tuấn 2 Mục lục PHẦN I 4 I. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NHÔM TRÊN THẾ GIỚI HIỆN NAY 4 I.1 Giới thiệu chung về nhôm 4 I.2 Lịch sử ngành Sản xuất nhôm 6 I.3 Tình hình sản xuất và sử dụng nhôm hiện nay trên thế giới 8 II. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NHÔM TẠI VIỆT NAM HIỆN NAY 11 II.1 Phân bố quặng nhôm và tình hình sản xuất trong nước 11 II.2 Một số nhà máy luyện nhôm và sản xuất thành phẩm nhôm l ớn ở Việt Nam 12 PHẦN II 14 phẦN III 15 PHẦN IV 34 XỬ LÝ DÒNG THẢI . 34 I. CHẤT THẢI RẮN 34 I.2.1 Công Nghệ Chôn Lấp 36 II.2.3 Công Nghệ Hóa Lý. 38 II- KHÍ THẢI 39 II.1 Thành Phần Hỗn Hợp Khí 39 II.1.1 Qui Trình Xử Lý Bụi. 40 III NƯỚC THẢI 43 3 IV ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI KHÍ HẬU 46 4 PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÌNH HÌNH LUYỆN NHÔM HIỆN NAY TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM I. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NHÔM TRÊN THẾ GIỚI HIỆN NAY I.1 Giới thiệu chung về nhôm Nhôm là một kim loại mềm, nhẹ với màu xám bạc ánh kim mờ, vì có một lớp mỏng ôxi hóa tạo thành rất nhanh khi nó để trần ngoài không khí. Tỷ trọng riêng của nhôm chỉ khoảng một phần ba sắt hay đồng; nó rất mềm (chỉ sau vàng), dễ uốn (đứng thứ sáu) và dễ dàng gia công trên máy móc hay đúc; nó có khả năng chống ăn mòn và bền vững do lớp ôxít bảo vệ. Nó cũng không nhiễm từ và không cháy khi để ở ngoài không khí ở điều kiện thông thường Tổng quát Tên, Ký hiệu, Số Nhôm, Al, 13 Phân loại kim loại yếu Nhóm, Chu kỳ, Khối 13, 3, p Khối lượng riêng, Độ cứng 2.700 kg/m³, 2,75 Bề ngoài màu trắng bạc Tính chất nguyên tử 5 Khối lượng nguyên tử 26,981538 đ.v. Bán kính nguyên tử (calc.) 125 (118) pm Bán kính cộng hoá trị 118 pm Cấu hình electron [Ne]3s 2 3p 1 e - trên mức năng lượng 2, 8, 3 Trạng thái ôxi hóa (Ôxít) 3 (lưỡng tính) Cấu trúc tinh thể hình lập phương Tính chất vật lý Trạng thái vật chất rắn Điểm nóng chảy 933,47 K (1.220,58 °F) Điểm sôi 2.792 K (4.566 °F) Trạng thái trật tự từ thuận từ Thể tích phân tử 10 ×10 -6 m³/mol Nhiệt bay hơi 293,4 kJ/mol Nhiệt nóng chảy 10,79 kJ/mol Áp suất hơi 100.000 Pa tại 2.792 K Vận tốc âm thanh 5.100 m/s tại 933 K Thông tin khác Độ âm điện 1,61 (thang Pauling) Nhiệt dung riêng 897 J/(kg·K) Độ dẫn điện 3,774x10 7 /Ω·m Độ dẫn nhiệt 237 W/(m·K) Năng lượng ion hóa 6 1. 577,5 kJ/mol 2. 1.816,7 kJ/mol 3. 2.744,8 kJ/mol 4. 11.577 kJ/mol 5. 14.842 kJ/mol 6. 18.379 kJ/mol 7. 23.326 kJ/mol 8. 27.465 kJ/mol 9. 31.853 kJ/mol 10. 38.473 kJ/mol 11. 42.647 kJ/mol 12. 201.266 kJ/mol 13. 