ค่อนข้างเร็ว ๆ นี้ (กว่าหนึ่งศตวรรษที่ผ่านมา) อลูมิเนียมถือเป็นหนึ่งในโลหะที่แพงที่สุด และนี่เป็นเพราะวัตถุดิบสำรองไม่ใช่น้อย แต่เกิดจากกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนของโลหะนี้ ทุกวันนี้ อลูมิเนียมได้กลายเป็นหนึ่งในโลหะที่ถูกที่สุด เนื่องจากทั้งวัตถุดิบสำรองจำนวนมากและการผลิตที่ได้รับการปรับปรุง ครองตำแหน่งผู้นำในการผลิตโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรมเช่น รูปแบบบริสุทธิ์และในรูปของโลหะผสม อะลูมิเนียมได้มาอย่างไรในวันนี้ ลองคิดออก

อลูมิเนียมทำมาจากอะไร?

อลูมิเนียมแบ่งออกเป็นวัสดุหลักและรองขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ใช้เพื่อให้ได้โลหะนี้

สำหรับการผลิตอะลูมิเนียมขั้นต้นนั้นจะใช้แร่ที่มีอะลูมิเนียมออกไซด์ ได้แก่ บอกไซต์ เนฟีลีน อะลูไนต์

บอกไซต์เป็นแร่ที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในอะลูมิเนียมออกไซด์ โดยมีอะลูมิเนียมออกไซด์มากกว่า 50% ออกไซด์มากถึง 30% ประกอบด้วยเนฟีลีน และเนื้อหาที่เล็กที่สุด (มากถึง 20%) อยู่ในกลุ่ม alutes

อะลูมิเนียมรองเช่นกัน โลหะผสมอลูมิเนียมได้จากการแปรรูปเศษอลูมิเนียมและเศษเหล็ก สำหรับการผลิตนั้น เศษอลูมิเนียม ฟอยล์และลวด เศษโลหะแผ่นและท่อจะถูกหลอมลง

อะลูมิเนียมขั้นต้นถูกผลิตขึ้นอย่างไร?

อะลูมิเนียมขั้นต้นได้มาจากวิธีการที่เรียกว่า "อิเล็กโทรไลซิสของอลูมินาละลายในไครโอไลต์" การผลิตแร่อะลูมิเนียมเป็นแบบหลายขั้นตอน กระบวนการทางเทคโนโลยีซึ่งรวมถึงการจัดหาวัตถุดิบขั้นกลาง: อลูมินา - เกลือไครโอไลต์และฟลูออไรด์ - ผลิตภัณฑ์ถ่านหิน - อะลูมิเนียมอิเล็กโทรไลต์

ลิงค์หลักของห่วงโซ่เทคโนโลยีนี้คืออลูมินาและ อลูมิเนียมอิเล็กโทรไลต์. อุปกรณ์การผลิตหลักคืออิเล็กโทรไลเซอร์หรืออ่างอะลูมิเนียม ความหนาแน่นของอลูมิเนียมสูงกว่าความหนาแน่นของไครโอไลต์ ดังนั้นในกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสจะถูกแยกออกจากไครโอไลต์-อลูมินาที่หลอมละลาย เมื่อแยกจากกันโลหะจะตกลงไปที่ด้านล่างของอ่างจากที่เก็บรวบรวมด้วยทัพพีสูญญากาศ จากนั้นโลหะที่เก็บรวบรวมจะถูกทำความสะอาดด้วยคลอรีนและหลอมโลหะออกจากมัน

อลูมิเนียมทำจากเศษเหล็กอย่างไร?

อลูมิเนียมรองผลิตโดยการถลุง ในการทำเช่นนี้ ขยะจะถูกรวบรวมและคัดแยก จากนั้นจึงทำความสะอาดด้วยการแปรรูปแบบเย็น ในกระบวนการแปรรูป สิ่งเจือปนทั้งหมด (โลหะและอโลหะ) จะถูกลบออกจากของเสีย จากนั้นเศษเหล็กจะถูกหลอมในเชื้อเพลิงหรือเตาหลอมไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปถูกเทลงในแท่งหล่อพิเศษ

เนื่องจากการผลิตโลหะนี้ต้องใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก โรงถลุงอะลูมิเนียมจึงถูกสร้างขึ้นใกล้กับโรงไฟฟ้าพลังน้ำซึ่งให้กระแสไฟฟ้าที่ถูกที่สุด ด้วยเหตุผลเดียวกัน ผู้ประกอบการที่ผลิตอลูมินาจึงตั้งอยู่ใกล้แหล่งแร่อะลูมิเนียม

มากกว่า ข้อมูลมากกว่านี้ในหัวข้อนี้และหัวข้ออื่นที่คล้ายคลึงกัน คุณจะพบได้ในบทความในส่วนของเรา

อลูมิเนียมได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของอลูมินาที่ละลายในอิเล็กโทรไลต์หลอมเหลวซึ่งมีส่วนประกอบหลักคือไครโอไลต์. ในไครโอไลต์บริสุทธิ์ Na 3 AlF 6 (3NaF AlF 3) อัตราส่วน NaF: AlF 3 คือ 3 เพื่อประหยัดพลังงานไฟฟ้า จำเป็นต้องมีอัตราส่วนนี้ในช่วง 2.6-2.8 ระหว่างอิเล็กโทรลิซิส ดังนั้นอะลูมิเนียมฟลูออไรด์ AlF 3 คือ เพิ่มไปยัง cryolite

นอกจากนี้ CaF 2 เล็กน้อย , MgF 2 และบางครั้ง NaCl จะถูกเติมลงในอิเล็กโทรไลต์เพื่อลดจุดหลอมเหลว เนื้อหาของส่วนประกอบหลักในอิเล็กโทรไลต์ทางอุตสาหกรรมอยู่ภายในขีดจำกัดต่อไปนี้ %: Na 3 AlF 6 75-90; อัลเอฟ 3 5-12; มก. 2 2-5; CaF 2 2-4; อัล 2 O 3 2-10 ด้วยการเพิ่มขึ้นของเนื้อหาของ Al 2 ประมาณ 3 มากกว่า 10% การหลอมละลายของอิเล็กโทรไลต์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโดยมีเนื้อหาน้อยกว่า 1.3% โหมดปกติของอิเล็กโทรไลซิสจะถูกรบกวน

อ่างอิเล็กโทรไลซิสหรือเซลล์ซึ่งดำเนินการอิเล็กโทรไลซิสเพื่อให้ได้อะลูมิเนียม มีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้าในแผนผัง แผนภาพของส่วนตัดขวางของอ่างอาบน้ำแสดงในรูปที่ 1. ปลอก 1 ทำจากแผ่นเหล็กครอบคลุมผนังของอ่างอาบน้ำและสำหรับอ่างขนาดใหญ่จะทำด้วยก้น ข้างในมีชั้นของไฟร์เคลย์ 2 จากนั้นผนังก็ปูด้วยแผ่นถ่านหิน 4 และด้านล่างประกอบขึ้นจากเตาถ่านก้อน 3 อ่างลึก 0.5-0.6 ม. เต็มไปด้วยอิเล็กโทรไลต์และชั้นของอลูมิเนียมเหลวที่อยู่ข้างใต้

แอโนดคาร์บอน 6 (บางครั้งมีหลายอัน) ถูกแขวนไว้บนแท่งเหล็ก 8 เพื่อให้ปลายล่างจุ่มอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ กระแสจะถูกส่งไปยังแอโนดผ่านแท่ง 8 จากยาง 7

พลังของอิเล็กโทรไลเซอร์ (อ่างอาบน้ำ) ซึ่งกำหนดโดยความแรงของกระแสที่จ่ายให้นั้นแตกต่างกันไปจาก 30 kA สำหรับอ่างพลังงานต่ำถึง 250 kA สำหรับอ่างอาบน้ำ พลังสูง. เนื่องจากความหนาแน่นจำเพาะที่อนุญาตของกระแสที่ไหลผ่านแอโนดคือ 0.65-1.0 A/cm 2 ด้วยการเพิ่มพลังของอ่างอาบน้ำ พื้นที่แอโนดจะเพิ่มขึ้น ขนาดหน้าตัดของแอโนดของอ่างทรงพลังถึง 2.8x9 ม. ขนาดของอ่างอาบน้ำ (ด้านใน) - 3.8x10 ม.

