= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
Файл: >>>>>> Скачать ТУТ!
= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
Способы получения алюминия
Алюминий, производство алюминия: технология, процесс и описание
В промышленности алюминий получают способом
Aluminium , — в периодической системе алюминий находится в третьем периоде, в главной подгруппе третьей группы. Электронное строение атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1. Отрицательная степень окисления проявляется редко. Во внешнем электронном слое атома существуют свободные d-подуровни. Название Алюминий происходит от лат. Эрстед в , действуя амальгамой калия на безводный АlСl 3 и затем отгоняя ртуть, получил относительно чистый Алюминий. Первый промышленного способ производства Алюминия предложил в французский химик А. Похожий по цвету на серебро, Алюминий на первых порах ценился очень дорого. С по годы было получено всего т Алюминия. Современный способ получения Алюминия электролизом криолитоглиноземного расплава разработан в году одновременно и независимо друг от друга Ч. Холлом в США и П. Алюминий — самый распространенный в земной коре металл. На его долю приходится 5,5—6,6 мол. Главная масса его сосредоточена в алюмосиликатах. Чрезвычайно распространенным продуктом разрушения образованных ими горных пород является глина, основной состав которой отвечает формуле Al 2 O 3. Из других природных форм нахождения алюминия наибольшее значение имеют боксит Al 2 O 3. В настоящее время в промышленности алюминий получают электролизом раствора глинозема Al 2 O 3 в расплавленнном криолите. Al 2 O 3 должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Температура плавления Al 2 O 3 около о С, а криолита — о С. Электролизу подвергают расплавленную смесь криолита и Al 2 O 3 , содержащую около 10 масс. При добавлении AlF 3 , CaF 2 и MgF 2 проведение электролиза оказывается возможным при о С. Электролизер для выплавки алюминия представляет собой железный кожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Его дно под , собранное из блоков спрессованного угля, служит катодом. Алюминий собирается на дне печи, откуда периодически выпускается. На аноде выделяется кислород:. Кислород окисляет графит до оксидов углерода. По мере сгорания углерода анод наращивают. Алюминий, кроме того, применяется как легирующая добавка ко многим сплавам для придания им жаростойкости. Алюминий сочетает весьма ценный комплекс свойств: Он легко поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению. Алюминий хорошо сваривается газовой, контактной и других видами сварки. Свойства Алюминий, как и всех металлов, в значит, степени зависят от его чистоты. Обладая большим сродством к кислороду, Алюминий на воздухе покрывается тонкой, но очень прочной пленкой оксида Al 2 О 3 , защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокие антикоррозионные свойства. Прочность оксидной пленки и защитное действие ее сильно убывают в присутствии примесей ртути, натрия, магния, меди и др. Алюминий стоек к действию атмосферной коррозии, морской и пресной воды, практически не взаимодействует с концентрированной или сильно разбавленной азотной кислотой, с органических кислотами, пищевыми продуктами. При накаливании мелко раздробленного алюминия он энергично сгорает на воздухе. Аналогично протекает и взаимодействие его с серой. С хлором и бромом соединение происходит уже при обычной температуре, с иодом — при нагревании. При очень высоких температурах алюминий непосредственно соединяется также с азотом и углеродом. Напротив, с водородом он не взаимодействует. По отношению к воде алюминий вполне устойчив. Но если механическим путем или амальгамированием снять предохраняющее действие оксидной пленки, то происходит энергичная реакция:. Сильно разбавленные, а также очень концентрированные HNO3 и H2SO4 на алюминий почти не действуют на холоду , тогда как при средних концентрациях этих кислот он постепенно растворяется. Чистый алюминий довольно устойчив и по отношению к соляной кислоте, но обычный технический металл в ней растворяется. При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причем образуются алюминаты — соли, содержащие алюминий в составе аниона:. Алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействует с водой, вытесняя из нее водород:. Образующийся гидроксид алюминия