که در صنعت مدرنسنگ معدن آلومینیوم بیشترین محبوبیت را به دست آورده است. آلومینیوم رایج ترین فلز در بین تمام فلزات موجود روی زمین است. علاوه بر این، از نظر تعداد رسوبات در روده های زمین، مقام سوم را در رتبه بندی دارد. همچنین آلومینیوم سبک ترین فلز است. سنگ معدن آلومینیوم سنگی است که به عنوان ماده ای عمل می کند که فلز از آن به دست می آید. آلومینیوم دارای خواص شیمیایی و فیزیکی خاصی است که امکان انطباق کاربرد آن با مناطق کاملاً متفاوت را فراهم می کند فعالیت انسانی. بنابراین آلومینیوم در صنایعی مانند مهندسی مکانیک، خودروسازی، ساخت و ساز، در تولید انواع ظروف و بسته بندی، تجهیزات الکتریکی و سایر کالاهای مصرفی کاربرد وسیعی یافته است. تقریبا همه لوازم خانگیکه روزانه توسط انسان استفاده می شود، حاوی آلومینیوم در مقادیر مختلف است.

تعداد زیادی از مواد معدنی وجود دارد که زمانی وجود این فلز در آنها کشف شده است. دانشمندان به این نتیجه رسیده اند که این فلز را می توان از بیش از 250 ماده معدنی استخراج کرد. با این حال، استخراج فلز مطلقاً از همه سنگ ها سودآور نیست، بنابراین، در بین انواع مختلف، با ارزش ترین سنگ معدن آلومینیوم وجود دارد که فلز از آن به دست می آید. اینها عبارتند از: بوکسیت، نفلین و آلونیت. در بین تمام سنگ معدن های آلومینیوم، بیشترین مقدار آلومینیوم در بوکسیت یافت می شود. آنها حاوی حدود 50٪ اکسید آلومینیوم هستند. به عنوان یک قاعده، ذخایر بوکسیت مستقیماً روی آن قرار دارند سطح زمیندر مقادیر کافی

بوکسیت سنگی مات است که به رنگ قرمز یا خاکستری است. قوی ترین نمونه های بوکسیت در مقیاس کانی شناسی در 6 امتیاز رتبه بندی شده اند. آنها در چگالی های مختلف از 2900 تا 3500 کیلوگرم بر متر مکعب هستند که مستقیماً به ترکیب شیمیایی.

سنگ معدن بوکسیت با ترکیب شیمیایی پیچیده خود متمایز می شود که شامل هیدروکسیدهای آلومینیوم، اکسیدهای آهن و سیلیکون و همچنین از 40٪ تا 60٪ آلومینا است که ماده اولیه اصلی برای تولید آلومینیوم است. شایان ذکر است که مناطق استوایی و گرمسیری زمین عمده ترین مناطقی هستند که به ذخایر سنگ بوکسیت معروف هستند.

برای هسته زایی بوکسیت، مشارکت چندین جزء از جمله هیدرات آلومینا مونوهیدرات، بوهمیت، دیاسپور و همچنین انواع کانی های هیدروکسید آهن به همراه اکسید آهن ضروری است. هوازدگی سنگ های اسیدی، قلیایی و در برخی موارد بازی و همچنین ته نشین شدن آهسته آلومینا در کف مخازن منجر به تشکیل سنگ معدن بوکسیت می شود.

از دو تن آلومینا، آلومینیوم نصف آن می شود - 1 تن. و برای دو تن آلومینا باید حدود 4.5 تن بوکسیت استخراج شود. آلومینیوم را می توان از نفلین ها و آلونیت ها نیز به دست آورد.

اولی، بسته به درجه آنها، می تواند حاوی 22٪ تا 25٪ آلومینا باشد. در حالی که آلونیت ها کمی پایین تر از بوکسیت ها هستند و از 40٪ اکسید آلومینیوم تشکیل شده اند.

سنگ معدن آلومینیوم روسیه

فدراسیون روسیه از نظر میزان استخراج سنگ معدن آلومینیوم در بین تمام کشورهای جهان در رتبه هفتم قرار دارد. شایان ذکر است که این ماده اولیه در قلمرو است دولت روسیهدر مقادیر عظیم استخراج می شود. این در حالی است که کشور با کمبود قابل توجهی از این فلز مواجه است و قادر به تامین آن در حجم لازم برای تامین مطلق صنعت نیست. این دلیلی است که روسیه مجبور به خرید سنگ معدن آلومینیوم از کشورهای دیگر و همچنین توسعه ذخایر با سنگ معدنی با کیفیت پایین است.

