Các quá trình sản xuất cơ bản luyện nhôm

Các quá trình sản xuất cơ bản luyện 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 v

TIỂU LUẬN CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CƠ BẢN *** - LUYỆN NHƠM Nhóm thực Trịnh quang Vinh Hoàng Thị Lưu Chu Văn Thiện Đoàn Thanh Tuấn PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÌNH HÌNH LUYỆN NHƠM HIỆN NAY TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM I TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NHƠM TRÊN THẾ GIỚI HIỆN NAY I.1 Giới thiệu chung nhôm Nhôm kim loại mềm, nhẹ với màu xám bạc ánh kim mờ, có lớp mỏng ôxi hóa tạo thành nhanh để trần ngồi khơng khí Tỷ trọng riêng nhơm khoảng phần ba sắt hay đồng; mềm (chỉ sau vàng), dễ uốn (đứng thứ sáu) dễ dàng gia cơng máy móc hay đúc; có khả chống ăn mịn bền vững lớp ơxít bảo vệ Nó khơng nhiễm từ khơng cháy để ngồi khơng khí điều kiện thơng 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 ngồi màu trắng bạc Tính chất ngun tử Khối lượng nguyên tử 26,981538 đ.v Bán kính nguyên tử (calc.) 125 (118) pm Bán kính cộng hố trị 118 pm Cấu hình electron [Ne]3s23p1 e- mức lượng 2, 8, Trạng thái ơxi hóa (Ơxít) (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 293,4 kJ/mol Nhiệt nóng chảy 10,79 kJ/mol Áp suất 100.000 Pa 2.792 K Vận tốc âm 5.100 m/s 933 K Thông tin khác Độ âm điện 1,61 (thang Pauling) Nhiệt dung riêng 897 J/(kg·K) Độ dẫn điện 3,774x107 /Ω·m Độ dẫn nhiệt 237 W/(m·K) Năng lượng ion hóa 577,5 kJ/mol 1.816,7 kJ/mol 2.744,8 kJ/mol 11.577 kJ/mol 14.842 kJ/mol 18.379 kJ/mol 23.326 kJ/mol 27.465 kJ/mol 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 nguyên tố phổ biến vỏ trái đất (8,1%), lại dạng tự cho kim loại q có giá trị vàng (Người ta nói Napoleon III Pháp có đồ ăn nhơm dự phịng cho người khách quý ông Những người khách khác có đồ ăn vàng) Vì nhơm kim loại tương đối công nghiệp sản xuất với số lượng công nghiệp khoảng 100 năm Khi phát nhôm khó tách khỏi loại đá có chứa Vì tồn nhơm Trái Đất nằm hợp chất nên kim loại khó nhận Lý nhơm bị ơxi hóa nhanh ơxít nhơm hợp chất ổn định, khơng giống gỉ sắt, khơng bị bong Người khởi nghiệp Vào cuối kỷ thứ XIX, nhơm thứ kim loại q, cịn bạc Tổng lượng nhôm sản xuất Mỹ vào năm 1884 có 125 pound (01 pound tương đương 450 gram) Tại Trường Cao đẳng Oberlin Bang Ohio, Giáo sư Frank Jewett cho sinh viên thấy mẩu nhơm nhỏ nói với họ rằng, người tìm phương pháp sản xuất cách kinh tế thứ kim loại q người trở nên giàu có Charless Martin Hall số sinh viên Say mê với mẩu kim loại từ 12 tuổi, Hall nung nấu lòng khát vọng sản xuất nhôm ông biến nhà kho gỗ nhỏ đằng sau vườn nhà thành phịng thí nghiệm thơ sơ để hàng ngày vùi vào nghiên cứu Tài liệu tham khảo Suốt thời gian học sau tốt nghiệp, Hall liên tục miệt mài với thí nghiệm nhà kho tự chế tạo nồi nấu kim loại cacbon để phục vụ việc tạo ôxít nhôm-alumina Đầu năm 1886, ông đổ đầy dung dịch cryolite có chứa alumina (Al2O3) vào nồi nấu kim loại cho dịng điện chạy qua Kết ông thu đống lổn nhổn chất đông cứng, ơng chúng nguội đi, sau dùng búa đập vụn Trong đám bụi bốc lên có thấy vài mảnh nhôm nguyên chất Điện phân nhôm tiêu tốn lượng điện lớn, chi phí điện chiếm 25% giá thành; để làm chảy nhôm cần khoảng 13,5 - 18,5 MWh để tách nhôm khỏi oxi alumina; mức tiêu thụ thấp 13.500 kWh/tấn nhôm nhà máy điện phân nhôm Moral BHP Mozambic, cao 16.292 Kwh/tấn nhôm nhà máy Bratsk Nga Vì vậy, sản xuất nhôm đem lại hiệu giá điện thấp < US cent/kWh Để có giá thành hạ, cơng ty thường có nhà máy điện riêng, hầu hết thuỷ điện Alcan có tới 11 nhà máy thuỷ điện với tổng công suất 4.156 MW, Alcoa tự sản xuất 25% lượng điện cho sản xuất Tái chế nhôm Sự tái chế nhôm từ phế thải