реагирует с избытком щелочи, образуя гидроксоалюминат:. Алюминий заметно растворяется в растворах солей, имеющих вследствие их гидролиза кислую или щелочную реакцию, например, в растворе Na 2 CO 3. В ряду напряжений он располагается между Mg и Zn. Во всех своих устойчивых соединениях алюминий трехвалентен. В виду этого при накаливании смеси оксида соответствующего металла с порошком алюминия происходит бурная реакция, ведущая к выделению из взятого оксида свободного металла. Метод восстановления при помощи Al алюмотермия часто применяют для получения ряда элементов Cr, Mn, V, W и др. Алюмотермией иногда пользуются для сварки отдельных стальных частей, в часности стыков трамвайных рельсов. Поджигается она при помощи запала из смеси Al и BaO 2. Основная реакция идет по уравнению:. Оксид алюминия представляет собой белую, очень тугоплавкую т. Природный Al 2 O 3 минерал корунд , а также полученный искусственно и затем сильно прокаленный отличается большой твердостью и нерастворимостью в кислотах. В растворимое состояние Al 2 O 3 т. Обычно загрязненный оксидом железа природный корунд вследствие своей чрезвычайной твердости применяется для изготовления шлифовальных кругов, брусков и т. В мелко раздробленном виде он под названием наждака служит для очистки металлических поверхностей и изготовления наждачной бумаги. Для тех же целей часто пользуются Al 2 O 3 , получаемым сплавлением боксита техническое название — алунд. Прозрачные окрашеннные кристаллы корунда — красный рубин — примесь хрома — и синий сапфир — примесь титана и железа — драгоценные камни. Их получают так же искусственно и используют для технических целей, например, для изготовления деталей точных приборов, камней в часах и т. Кристаллы рубинов, содержащих малую примесь Cr 2 O 3 , применяют в качестве квантовых генераторов — лазеров, создающих направленный пучок монохроматического излучения. Ввиду нерастворимости Al 2 O 3 в воде отвечающий этому оксиду гидроксид Al OH 3 может быть получен лишь косвенным путем из солей. Получение гидроксида можно представить в виде следующей схемы. Al OH 3 представляет собой объемистый студенистый осадок белого цвета, практически нерастворимый в воде, но легко растворяющийся в кислотах и сильных щелочах. Он имеет, следовательно, амфотерный характер. Однако и основные и особенно кислотные его свойства выражены довольно слабо. В избытке NH 4 OH гидроксид алюминия нерастворим. Одна из форм дегидратированного гидроксида — алюмогель используется в технике в качестве адсорбента. Алюминаты наиболее активных одновалентных металлов в воде хорошо растворимы, но ввиду сильного гидролиза растворы их устойчивы лишь при наличии достаточного избытка щелочи. Алюминаты, производящиеся от более слабых оснований, гидролизованы в растворе практически нацело и поэтому могут быть получены только сухим путем сплавлением Al 2 O 3 с оксидами соответствующих металлов. Образуются метаалюминаты, по своему составу производящиеся от метаалюминиевой кислоты HAlO 2. Большинство из них в воде нерастворимо. С кислотами Al OH 3 образует соли. Производные большинства сильных кислот хорошо растворимы в воде, но довольно значительно гидролизованы, и поэтому растворы их показывают кислую реакцию. Еще сильнее гидролизованы растворимые соли алюминия и слабых кислот. Вследствие гидролиза сульфид, карбонат, цианид и некоторые другие соли алюминия из водных растворов получить не удается. Такой гидратированный ион несколько диссоциирован по схеме:. Константа его диссоциации равна 1. Алюмосиликаты можно рассматривать как силикаты, в которых часть кремниекислородных тетраэдров SiO 4 4 — заменена на алюмокислородные тетраэдры AlO 4 5- Из алюмосиликатов наиболее распространены полевые шпаты, на долю которых приходится более половины массы земной коры. Главные их представители — минералы. Очень распространены минералы группы слюд, например мусковит Kal 2 AlSi 3 O 10 OH 2. Большое практическое значение имеет минерал нефелин Na, K 2 [Al 2 Si 2 O 8 ], который используется для получения глинозема содовых продуктов и цемента. Это производство складывается из следующих операций: При производстве 1 т Al 2 O 3 получают 1 т содопродуктов и 7. Некоторые алюмосиликаты обладают рыхлой структурой и способны к ионному обмену. Такие силикаты — природные и особенно искусственные — применяются для