อ่างอาบน้ำที่มีอยู่แตกต่างกันในด้านพลังงานและการออกแบบขั้วบวก: ห้องอาบน้ำที่มีแอโนดแบบอบเองหนึ่งตัวและแหล่งจ่ายกระแสไฟบนสุด โดยมีแอโนดเดียวกันและแหล่งจ่ายกระแสไฟด้านข้าง และอ่างที่มีแอโนดที่ทำจากบล็อกอบ อ่างที่มีแอโนดแบบอบเองและแหล่งจ่ายกระแสไฟสูงสุดแสดงในรูปที่ 2, ก. ขั้วบวกของส่วนสี่เหลี่ยมกำลังเติบโตอย่างต่อเนื่อง

ตัวเครื่องทำจากเหล็กแผ่น อัดก้อนจากมวลอิเล็กโทรดคาร์บอน (โค้กปิโตรเลียมที่มีพิตช์น้ำมันถ่านหิน) ลงในปลอกจากด้านบน ที่ด้านบนสุด มวลจะละลาย และในส่วนล่างของเคสซึ่งมีอุณหภูมิสูง มันจะเผาผนึก โค้ก และกลายเป็นก้อนแข็ง หมุดเหล็ก 7 ที่จุ่มลงในมวลอิเล็กโทรดที่ระดับความลึกต่างกันจะถูกอบเข้าไป ซึ่งอยู่ในแถวสองถึงสี่แถวตามแนวอ่าง

แท่งเหล่านี้ทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟไปยังแอโนดและยึดไว้เหนืออ่าง ปลอกแอโนดจะติดแยกไว้เหนืออ่าง ในระหว่างการเผาไหม้ของขั้วบวก หมุดที่อยู่ลึกที่สุดจะถูกดึงออกจากมวลที่ชุบแข็งสลับกันและตรึงให้แน่นมากขึ้น ระดับสูงหลังจากนั้นไม่นานพวกมันจะถูกเผาด้วยมวลที่แข็งตัว

เมื่อส่วนล่างของแอโนดไหม้ แอโนดจะถูกลดระดับลงโดยใช้กลไกพิเศษ ขณะที่แอโนดเลื่อนลงภายในปลอก ระฆังเก็บก๊าซติดอยู่ที่ส่วนล่างของปลอกขั้วบวก ออกแบบมาเพื่อดักจับก๊าซที่ปล่อยออกมารอบขั้วบวก

อ่างอิเล็กโทรไลซิสที่มีแอโนดที่อบไว้ล่วงหน้า (รูปที่ 2, b) มีแอสเซมบลีแอโนดที่ประกอบด้วยบล็อกคาร์บอนหรือกราไฟต์จำนวนมาก (มากถึง 20 ตัวขึ้นไป) จัดเรียงเป็นสองแถว แต่ละบล็อกมีสี่หัวนมเหล็ก 9 เชื่อมต่อกับแกน 11; อุปกรณ์นี้ทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟและระงับยูนิต บล็อกที่ถูกเผาจะถูกแทนที่ด้วยบล็อกใหม่ เหนืออ่างอาบน้ำมีถังเก็บก๊าซ

การใช้แอโนดแบบอบทำให้สามารถเพิ่มความจุของอ่างอาบได้ และลดการปล่อยสารก่อมะเร็งที่เป็นอันตรายซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการโค้กของสนามอิเล็กโทรดแบบอบเองได้อย่างมาก

อ่างอิเล็กโทรไลซิสถูกวางในเวิร์กช็อปเป็นแถวโดยมีอ่างอาบน้ำหลายสิบอ่างติดต่อกัน. อิเล็กโทรลิซิสดำเนินการที่แรงดันไฟฟ้า 4-4.3 V และตามที่ระบุไว้ ที่ความหนาแน่นกระแสเฉพาะที่ไหลผ่านแอโนดเท่ากับ 0.65-1.0 A/cm 2 . ความหนาของชั้นอิเล็กโทรไลต์ในอ่างคือ 150-250 มม. อุณหภูมิของอ่างจะคงอยู่ในช่วง 950-970 ° C เนื่องจากความร้อนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการกระแทกอย่างต่อเนื่องผ่านอิเล็กโทรไลต์. อุณหภูมิดังกล่าวเกิดขึ้นภายใต้ขั้วบวกและเปลือกของอิเล็กโทรไลต์ที่แข็งตัวจะเกิดขึ้นที่ขอบของอากาศและชั้นอิเล็กโทรไลต์ 10 (กะโหลกศีรษะ) ที่แข็งตัวจะก่อตัวขึ้นใกล้กับผนังของอ่าง

อุณหภูมิอาบน้ำที่ต้องการ เช่น ปริมาณน้ำฝนในชั้นอิเล็กโทรไลต์ จำนวนเงินที่ต้องการให้ความร้อนที่ความต้านทานไฟฟ้าบางอย่างของชั้นอิเล็กโทรไลต์ ความต้านทานไฟฟ้าดังกล่าวทำได้โดยการรักษาองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์และความหนาของชั้นตัวนำไฟฟ้าภายในขอบเขตที่กำหนด กล่าวคือ ระยะห่างระหว่างแอโนดกับชั้นของอะลูมิเนียมเหลวภายใน 40-60 มม. (เพิ่มขึ้น เช่น ระยะนี้ เช่น ความต้านทานไฟฟ้าของชั้นอิเล็กโทรไลต์ ทำให้เกิดความร้อนเพิ่มขึ้นในระหว่างที่กระแสไหลผ่าน และ ดังนั้นความร้อนสูงเกินไปของอิเล็กโทรไลต์)

เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับแคโทดและแอโนด ส่วนประกอบของอิเล็กโทรไลต์เหลวจะเกิดการแตกตัวด้วยไฟฟ้า และการหลอมจะประกอบด้วยไพเพอร์และแอนไอออนจำนวนมาก องค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์ถูกเลือกเพื่อให้ตามค่าของศักย์ไฟฟ้าบนอิเล็กโทรดมีเพียง Al 3+ cations และ O 2- anions ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการแยกตัวของ Al 2 O 3 ในอิเล็กโทรไลต์ ,สามารถปลดออกได้ ดังนั้น กระบวนการไฟฟ้าเคมีบนอิเล็กโทรดจึงอธิบายโดยสมการต่อไปนี้:

• ที่แคโทด 2Al 3+ + 6e -> 2Al
• ที่ขั้วบวก 3O 2- - 6e -> 3O

อลูมิเนียมที่ปล่อยออกมาที่แคโทดจะสะสมที่ด้านล่างของอ่างใต้ชั้นอิเล็กโทรไลต์ ออกซิเจนที่ปล่อยออกมาที่แอโนดทำปฏิกิริยากับคาร์บอนของแอโนดเพื่อสร้างก๊าซ CO และ CO 2 กล่าวคือ ในกรณีนี้ ด้านล่างของแอโนดจะถูกออกซิไดซ์ ดังนั้น แอโนดจึงถูกลดระดับลงเป็นระยะ ก๊าซ CO และ CO 2 ออกจากใต้ขั้วบวกตามพื้นผิวด้านข้าง พวกมันประกอบด้วยสารประกอบฟลูออไรด์ที่เป็นพิษที่ปล่อยออกมาจากอิเล็กโทรไลต์และฝุ่นอลูมินา ก๊าซเหล่านี้ถูกจับและทำความสะอาดจากฝุ่นและสารประกอบฟลูออรีน

ระหว่างขั้นตอนการอาบน้ำ โหลดอลูมินาเป็นระยะ ควบคุมองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์โดยการแนะนำสารเติมแต่ง การใช้ตัวควบคุมรักษาระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างขั้วบวกและอะลูมิเนียมเหลว (ภายใน 40-50 มม.). อลูมินาบรรจุลงในอ่างจากด้านบน ทำลายเปลือกของอิเล็กโทรไลต์เผาเพื่อจุดประสงค์นี้ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องจักรที่เคลื่อนที่ไปตามอ่าง

อลูมิเนียมเหลวจะถูกลบออกจากอ่างอาบน้ำวันละครั้งหรือหลังจาก 2-3 วันโดยใช้ถังสูญญากาศ ถังสูญญากาศ (รูปที่ 3) บรรจุอลูมิเนียม 1.5-5 ตัน

ภาชนะที่ปูด้วย fireclay ซึ่งสร้างสุญญากาศประมาณ 70 kPa ท่อไอดีที่เชื่อมต่อกับซ็อกเก็ต 6 ของทัพพีถูกจุ่มจากด้านบนลงในชั้นของอะลูมิเนียมเหลวในอ่างน้ำ และเนื่องจากการทำให้หายาก อลูมิเนียมจึงถูกดูดเข้าไปในทัพพี

ก๊าซแอโนดที่ปล่อยออกมาจะถูกส่งไปยังเตาเผาก่อน โดยจะมีการเผาไหม้ CO และน้ำมันดินสูง จากนั้นจึงไปที่การทำความสะอาดแก๊ส ซึ่งมีฝุ่นและสารประกอบฟลูออไรด์ติดอยู่

ประสิทธิภาพของอ่างอิเล็กโทรไลซิสที่ทันสมัยคืออลูมิเนียม 500-1200 กิโลกรัมต่อวัน. เพื่อให้ได้อลูมิเนียม 1 ตันใช้:

• ~ 1.95 ตันของอลูมินา
• ~ 25 กก. ของไครโอไลต์
• อะลูมิเนียมฟลูออไรด์ 25 กก.
• 0.5-0.6 ตันของมวลขั้วบวก
• ไฟฟ้า 14-16 เมกะวัตต์ชั่วโมง

อลูมิเนียมเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด องค์ประกอบทางเคมีบนพื้น. อันดับที่สามรองจากออกซิเจนและซิลิกอน เนื้อหาของมันคือ 8.8 เปอร์เซ็นต์ของทรัพยากรธรรมชาติทั้งหมด

อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ได้มาอย่างไร?