222.316 kJ/mol I.2 Lịch sử ngành Sản xuất nhôm Mặc dù nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ trái đất (8,1%), nó lại hiếm ở dạng tự do và đã từng được cho là kim loại quí có giá trị hơn vàng (Người ta nói rằng Napoleon III của Pháp có các bộ đồ ăn bằng nhôm dự phòng cho những người khách quý nhất của ông. Những người khách khác chỉ có bộ đồ ăn bằng vàng). Vì thế nhôm là kim loại tương đối mới trong công nghiệp và được sản xuất với số lượng công nghiệp chỉ khoảng trên 100 năm. Khi mới được phát hiện nhôm rất khó tách ra khỏi các loại đá có chứa nó. Vì toàn bộ nhôm của Trái Đất nằm trong các hợp chất nên nó là kim loại khó nhận được nhất. Lý do là nhôm bị ôxi hóa rất nhanh và ôxít nhôm là một hợp chất cực kỳ ổn định, không giống như gỉ sắt, nó không bị bong ra. 7 Người khởi nghiệp Vào cuối thế kỷ thứ XIX, nhôm là thứ kim loại quí, còn hiếm hơn cả bạc. Tổng lượng nhôm sản xuất ở Mỹ vào năm 1884 chỉ có 125 pound (01 pound tương đương 450 gram). Tại Trường Cao đẳng Oberlin ở Bang Ohio, Giáo sư Frank Jewett đã chỉ cho các sinh viên thấy một mẩu nhôm nhỏ và nói với họ rằng, bất cứ người nào có thể tìm ra được phương pháp sản xuất một cách kinh tế thứ kim loại quí này thì người đó sẽ trở nên giàu có. Charless Martin Hall là một trong số những sinh viên đó. Say mê với các mẩu kim loại từ khi mới 12 tuổi, Hall đã nung nấu trong lòng khát vọng sản xuất nhôm và ông đã biến ngôi nhà kho bằng gỗ nhỏ đằng sau vườn nhà mình thành một phòng thí nghiệm thô sơ để hàng ngày vùi mình vào đó nghiên cứu. Tài liệu tham khảo Suốt trong thời gian học và sau khi tốt nghiệp, Hall liên tục miệt mài với các thí nghiệm trong nhà kho và đã tự chế tạo được một nồi nấu kim loại bằng cacbon để phục vụ việc tạo ra ôxít nhôm-alumina. Đầu năm 1886, ông đổ đầy dung dịch cryolite có chứa alumina (Al2O3) vào nồi nấu kim loại đó và cho dòng điện chạy qua. Kết quả là ông thu được một đống lổn nhổn những chất đông cứng, ông để cho chúng nguội đi, sau đó dùng búa đập vụn ra. Trong đám bụi bốc lên có thấy một vài mảnh nhôm nguyên chất. Điện phân nhôm tiêu tốn một lượng điện rất lớn, chi phí điện đã chiếm 25% giá thành; để làm chảy 1 tấn nhôm cần khoảng 13,5 - 18,5 MWh để tách nhôm ra khỏi oxi trong alumina; mức tiêu thụ thấp nhất là 13.500 kWh/tấn nhôm ở 8 nhà máy điện phân nhôm Moral của BHP ở Mozambic, cao là 16.292 Kwh/tấn nhôm ở nhà máy Bratsk ở Nga. Vì vậy, sản xuất nhôm chỉ đem lại hiệu quả khi giá điện thấp < 3 US cent/kWh. Để có được giá thành hạ, các công ty thường có nhà máy điện riêng, hầu hết là thuỷ điện như Alcan có tới 11 nhà máy thuỷ điện với tổng công suất 4.156 MW, Alcoa tự sản xuất được 25% lượng điện cho sản xuất Tái chế nhôm Sự tái chế nhôm từ các phế thải đã trở thành một trong những thành phần quan trọng của công nghiệp luyện