водоумягчения. Кроме того, благодаря своей сильно развитой поверхности, они используются в качестве носителей катализаторов, то есть как материалы, пропитываемые катализатором. Галогениды алюминия в обычных условиях — бесцветные кристаллические вещества. В ряду галогенидов алюминия AlF 3 сильно отличается по свойствам от своих аналогов. Он тугоплавок, мало растворяется в воде, химически неактивен. Основной способ получения AlF 3 основан на действии безводного HF на Al 2 O 3 или Al:. Соединения алюминия с хлором, бромом и иодом легкоплавки, весьма реакционноспособны и хорошо растворимы не только в воде, но и во многих органических растворителях. Взаимодействие галогенидов алюминия с водой сопровождается значительным выделением теплоты. В водном растворе все они сильно гидролизованы, но в отличие от типичных кислотных галогенидов неметаллов их гидролиз неполный и обратимый. Будучи заметно летучими уже при обычных условиях, AlCl 3 , AlBr 3 и AlI 3 дымят во влажном воздухе вследствие гидролиза. Они могут быть получены прямым взаимодействием простых веществ. Плотности паров AlCl 3 , AlBr 3 и AlI 3 при сравнительно невысоких температурах более или менее точно соответствуют удвоенным формулам — Al 2 Hal 6. Пространственная структура этих молекул отвечает двум тетраэдрам с общим ребром. Каждый атом алюминия связан с четырьмя атомами галогена, а каждый из центральных атомов галогена — с обоими атомами алюминия. Из двух связей центрального атома галогена одна является донорно-акцепторной, причем алюминий функционирует в качестве акцептора. С галогенидными солями ряда одновалентных металлов галогениды алюминия образуют комплексные соединения, главным образом типов M 3 [AlF 6 ] и M[AlHal 4 ] где Hal — хлор, бром или иод. Склонность к реакциям присоединения вообще сильно выражена у рассматриваемых галогенидов. Именно с этим связано важнейшее техническое применение AlCl 3 в качестве катализатора при переработке нефти и при органических синтезах. Из фторалюминатов наибольшее применение для получения Al, F 2 , эмалей, стекла и пр. Промышленное производство искусственного криолита основано на обработке гидроксида алюминия плавиковой кислотой и содой:. Хлоро-, бромо- и иодоалюминаты получаются при сплавлении тригалогенидов алюминия с галогенидами соответствующих металлов. Хотя с водородом алюминий химически не взаимодействует, гидрид алюминия можно получить косвенным путем. Он представляет собой белую аморфную массу состава AlH 3 n. Разлагается при нагревании выше о С с выделением водорода. При взаимодействии AlH 3 с основными гидридами в эфирном растворе образуются гидроалюминаты:. Гидридоалюминаты — белые твердые вещества. Они — сильные восстановители. Применяются в особенности Li[AlH 4 ] в органическом синтезе. Сульфат алюминия Al 2 SO 4 3. Применяется для очистки воды, а также при приготовлении некоторых сортов бумаги. Алюмокалиевые квасцы KAl SO 4 2. В последнем случае действие квасцов основано на том, что образующиеся вследствие их гидролиза гидроксид алюминия отлагается в волокнах ткани в мелкодисперсном состоянии и, адсордбируя краситель, прочно удерживает его на волокне. Из остальных производных алюминия следует упомянуть его ацетат иначе — уксуснокислую соль Al CH 3 COO 3 , используемый при крашении тканей в качестве протравы и в медицине примочки и компрессы. Нитрат алюминия легко растворим в воде. Фосфат алюминия нерастворим в воде и уксусной кислоте, но растворим в сильных кислотах и щелочах. Алюминий накапливается в печени, поджелудочной и щитовидной железах. В растительных продуктах содержание Алюминия колеблется от 4 мг на 1 кг сухого вещества картофель до 46 мг желтая репа , в продуктах животного происхождения — от 4 мг мед до 72 мг на 1 кг сухого вещества говядина. В суточном рационе человека содержание алюминия достигает 35—40 мг. Образуя нерастворимые соединения с фосфатами, алюминий нарушает питание растений поглощение фосфатов корнями и животных всасывание фосфатов в кишечнике. Геохимические черты алюминия определяются его большим сродством к кислороду в минералах алюминий входит в кислородные октаэдры и тетраэдры , постоянной валентностью 3 , слабой растворимостью большинства природных соединений. В эндогенных процессах при застывании магмы и формировании изверженных пород алюминий входит в кристаллическую решетку полевых