حدود 50 ذخایر در این ایالت وجود دارد که بیشترین تعداد آنها در بخش اروپایی این ایالت واقع شده است. با این حال، Radynkskoye قدیمی ترین ذخیره سنگ معدن آلومینیوم در روسیه است. محل آن منطقه لنینگراد است. از بوکسیت تشکیل شده است که از قدیم الایام ماده اصلی و غیر قابل تعویضی بوده است که متعاقباً از آن آلومینیوم تولید می شود.

جدول 1. بزرگترین ذخایر بوکسیت در روسیه

نام	محتوا ٪		درصد کل ذخایر	درجه توسعه صنعتی
	AL 2 O 3	SiO2
"کلاه قرمزی" Severouralsk	53.7	3.7	3.1	در حال توسعه
کالینسکویه، Severouralsk	56.0	2.6	3.6	در حال توسعه
Cheremuzovskoye، منطقه Sverdlosk	54.2	4.0	11.0	در حال توسعه
نوو-کالینسکویه، Severouralsk	55.0	3.1	7.0	در حال توسعه
ایکسینسکویه، خ. ناوولوک	53.5	17.4	11.4	در حال توسعه
Vezhayu-Vorykvinskoye. جمهوری کومی	49.2	0.1	11.3	در آماده سازی
ویسلوفسکویه، بلگورود	49.1	7.9	12.1	در رزرو

تولید آلومینیوم در روسیه

در آغاز قرن بیستم، ظهور صنعت آلومینیوم در روسیه اتفاق افتاد. در سال 1932 بود که اولین کارخانه تولید آلومینیوم در Volkhov ظاهر شد. و قبلاً در 14 می همان سال ، این شرکت برای اولین بار موفق به دریافت یک دسته فلز شد. هر سال، ذخایر جدید سنگ آلومینیم در قلمرو ایالت توسعه می‌یابد و ظرفیت‌های جدیدی به بهره‌برداری می‌رسد که در طول جنگ جهانی دوم به طور چشمگیری گسترش می‌یابد. دوره پس از جنگ برای کشور با افتتاح شرکت های جدید مشخص شد که فعالیت اصلی آنها تولید کالاهای تولیدی بود که ماده اصلی آن بود. آلیاژهای آلومینیوم. همزمان کارخانه آلومینا پیکالفسکی به بهره برداری رسید.

روسیه به دلیل انواع کارخانه های خود مشهور است که به لطف آنها آلومینیوم تولید می کند. از این میان، UC Rusal نه تنها در داخل کشور روسیه، بلکه در سراسر جهان بزرگترین محسوب می شود. او در سال 2015 موفق به تولید حدود 3.603 میلیون تن آلومینیوم شد و در سال 2012 این شرکت به 4.173 میلیون تن فلز رسید.

آلومینیوم- یکی از مهمترین مصالح سازه ای. به دلیل سبکی، استحکام مکانیکی، رسانایی الکتریکی بالا و مقاومت در برابر خوردگی بالا، کاربرد گسترده ای در صنایع هوایی، خودروسازی، برق، سایر شاخه های فناوری مدرن و زندگی روزمره پیدا کرده است. از نظر تولید و مصرف در جهان بعد از آهن در رتبه دوم فلزات قرار دارد.

ماده اولیه تولید آلومینیوم می باشد آلومیناکه از بوکسیت، سنگهای نفلین و سایر سنگهای با آلومینا بالا به دست می آید. اصلی بوکسیت 98 درصد آلومینا تولیدی جهان را بوکسیت تشکیل می دهد. روسیه تنها کشوری در جهان است که در آن از مواد اولیه آلومینیوم با کیفیت پایین مانند سنگ معدن نفلین استفاده می شود.

مجموع ذخایر بوکسیت در 29 کشور جهان از 40 میلیارد تن فراتر رفته که 95 درصد آن در منطقه گرمسیریاز جمله بیش از 50 درصد در گینه، 40 درصد در استرالیا، ونزوئلا، برزیل، هند، ویتنام و جامائیکا. بوکسیت در 24 کشور به میزان 140 میلیون تن در سال استخراج می شود که 80 درصد تولید در استرالیا، گینه، جامائیکا، برزیل، چین و هند انجام می شود. تولید سالانه آلومینا در کشورهای استخراج کننده بوکسیت از 52 میلیون تن و ذوب اولیه آلومینیوم از 24.5 میلیون تن فراتر رفت. سال های گذشتهتولید آلومینیوم بیش از 10 برابر افزایش یافت.

