Производство на алуминиеви профили Алтест (Може 2024)
Топене
Въпреки че има няколко метода за производство на алуминий, само един се използва в търговската мрежа. Процесът в Девил, който включва директна реакция на метален натрий с алуминиев хлорид, е в основата на производството на алуминий в края на 19 век, но той е изоставен в полза на по-икономичния електролитичен процес. Карботермичният подход, класическият метод за намаляване (отстраняване на кислорода от) метални оксиди, от години е обект на интензивни изследвания. Това включва загряване на оксида заедно с въглерода за получаване на въглероден оксид и алуминий. Голямото привличане на карботермичната топене е възможността да се заобиколи рафинирането на алуминиев двуокис и да се започне с руди с по-нисък клас от боксит и въглерод с по-нисък клас от нефтен кокс. Въпреки многогодишните интензивни изследвания обаче не е намерен икономически конкурент за подхода на Байер-Хол-Еро.
Макар и непроменен по принцип, процесът на топене на Хол-Еро от днес се различава значително по мащаб и детайли от оригиналния процес. Съвременните технологии са довели до значителни подобрения в оборудването и материалите и са намалили крайните разходи.
В съвременната металургична инсталация алуминиевият оксид се разтваря в съдове за редукция - дълбоки, правоъгълни стоманени черупки, облицовани с въглерод - които са пълни с разтопен електролит, състоящ се предимно от съединение на натрий, алуминий и флуор, наречен криолит.
С помощта на въглеродни аноди директният ток се предава през електролита към въглероден катод в дъното на клетката. На повърхността на разтопената баня се образува кора. Алуминиевият оксид се добавя отгоре на тази кора, където се загрява предварително от топлината от клетката (около 950 ° С [1,750 ° F]) и нейната адсорбирана влага се отвежда. Периодично кора се счупва и алуминиевият оксид се подава във ваната. В по-новите клетки алуминиевият оксид се подава директно в разтопената баня с помощта на автоматизирани хранилки.
Резултатите от електролизата са отлагането на разтопен алуминий на дъното на клетката и отделянето на въглероден диоксид върху въглеродния анод. Около 450 грама (1 килограм) въглерод се изразходват за всеки килограм (2,2 килограма) произведен алуминий. Около 2 кг алуминиев оксид се изразходват за всеки килограм произведен алуминий.
Процесът на топене е непрекъснат. Периодично се добавя алуминиев оксид във ваната, за да се замени консумираната чрез намаляване. Топлината, генерирана от електрическия ток, поддържа банята в разтопено състояние, така че свежият алуминий се разтваря. Периодично се разтопява разтопеният алуминий.
Тъй като в процеса се губи малко флуорид от електролита на криолита, при необходимост се добавя алуминиев флуорид за възстановяване на химичния състав на банята. Вана с излишък от алуминиев флуорид осигурява максимална ефективност.
В действителна практика дългите редове от съдове за редукция, наречени potlines, са електрически свързани последователно. Нормалните напрежения за съдовете варират от четири до шест волта, а текущите натоварвания варират от 30 000 до 300 000 ампера. От 50 до 250 саксии могат да образуват единична линия с общо напрежение на линията над 1000 волта. Мощността е една от най-скъпите съставки на алуминия. От 1900 г. производителите на алуминий търсят източници на евтина хидроелектрическа енергия, но също така трябва да построят много съоръжения, които използват енергия от изкопаеми горива. Технологичният напредък намали количеството електрическа енергия, необходимо за производството на един килограм алуминий. През 1940 г. тази цифра е била 19 киловатчаса. До 1990 г. количеството на консумираната електрическа енергия за всеки килограм произведен алуминий е намаляло до около 13 киловатчаса за най-ефективните клетки.
Разтопеният алуминий се пренася от клетките в големи тигели. Оттам металът може да се излее директно във форми за производство на леярски слитък, може да се прехвърли в дървени пещи за по-нататъшно рафиниране или за легиране с други метали, или и двете, за да се образува тънък за производство. Тъй като идва от клетката, първичният алуминий е чист около 99,8 процента.
Автоматизацията и компютърният контрол оказаха значителен ефект върху операциите на топене. Най-модерните съоръжения за намаляване използват напълно механизирани въглеродни инсталации и компютърен контрол за мониторинг и автоматизиране на операции с тръбопроводи.
Рециклиране
Тъй като претопяването на алуминиевия скрап изразходва само 5 процента от енергията, необходима за производството на първичен алуминий от боксит, „в процес“ скрап от металообработващ лист, изковки и екструзии се намира обратно към топещата пещ още от началото на производството. Освен това, малко преди Първата световна война, „нов“ скрап, произведен по време на производството на търговски и домашни продукти от алуминий, е бил събиран от предприемачи, които са започнали това, което е известно като вторична алуминиева промишленост. Химическият състав на новия скрап обикновено е добре определен; вследствие на това той често се продава обратно на основните производители на алуминий, за да бъде преработен в същата сплав. „Новият“ скрап сега значително се допълва от „стария“ скрап, който се генерира от рециклирането на изхвърлени потребителски продукти като автомобили или столове за тревни площи. Тъй като старият скрап често е мръсен и е смес от много сплави, той обикновено се оформя в леящи сплави, които имат по-високи нива на легиращи елементи.
Използваните алуминиеви контейнери за напитки представляват уникален вид стар скрап. Въпреки че телата и капаците на тези кутии са направени от различни алуминиеви сплави, и двете съдържат магнезий и манган. Следователно, рециклирани контейнери за напитки могат да бъдат използвани за преработка на склад за всеки продукт. Енергията, необходима за производството на консерва за напитки от скрап, е около 30 процента от енергията, необходима за производството на консервата от първичен метал. Поради тази причина рециклирането на използвани контейнери за напитки представлява все по-голям източник на метал за производителите на първични метали.