шпатов, слюд и других минералов — алюмосиликатов. В биосфере алюминий — слабый мигрант, его мало в организмах и гидросфере. Во влажном климате, где разлагающиеся остатки обильной растительности образуют много органических кислот, алюминий мигрирует в почвах и водах в виде органоминеральных коллоидных соединений; алюминий адсорбируется коллоидами и осаждается в нижней части почв. Связь алюминия с кремнием частично нарушается и местами в тропиках образуются минералы — гидрооксиды алюминия — бемит, диаспор, гидраргиллит. Большая же часть алюминия входит в состав алюмосиликатов — каолинита, бейделлита и других глинистых минералов. Слабая подвижность определяет остаточное накопление алюминия в коре выветривания влажных тропиков. В результате образуются элювиальные бокситы. В прошлые геологические эпохи бокситы накапливались также в озерах и прибрежной зоне морей тропических областей например, осадочные бокситы Казахстана. В степях и пустынях, где живого вещества мало, а воды нейтральные и щелочные, алюминий почти не мигрирует. Наиболее энергична миграция алюминия в вулканических областях, где наблюдаются сильнокислые речные и подземные воды, богатые алюминием. В местах смещения кислых вод с щелочными — морскими в устьях рек и других , алюминий осаждается с образованием бокситовых месторождений. Сочетание физических, механических и химических свойств Алюминия определяет его широкое применение практически во всех областях техники, особенно в виде его сплавов с других металлами. Сверхчистый Алюминий употребляют в производстве электрических конденсаторов и выпрямителей, действие которых основано на способности оксидной пленки Алюминия пропускать электрический ток только в одном направлении. Сверхчистый Алюминий, очищенный зонной плавкой, применяется для синтеза полупроводниковых соединений типа А III B V , применяемых для производства полупроводниковых приборов. Чистый Алюминий используют в производстве разного рода зеркальных отражателей. Алюминий высокой чистоты применяют для предохранения металлических поверхностей от действия атмосферной коррозии плакирование, алюминиевая краска. Обладая относительно низким сечением поглощения нейтронов, Алюминий применяется как конструкционный материал в ядерных реакторах. В алюминиевых резервуарах большой емкости хранят и транспортируют жидкие газы метан, кислород, водород и т. Алюминий широко применяют в оборудовании и аппаратах пищевой промышленности, для упаковки пищевых продуктов в виде фольги , для производства разного рода бытовых изделий. Резко возросло потребление Алюминий для отделки зданий, архитектурных, транспортных и спортивных сооружений. Применяют Алюминий также для раскисления стали перед заливкой ее в форму, а также в процессах получения некоторых металлов методом алюминотермии. Алюминий используют в производстве взрывчатых веществ аммонал, алюмотол. Широко применяют различные соединения Алюминия. Производство и потребление Алюминия непрерывно растет, значительно опережая по темпам роста производство стали, меди, свинца, цинка. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Получение алюмокалиевых квасцов Алюминий лат. Нахождение в природе Алюминий — самый распространенный в земной коре металл. Получение В настоящее время в промышленности алюминий получают электролизом раствора глинозема Al 2 O 3 в расплавленнном криолите. На аноде выделяется кислород: Химические свойства При накаливании мелко раздробленного алюминия он энергично сгорает на воздухе. Но если механическим путем или амальгамированием снять предохраняющее действие оксидной пленки, то происходит энергичная реакция: При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причем образуются алюминаты — соли, содержащие алюминий в составе аниона: Основная реакция идет по уравнению: При взаимодействии с сильными щелочами образуются соответствующие алюминаты: Такой гидратированный ион несколько диссоциирован по схеме: Главные их представители — минералы ортоклаз K 2 Al 2 Si 6 O 16 или K 2 O. Основной способ получения AlF 3 основан на действии безводного HF на Al 2 O 3 или Al: Промышленное производство искусственного криолита основано на обработке гидроксида алюминия плавиковой кислотой и содой: При взаимодействии AlH 3 с основными гидридами в эфирном растворе образуются гидроалюминаты: Список использованной литературы 1.
