3 LUYEN VA TAI SINH NHOM

LUYEÄN VAØ TAÙI SINH NHOÂM Nguyên liệu luyện nhôm và phương pháp sản xuất nhôm  Quặng nhôm  Các khoáng vật nhôm quan trọng Tên khoáng vật Công thức hoá học Hàm lượng Al2O3, % Corunđum Diaspo,bơmit Hragilit,gipxit Kianit, anđaluzit, silimanit Caolinit Alunit Nefelin Al 2 O 3 Al 2 O 3 .H 2 O Al 2 O 3 .3H 2 O Al 2 O 3 .SiO 2 Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O K 2 SO 4 .Al 2 (SO 4 ) 3 .4Al(OH) 3 (Na,K) 2 O.Al 2 O 3 .2SiO 2 100,0 85,0 71,0 63,0 39,5 37,0 32,3-35,9  Bôxit là nham thạch, chủ yếu chứa các oxit ngậm nước của nhôm, sắt, silic, titan và vài nguyên tố khác. Bôxit có thể chứa canxi cacbonat và mage cacbonat, các hợp chất của lưu huỳnh, phốtpho, crôm và cả các hợp chất của các nguyên tố hiếm: vani, gali, ziriconi, niobi v.v…Trong thành phần bôxit có 42 nguyên tố đã được phát hiện.  Thành phần hoá học của bôxit dao động trong phạm vi khá lớn: • Al 2 O 3 : 35-60%; • SiO 2 : vài phần nghìn đến 25%; • Fe 2 O 3 : 2-40%; • TiO 2 /: từ vết đến 11%.  Chỉ tiêu để đánh giá quặng bôxit là môđun silic. Đó là tỷ số hàm lượng Al 2 O 3 trên hàm lượng SiO 2 trong quặng. Môđun silic (MSi) càng cao thì quặng nhôm càng tốt. [...]... CO2 (3. 10) • • •  • • •  Na2CO3 + SiO2 = Na2O.SiO2 + CO2 (3. 11) Na2CO3 + Al2O3 = Na2O.Al2O3 + CO2 (3. 12) Về mặt tốc độ, các phản ứng (3. 10), (3. 11) xảy ra nhanh hơn phản ứng (3. 12); đồng thời ở nhiệt độ thấp có thể tạo thành Na 2O.Al2O3.2SiO2 Bước 2: Thiêu kết ở nhiệt độ cao, xảy ra các phản ứng sau: Na2O.Fe2O3 + Al2O3 = Na2O.Al2O3 + Fe2O3 (3. 13) Na2O.SiO2 + 2CaO + Al2O3 = Na2O.Al2O3 + 2CaO.SiO2 (3. 14)... Van tháo; 8 ng hút khí Nung nhôm hrôxit  Mục đích của nung là làm mất nước của nhôm hrôxit và thu được nhôm oxit thực tế không hút nước Nhôm hroxit bò khử nước ở 550oC nhưng chỉ được γ-Al2O3 : • 2Al(OH )3 → γ-Al2O3 + 3H2O (3. 7)  Vì vậy phải nâng nhiệt độ lên 1200oC để có chuyển biến sau: • γ-Al2O3 → α-Al2O3 (3. 8) • α-Al2O3 không hút ẩm, đáp ứng yêu cầu thực tế của quá trình điện phân nhôm • Hình 3. 7... điện phân, các ion Al3+ và O2- được tạo thành khi điện ly nhôm oxit hòa tan trong criolit, phóng điện trên các điện cực Quá trình điện hóa có thể xảy ra theo các phản ứng sau:  Criolit phân ly theo sơ đồ sau: • Na3AlF6 ⇄ 3Na+ + AlF 63- (3. 21)  Nhôm oxit bò phân ly thành các ion Al3+ và O2-: • Al2O3 ⇄ 2Al3+ + 3O2- (3. 22)  Như vậy, khi có tác dụng của dòng điện một chiều thì các ion Al3+ và Na+ dòch chuyển... Diaspo: 230 -245 p suất hòa tách, at 1 1 ,3 Thời gian hòa tách, giờ 1 3- 3,5 200 -30 0 290 -30 0 Nồng độ NaOH trong dung dòch, g/l • Hình 3. 4 Thiết bò phân ly bùn ôtôcla • 1 Vỏ thiết bò; 2 ng nạp bùn; 3 ng tháo bùn; 4 ng thóat hơi; 5 Bộ phận ngưng đọng dung dòch; 6 Bộ phận chắn Khuấy phân hóa dung dòch natri aluminat  Quá trình khuấy phân hóa dựa trên phản ứng (3. 