Оцените производство алюминия

Алюминий (Al) – металл серебристо-белого цвета, плотность2700 кг/м³,температура плавления 660 °С. Его широко применяют в машиностроении, электронике, химической и пищевой промышленности. Схема получения алюминия состоит как бы из трех ветвей: получение глинозема, получение криолита и создание электродов. Затем продукты сливают, что в операции электролиза позволяет получить металлический алюминий. Интерес к алюминиевой промышленности Казахстана обусловлен тем, что эта отрасль в республике представлена только добычей бокситов и производством глинозема. В советские годы в республике добывалось примерно 60% бокситов бывшего СССР (3% мировой добычи). Около 20% первичного алюминия производилось из казахстанского глинозема. На данный момент имеются детально проработанные проекты по строительству электролизного завода и завода по выпуску алюминиевых изделий, реализация которых позволит сформировать алюминиевый комплекс. В настоящее время алюминиевая промышленность Казахстана представлена АО "Казахстанский алюминий", которое образовано в 1996 году.

Наибольшее распространение для получения глинозема из бокситов имеет способ щелочного выщелачивания (способ Байера). Бокситы дробят и измельчают, а затемвыщелачивают в автоклавах раствором щелочи при 150-250 °С в течение 1-3 ч. Концентрация щелочи в растворе составляет 270-320 г/л. В этих условиях алюминий переходит в раствор: Al₂O₃ × n H₂O + 2NaOH = 2NaAlO₂ + (n + 1)H₂O.

Полученный алюминатный раствор отделяют от нерастворимого остатка (красный шлам) сгущением и фильтрацией.

Из чистого раствора осаждают твердую гидроокись алюминия.

NaAlO₂ + H₂O = NaOH + ¯Al(OH)₃.

Образующуюся гидроокись алюминия отделяют от раствора сгущением и фильтрацией и направляют на прокалку (кальцинацию), осуществляемую в трубчатых печах при 950-1200 °С. При этом гидроокись теряет воду и получается чистый глинозем:

2Al(OH)₃ ® Al₂O₃ + 3H₂O.

Алюминий из глинозема получают электролизом в расплаве в ваннах (электролизерах) при 930-940 °С.

На катоде протекает реакция

Al³⁺ + 3 e ® Al,

а на аноде происходит выделение кислорода, в котором сгорает угольный анод:

2O^2- - 4 e ® O₂; C + O₂ = CO₂

Таким образом, на дне электролизера накапливается жидкий алюминий, плотность которого больше, чем расплавленного электролита.

15.Опишите получение наноструктуированных композиционных электролитических покрытий на основе хрома.Особый интерес к композиционным материалам и покрытиям появился в последние десятилетия, исходя из возросших требований к уровню эксплуатационных свойств материалов узлов трения, работающих в агрессивных средах. В связи с этим, разработка новых видов композиционных электрохимических покрытий (КЭП), в частности, содержащих наноразмерные частицы, а также исследование их эксплуатационных свойств является одной из самых актуальных проблем современного материаловедения. Коррозионное разрушение - наиболее распространенная причина аварий трубопроводов и нефтедобывающего оборудования, основным конструкционным материалом которого является сталь. Поэтому целью многих работ является исследование эффективности применения нано-композиционных покрытий хром-диоксид кремния для защиты стали от коррозионного воздействия агрессивной среды. Композиционные хром-алмазные износостойкие покрытия с применением наноалмазов детонационного синтеза. Электролитическое хромирование – один из наиболее широко распространенных процессов в гальванике. Это связано, в первую очередь, со многими уникальными свойствами хромовых покрытий, которые определили его применимость в самых разных отраслях промышленности. Помимо высоких декоративных характеристик хромовое покрытие используется для придания антифрикционных свойств и повышенной износостойкости изделиям, работающим в особо нагруженных условиях. Как правило, для улучшения прочностных свойств детали покрывают толстым слоем хрома.В то же время хорошо известно, что процесс хромирования является одним из наиболее сложных, имеющих ряд отрицательных свойств, таких, как самая низкая рассеивающая способность, очень низкий выход по току металла, способность к растрескиванию в виде сетки, а также неравномерность распределения, неоднородность цвета и блеска по поверхности и краевые эффекты (прижоги, дендриты, сколы и отлущивание сильно напряженных покрытий на кромках и выступах) при увеличении толщины защитного покрытия.Разработанная ООО «РАМ» технология хромирования, в основе которой - нанесение композиционных хром-алмазных покрытий (ХАП) с применением кластерных наноалмазов детонационного синтеза, позволяет улучшить физико-химические свойства и снизить толщину гальванического покрытия.