แต่คุณรู้หรือไม่ว่าอะลูมิเนียมอิสระไม่พบในธรรมชาติ ไม่มีเหมืองอลูมิเนียม สกัดจากเหมืองที่มีบอกไซต์ อะลูไนต์ และเนฟิลีน เพื่อให้ได้อะลูมิเนียมในรูปแบบบริสุทธิ์ จำเป็นต้องแยกโลหะออกจากองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ

กระบวนการทางเทคโนโลยีในการรับอะลูมิเนียมประกอบด้วยสองขั้นตอน:

1 .แร่อะลูมิเนียมถูกบดขยี้ ได้อลูมินา

2 .การสกัดอะลูมิเนียมจากอลูมินา

อลูมินาเรียกว่าอลูมินาผลึก

อลูมินาต้องผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสในไครโอไลต์ ที่อุณหภูมิ 960-970 0 C แรงดันไฟฟ้าต่ำ 4.5 โวลต์ถูกเปิดใช้งานในอ่างพิเศษ แต่ที่มาก มีความแข็งแรงสูงปัจจุบัน 250,000 แอมแปร์ เป็นผลให้อลูมิเนียมเหลวเข้มข้นที่ด้านล่างของอ่างรอบ ๆ แคโทด ในขณะที่ออกซิเจนสะสมอยู่รอบขั้วบวก จากนั้นนำอะลูมิเนียมมากลั่นและเทลงในแม่พิมพ์ ต่อมาได้มีการผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ

การผลิตอลูมิเนียมเป็นกระบวนการที่ใช้แรงงานมากซึ่งต้องใช้ไฟฟ้าร่วมกัน ดังนั้น ส่วนใหญ่มักจะพบโรงงานอลูมิเนียมใกล้กับโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่ เพื่อให้ได้ไฟฟ้าราคาถูก

อนาคตของอลูมิเนียมจะเป็นอย่างไร?

ในอดีตที่ผ่านมา:ตามคำสั่งของมีดนโปเลียนที่ 3 ทำจากอลูมิเนียม พวกเขาถูกเสิร์ฟในการเฉลิมฉลองให้กับจักรพรรดิและแขกผู้มีเกียรติที่สุด ที่เหลือก็พอใจกับเครื่องใช้ทองและเงิน

ในช่วงกลางศตวรรษที่สิบเก้า แฟชั่นนิสต้าชาวปารีสจำเป็นต้องมีอะลูมิเนียมอย่างน้อยหนึ่งชิ้นในชุดของพวกเขา

วันนี้:สิ่งที่ไม่ได้ทำจากอลูมิเนียม เครื่องบิน เชื้อเพลิงจรวด โปรไฟล์เรือนกระจก ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ การผลิตอะลูมิเนียมในโลหะวิทยาคิดเป็น 2% ของการผลิตโลหะ ในอนาคตตามการคาดการณ์จะเพิ่มขึ้นเป็น 4-5%

ต่อไปในอนาคต:ผู้ผลิตกำลังสร้างผ้าที่เคลือบด้วยชั้นบาง ๆ ของโลหะนี้แล้ว เรียกว่า "ผ้าอลูมิไนซ์" ตัวอย่างเช่น หากใช้ผ้าเป็นผ้าม่านในวันที่อากาศร้อน ผ้าจะทำงานได้ดีในสองวิธี: ความร้อนจะสะท้อนกลับมา และแสงจะเข้ามาในห้องได้ง่าย ดังนั้นอพาร์ทเมนท์จะเบาและเย็นในเวลาเดียวกัน

โลหะเบาสามารถพิชิตโลกได้เป็นเวลาสองศตวรรษและศตวรรษที่ 21 โดยทั้งหมด สัญญาว่าจะเป็นศตวรรษของอะลูมิเนียม

อันดับแรก โลหะอลูมิเนียมได้รับทางเคมีโดยนักเคมีชาวเยอรมัน F. Wöhler ในปี ค.ศ. 1821 (ลดการใช้อะลูมิเนียมคลอไรด์กับโพแทสเซียมของโลหะเมื่อถูกความร้อน) ในปี ค.ศ. 1854 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Saint-Clair Deville ได้เสนอวิธีทางเคมีไฟฟ้าสำหรับการผลิตอะลูมิเนียมโดยการลดอะลูมิเนียม-โซเดียม ดับเบิ้ลคลอไรด์ด้วยโซเดียม

การผลิตและการผลิตอลูมิเนียม

อลูมิเนียมเมทัลลิกได้มาจากสามขั้นตอน:

• การรับอลูมินา (Al 2 O 3) จากแร่อะลูมิเนียม
• รับอลูมิเนียมจากอลูมินา
• การกลั่นอลูมิเนียม

รับอลูมินา

ประมาณ 95% ของอลูมินาทั้งหมดได้มาจากแร่บอกไซต์

อะลูมิเนียม(แร่อะลูมิเนียมฝรั่งเศส) (ตามชื่อพื้นที่ Baux ทางตอนใต้ของฝรั่งเศส) - แร่อะลูมิเนียม ประกอบด้วยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ ออกไซด์ของเหล็กและซิลิกอน วัตถุดิบสำหรับการผลิตอลูมินาและวัสดุทนไฟที่มีส่วนผสมของอลูมินา เนื้อหาของอลูมินาในแร่บอกไซต์เชิงพาณิชย์มีตั้งแต่ 40% ถึง 60% และอีกมากมาย นอกจากนี้ยังใช้เป็นฟลักซ์ในโลหะผสมเหล็ก

ภาพที่ 1 - แร่อะลูมิเนียม

โดยทั่วไป บอกไซต์เป็นก้อนดิน คล้ายดินเหนียว ซึ่งอาจมีลักษณะเป็นแถบ พิโซไลต์ (คล้ายถั่ว) หรือเนื้อที่สม่ำเสมอ ภายใต้สภาวะอากาศปกติ เฟลด์สปาร์ (แร่ธาตุที่ประกอบเป็น ที่สุด เปลือกโลกและเนื่องจากเป็นอะลูมิโนซิลิเกต) สลายตัวด้วยการก่อตัวของดินเหนียว แต่ในสภาพอากาศร้อนและมีความชื้นสูง บอกไซต์อาจกลายเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการสลายตัว เนื่องจากสภาพแวดล้อมดังกล่าวสนับสนุนการกำจัดด่างและซิลิกา โดยเฉพาะจากไซยาไนต์หรือแกบโบร อะลูมิเนียมจะถูกแปรรูปเป็นอลูมิเนียมเป็นขั้นตอน: ขั้นแรก ได้อะลูมิเนียมออกไซด์ (อลูมินา) และจากนั้น อะลูมิเนียมโลหะ ( อิเล็กโทรไลต์ต่อหน้าไครโอไลต์)

สิ่งเจือปนหลักในแร่บอกไซต์คือ Fe 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 สิ่งเจือปนเล็กน้อยของแร่บอกไซต์ ได้แก่ Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, ธาตุหายาก, Cr, P, V, F, สารอินทรีย์

โดยปกติแล้วแร่อะลูมิเนียมจะถูกจัดประเภท:

• ตามสี
• โดยแร่หลัก (มักผสมกัน);
• ตามอายุ

เกณฑ์หลัก คุณสมบัติของแร่อะลูมิเนียมคือ:

1. โมดูลซิลิคอน (Msi = Al 2 O 3 /SiO 2 (% wt.)) โมดูลซิลิกอนที่ใหญ่ขึ้น the คุณภาพที่ดีกว่า(MSI = 7);
2. ปริมาณธาตุเหล็กในแง่ของ Fe 2 O 3 หากเนื้อหาของ Fe 2 O 3 อยู่ที่ประมาณ 18 % โดยน้ำหนัก อะลูมิเนียมก็ถือเป็นธาตุเหล็กสูง ยิ่งมีธาตุเหล็กมากเท่าไร การขุดแร่บอกไซต์ก็ยิ่งยากขึ้นเท่านั้น
3. ปริมาณกำมะถัน การปรากฏตัวของกำมะถันจำนวนมากทำให้การประมวลผลของบอกไซต์ซับซ้อน
4. เนื้อหาของคาร์บอเนตในแง่ของ CO 3 (2-) . การปรากฏตัวของคาร์บอเนตจำนวนมากทำให้การประมวลผลของบอกไซต์ซับซ้อน

ใช้อะลูมิเนียม:

• ในการผลิตอลูมินา
• ในการผลิตวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
• ในการผลิตวัสดุทนไฟ
• เป็นฟลักซ์สำหรับการถลุงเหล็กแบบเปิด
• สำหรับการอบแห้งก๊าซและน้ำมันทำความสะอาดจากกำมะถัน
• เป็นสีย้อม

จนถึงปัจจุบันซัพพลายเออร์หลักของอะลูมิเนียมคือ:

• ออสเตรเลีย - มีเงินฝากจำนวนมากเช่น Fe, Au, U, Ni, Co, Cu และอื่นๆ การซื้อวัตถุดิบจากออสเตรเลียมีกำไรมากกว่าการซื้อวัตถุดิบเอง
• กินี - รัสเซียซื้อที่นั่งหลายที่นั่ง
• อเมริกากลาง: กายอานา จาเมกา ซูริมาน
• บราซิล.