1): • NaAlO2 + 2H2O ⇄ Al(OH )3 + NaOH • Mục đích khuấy phân... với NaOH trong dung dòch, tạo thành Na2CO3 Khi cô đặc sẽ kết tinh ra Na2CO3 Đem lọc, tách Na2CO3 ra Sau đó dùng Ca(OH)2 để costic hóa, tái sinh NaOH Quá trình costic hóa xảy ra theo phản ứng sau: • Na2CO3 + Ca(OH)2 = 2NaOH + CaCO3 (3. 9) Phương pháp thiêu kết • Thực chất của phương pháp thiêu kết là đem hỗn hợp bôxit- Na2CO3- đá vôi nung ở nhiệt độ cao (xem hình 3. 8) Kết quả là nhận được sản phẩm thiêu... (3. 14) Na2O.Al2O3.2SiO2 + 4CaO = Na2O.Al2O3 + 2(2CaO.SiO2) (3. 15) Nhiều công trình nghiên cứu chứng tỏ rằng khi thiêu kết ở nhiệt độ cao (1200- 130 0oC), đại bộ phận nhôm oxit kết hợp thành natri aluminat Sản phẩm thiêu (còn gọi là liệu chín) ở dạng cục, xốp, màu xám tro Thành phần chủ yếu của liệu chín là Na2O.Al2O3, 2CaO.SiO2 và một ít hợp chất khác như CaO.Al2O3, 2CaO.Fe2O3, Na2O.Fe2O3,…Liệu chín được... thì các ion Al3+ và Na+ dòch chuyển về phía cực âm Nhưng vì thế điện cực khác nhau cho nên chỉ có các ion Al3+ được phóng điện và tiết ra nhôm kim lọai: • 2Al3+ + 6e → 2Al (3. 23)  Các ion âm AlF 63- , O2- di chuyển về cực dương nhưng chỉ có ion oxi phóng điện tạo ra oxi nguyên tử : • 3O2- -6e → 3O (3. 24)  Oxi nguyên tử giải phóng trên cực dương lại tác dụng với than của cực dương để tạo hợp chất trung... chứa 25% Cu, có tỷ trọng 3- 3,5 Chất điện phân thường dùng chứa 60% BaCl 2, 23% AlF3, 17% NaF Ở nhiệt độ tinh luyện, tỷ trọng của chất điện phân là 2,7, của nhôm sạch là 2 ,3 Do chênh lệch về tỷ trọng, trong bể điện phân tinh luyện có ba lớp (từ dưới lên trên): hợp kim cực dương; chất điện phân; nhôm sạch (cực âm) Hình 3. 13 Bể điện phân tinh luyện nhôm • Cực dương; 2 Vỏ thép; 3 Thể xây của bể; 4 Túi... Na2O.Al2O3 + H2O ⇄ 2Al(OH )3 + 2NaOH (3. 20)  NaOH được sinh ra lại tác dụng với CO2, do đó càng thúc đẩy phản ứng phân hóa natri aluminat tiến hành theo chiều thuận (từ trái qua phải) • Hình 3. 10 Thiết bò cacbonat hóa • 1 Thân thiết bò; 2 ng sục khí; 3 Bơm dâng bằng không khí nén để khuấy trộn; 4 Bơm dâng bằng không khí nén để vận chuyển bùn; 5 Van điều tiết; ng hút khí; 7 Cửa dưới; 8 Van tháo bùn Sản xuất... Al(OH )3 Sau khi nung Al(OH )3 ở 1200oC sẽ được Al2O3 Lưu trình sản xuất nhôm oxit bằng phương pháp thiêu kết gồm các khâu chủ yếu sau: Thiêu kết; hòa tách thiêu kết phẩm; khử silic; cacbonat hóa; nung Khâu nung tương tự như trong phương pháp Baye, các khâu còn lại là đặc thù của phương pháp thiêu kết  Bước 1: Thiêu kết ở nhiệt độ thấp hơn 900oC, xảy ra các phản ứng sau: • Na2CO3 + Fe2O3 = Na2O.Fe2O3 + . silimanit Caolinit Alunit Nefelin Al 2 O 3 Al 2 O 3 .H 2 O Al 2 O 3 .3H 2 O Al 2 O 3 .SiO 2 Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O K 2 SO 4 .Al 2 (SO 4 ) 3 .4Al(OH) 3 (Na,K) 2 O.Al 2 O 3 .2SiO 2 100,0 85,0 71,0 63, 0 39 ,5 37 ,0 32 ,3- 35,9  Bôxit là. mắt sàng chiếm 65% 95-105 1 1 200 -30 0 -270 mắt sàng chiếm 70% Bơmit: 150- 230 Diaspo: 230 -245 1 ,3 3 -3, 5 290 -30 0 • Hình 3. 4. Thiết bò phân ly bùn ôtôcla • 1.