nhôm. Việc tái chế đơn giản là nấu chảy kim loại, nó rẻ hơn rất nhiều so với sản xuất từ quặng. Việc tinh chế nhôm tiêu hao nhiều điện năng; việc tái chế chỉ tiêu hao khoảng 5% năng lượng để sản xuất ra nó trên cùng một khối lượng sản phẩm. Một thực tế phổ biến cho đến đầu thập niên 1900 là việc tái chế nhôm là không mới. Tuy nhiên, nó là lĩnh vực hoạt động trầm lắng cho đến tận những năm cuối thập niên 1960 khi sự bùng nổ của việc sử dụng nhôm để làm vỏ của các loại đồ uống cuối cùng đã đưa việc tái chế nhôm vào trong tầm chú ý của cộng đồng. Các nguồn tái chế nhôm bao gồm ô tô cũ, cửa và cửa sổ nhôm cũ, các thiết bị gia đình cũ, contener và các sản phẩm khác. I.3 Tình hình sản xuất và sử dụng nhôm hiện nay trên thế giới 9 Tình hình sản xuất nhôm từ năm 2000 đến hết năm 2007 trên thế giới: ( Số liệu của IAI ) 10 Tình hình sản xuất 8 tháng đầu năm 2008 : [...]... cng tt phN III Quy trình sản xuất nhôm I.Khái quát về công nghệ sản xuất Nhôm 15 -Năm 1886, Hall ng-ời Mỹ và Heroult ng-ời Pháp đồng thời phát minh ra ph-ơng pháp điện phân nhôm trong dung dịch muối nhôm nóng chảy Từ đó đến nay,Al đ-ợc sản xuất với quy mô công nghiệp, sản l-ợng tăng lên không ngừng,Al trở thành kim loại đ-ợc sử dụng ngày càng rộng rãi Có thể nói, ph-ơng pháp điện phân Nhôm trong môi tr-ờng... nghệ sản xuất nhôm Sau đây là l-u trình sản xuất nhôm hiện nay: 16 17 II SN XUT NHễM OXIT Có 2 ph-ơng pháp sản xuất nhôm oxit chủ yếu: - Ph-ơng pháp Baye - Ph-ơng pháp Kiềm thiêu kết II.1.Ph-ơng pháp Baye - Ph-ơng pháp Baye thực chất là ph-ơng pháp dùng dung dịch NaOH để hoà tách bôxit ở nhiệt độ cao và áp suất,do K.I.Baye ng-ời Aó phát minh vào năm 1887 Sau đây là sơ đồ tóm tắt ph-ơng pháp Baye sản xuất. .. tinh luyện - Các tạp chất có trong Al th-ờng là:chất điện phân, nhôm oxit, nhôm cacbit, than lẫn vào Al từ bể điện phân,Fe,Si,Ti từ nguyên liệu vào Al trong quá trình điện phân, tạp chất thể khí do hoà tan Al chủ yếu là Hiđrô - Hai quá trình tinh luyện Al th-ờng đ-ợc áp dụng cho sản xuất: + Clorua hoá và nấu tách + Điện phân 3 lớp IV.1.Tinh luyện theo ph-ơng pháp clorua hoá, nấu tách( thiên tích) -Mục... chế thì quá trình phân hoá sẽ đ-ợc chia làm 2 giai đoạn : + Tạo mầm Al(OH)3 + Phát triển mầm - Nếu nâng cao tỉ số costic thì quá trình tạo mầm sẽ ngừng Khi tỉ số costic cao hơn nữa thì quá trình sẽ diễn ra theo chiều ng-ợc lại, tức là tạo ra natri aluminat Vì vậy phải khống chế nồng độ kiềm thích hợp Giảm nồng độ kiềm sẽ có lợi cho quá trình khuấy phân hoá.Nhiệt độ cũng có tác dụng với quá trình khuấy... III.1.Cho Al oxit vào bể điện phân -Trong quá trình điện phân, Nhôm oxit là nguyên liệu tiêu hao chủ yếu thu đ-ợc Al ở cực âm và khí thoát ra