ในยุโรป เงินฝากทั้งหมดจะหมดลง บอกไซต์มาจากกรีซ แต่วัตถุดิบนี้มีคุณภาพต่ำ

รูปที่ 2 - ปริมาณสำรองของอะลูมิเนียมในโลก

ด้านล่างเป็นแหล่งแร่อะลูมิเนียมหลักในรัสเซีย

• เงินฝากครั้งแรกถูกค้นพบในปี 1914 ใกล้เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ใกล้เมือง Tikhvin 6 โรงงานถูกสร้างขึ้นที่สนามนี้ ที่ใหญ่ที่สุดคือโรงงานอลูมิเนียม Volkhov จนถึงปัจจุบัน เขตข้อมูล Tikhvinskoye หมดลงแล้วและดำเนินการกับวัตถุดิบที่นำเข้าเป็นหลัก
• ในปี 1931 มีการค้นพบแหล่งแร่บอกไซต์คุณภาพสูง (SUBR) ของ Severo-Uralskoye เป็นพื้นฐานสำหรับการก่อสร้างโรงงานอะลูมิเนียม Ural (UAZ) ในปี 1939 และบนพื้นฐานของเหมืองบอกไซต์เซาท์อูราล (YUBR) โรงถลุงอะลูมิเนียม Bogoslovsky (BAZ) ก็ถูกสร้างขึ้น
• สนาม Severoonezhskoye ตั้งอยู่บนถนนสู่คาบสมุทร Kola อยู่ในแผน แต่ไม่ทราบวันที่สร้าง
• เงินฝาก Vislovskoe เป็นดินเหนียวบริสุทธิ์ประเภท kaolite ไม่ใช้สำหรับอลูมินา
• เขต Timanskoye (สาธารณรัฐ Komi, Varkuta) ชาวแคนาดามีความสนใจในสาขานี้ ดังนั้นพวกเขากำลังวางแผนที่จะสร้างโรงงาน (Komi Sual เป็นบริษัทโฮลดิ้ง)

การรับอลูมินาจากแร่บอกไซต์

เนื่องจากอะลูมิเนียมมีลักษณะเป็นแอมโฟเทอริก จึงผลิตอลูมินาได้สามวิธี:

• อัลคาไลน์,
• กรด;
• อิเล็กโทรไลต์

วิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือวิธีอัลคาไลน์ (วิธีของ K.I. ไบเออร์ ซึ่งพัฒนาขึ้นในรัสเซียเมื่อปลายศตวรรษก่อนที่ผ่านมา และใช้สำหรับการประมวลผลบอกไซต์คุณภาพสูงที่มีซิลิกาในปริมาณเล็กน้อย (มากถึง 5-6%)) เนื่องจาก การใช้งานทางเทคนิคมันได้รับการปรับปรุงอย่างมาก รูปแบบการผลิตอลูมินาโดยวิธีไบเออร์แสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 - โครงการรับอลูมินาโดยวิธีไบเออร์

สาระสำคัญของวิธีการนี้คือ สารละลายอะลูมิเนียมจะสลายตัวอย่างรวดเร็วเมื่อใส่อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์เข้าไป และสารละลายที่เหลือจากการสลายตัวหลังจากการระเหยของสารละลายภายใต้สภาวะของการผสมแบบเข้มข้นที่ 169–170 °C สามารถละลายอลูมินาที่มีอยู่ในบอกไซต์ได้อีกครั้ง วิธีนี้ประกอบด้วยการดำเนินการหลักดังต่อไปนี้:

1. การเตรียมอะลูมิเนียมซึ่งประกอบด้วยการบดและบดในโรงสี โรงสีจะมาพร้อมกับบอกไซต์ ด่างกัดกร่อน และไม่ใช่ จำนวนมากของมะนาวซึ่งปรับปรุงการจัดสรร Al 2 O 3 ; เยื่อกระดาษที่ได้จะถูกป้อนเพื่อชะล้าง

2. การชะล้างอะลูมิเนียม (in ครั้งล่าสุดบล็อกหม้อนึ่งความดันรูปทรงกลมที่ใช้จนถึงขณะนี้ได้ถูกแทนที่บางส่วนด้วยหม้อนึ่งความดันแบบท่อซึ่งการชะล้างเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 230–250 ° C (500–520 K) ซึ่งประกอบด้วยการสลายตัวทางเคมีจากการมีปฏิสัมพันธ์กับ สารละลายน้ำด่าง; อะลูมิเนียมออกไซด์ไฮเดรตเมื่อทำปฏิกิริยากับด่างให้เข้าสู่สารละลายในรูปของโซเดียมอะลูมิเนต:

AlOOH+NaOH→NaAlO 2 +H 2 O

อัล(OH) 3 +NaOH→NaAlO 2 +2H 2 O;

SiO 2 +2NaOH→Na 2 SiO 3 +H2O;

ในสารละลายโซเดียมอะลูมิเนตและโซเดียมซิลิเกตก่อให้เกิดโซเดียมอะลูมิโนซิลิเกตที่ไม่ละลายน้ำ ไททาเนียมและเหล็กออกไซด์ผ่านเข้าไปในสารตกค้างที่ไม่ละลายน้ำทำให้สารตกค้างเป็นสีแดง สารตกค้างนี้เรียกว่าโคลนแดง เมื่อละลายเสร็จแล้ว โซเดียมอะลูมิเนตที่ได้จะถูกเจือจางด้วยสารละลายด่างในขณะที่ลดอุณหภูมิลง 100 ° C

3. การแยกสารละลายอะลูมิเนตออกจากโคลนแดง มักล้างด้วยสารเพิ่มความข้นพิเศษ ด้วยเหตุนี้ โคลนสีแดงจึงตกลงมา และสารละลายอะลูมิเนตจะถูกระบายออกแล้วกรองออก (ชี้แจง) ในปริมาณที่จำกัด กากตะกอนจะถูกใช้ ตัวอย่างเช่น เป็นสารเติมแต่งสำหรับซีเมนต์ ขึ้นอยู่กับเกรดของแร่บอกไซต์ โคลนสีแดง 0.6 - 1.0 ตัน (สารตกค้างแห้ง) ตกลงบนอลูมินาที่ผลิตได้ 1 ตัน ขึ้นอยู่กับเกรดของอะลูมิเนียม

4. การสลายตัวของสารละลายอะลูมิเนต มันถูกกรองและสูบลงในภาชนะขนาดใหญ่ที่มีตัวกวน (ตัวย่อยสลาย) อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ Al(OH) 3 ถูกสกัดจากสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวดเมื่อเย็นลงจนถึง 60 °C (330 K) และกวนอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากกระบวนการนี้ดำเนินไปอย่างช้าและไม่สม่ำเสมอ และการก่อตัวและการเติบโตของผลึกอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์จึงมี สำคัญมากในระหว่างการประมวลผลต่อไปจะมีการเติมไฮดรอกไซด์ที่เป็นของแข็งจำนวนมากลงในตัวย่อยสลาย - เมล็ด:

นา 2 O อัล 2 O 3 + 4H2O→Al(OH) 3 + 2NaOH;

5. การจัดสรรอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และการจำแนกประเภท สิ่งนี้เกิดขึ้นในไฮโดรไซโคลนและตัวกรองสุญญากาศ ซึ่งตะกอนที่มีอนุภาค Al(OH) 3 50 - 60% แยกออกจากสารละลายอะลูมิเนต ส่วนสำคัญของไฮดรอกไซด์จะกลับสู่กระบวนการย่อยสลายเป็นวัสดุเมล็ด ซึ่งยังคงหมุนเวียนอยู่ในปริมาณที่ไม่เปลี่ยนแปลง สารตกค้างหลังจากล้างด้วยน้ำจะถูกเผา กรองก็กลับสู่การไหลเวียน (หลังจากความเข้มข้นในเครื่องระเหย - เพื่อชะล้างบอกไซต์ใหม่);

6. การคายน้ำของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (การเผา); เป็นขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตอลูมินา มันดำเนินการในเตาเผาแบบหมุนแบบท่อและเมื่อเร็ว ๆ นี้ในเตาเผาที่มีการเคลื่อนที่แบบปั่นป่วนของวัสดุที่อุณหภูมิ 1150 - 1300 ° C; อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ดิบ ผ่านเตาโรตารี่ ทำให้แห้งและแห้ง เมื่อถูกความร้อน การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างต่อไปนี้จะเกิดขึ้นตามลำดับ:

Al(OH) 3 → AlOOH → γ-Al 2 O 3 → α-Al 2 O 3

200 °C - 950 °C - 1200 °C.

อลูมินาที่ผ่านการเผาขั้นสุดท้ายมี 30 - 50% α-Al2O3 (คอรันดัม) ส่วนที่เหลือคือ γ-Al 2 O 2 .

วิธีนี้สกัดได้ 85 - 87% ของอลูมินาทั้งหมดที่ผลิต ส่งผลให้อลูมินามีความแข็งแรง สารประกอบเคมีด้วยจุดหลอมเหลว 2050 ° C

การได้มาซึ่งอะลูมิเนียมด้วยกระแสไฟฟ้า

การลดอิเล็กโทรไลต์ของอะลูมิเนียมออกไซด์ที่ละลายในตัวหลอมแบบไครโอไลต์จะดำเนินการที่อุณหภูมิ 950–970 °C ในเซลล์อิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรไลเซอร์ประกอบด้วยอ่างที่บุด้วยบล็อกคาร์บอน ที่ด้านล่างของซึ่งa ไฟฟ้า. อะลูมิเนียมเหลวที่ปล่อยออกมาด้านล่างทำหน้าที่เป็นแคโทดที่หนักกว่าเกลืออิเล็กโทรไลต์ที่หลอมละลาย ดังนั้นจึงถูกรวบรวมไว้บนฐานถ่านหินจากตำแหน่งที่สูบออกมาเป็นระยะ (รูปที่ 4) จากด้านบน คาร์บอนแอโนดจะแช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเผาไหม้ในบรรยากาศของออกซิเจนที่ปล่อยออกมาจากอะลูมิเนียมออกไซด์ ปล่อยคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) หรือคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2) ในทางปฏิบัติใช้แอโนดสองประเภท:

• แอโนด Zederberg ที่อบด้วยตัวเองซึ่งประกอบด้วยก้อนที่เรียกว่า "ขนมปัง" ของมวล Zederberg (ถ่านหินเถ้าต่ำที่มีน้ำมันถ่านหิน 25 - 35%) ยัดลงในเปลือกอลูมิเนียม ภายใต้การกระทำของอุณหภูมิสูงมวลขั้วบวกจะถูกเผา (เผา);
• ยิงหรือ "ต่อเนื่อง" แอโนดที่ทำจากบล็อกคาร์บอนขนาดใหญ่ (เช่น 1900 × 600 × 500 มม. น้ำหนักประมาณ 1.1 ตัน)

รูปที่ 4 - แผนผังของอิเล็กโทรไลเซอร์

ความแรงของกระแสไฟฟ้าบนอิเล็กโทรไลต์คือ 150,000 A. พวกมันเชื่อมต่อกับเครือข่ายแบบอนุกรมนั่นคือระบบ (อนุกรม) ได้มา - อิเล็กโทรไลเซอร์แถวยาว

แรงดันใช้งานบนอ่างซึ่งอยู่ที่ 4 - 5 V นั้นสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่อะลูมิเนียมออกไซด์สลายตัวมาก เนื่องจากการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในกระบวนการนี้ย่อมหลีกเลี่ยงไม่ได้ ส่วนต่างๆระบบต่างๆ ความสมดุลของวัตถุดิบและพลังงานเมื่อได้รับอะลูมิเนียม 1 ตัน แสดงในภาพที่ 5

ภาพที่ 5 - ความสมดุลของวัตถุดิบและพลังงานในการผลิตอลูมิเนียม 1 ตัน

ในถังปฏิกิริยา อะลูมิเนียมออกไซด์จะถูกแปลงเป็นอะลูมิเนียมคลอไรด์ก่อน จากนั้นในอ่างที่หุ้มฉนวนอย่างแน่นหนา อิเล็กโทรไลซิสของ AlCl 3 จะถูกละลายในเกลือหลอมเหลวของ KCl หรือ NaCl คลอรีนที่ปล่อยออกมาในกระบวนการนี้จะถูกดูดออกและป้อนเพื่อรีไซเคิล อลูมิเนียมวางอยู่บนแคโทด

ข้อดีของวิธีนี้เหนืออิเล็กโทรไลซิสที่มีอยู่ของของเหลว cryolite-alumina ละลาย (Al 2 O 3 , Na 3 AlF 6 ที่ละลายใน cryolite) คือ: ประหยัดพลังงานได้มากถึง 30%; ความเป็นไปได้ของการใช้อะลูมิเนียมออกไซด์ซึ่งไม่เหมาะสำหรับอิเล็กโทรไลซิสแบบเดิม (เช่น Al 2 O 3 ที่มีปริมาณซิลิกอนสูง) แทนที่ไครโอไลต์ราคาแพงด้วยเกลือที่ถูกกว่า การกำจัดอันตรายจากการปล่อยฟลูออไรด์

รับอลูมิเนียมขัดเงา

สำหรับอะลูมิเนียม การกลั่นด้วยไฟฟ้าด้วยการสลายตัวของสารละลายเกลือในน้ำเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากเพื่อวัตถุประสงค์บางอย่าง ระดับการทำให้อะลูมิเนียมอุตสาหกรรมบริสุทธิ์ (Al 99.5 - Al 99.8) ที่ได้จากกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสของการหลอมของไครโอไลต์-อลูมินายังไม่เพียงพอ แม้แต่อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ (Al 99.99 R) ก็ได้มาจากอะลูมิเนียมอุตสาหกรรมหรือเศษโลหะโดยการกลั่น . วิธีการกลั่นที่มีชื่อเสียงที่สุดคืออิเล็กโทรไลซิสสามชั้น

การกลั่นด้วยอิเล็กโทรไลซิสสามชั้น

ซับในด้วยแผ่นเหล็กที่ทำงานด้วยกระแสตรง (รูปที่ 6) อ่างกลั่นประกอบด้วยเตาถ่านที่มีตัวนำกระแสไฟและซับในแมกนีไซต์ที่ป้องกันความร้อน ตรงกันข้ามกับอิเล็กโทรไลซิสของไครโอไลต์-อลูมินาที่หลอมเหลว แอโนดที่นี่คือ ตามกฎแล้ว โลหะกลั่นที่หลอมเหลว (ชั้นแอโนดที่ต่ำกว่า) อิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยฟลูออไรด์บริสุทธิ์หรือส่วนผสมของแบเรียมคลอไรด์และอะลูมิเนียมและโซเดียมฟลูออไรด์ (ชั้นกลาง) อะลูมิเนียมที่ละลายจากชั้นแอโนดในอิเล็กโทรไลต์จะถูกปล่อยออกมาเหนืออิเล็กโทรไลต์ (ชั้นแคโทดด้านบน) โลหะบริสุทธิ์ทำหน้าที่เป็นแคโทด กระแสไฟฟ้าถูกส่งไปยังชั้นแคโทดโดยอิเล็กโทรดกราไฟท์

รูปที่ 6 - ไดอะแกรมของเซลล์อิเล็กโทรไลต์พร้อมเตาด้านหน้าสำหรับการกลั่นอลูมิเนียม (ตาม Fulda - Ginzberg)

1 - อลูมิเนียมละลาย; 2 – อิเล็กโทรไลต์; 3 - อลูมิเนียมกลั่นความถี่สูง 4 – แคโทดกราไฟท์; 5 - ผนังแมกนีไซต์; 6 - แตรหน้า; 7 - ชั้นฉนวน; 8 - ฉนวนด้านข้าง; 9 - เตาถ่าน; 10 – ตัวนำแอโนด; 11 - การแยกเตาไฟ; 12 - กล่องเหล็ก; 13 - ปก

อ่างทำงานที่ 750 - 800 ° C การใช้พลังงาน 20 kWh ต่อ 1 กก อลูมิเนียมบริสุทธิ์กล่าวคือค่อนข้างสูงกว่าอิเล็กโทรลิซิสอะลูมิเนียมทั่วไป

โลหะแอโนดประกอบด้วย 25-35% Cu; 7 – 12% สังกะสี; 6 – 9% ศรี; มากถึง 5% Fe และแมงกานีส นิกเกิล ตะกั่ว และดีบุกจำนวนเล็กน้อย ส่วนที่เหลือ (40 - 55%) เป็นอะลูมิเนียม โลหะหนักและซิลิกอนทั้งหมดยังคงอยู่ในชั้นแอโนดระหว่างการกลั่น การปรากฏตัวของแมกนีเซียมในอิเล็กโทรไลต์นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงประสงค์ในองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์หรือทำให้เกิดตะกรันที่รุนแรง ในการกำจัดแมกนีเซียม ตะกรันที่มีแมกนีเซียมจะได้รับการบำบัดด้วยฟลักซ์หรือคลอรีนที่เป็นก๊าซ

ผลจากการกลั่นจะได้อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ (99.99%) และผลิตภัณฑ์คัดแยก (ผลิตภัณฑ์ Ziger) ซึ่งประกอบด้วยโลหะหนักและซิลิกอน และถูกแยกออกมาในรูปของสารละลายอัลคาไลน์และกากผลึก สารละลายอัลคาไลน์เป็นของเสีย และกากที่เป็นของแข็งจะถูกใช้เพื่อขจัดความเป็นกรด

อลูมิเนียมกลั่นมักมีองค์ประกอบดังนี้ %: Fe 0.0005 - 0.002; ศรี 0.002 - 0.005; ลูกบาศ์ก 0.0005 - 0.002; สังกะสี 0.0005 - 0.002; ร่องรอยมิลลิกรัม; อัลพักผ่อน

อลูมิเนียมกลั่นถูกแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปในองค์ประกอบที่ระบุหรือผสมกับแมกนีเซียม (ตารางที่ 1)

ตารางที่ 1 - องค์ประกอบทางเคมีอะลูมิเนียมบริสุทธิ์สูงและอะลูมิเนียมขั้นต้นตาม DIN 1712 แผ่น 1

		สิ่งเจือปนที่อนุญาต*, %
			รวมทั้ง

* เท่าที่เป็นไปได้ที่จะกำหนด วิธีการทั่วไปการวิจัย.