منحصر به فرد در نظر گرفته می شوند محل تولدبوکسیت با ذخایر بیش از 500 میلیون تن، بزرگ و متوسط ​​- 500 - 50، کوچک - کمتر از 50 میلیون تن.

بوکسیت یک سنگ باقیمانده یا رسوبی است که از هیدروکسیدهای آلومینیوم، اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن، کانی‌های رسی و کوارتز تشکیل شده است. بوکسیت ها بر اساس ترکیب معدنی به دو دسته گیبسیت، بوهمیت و دیاسپور تقسیم می شوند. اشاره شد که در کانسارهای جوان و تبدیل نشده، کانی‌های گیبسیت غالب هستند، در حالی که در کانسارهای قدیمی‌تر و تبدیل‌شده با سنگ‌های بوهمیت و دیاسپوریک جایگزین می‌شوند.

تمامی انواع صنعتی ذخایر بوکسیت، سازندهای اگزوژن هستند. آنها به رسوبات هوازدگی و رسوبی تقسیم می شوند. نهشته‌های هوازدگی به دو دسته لاتریتی باقی‌مانده و رسوب‌گذاری مجدد باقی‌مانده، و نهشته‌های رسوبی به آن‌هایی تقسیم می‌شوند که در سازندهای خاک‌زای نواحی سکو و مرتبط با سازندهای کربناته مناطق ژئوسنکلینال هستند. ویژگی ها در آورده شده است جدول 1.2.1.

جدول 1.2.1 انواع اصلی زمین شناسی و صنعتی ذخایر آلومینیوم

زمین شناسی صنعتی نوع	کانه آور تشکیل	اجسام سنگ معدن	شرایط وقوع	ترکیب سنگ معدن	مثال ها سپرده ها	مقیاس، سپرده ها
1. باقیمانده لاتریت	الف) پوسته مدرن هوازدگی در لوح های باستانی، بازالت و غیره	افقی سپرده ها منطقه 5-15 کیلومتر مربع، قدرت تا 10-15 متر	نزدیک به سطح روی تخت ارتفاعات - بوالاخ؛ مسدود کویراس آهنی	گیبسایت، هماتیت	بوکه، فریا (گینه)	منحصر بفرد تا 3 میلیارد تن
	ب) پوست باستانی هوازدگی در شیل های فیلیت و متابازیت ها	افق بزرگتر اجسام پوشاننده طول تا چندین دسامبر کیلومتر، ظرفیت چند متر	سپرده ها مسدود شده است رسوبی سنگ های پالئوزوئیک، مزوزوئیک، سنوزوئیک، ضخامت 450-600 متر.	بوهمیت، گیبسایت، شاوزیت	ویسلوفسکوئه (KMA، روسیه)	بزرگ، 80 میلیون تن
2. باقیمانده تغییر برنامه ریزی کرد	مزوزوئیک جوان - ماسه سنوزوئیک - رسی، مجاور به مناطق توسعه پوسته های لاتریتی هوازدگی	عدسی شکل، ورق مانند	1-3 افق در میان ماسه سنگ، خاک رس و غیره	گیبسایت، بوهمیت، هماتیت، کائولینیت، سیدریت	محل تولد ساحل گویان پلینز، فرماندار وین (استرالیا)
3. رسوبی سکو	خاک زاد، کربناته بدنام، آتشفشان زا-خاک زا قاره، قرمز، گاهی اوقات لومی	عدسی شکل، ورق مانند	در عمق 40-150 متری زیر رسوبی تشکیلات پالئوزوئیک، مزوزوئیک	گیبسیت، بوهمیت، کائولینیت	گروه تیخوین سورو اونژسکی (روسیه)	کوچک ها، میانگین، کمیاب - بزرگ
4. رسوبی ژئوسنکلینال	تشکیل کربنات (خاک زا، قاره، آب کم عمق تری ژن کربنات، زیرشکل صخره ای)	عدسی شکل، ورق مانند	در میان دررفتگی لایه های رسوبی	دیاسپورا، بوهمیت، گیبسایت کمیاب، هماتیت، پیریت	کلاه قرمزی و و غیره، SUBR، روسیه	بزرگ، متوسط

ذخایر لاتریت از اهمیت صنعتی عمده ای برخوردار است (90 درصد ذخایر جهان).