ở cực d-ơng Vì vậy phải cung cấp nhôm oxit vào bể để quá trình điện phân đ-ợc liên tục.Cứ một thời gian nhất định lại cho nhôm oxit vào bể, bằng cách đập vỡ lớp vỏ điện phân đã hình thành trên bề mặt bể, sau đó lại rải nhôm oxit lên trên lớp vỏ đó.Thao tác này... trong quá trình điện phân Cứ 3-4 ngày tháo Al một lần Để đảm bảo cân bằng nhiệt, không nên tháo hết nhôm ở bể ra và th-ờng để lại một l-ợng Al lỏng ứng với chiều cao n-ớc nhôm khoảng 15cm IV.Tinh luyện Nhôm -Ph-ơng pháp điện phân Criôlit-alumin nóng chảy chỉ thu đ-ợc Al có độ sạch 99,5-99,7%Al gọi là Al kỹ thuật -Al thô từ bể điện phân còn chứa nhiều tạp chất giảm chất l-ợng nhôm nên phải tinh luyện - Các. .. minh vào năm 1887 Sau đây là sơ đồ tóm tắt ph-ơng pháp Baye sản xuất nhôm oxit : 18 NaOH Boxit CaO Hoà tách Ôtôcla Bùn quặng Cô đặc và costic hoá Lắng lọc dd NaAlO Dung dịch cái Khuấy phân hoá Al(OH)3 Nung Al2O3 19 Mầm Al(OH) Các khâu chính của quá trình sản xuất Nhôm ôxit gồm : 1.Hoà tách bôxit 2.Khuấy phân hoá dung dịch NaAlO2 3.Nung Nhôm hyđrôxit 4.Cô đặc dung dịch cái và costic hoá II1.1.Hoà tách... Al2O3 theo phản ứng: Al(OH)3Al2O3 + H2O 28 III .Sản xuất Nhôm bằng ph-ơng pháp điện phân - Khi đã có nhôm oxit, cần dùng Na3AlF6 và các muối fluorua để điện phân nhôm. Ta có sơ đồ điện phân Nhôm: -Bể th-ờng là hình hộp chữ nhật, đáy nối cực âm (2), khối than ở phía trên là cực d-ơng(1).Giữa hai cực là chất điện phân Criolit-aluminat nóng chảy(4) D-ới tác dụng của dòng điện một chiều, Al trong dung dịch... cho các loại quặng có hàm l-ợng SiO2 thấp - Hiệu suất của quá trình hoà tách phụ thuộc vào nhiều nhân tố : Nhiệt độ, thời gian, nồng độ dung dịch, tỉ số rắn lỏng, bản chất quặng II.1.2.Khuấy phân hoá dung dịch natri aluminat - Sau lắng lọc dung dịch natri aluminat đ-ợc đem đi khuấy phân hoá Dung dịch này phân hoá tạo ra nhôm hiđrôxit theo phản ứng sau: Na AlO2 + H2O -> Al(OH)3 + NaOH - Về cơ chế thì quá. .. Khi hàm l-ợng SiO2 trong quặng cao, dùng ph-ơng pháp Baye để sản xuất sẽ không có lợi về mặt kinh tế do làm mất mát nhôm ôxit và kiềm Ph-ơng pháp kiềm thiêu kết cho phép chế biến một cách hợp lí các loại quặng có hàm l-ợng Silic cao Thực chất của ph-ơng pháp là đem hỗn hợp Bôxit - Na2CO3 và đá vôi nung ở nhiệt độ cao, kết quả là nhận đ-ợc sản phẩm thiêu kết chứa natri aluminat Sau đó hoà tách thiêu . LIỆU SẢN XUẤT NHÔM Quá trình luyện nhôm đi từ các sản phẩm quặng nhôm nghèo (boxit -nhôm tồn tại dưới dạng Al 2 O 3 trong phức hoặc đơn chất) hoặc từ nhôm. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NHÔM TẠI VIỆT NAM HIỆN NAY 11 II.1 Phân bố quặng nhôm và tình hình sản xuất trong nước 11 II.2 Một số nhà máy luyện nhôm và sản xuất thành