** อะลูมิเนียมบริสุทธิ์สำหรับงานวิศวกรรมไฟฟ้า (ตัวนำอะลูมิเนียม) มีจำหน่ายในรูปของอะลูมิเนียมปฐมภูมิ 99.5 ที่มีปริมาณไม่เกิน 0.03% (Ti + Cr + V + Mn) กำหนดในกรณีนี้เป็น E-A1 หมายเลขวัสดุ 3.0256 มิฉะนั้นจะเป็นไปตาม VDE-0202

การกลั่นด้วยสารประกอบเชิงซ้อนออร์กาโนอะลูมิเนียมและการหลอมโซน

อะลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงเกรด A1 99.99 R ได้จากการกลั่นอิเล็กโทรลิซิสของอะลูมิเนียมบริสุทธิ์หรืออะลูมิเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์โดยใช้สารประกอบออร์กาโนอะลูมิเนียมที่ซับซ้อนของอะลูมิเนียมเป็นอิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรลิซิสเกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ 1,000 องศาเซลเซียสระหว่างอิเล็กโทรดอะลูมิเนียมที่เป็นของแข็ง และหลักการคล้ายกับอิเล็กโทรไลซิสสำหรับการกลั่นของทองแดง ลักษณะของอิเล็กโทรไลต์กำหนดความจำเป็นในการทำงานโดยไม่มีอากาศและที่ความหนาแน่นกระแสไฟต่ำ

อิเล็กโทรไลซิสสำหรับการกลั่นชนิดนี้ ซึ่งใช้ในตอนแรกเฉพาะในห้องปฏิบัติการเท่านั้น ได้ดำเนินการในระดับอุตสาหกรรมขนาดเล็กแล้ว - ผลิตโลหะหลายตันต่อปี ระดับการทำให้บริสุทธิ์ของโลหะที่ได้คือ 99.999 -99.9999% ขอบเขตที่เป็นไปได้ในการใช้งานสำหรับโลหะที่มีความบริสุทธิ์นี้ ได้แก่ วิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ด้วยการแช่แข็ง

สามารถใช้วิธีการกลั่นที่พิจารณาแล้วในการชุบด้วยไฟฟ้า

มากไปกว่านั้น ความบริสุทธิ์สูง- ในนามสูงถึง A1 99.99999 - สามารถรับได้จากการหลอมโซนภายหลังของโลหะ เมื่อแปรรูปอะลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงให้เป็นผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป แผ่นหรือลวด จำเป็นต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเนื่องจากอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะ คุณสมบัติที่โดดเด่นของโลหะกลั่นคือการนำไฟฟ้าสูงในบริเวณที่มีอุณหภูมิในการแช่แข็ง

เป็นครั้งแรกที่นักเคมีชาวเยอรมัน F. Wöhler ได้รับอะลูมิเนียมที่เป็นโลหะในทางเคมีในปี 1821 (โดยการลดอะลูมิเนียมคลอไรด์ที่มีโพแทสเซียมของโลหะเมื่อถูกความร้อน) ในปี ค.ศ. 1854 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Saint-Clair Deville ได้เสนอวิธีทางเคมีไฟฟ้าสำหรับการผลิตอะลูมิเนียมโดยการลดอะลูมิเนียม-โซเดียม ดับเบิ้ลคลอไรด์ด้วยโซเดียม

การผลิตและการผลิตอลูมิเนียม

อลูมิเนียมเมทัลลิกได้มาจากสามขั้นตอน:

• การรับอลูมินา (Al 2 O 3) จากแร่อะลูมิเนียม
• รับอลูมิเนียมจากอลูมินา
• การกลั่นอลูมิเนียม

รับอลูมินา

ประมาณ 95% ของอลูมินาทั้งหมดได้มาจากแร่บอกไซต์

อะลูมิเนียม(แร่อะลูมิเนียมฝรั่งเศส) (ตามชื่อพื้นที่ Baux ทางตอนใต้ของฝรั่งเศส) - แร่อะลูมิเนียม ประกอบด้วยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ ออกไซด์ของเหล็กและซิลิกอน วัตถุดิบสำหรับการผลิตอลูมินาและวัสดุทนไฟที่มีส่วนผสมของอลูมินา เนื้อหาของอลูมินาในแร่บอกไซต์เชิงพาณิชย์มีตั้งแต่ 40% ถึง 60% และอีกมากมาย นอกจากนี้ยังใช้เป็นฟลักซ์ในโลหะผสมเหล็ก

ภาพที่ 1 - แร่อะลูมิเนียม

โดยทั่วไป บอกไซต์เป็นก้อนดิน คล้ายดินเหนียว ซึ่งอาจมีลักษณะเป็นแถบ พิโซไลต์ (คล้ายถั่ว) หรือเนื้อที่สม่ำเสมอ ภายใต้สภาพดินฟ้าอากาศปกติ เฟลด์สปาร์ (แร่ธาตุที่ประกอบขึ้นเป็นส่วนใหญ่ของเปลือกโลกและเป็นอะลูมิโนซิลิเกต) จะสลายตัวเป็นดินเหนียว แต่ในสภาพอากาศร้อนและมีความชื้นสูง บอกไซต์อาจเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายจากการสลายตัว เนื่องจากสภาพแวดล้อมดังกล่าวเอื้ออำนวยต่อการกำจัด ของด่างและซิลิกา โดยเฉพาะจากไซไนต์หรือแกบโบร อะลูมิเนียมจะถูกแปรรูปเป็นอะลูมิเนียมเป็นขั้นๆ ขั้นแรก ได้อะลูมิเนียมออกไซด์ (อลูมินา) และจากนั้นก็อะลูมิเนียมที่เป็นโลหะ

สิ่งเจือปนหลักในแร่บอกไซต์คือ Fe 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 สิ่งเจือปนเล็กน้อยของแร่บอกไซต์ ได้แก่ Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, ธาตุหายาก, Cr, P, V, F, สารอินทรีย์

โดยปกติแล้วแร่อะลูมิเนียมจะถูกจัดประเภท:

• ตามสี
• โดยแร่หลัก (มักผสมกัน);
• ตามอายุ

เกณฑ์หลัก คุณสมบัติของแร่อะลูมิเนียมคือ:

1. โมดูลซิลิคอน (Msi = Al 2 O 3 /SiO 2 (% wt.)) โมดูลซิลิกอนที่ใหญ่ขึ้นคุณภาพก็จะยิ่งดีขึ้น (Msi = 7);
2. ปริมาณธาตุเหล็กในแง่ของ Fe 2 O 3 หากเนื้อหาของ Fe 2 O 3 อยู่ที่ประมาณ 18 % โดยน้ำหนัก อะลูมิเนียมก็ถือเป็นธาตุเหล็กสูง ยิ่งมีธาตุเหล็กมากเท่าไร การขุดแร่บอกไซต์ก็ยิ่งยากขึ้นเท่านั้น
3. ปริมาณกำมะถัน การปรากฏตัวของกำมะถันจำนวนมากทำให้การประมวลผลของบอกไซต์ซับซ้อน
4. เนื้อหาของคาร์บอเนตในแง่ของ CO 3 (2-) . การปรากฏตัวของคาร์บอเนตจำนวนมากทำให้การประมวลผลของบอกไซต์ซับซ้อน

ใช้อะลูมิเนียม:

• ในการผลิตอลูมินา
• ในการผลิตวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
• ในการผลิตวัสดุทนไฟ
• เป็นฟลักซ์สำหรับการถลุงเหล็กแบบเปิด
• สำหรับการอบแห้งก๊าซและน้ำมันทำความสะอาดจากกำมะถัน
• เป็นสีย้อม

จนถึงปัจจุบันซัพพลายเออร์หลักของอะลูมิเนียมคือ:

• ออสเตรเลีย - มีเงินฝากจำนวนมากเช่น Fe, Au, U, Ni, Co, Cu และอื่นๆ การซื้อวัตถุดิบจากออสเตรเลียมีกำไรมากกว่าการซื้อวัตถุดิบเอง
• กินี - รัสเซียซื้อที่นั่งหลายที่นั่ง
• อเมริกากลาง: กายอานา จาเมกา ซูริมาน
• บราซิล.

ในยุโรป เงินฝากทั้งหมดจะหมดลง บอกไซต์มาจากกรีซ แต่วัตถุดิบนี้มีคุณภาพต่ำ

รูปที่ 2 - ปริมาณสำรองของอะลูมิเนียมในโลก

ด้านล่างเป็นแหล่งแร่อะลูมิเนียมหลักในรัสเซีย

• เงินฝากครั้งแรกถูกค้นพบในปี 1914 ใกล้เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ใกล้เมือง Tikhvin 6 โรงงานถูกสร้างขึ้นที่สนามนี้ ที่ใหญ่ที่สุดคือโรงงานอลูมิเนียม Volkhov จนถึงปัจจุบัน เขตข้อมูล Tikhvinskoye หมดลงแล้วและดำเนินการกับวัตถุดิบที่นำเข้าเป็นหลัก
• ในปี 1931 มีการค้นพบแหล่งแร่บอกไซต์คุณภาพสูง (SUBR) ของ Severo-Uralskoye เป็นพื้นฐานสำหรับการก่อสร้างโรงงานอะลูมิเนียม Ural (UAZ) ในปี 1939 และบนพื้นฐานของเหมืองบอกไซต์เซาท์อูราล (YUBR) โรงถลุงอะลูมิเนียม Bogoslovsky (BAZ) ก็ถูกสร้างขึ้น
• สนาม Severoonezhskoye ตั้งอยู่บนถนนสู่คาบสมุทร Kola อยู่ในแผน แต่ไม่ทราบวันที่สร้าง
• เงินฝาก Vislovskoe เป็นดินเหนียวบริสุทธิ์ประเภท kaolite ไม่ใช้สำหรับอลูมินา
• เขต Timanskoye (สาธารณรัฐ Komi, Varkuta) ชาวแคนาดามีความสนใจในสาขานี้ ดังนั้นพวกเขากำลังวางแผนที่จะสร้างโรงงาน (Komi Sual เป็นบริษัทโฮลดิ้ง)

การรับอลูมินาจากแร่บอกไซต์

เนื่องจากอะลูมิเนียมมีลักษณะเป็นแอมโฟเทอริก จึงผลิตอลูมินาได้สามวิธี:

• อัลคาไลน์,
• กรด;
• อิเล็กโทรไลต์

วิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือวิธีอัลคาไลน์ (วิธีของ K.I. ไบเออร์ ซึ่งพัฒนาขึ้นในรัสเซียเมื่อปลายศตวรรษก่อนที่ผ่านมา และใช้สำหรับการประมวลผลบอกไซต์คุณภาพสูงที่มีซิลิกาในปริมาณเล็กน้อย (มากถึง 5-6%)) ตั้งแต่นั้นมา ประสิทธิภาพทางเทคนิคก็ได้รับการปรับปรุงอย่างมาก รูปแบบการผลิตอลูมินาโดยวิธีไบเออร์แสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 - โครงการรับอลูมินาโดยวิธีไบเออร์

สาระสำคัญของวิธีการนี้คือ สารละลายอะลูมิเนียมจะสลายตัวอย่างรวดเร็วเมื่อใส่อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์เข้าไป และสารละลายที่เหลือจากการสลายตัวหลังจากการระเหยของสารละลายภายใต้สภาวะของการผสมแบบเข้มข้นที่ 169–170 °C สามารถละลายอลูมินาที่มีอยู่ในบอกไซต์ได้อีกครั้ง วิธีนี้ประกอบด้วยการดำเนินการหลักดังต่อไปนี้:

1. การเตรียมอะลูมิเนียมซึ่งประกอบด้วยการบดและบดในโรงสี โรงสีจะมาพร้อมกับบอกไซต์ ด่างกัดกร่อน และมะนาวจำนวนเล็กน้อย ซึ่งช่วยเพิ่มการปลดปล่อย Al 2 O 3 ; เยื่อกระดาษที่ได้จะถูกป้อนเพื่อชะล้าง

2. การชะชะอะลูมิเนียม (เมื่อเร็ว ๆ นี้บล็อกหม้อนึ่งความดันรูปทรงกลมที่ใช้จนถึงขณะนี้ได้ถูกแทนที่บางส่วนด้วยหม้อนึ่งความดันแบบท่อซึ่งการชะจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 230–250 ° C (500–520 K) ซึ่งประกอบด้วยการสลายตัวทางเคมีจาก ปฏิสัมพันธ์กับสารละลายด่าง อะลูมิเนียมออกไซด์ไฮเดรตเมื่อทำปฏิกิริยากับด่างให้เข้าสู่สารละลายในรูปของโซเดียมอะลูมิเนต:

AlOOH+NaOH→NaAlO 2 +H 2 O

อัล(OH) 3 +NaOH→NaAlO 2 +2H 2 O;

SiO 2 +2NaOH→Na 2 SiO 3 +H2O;

ในสารละลายโซเดียมอะลูมิเนตและโซเดียมซิลิเกตก่อให้เกิดโซเดียมอะลูมิโนซิลิเกตที่ไม่ละลายน้ำ ไททาเนียมและเหล็กออกไซด์ผ่านเข้าไปในสารตกค้างที่ไม่ละลายน้ำทำให้สารตกค้างเป็นสีแดง สารตกค้างนี้เรียกว่าโคลนแดง เมื่อละลายเสร็จแล้ว โซเดียมอะลูมิเนตที่ได้จะถูกเจือจางด้วยสารละลายด่างในขณะที่ลดอุณหภูมิลง 100 ° C

3. การแยกสารละลายอะลูมิเนตออกจากโคลนแดง มักล้างด้วยสารเพิ่มความข้นพิเศษ ด้วยเหตุนี้ โคลนสีแดงจึงตกลงมา และสารละลายอะลูมิเนตจะถูกระบายออกแล้วกรองออก (ชี้แจง) ในปริมาณที่จำกัด กากตะกอนจะถูกใช้ ตัวอย่างเช่น เป็นสารเติมแต่งสำหรับซีเมนต์ ขึ้นอยู่กับเกรดของแร่บอกไซต์ โคลนสีแดง 0.6 - 1.0 ตัน (สารตกค้างแห้ง) ตกลงบนอลูมินาที่ผลิตได้ 1 ตัน ขึ้นอยู่กับเกรดของอะลูมิเนียม

4. การสลายตัวของสารละลายอะลูมิเนต มันถูกกรองและสูบลงในภาชนะขนาดใหญ่ที่มีตัวกวน (ตัวย่อยสลาย) อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ Al(OH) 3 ถูกสกัดจากสารละลายอิ่มตัวยิ่งยวดเมื่อเย็นลงจนถึง 60 °C (330 K) และกวนอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากกระบวนการนี้ดำเนินไปอย่างช้าๆและไม่สม่ำเสมอ และการก่อตัวและการเติบโตของผลึกอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์มีความสำคัญอย่างยิ่งในระหว่างการประมวลผลต่อไป จึงมีการเพิ่มไฮดรอกไซด์ที่เป็นของแข็งจำนวนมากลงในตัวย่อยสลาย - เมล็ดพืช:

นา 2 O อัล 2 O 3 + 4H2O→Al(OH) 3 + 2NaOH;

5. การจัดสรรอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และการจำแนกประเภท สิ่งนี้เกิดขึ้นในไฮโดรไซโคลนและตัวกรองสุญญากาศ ซึ่งตะกอนที่มีอนุภาค Al(OH) 3 50 - 60% แยกออกจากสารละลายอะลูมิเนต ส่วนสำคัญของไฮดรอกไซด์จะกลับสู่กระบวนการย่อยสลายเป็นวัสดุเมล็ด ซึ่งยังคงหมุนเวียนอยู่ในปริมาณที่ไม่เปลี่ยนแปลง สารตกค้างหลังจากล้างด้วยน้ำจะถูกเผา กรองก็กลับสู่การไหลเวียน (หลังจากความเข้มข้นในเครื่องระเหย - เพื่อชะล้างบอกไซต์ใหม่);

6. การคายน้ำของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (การเผา); เป็นขั้นตอนสุดท้ายของการผลิตอลูมินา มันดำเนินการในเตาเผาแบบหมุนแบบท่อและเมื่อเร็ว ๆ นี้ในเตาเผาที่มีการเคลื่อนที่แบบปั่นป่วนของวัสดุที่อุณหภูมิ 1150 - 1300 ° C; อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ดิบ ผ่านเตาโรตารี่ ทำให้แห้งและแห้ง เมื่อถูกความร้อน การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างต่อไปนี้จะเกิดขึ้นตามลำดับ:

Al(OH) 3 → AlOOH → γ-Al 2 O 3 → α-Al 2 O 3

200 °C - 950 °C - 1200 °C.

อลูมินาที่ผ่านการเผาขั้นสุดท้ายมี 30 - 50% α-Al2O3 (คอรันดัม) ส่วนที่เหลือคือ γ-Al 2 O 2 .

วิธีนี้สกัดได้ 85 - 87% ของอลูมินาทั้งหมดที่ผลิต อลูมินาที่ได้นั้นเป็นสารประกอบทางเคมีที่มีจุดหลอมเหลวที่ 2050 ° C

การได้มาซึ่งอะลูมิเนียมด้วยกระแสไฟฟ้า

การลดอิเล็กโทรไลต์ของอะลูมิเนียมออกไซด์ที่ละลายในตัวหลอมแบบไครโอไลต์จะดำเนินการที่อุณหภูมิ 950–970 °C ในเซลล์อิเล็กโทรไลต์ เซลล์ประกอบด้วยอ่างที่ปูด้วยบล็อกคาร์บอนซึ่งอยู่ด้านล่างซึ่งมีการจ่ายกระแสไฟฟ้า อะลูมิเนียมเหลวที่ปล่อยออกมาด้านล่างทำหน้าที่เป็นแคโทดที่หนักกว่าเกลืออิเล็กโทรไลต์ที่หลอมละลาย ดังนั้นจึงถูกรวบรวมไว้บนฐานถ่านหินจากตำแหน่งที่สูบออกมาเป็นระยะ (รูปที่ 4) จากด้านบน คาร์บอนแอโนดจะแช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเผาไหม้ในบรรยากาศของออกซิเจนที่ปล่อยออกมาจากอะลูมิเนียมออกไซด์ ปล่อยคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) หรือคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2) ในทางปฏิบัติใช้แอโนดสองประเภท:

• แอโนด Zederberg ที่อบด้วยตัวเองซึ่งประกอบด้วยก้อนที่เรียกว่า "ขนมปัง" ของมวล Zederberg (ถ่านหินเถ้าต่ำที่มีน้ำมันถ่านหิน 25 - 35%) ยัดลงในเปลือกอลูมิเนียม ภายใต้การกระทำของอุณหภูมิสูงมวลขั้วบวกจะถูกเผา (เผา);
• ยิงหรือ "ต่อเนื่อง" แอโนดที่ทำจากบล็อกคาร์บอนขนาดใหญ่ (เช่น 1900 × 600 × 500 มม. น้ำหนักประมาณ 1.1 ตัน)

รูปที่ 4 - แผนผังของอิเล็กโทรไลเซอร์

ความแรงของกระแสไฟฟ้าบนอิเล็กโทรไลต์คือ 150,000 A. พวกมันเชื่อมต่อกับเครือข่ายแบบอนุกรมนั่นคือระบบ (อนุกรม) ได้มา - อิเล็กโทรไลเซอร์แถวยาว

แรงดันใช้งานบนอ่างซึ่งอยู่ที่ 4 - 5 V นั้นสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่อะลูมิเนียมออกไซด์สลายตัวมาก เนื่องจากการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในส่วนต่างๆ ของระบบเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ระหว่างการทำงาน ความสมดุลของวัตถุดิบและพลังงานเมื่อได้รับอะลูมิเนียม 1 ตัน แสดงในภาพที่ 5

ภาพที่ 5 - ความสมดุลของวัตถุดิบและพลังงานในการผลิตอลูมิเนียม 1 ตัน

ในถังปฏิกิริยา อะลูมิเนียมออกไซด์จะถูกแปลงเป็นอะลูมิเนียมคลอไรด์ก่อน จากนั้นในอ่างที่หุ้มฉนวนอย่างแน่นหนา อิเล็กโทรไลซิสของ AlCl 3 จะถูกละลายในเกลือหลอมเหลวของ KCl หรือ NaCl คลอรีนที่ปล่อยออกมาในกระบวนการนี้จะถูกดูดออกและป้อนเพื่อรีไซเคิล อลูมิเนียมวางอยู่บนแคโทด

ข้อดีของวิธีนี้เหนืออิเล็กโทรไลซิสที่มีอยู่ของของเหลว cryolite-alumina ละลาย (Al 2 O 3 , Na 3 AlF 6 ที่ละลายใน cryolite) คือ: ประหยัดพลังงานได้มากถึง 30%; ความเป็นไปได้ของการใช้อะลูมิเนียมออกไซด์ซึ่งไม่เหมาะสำหรับอิเล็กโทรไลซิสแบบเดิม (เช่น Al 2 O 3 ที่มีปริมาณซิลิกอนสูง) แทนที่ไครโอไลต์ราคาแพงด้วยเกลือที่ถูกกว่า การกำจัดอันตรายจากการปล่อยฟลูออไรด์

รับอลูมิเนียมขัดเงา

สำหรับอะลูมิเนียม การกลั่นด้วยไฟฟ้าด้วยการสลายตัวของสารละลายเกลือในน้ำเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากเพื่อวัตถุประสงค์บางอย่าง ระดับการทำให้อะลูมิเนียมอุตสาหกรรมบริสุทธิ์ (Al 99.5 - Al 99.8) ที่ได้จากกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสของการหลอมของไครโอไลต์-อลูมินายังไม่เพียงพอ แม้แต่อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ (Al 99.99 R) ก็ได้มาจากอะลูมิเนียมอุตสาหกรรมหรือเศษโลหะโดยการกลั่น . วิธีการกลั่นที่มีชื่อเสียงที่สุดคืออิเล็กโทรไลซิสสามชั้น

การกลั่นด้วยอิเล็กโทรไลซิสสามชั้น

ซับในด้วยแผ่นเหล็กที่ทำงานด้วยกระแสตรง (รูปที่ 6) อ่างกลั่นประกอบด้วยเตาถ่านที่มีตัวนำกระแสไฟและซับในแมกนีไซต์ที่ป้องกันความร้อน ตรงกันข้ามกับอิเล็กโทรไลซิสของไครโอไลต์-อลูมินาที่หลอมเหลว แอโนดที่นี่คือ ตามกฎแล้ว โลหะกลั่นที่หลอมเหลว (ชั้นแอโนดที่ต่ำกว่า) อิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยฟลูออไรด์บริสุทธิ์หรือส่วนผสมของแบเรียมคลอไรด์และอะลูมิเนียมและโซเดียมฟลูออไรด์ (ชั้นกลาง) อะลูมิเนียมที่ละลายจากชั้นแอโนดในอิเล็กโทรไลต์จะถูกปล่อยออกมาเหนืออิเล็กโทรไลต์ (ชั้นแคโทดด้านบน) โลหะบริสุทธิ์ทำหน้าที่เป็นแคโทด กระแสไฟฟ้าถูกส่งไปยังชั้นแคโทดโดยอิเล็กโทรดกราไฟท์

รูปที่ 6 - ไดอะแกรมของเซลล์อิเล็กโทรไลต์พร้อมเตาด้านหน้าสำหรับการกลั่นอลูมิเนียม (ตาม Fulda - Ginzberg)

1 - อลูมิเนียมละลาย; 2 – อิเล็กโทรไลต์; 3 - อลูมิเนียมกลั่นความถี่สูง 4 – แคโทดกราไฟท์; 5 - ผนังแมกนีไซต์; 6 - แตรหน้า; 7 - ชั้นฉนวน; 8 - ฉนวนด้านข้าง; 9 - เตาถ่าน; 10 – ตัวนำแอโนด; 11 - การแยกเตาไฟ; 12 - กล่องเหล็ก; 13 - ปก

อ่างทำงานที่อุณหภูมิ 750 - 800 ° C กินไฟ 20 kWh ต่ออะลูมิเนียมบริสุทธิ์ 1 กก. นั่นคือค่อนข้างสูงกว่าอิเล็กโทรไลซิสแบบอะลูมิเนียมทั่วไป

โลหะแอโนดประกอบด้วย 25-35% Cu; 7 – 12% สังกะสี; 6 – 9% ศรี; มากถึง 5% Fe และแมงกานีส นิกเกิล ตะกั่ว และดีบุกจำนวนเล็กน้อย ส่วนที่เหลือ (40 - 55%) เป็นอะลูมิเนียม โลหะหนักและซิลิกอนทั้งหมดยังคงอยู่ในชั้นแอโนดระหว่างการกลั่น การปรากฏตัวของแมกนีเซียมในอิเล็กโทรไลต์นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่ไม่พึงประสงค์ในองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์หรือทำให้เกิดตะกรันที่รุนแรง ในการกำจัดแมกนีเซียม ตะกรันที่มีแมกนีเซียมจะได้รับการบำบัดด้วยฟลักซ์หรือคลอรีนที่เป็นก๊าซ

ผลจากการกลั่นจะได้อะลูมิเนียมบริสุทธิ์ (99.99%) และผลิตภัณฑ์คัดแยก (ผลิตภัณฑ์ Ziger) ซึ่งประกอบด้วยโลหะหนักและซิลิกอน และถูกแยกออกมาในรูปของสารละลายอัลคาไลน์และกากผลึก สารละลายอัลคาไลน์เป็นของเสีย และกากที่เป็นของแข็งจะถูกใช้เพื่อขจัดความเป็นกรด

อลูมิเนียมกลั่นมักมีองค์ประกอบดังนี้ %: Fe 0.0005 - 0.002; ศรี 0.002 - 0.005; ลูกบาศ์ก 0.0005 - 0.002; สังกะสี 0.0005 - 0.002; ร่องรอยมิลลิกรัม; อัลพักผ่อน

อลูมิเนียมกลั่นถูกแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปในองค์ประกอบที่ระบุหรือผสมกับแมกนีเซียม (ตารางที่ 1)

ตารางที่ 1 - องค์ประกอบทางเคมีของอะลูมิเนียมบริสุทธิ์สูงและอะลูมิเนียมขั้นต้นตาม DIN 1712 แผ่น 1

		สิ่งเจือปนที่อนุญาต*, %
			รวมทั้ง

* เท่าที่เป็นไปได้ที่จะกำหนดโดยวิธีการวิจัยทั่วไป

** อะลูมิเนียมบริสุทธิ์สำหรับงานวิศวกรรมไฟฟ้า (ตัวนำอะลูมิเนียม) มีจำหน่ายในรูปของอะลูมิเนียมปฐมภูมิ 99.5 ที่มีปริมาณไม่เกิน 0.03% (Ti + Cr + V + Mn) กำหนดในกรณีนี้เป็น E-A1 หมายเลขวัสดุ 3.0256 มิฉะนั้นจะเป็นไปตาม VDE-0202

การกลั่นด้วยสารประกอบเชิงซ้อนออร์กาโนอะลูมิเนียมและการหลอมโซน

อะลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงเกรด A1 99.99 R ได้จากการกลั่นอิเล็กโทรลิซิสของอะลูมิเนียมบริสุทธิ์หรืออะลูมิเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์โดยใช้สารประกอบออร์กาโนอะลูมิเนียมที่ซับซ้อนของอะลูมิเนียมเป็นอิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรลิซิสเกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ 1,000 องศาเซลเซียสระหว่างอิเล็กโทรดอะลูมิเนียมที่เป็นของแข็ง และหลักการคล้ายกับอิเล็กโทรไลซิสสำหรับการกลั่นของทองแดง ลักษณะของอิเล็กโทรไลต์กำหนดความจำเป็นในการทำงานโดยไม่มีอากาศและที่ความหนาแน่นกระแสไฟต่ำ

อิเล็กโทรไลซิสสำหรับการกลั่นชนิดนี้ ซึ่งใช้ในตอนแรกเฉพาะในห้องปฏิบัติการเท่านั้น ได้ดำเนินการในระดับอุตสาหกรรมขนาดเล็กแล้ว - ผลิตโลหะหลายตันต่อปี ระดับการทำให้บริสุทธิ์ของโลหะที่ได้คือ 99.999 -99.9999% ขอบเขตที่เป็นไปได้ในการใช้งานสำหรับโลหะที่มีความบริสุทธิ์นี้ ได้แก่ วิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ด้วยการแช่แข็ง

สามารถใช้วิธีการกลั่นที่พิจารณาแล้วในการชุบด้วยไฟฟ้า

ความบริสุทธิ์ที่สูงกว่า - ในนามสูงถึง A1 99.99999 - สามารถรับได้จากการหลอมโลหะในโซนที่ตามมา เมื่อแปรรูปอะลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงให้เป็นผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป แผ่นหรือลวด จำเป็นต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเนื่องจากอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะ คุณสมบัติที่โดดเด่นของโลหะกลั่นคือการนำไฟฟ้าสูงในบริเวณที่มีอุณหภูมิในการแช่แข็ง