در روسیه، ذخایر بوکسیت در مناطق بوکسیت دار اورال شمالی (SUBR) و اورال جنوبی (YUBR) (84٪ تولید) و منطقه تیخوین (16٪) در حال توسعه است. به دلیل کمبود مواد اولیه برای تامین نیازهای متالورژی داخلی، روسیه سالانه حدود 50 درصد (3.7 میلیون تن) آلومینا را از اوکراین، قزاقستان و کشورهای غیر CIS وارد می کند.

آلومینیوم فلزی است که با یک فیلم اکسید نقره مات پوشانده شده است که ویژگی های آن محبوبیت آن را تعیین می کند: نرمی، سبکی، شکل پذیری، استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی، هدایت الکتریکی و عدم سمیت. در فن آوری های پیشرفته مدرن، استفاده از آلومینیوم به عنوان یک ماده ساختاری و چند منظوره جایگاه پیشرو دارد.

بیشترین ارزش برای صنعت به عنوان منبع آلومینیوم، مواد اولیه طبیعی است. بوکسیتیک جزء سنگی به شکل بوکسیت، آلونیت و نفلین است.

انواع سنگ های معدنی حاوی آلومینا

بیش از 200 ماده معدنی حاوی آلومینیوم شناخته شده است.

تنها سنگی که بتواند شرایط زیر را برآورده کند منبع مواد خام محسوب می شود:

• مواد خام طبیعی باید دارای محتوای بالایی از اکسیدهای آلومینیوم باشند.
• سپرده باید با امکان سنجی اقتصادی توسعه صنعتی آن مطابقت داشته باشد.
• سنگ باید حاوی مواد خام آلومینیوم به شکلی باشد که بتوان از آن استخراج کرد شکل خالصبا روش های شناخته شده

ویژگی سنگ طبیعی بوکسیت

ذخایر طبیعی بوکسیت، نفلین، آلونیت، خاک رس و کائولن می توانند به عنوان منبع مواد خام مورد استفاده قرار گیرند. بوکسیت بیشترین اشباع را از ترکیبات آلومینیوم دارد. رس ها و کائولن ها رایج ترین سنگ ها با محتوای آلومینا قابل توجهی هستند. رسوبات این مواد معدنی در سطح زمین یافت می شود.

بوکسیتدر طبیعت فقط به شکل یک ترکیب دوتایی از فلز با اکسیژن وجود دارد. این ترکیب از کوه طبیعی استخراج می شود سنگ معدنبه شکل بوکسیت، متشکل از اکسیدهای چندین عنصر شیمیایی: آلومینیوم، پتاسیم، سدیم، منیزیم، آهن، تیتانیوم، سیلیکون، فسفر.

بسته به ذخایر، بوکسیت حاوی 28 تا 80 درصد آلومینا است. این ماده اولیه اصلی برای به دست آوردن یک فلز منحصر به فرد است. کیفیت بوکسیت به عنوان ماده اولیه آلومینیوم به میزان آلومینا آن بستگی دارد. این امر فیزیکی را تعیین می کند خواصبوکسیت:

• این کانی ساختار کریستالی پنهان دارد یا در آن وجود دارد حالت بی شکل. بسیاری از مواد معدنی دارای اشکال سخت شده هیدروژل با ترکیب ساده یا پیچیده هستند.
• رنگ بوکسیت در نقاط مختلف معدن از تقریبا سفید تا قرمز تیره متغیر است. رسوباتی با رنگ سیاه ماده معدنی وجود دارد.
• چگالی مواد معدنی حاوی آلومینیوم به ترکیب شیمیایی آنها بستگی دارد و حدود 3500 کیلوگرم بر متر مکعب است.
• ترکیب شیمیایی و ساختار بوکسیت تعیین کننده جامد است خواصمعدنی قوی ترین کانی ها دارای سختی 6 واحد در مقیاس پذیرفته شده در کانی شناسی هستند.
• بوکسیت به عنوان یک ماده معدنی طبیعی دارای تعدادی ناخالصی است که اغلب اینها اکسیدهای آهن، کلسیم، منیزیم، منگنز و ناخالصی های ترکیبات تیتانیوم و فسفر است.

بوکسیت ها، کائولن ها و خاک رس ها حاوی ناخالصی های ترکیبات دیگری هستند که در طی فرآوری مواد خام به صنایع جداگانه ای جدا می شوند.

فقط در روسیه از ذخایر با ذخایر سنگی که حاوی غلظت کمتری از آلومینا هستند استفاده می کنند.

اخیراً آلومینا از نفلین ها شروع شده است که علاوه بر آلومینا حاوی اکسیدهای فلزاتی مانند پتاسیم، سدیم، سیلیکون و سنگ زاج کم ارزش، آلونیت است.

روشهای پردازش مواد معدنی حاوی آلومینیوم

فناوری تولید آلومینا خالص از سنگ معدن آلومینیوم از زمان کشف این فلز تغییری نکرده است. تجهیزات تولید آن در حال بهبود است و به آن امکان می دهد آلومینیوم خالص تولید کند. مراحل اصلی تولید برای به دست آوردن فلز خالص:

• استخراج سنگ معدن از ذخایر توسعه یافته
• فرآوری اولیه سنگ های زائد به منظور افزایش غلظت آلومینا یک فرآیند غنی سازی است.
• تهیه آلومینا خالص، احیای الکترولیتی آلومینیوم از اکسیدهای آن.

فرآیند تولید با فلز با غلظت 99.99 درصد به پایان می رسد.

استخراج و بهره برداری آلومینا

آلومینا یا اکسیدهای آلومینیوم در طبیعت به شکل خالص خود وجود ندارند. از سنگ معدن آلومینیوم با استفاده از روش های هیدروشیمی استخراج می شود.

ذخایر سنگ آلومینیوم در کانسارها معمولا منفجر می شود، فراهم کردن سایتی برای استخراج آن در عمق تقریبی 20 متری، که از آنجا انتخاب شده و برای پردازش بیشتر راه اندازی می شود.

• با استفاده از تجهیزات ویژه (صفحه نمایش، طبقه بندی کننده)، سنگ معدن خرد و دسته بندی می شود و سنگ های باطله (باطله) دور می ریزند. در این مرحله از غنی‌سازی آلومینا، روش‌های شستشو و غربال‌گری به‌عنوان سودمندترین روش‌های اقتصادی استفاده می‌شوند.
• سنگ معدن خالص شده در کف کارخانه تغلیظ با توده گرم شده سود سوزآور در اتوکلاو مخلوط می شود.
• مخلوط از طریق سیستمی از ظروف فولادی با مقاومت بالا عبور داده می شود. کشتی ها مجهز به ژاکت بخار هستند که دمای مورد نیاز را حفظ می کند. فشار بخار در 1.5-3.5 مگاپاسکال حفظ می شود تا زمانی که ترکیبات آلومینیوم به طور کامل از سنگ غنی شده به سدیم آلومینات در محلول هیدروکسید سدیم فوق گرم منتقل شوند.
• پس از سرد شدن، مایع تحت مرحله فیلتراسیون قرار می گیرد که در نتیجه آن رسوب جامد جدا شده و محلول آلومینات خالص فوق اشباع به دست می آید. با افزودن باقیمانده های هیدروکسید آلومینیوم از چرخه قبلی به محلول حاصل، تجزیه تسریع می شود.
• برای خشک کردن نهایی هیدرات اکسید آلومینیوم، از روش کلسینه کردن استفاده می شود.

تولید الکترولیتی آلومینیوم خالص

آلومینیوم خالص با استفاده از یک فرآیند پیوسته تولید می شود که آلومینیوم کلسینه شده را تولید می کند وارد مرحله احیای الکترولیتی می شود.

الکترولیزهای مدرن دستگاهی متشکل از قطعات زیر هستند:

• ساخته شده از روکش فولادی با روکش بلوک های زغال سنگ و صفحات. در حین کار، یک فیلم متراکم از الکترولیت یخ زده بر روی سطح بدنه حمام تشکیل می شود که پوشش را از تخریب توسط مذاب الکترولیت محافظت می کند.
• لایه ای از آلومینیوم مذاب در پایین حمام، به ضخامت 10 تا 20 سانتی متر، به عنوان کاتد در این نصب عمل می کند.
• جریان از طریق بلوک های کربنی و میله های فولادی تعبیه شده به مذاب آلومینیوم وارد می شود.
• آندها که با استفاده از پین های فولادی بر روی یک قاب آهنی آویزان شده اند، با میله های متصل به مکانیزم بالابر ارائه می شوند. با ادامه احتراق، آند به سمت پایین حرکت می کند و میله ها به عنوان عنصری برای تامین جریان استفاده می شوند.
• در کارگاه ها الکترولیزها به صورت متوالی در چند ردیف (دو یا چهار ردیف) نصب می شوند.

تصفیه اضافی آلومینیوم با پالایش

اگر آلومینیوم استخراج شده از الکترولیزها الزامات نهایی را برآورده نکند، با پالایش در معرض تصفیه اضافی قرار می گیرد.