trở thành thành phần quan trọng công nghiệp luyện nhôm Việc tái chế đơn giản nấu chảy kim loại, rẻ nhiều so với sản xuất từ quặng Việc tinh chế nhôm tiêu hao nhiều điện năng; việc tái chế tiêu hao khoảng 5% lượng để sản xuất khối lượng sản phẩm Một thực tế phổ biến đầu thập niên 1900 việc tái chế nhơm khơng Tuy nhiên, lĩnh vực hoạt động trầm lắng tận năm cuối thập niên 1960 bùng nổ việc sử dụng nhôm để làm vỏ loại đồ uống cuối đưa việc tái chế nhôm vào tầm ý cộng đồng Các nguồn tái chế nhôm bao gồm ô tô cũ, cửa cửa sổ nhơm cũ, thiết bị gia đình cũ, contener sản phẩm khác I.3 Tình hình sản xuất sử dụng nhôm giới Tình hình sản xuất nhơm từ năm 2000 đến hết năm 2007 giới: ( Số liệu IAI ) Tình hình sản xuất tháng đầu năm 2008 : Như Bắc Mỹ Châu Âu dẫn đầu sản xuất nhơm II TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NHƠM TẠI VIỆT NAM HIỆN NAY II.1 Phân bố quặng nhơm tình hình sản xuất nước Việt Nam quốc gia có nguồn lượng dồi với nhiều mỏ quặng bauxite, hội tốt cho việc phát triển lượng dự án kim loại, tạo chu trình sản xuất từ bauxite đến sản phẩm nhơm hợp kim Tuy nhiên tại, Việt Nam chưa có ngành cơng nghiệp nhơm riêng với quy mơ lớn II.2 Một số nhà máy luyện nhôm sản xuất thành phẩm nhôm l ớn Việt Nam II.2.1 Nh máy luyện nhôm Bảo Lâm-Lâm Đồng( trực thuộc Tổng cơng ty khống sản Việt Nam thuộc Tập đồn Cơng nghiệp Than Khống sản Việt Nam ) Công suất : 600.000 tấn/năm Dự kiến bắt đầu hoạt động năm 2009 II.2.2 Nhà máy nhôm Asia Vina – Taiwan (thuộc Công ty Thương mại tổng hợp Quảng Bình) Nhà máy nhơm Asia Vina - Taiwan doanh nghiệp hàng đầu Việt Nam kể doanh nghiệp có 100% vốn nước ngồi liên doanh sản xuất loại nhôm định hình đạt tiêu chuẩn chất lượng quốc tế, có sức cạnh tranh cao Nhà máy có dây chuyền công nghệ đại sản xuất loại nhôm thanh, hệ thống mạ hoàn thiện sản phẩm, hệ thống đúc nhơm để nấu lại tồn dư liệu trình sản xuất, vừa triệt để tiết kiệm nguyên liệu đắt tiền, vừa làm cho nhà máy giảm thiểu phế thải đến mức cao nhất, với máy kiểm tra độ cứng nhôm, độ dày lớp mạ sản phẩm hệ thống kiểm tra cơ, lý hố sản phẩm đạt u cầu xác cao Công suất : Từ 3.500 đến 3.700 sản phẩm/ năm Ngồi cịn nhiều sở đúc nhôm chế tạo nhôm thành phẩm nhỏ l ẻ Tham khảo : - http://www.world-aluminium.org PHẦN II NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT NHÔM Q trình luyện nhơm từ sản phẩm quặng nhôm nghèo (boxit-nhôm tồn dạng Al2O3 phức đơn chất) từ nhôm phế liệu Quặng nhôm khống nhơm tạo thành, có khoảng 250 loại khống nhơm khác thường sử dụng nhiều loại sau: Tên khoáng vật Cơng thức hóa học Hàm lượng Al2O3 Corundum Al2O3 (%) Diaspo, bơmit Al2O3 H2O (AlOOH) 100 Spinel Al2O3 MgO 85 Hydraogilit, ghipxit Al2O3 2H2O; Al(OH)3 71 Kianit, antalunit, silimanit Al2O3 SiO2 65,4 Caolinit Al2O3 2SiO2.2H2O 63 Alunit K2SO4.Al2(SO4)3.4Al(OH)3 39,5 Nephelin (Na,K)2O.Al2O3 2SiO2 37 32,3 – 35,9 Trong loại quặng, Boxit quặng nhôm quan trọng nhất, boxit nhôm tồn dạng diaspo, bơmit, hydraghilit, ghipxit caolinit corundum Thành phần hóa học quặng bơxit dao động lớn: Al2O3: 35-60% SiO2: 0,5-25% Fe2O3: 2-40% TiO2: vết – 11% Để đánh giá chất lượng quặng nhôm, người ta đánh gia thông qua tiêu gọi modun silic SiO2 = tỷ số lượng Al2O3/SiO2 tỷ số cao quặng tốt phẦN III Quy trình sản xuất nhôm I.Khái quát công nghệ sản xuất Nhôm -Năm 1886, Hall ngời Mỹ Heroult ngời Pháp đồng thời phát minh phơng pháp điện phân nhôm dung dịch muối nhôm nóng chảy Từ đến nay,Al đ- ợc sản xuất với quy mô công nghiệp, sản lợng tăng lên không ngừng,Al trở thành kim loại đợc sử dụng ngày rộng rÃi Có thể nói, phơng pháp điện phân Nhôm môi trờng nóng chảy chiếm địa vị chủ yếu công nghệ sản xuất nhôm Sau lu trình sản xuất nhôm nay: