Получение алюминия способом электролиза

 

Электролит состоит из фтористых солей. Основной элемент – криолит Na₃AlF₆.

Температура электролиза 950-970^оС.

Электролизная ванна имеет прямоугольную форму. Футеровка выполнена из угольных плит и блоков. Подовые блоки одновременно являются катодом. Однако фактически катодные функции выполняет слой расплавленного алюминия, оседающий на подине. Глубина рабочего пространства составляет 0,5 метра. Аноды изготавливают из кокса и пека. Электролизеры бывают с самообжигающимися и предварительно обожженными анодами.

Продукты электролиза: алюминий и CO, CO₂.

Электрохимический эквивалент алюминия 0,336г/А*ч.

Для очистки алюминия от механических примесей и растворенных газов проводят хлорирование. При этом на поверхность металла всплывают взвешенные неметаллические примеси. После обработки хлором алюминий сливают в отражательные печи, где происходит дополнительная очистка от примесей.

Получение алюминия высокой чистоты осуществляют электролизом. Анодом является расплав загрязненного алюминия (нижний слой), катодом – очищенный алюминий, между ними располагается слой электролита, состоящего из смеси хлористого бария с фторидами алюминия и натрия. Температура электролиза 780-810^оС. Трехслойный метод рафинирования – процесс дорогой.

 

МЕТАЛЛУРГИЯ МАГНИЯ

 

Свойства магния

Магний – широко распространенный в природе элемент, относится к числу «молодых» металлов. В первые магний в металлическом состоянии был получен в 1808 году Г.Деви. В промышленном масштабе производство магния было организовано в 60-е годы 19 века в Англии и США.

В нашей стране первые исследования по получению магния были начаты в 1914-1915 годах. Первый завод по производству магния в СССР в 1935 году в Запорожье, второй завод в 1936 году в Саликамске, в 1943 году в Березники.

Магний находится во второй группе 3-го периода таблицы Менделеева.

Периодический номер 12.

Молекулярная масса 24,305 г/моль.

Температура плавления 650^ОС,

Температура кипения 1095^оС.

Распространенность магния в земной коре 1,87% (6 место).

Магний - металл серебристо-белого цвета. В сухом воздухе на поверхности металлического магния образуется оксидная пленка, которая защищает металл от коррозии. Влажная среда значительно снижает коррозионную стойкость магния. Тушение магния водой недопустимо, т.к. при воздействии с парами воды образуется Mg(OH)₂.

Магний хорошо противостоит действию плавиковой и хромовой кислот и растворов едких щелочей.

Магний устойчив по отношению к минеральным маслам, бензину и керосину. Магний хорошо растворяется в большинстве кислот и нестоек в водных растворах солей. Химическая активность магния резко возрастает при увеличении в нем содержания примесей.

Магний в виде порошка или тонкой ленты легко воспламеняется и горит ярким пламенем. В виде слитков он не горит. Загорание компактного металла может произойти при температурах вблизи точки плавления металла и выше. Предохраняют расплавленный металл от возгорания с помощью покровных флюсов, изолирующих магний от контакта с кислородом окружающей среды.

Применение магния

В основном магний потребляют в виде сплавов. Легирование магния алюминием и цинком повышает механические и литейные свойства сплавов, марганец улучшает коррозионную стойкость. Важнейшая особенность магниевых сплавов- их невысокая плотность при относительно высокой механической прочности. Они также хорошо воспринимают ударные нагрузки, немагнитны и не дают искры при ударах и трении. Все выше названные свойства позволяют применять магний в авиационной, автомобильной промышленности, в приборостроении и машиностроении.

В цветной металлургии магний применяют в качестве восстановителя при получении металлов: ванадий, хром, титан, цирконий, уран.

Черная металлургия использует магний при раскислении некоторых марок сталей и в качестве модификатора при получении сверхпрочного чугуна.

Способность магния давать при горении яркий свет и высокую температуру используют в военной технике для изготовления осветительных, зажигательных и трассирующих снарядов и авиационных бомб.

Ряд соединений магния используется в резиновой промышленности в качестве наполнителя, для очистки нефтепродуктов, а также в радио- и электротехнике. Природный силикат магния – асбест – широко применяют в качестве электро- и теплоизоляции.

Сырье для получения магния

 

В природе магний встречается только в виде соединений.

 

Минералы магния

Магнезит MgCO ₃

Доломит MgCO ₃ * CaCO ₃

Бишофит MgCl ₂ *6 H ₂ O

Карналлит KCl * MgCl ₂ *6 H ₂ O

Кизерит MgSO ₄ * H ₂ O

Каинит MgSO ₄ * KCl *3 H ₂ O

Лангбейнит 2 MgSO ₄ * K ₂ SO ₄ * H ₂ O

Змеевик 2 MgO *2 SiO ₂ *2 H ₂ O

Оливин MgSiO ₄

Брусит Mg (OH)₂

Также соединения магния находятся в воде морей, океанов и соляных озер.

Магнезит – теоретически содержит 47,82%MgO и 52,18%CO₂.твердость 3-5, плотность 2,9-3,1г/см³. Месторождения: Урал(Саткинское), Красноярский край, Хабаровский край, Иркутская область, Казахстан, Киргизия.

Доломит – содержит 30,4%CaO, 21.8%MgO, 47.8%CO₂. Твердость 3,5-4, плотность 2,86г/см³. Месторождения: Московская область, ленинградская область, Урал.

Карналлит – природная кристаллическая порода, имеющая разнообразную окраску в зависимости от присутствующих примесей. Отличается высокой гигроскопичностью. Содержит 34,5%MgCl₂, 38.8%H₂O, 26.7%KCl. Твердость 1-2, плотность 1,618г/см³. Месторождения: Урал, Украина.