در صنعت، این فرآیند در یک الکترولیز مخصوص انجام می شود که شامل سه لایه مایع است:

• پایین - آلومینیوم تصفیه شده با افزودن تقریباً 35 درصد مس، به عنوان آند عمل می کند. مس برای سنگین‌تر کردن لایه آلومینیومی وجود دارد که در آلیاژ آند حل نمی‌شود.
• لایه میانی مخلوطی از فلوریدها و کلریدهای باریم، کلسیم و آلومینیوم با نقطه ذوب حدود 730 درجه سانتی گراد است.
• لایه بالایی - آلومینیوم خالص تصفیه شدهمذابی که در لایه آند حل می شود و به سمت بالا بالا می رود. به عنوان کاتد در این مدار عمل می کند. جریان توسط یک الکترود گرافیتی تامین می شود.

در طی فرآیند الکترولیز، ناخالصی ها در لایه آند و الکترولیت باقی می مانند. بازده آلومینیوم خالص 95-98٪ است. توسعه ذخایر حاوی آلومینیوم جایگاه پیشرو در اقتصاد ملیبه لطف خواص آلومینیوم که در حال حاضر پس از آهن در صنعت مدرن رتبه دوم را دارد.

در صنعت مدرن، سنگ معدن آلومینیوم محبوب ترین ماده خام است. توسعه سریع علم و فناوری امکان گسترش دامنه کاربرد آن را فراهم کرده است. سنگ معدن آلومینیوم چیست و کجا استخراج می شود در این مقاله توضیح داده شده است.

اهمیت صنعتی آلومینیوم

آلومینیوم رایج ترین فلز در نظر گرفته می شود. بر اساس تعداد سپرده ها در پوسته زمیناو رتبه سوم را دارد. آلومینیوم همچنین برای همه به عنوان عنصری در جدول تناوبی شناخته شده است که متعلق به فلزات سبک است.

سنگ معدن آلومینیوم ماده اولیه طبیعی است که این فلز از آن به دست می آید. عمدتاً از بوکسیت استخراج می شود که حاوی اکسیدهای آلومینیوم (آلومینا) در بیشترین مقدار - از 28 تا 80٪ است. سنگ های دیگر - آلونیت، نفلین و نفلین آپاتیت نیز به عنوان مواد اولیه برای تولید آلومینیوم استفاده می شوند، اما کیفیت پایین تری دارند و حاوی آلومینا به میزان قابل توجهی هستند.

آلومینیوم رتبه اول را در متالورژی غیر آهنی دارد. واقعیت این است که با توجه به ویژگی های آن در بسیاری از صنایع استفاده می شود. بنابراین، این فلز در مهندسی حمل و نقل، تولید بسته بندی، ساخت و ساز و برای ساخت کالاهای مصرفی مختلف استفاده می شود. آلومینیوم همچنین به طور گسترده ای در مهندسی برق استفاده می شود.

برای درک اهمیت آلومینیوم برای بشریت کافی است نگاهی دقیق تر به وسایل خانه ای که هر روز از آنها استفاده می کنیم بیندازیم. بسیاری از اقلام خانگی از آلومینیوم ساخته شده اند: اینها قطعاتی برای وسایل برقی هستند (یخچال، ماشین لباسشوییو غیره)، ظروف، تجهیزات ورزشی, سوغات, عناصر داخلی. آلومینیوم اغلب برای تولید استفاده می شود انواع متفاوتظروف و بسته بندی به عنوان مثال، قوطی یا ظروف فویل یکبار مصرف.

انواع سنگ معدن آلومینیوم

آلومینیوم در بیش از 250 ماده معدنی یافت می شود. از این میان، با ارزش ترین آنها برای صنعت بوکسیت، نفلین و آلونیت هستند. بیایید با جزئیات بیشتری به آنها نگاه کنیم.

سنگ معدن بوکسیت

آلومینیوم به شکل خالص در طبیعت وجود ندارد. عمدتاً از سنگ معدن آلومینیوم - بوکسیت به دست می آید. این ماده معدنی است که بیشتر از هیدروکسیدهای آلومینیوم و همچنین اکسیدهای آهن و سیلیکون تشکیل شده است. به خاطر اینکه محتوای عالیآلومینا (از 40 تا 60 درصد) بوکسیت به عنوان ماده اولیه برای تولید آلومینیوم استفاده می شود.

خواص فیزیکی سنگ معدن آلومینیوم:

• کانی کدر قرمز و خاکستریسایه های مختلف؛
• سختی قوی ترین نمونه ها در مقیاس کانی شناسی 6 است.
• چگالی بوکسیت، بسته به ترکیب شیمیایی، بین 2900-3500 کیلوگرم بر متر مکعب است.

ذخایر سنگ بوکسیت در مناطق استوایی و گرمسیری زمین متمرکز شده است. ذخایر باستانی بیشتری در روسیه قرار دارد.

سنگ معدن آلومینیوم بوکسیت چگونه تشکیل می شود؟

بوکسیت از مونوهیدرات آلومینا، بوهمیت و دیاسپور، هیدرارژیلیت تری هیدرات و مواد معدنی مرتبط هیدروکسید و اکسید آهن تشکیل می شود.

بسته به ترکیب عناصر سازنده طبیعت، سه گروه سنگ معدن بوکسیت متمایز می شوند:

1. بوکسیت مونوهیدرات - حاوی آلومینا به شکل مونوهیدرات است.
2. تری هیدرات - چنین مواد معدنی از آلومینا به شکل تری هیدرات تشکیل شده است.
3. مخلوط - این گروه شامل سنگ معدن های آلومینیوم قبلی به صورت ترکیبی است.

رسوبات مواد خام در اثر هوازدگی سنگهای اسیدی، قلیایی و گاهی بازی یا در نتیجه رسوب تدریجی مقادیر زیادی آلومینا در بستر دریا و دریاچه ایجاد می شود.

سنگ معدن آلونیت

این نوع رسوب حاوی حداکثر 40 درصد اکسید آلومینیوم است. سنگ آلونیت در حوضه های آبی و مناطق ساحلی تحت شرایط فعالیت شدید هیدروترمال و آتشفشانی تشکیل می شود. نمونه ای از این ذخایر دریاچه زاگلینسکویه در قفقاز کوچک است.

سنگ متخلخل است. عمدتاً از کائولینیت ها و هیدرومیکاس ها تشکیل شده است. سنگ معدن با محتوای آلونیت بیش از 50 درصد مورد توجه صنعتی است.

نفلین

این یک سنگ معدن آلومینیوم با منشاء آذرین است. این یک سنگ قلیایی کاملا کریستالی است. بسته به ترکیب و ویژگی های تکنولوژیکی فرآوری، چندین درجه از سنگ معدن نفلین متمایز می شود:

• درجه اول - 60-90٪ نفلین؛ حاوی بیش از 25٪ آلومینا است. پردازش با پخت انجام می شود.
• درجه دوم - 40-60٪ نفلین، مقدار آلومینا کمی کمتر است - 22-25٪. غنی سازی در طول پردازش مورد نیاز است.
• درجه سوم مواد معدنی نفلین است که ارزش صنعتی ندارد.

تولید جهانی سنگ معدن آلومینیوم

سنگ معدن آلومینیوم اولین بار در نیمه اول قرن نوزدهم در جنوب شرقی فرانسه، در نزدیکی شهر باکس استخراج شد. نام بوکسیت از اینجا می آید. در ابتدا این صنعت با سرعت کم توسعه یافت. اما زمانی که بشریت متوجه شد کدام سنگ معدن آلومینیوم برای تولید مفید است، دامنه کاربرد آلومینیوم به طور قابل توجهی گسترش یافت. بسیاری از کشورها جستجو برای ذخایر در قلمرو خود را آغاز کرده اند. بدین ترتیب، تولید جهانیسنگ معدن آلومینیوم به تدریج شروع به افزایش کرد. اعداد و ارقام این واقعیت را تأیید می کند. به این ترتیب، اگر در سال 1913 حجم جهانی سنگ معدنی 540 هزار تن بود، در سال 2014 بیش از 180 میلیون تن بود.

تعداد کشورهای استخراج کننده سنگ معدن آلومینیوم نیز به تدریج افزایش یافت. امروزه حدود 30 مورد از آنها وجود دارد، اما در طول 100 سال گذشته، کشورها و مناطق پیشرو دائماً تغییر کرده اند. بنابراین، در آغاز قرن بیستم، رهبران جهان در استخراج سنگ معدن آلومینیوم و تولید آن بودند. آمریکای شمالیو اروپای غربی. این دو منطقه حدود 98 درصد از تولید جهانی را به خود اختصاص داده اند. چند دهه بعد شاخص های کمیکشورها پیشرو در صنعت آلومینیوم شده اند اروپای شرقی, آمریکای لاتینو اتحاد جماهیر شوروی. و در حال حاضر در دهه 1950-1960، آمریکای لاتین از نظر تولید پیشتاز شد. و در دهه 1980-1990. پیشرفت سریعی در صنعت آلومینیوم در استرالیا و آفریقا ایجاد شد. در روند فعلی جهانی، کشورهای پیشرو اصلی در تولید آلومینیوم استرالیا، برزیل، چین، گینه، جامائیکا، هند، روسیه، سورینام، ونزوئلا و یونان هستند.