В настоящее время по объему производства алюминий занимает первое место среди цветных металлов, и производство его постоянно расширяется. Глины и каолины широко используют во многих отраслях промышленности при производстве керамики, огнеупоров и других изделий. Глина, как извесно, является алюмосиликатом кальция, а кроме этого содержит много разных компонентов. Глина состоит из мельчайших кристаллов. Эти кристаллы формируют глинообразующий минерал класса силикатов — каолинит. Следует обратить внимание на самые важные качества используемых сортов глины, наиболее распространенными из которых являются: Лучшие сорта каолинов, содержащие. Глинозем - чистый оксид алюминия Аl2О3 , основной, исходный материал для производства алюминия электролизом. При промышленном производстве бокситы сначала подвергают химической переработке, удаляя из них примеси оксидов кремния Si , железа Fe и других элементов. В результате такой переработки получают чистый оксид алюминия Al 2 O 3 — основное сырье при производстве металла электролизом. Выход ученые и инженеры нашли в следующем. Криолит можно получить, например, при переработке нефелинов Кольского полуострова. При электролизе этого расплава происходит разложение оксида алюминия, криолит остается в расплаве, а на катоде образуется расплавленный алюминий: Так как анодом при электролизе служит графит, то выделяющийся на аноде кислород O реагирует с графитом и образуется углекислый газ СО 2. Электролиз криолитоглиноземных расплавов является основным способом получения алюминия, хотя некоторое количество алюминиевых сплавов получается электротермическим способом. Первые промышленные электролизеры были на силу тока до 0,6 кА и за последующие лет она возросла до кА. Тем не менее, это не внесло существенных изменений в основы производственного процесса. Общая схема производства алюминия представлена на рисунке ниже: Основным агрегатом является электролизер. Электролит представляет собой расплав криолита с небольшим избытком фторида алюминия, в котором растворен глинозем. Сверху в ванну опущен угольный анод, частично погруженный в электролит. Существуют два основных типа расходуемых анодов: Первые используют тепло электролиза для обжига анодной массы, состоящей из смеси кокса-наполнителя и связующего — пека. Обожженные аноды представляют собой предварительно обожженную смесь кокса и пекового связующего. Криолитоглиноземные расплавы — очень агрессивны, противостоять которым могут углеродистые и некоторые новые материалы. Из них и выполняется внутренняя футеровка электролизера. Процесс, протекающий в электролизере, состоит в электролитическом разложении глинозема, растворенного в электролите. На жидком алюминиевом катоде выделяется алюминий, который периодически выливается с помощью вакуум-ковша и направляется в литейное отделение на разливку или миксер, где в зависимости от дальнейшего назначения металла готовятся сплавы с кремнием, магнием, марганцем, медью или проводится рафинирование. На аноде происходит окисление выделяющимся кислородом углерода. Отходящий анодный газ представляет собой смесь СО 2 и СО. Теоретически на процесс электролиза расходуются глинозем и углерод анода, а также электроэнергия, необходимая не только для осуществления электролитического процесса — разложения глинозема, но и для поддержания высокой рабочей температуры. Практически расходуется и некоторое количество фтористых солей, которые испаряются и впитываются в футеровку. Для получения 1 т алюминия необходимо: Производство алюминия является одним из самых энергоемких процессов, поэтому алюминиевые заводы строят вблизи источников энергии.
Фигурки из цветов своими руками
Проблемы образованияв вузе
Приказ 668 31 05 2016
Xbox домашняя страница
Шасси mx 3 схема