ذخایر سنگ معدن در روسیه

روسیه از نظر تولید سنگ آلومینیم در رتبه هفتم جهان قرار دارد. اگرچه ذخایر سنگ آلومینیوم در روسیه فلز را برای کشور فراهم می کند مقادیر زیاد، تامین کامل صنعت کافی نیست. بنابراین دولت مجبور به خرید بوکسیت از کشورهای دیگر است.

در مجموع، 50 ذخایر سنگ معدن در روسیه وجود دارد. این عدد هم شامل مکان هایی است که این ماده معدنی در آنجا استخراج می شود و هم ذخایری که هنوز توسعه نیافته اند.

بیشتر ذخایر سنگ معدن در بخش اروپایی کشور واقع شده است. در اینجا آنها در مناطق Sverdlovsk، Arkhangelsk، Belgorod، در جمهوری کومی قرار دارند. تمامی این مناطق شامل 70 درصد کل ذخایر سنگ معدنی اثبات شده کشور می باشد.

سنگ معدن آلومینیوم در روسیه هنوز از ذخایر قدیمی بوکسیت استخراج می شود. چنین مناطقی شامل میدان Radynskoye در منطقه لنینگراد. همچنین روسیه به دلیل کمبود مواد اولیه از سایر سنگ معدن های آلومینیوم استفاده می کند که ذخایر آنها متفاوت است. بدترین کیفیتذخایر معدنی اما همچنان برای مقاصد صنعتی مناسب هستند. بنابراین، در روسیه، سنگ معدن نفلین در مقادیر زیادی استخراج می شود، که به دست آوردن آلومینیوم را نیز ممکن می کند.

شهر فرانسوی Les Baux de Provence، واقع در جنوب این کشور، به دلیل نامگذاری خود به معدنی بوکسیت معروف شد. در سال 1821 در آنجا بود که مهندس معدن پیر برتیه ذخایر سنگ معدن ناشناخته را کشف کرد. 40 سال دیگر تحقیق و آزمایش طول کشید تا احتمالات این نژاد جدید کشف شود و آن را به عنوان امیدوارکننده تشخیص داد. تولید صنعتیآلومینیوم که در آن سالها گرانتر از طلا بود.

خصوصیات و منشأ

بوکسیت سنگ معدن اولیه آلومینیوم است. تقریباً تمام آلومینیومی که تاکنون در دنیا تولید شده است از آنها تبدیل می شود. این سنگ یک ماده خام مرکب است که با ساختار پیچیده و ناهمگن مشخص می شود.

این شامل اکسیدهای آلومینیوم و هیدروکسیدها به عنوان اجزای اصلی آن است. اکسیدهای آهن نیز به عنوان کانی های تشکیل دهنده سنگ عمل می کنند. و از رایج ترین ناخالصی ها:

• سیلیکون (به نمایندگی از کوارتز، کائولینیت و اوپال)؛
• تیتانیوم (به شکل روتیل)؛
• ترکیبات کلسیم و منیزیم؛
• عناصر خاکی کمیاب؛
• میکا
• در مقادیر کم گالیم، کروم، وانادیم، زیرکونیوم، نیوبیم، فسفر، پتاسیم، سدیم و پیریت.

بوکسیت ها از نظر منشأ لاتریت و کارست (رسوبی) هستند. اولین آنها، با کیفیت بالا، در آب و هوای مناطق استوایی مرطوب در نتیجه تبدیل شیمیایی عمیق سنگ های سیلیکات (به اصطلاح لاتریزاسیون) تشکیل شدند. این لایه ها از کیفیت پایین تری برخوردارند.

بوکسیت ها در موارد زیر متفاوت هستند:

1. وضعیت فیزیکی (صخره ای، خاکی، متخلخل، سست، رسی مانند).
2. ساختار (به شکل قطعات و نخود).
3. ویژگی های بافتی (با ترکیبی همگن یا لایه ای).
4. چگالی (از 1800 تا 3200 کیلوگرم بر متر مکعب متغیر است).

خواص شیمیایی و فیزیکی

خواص شیمیایی بوکسیت دارای طیف وسیعی است که با ترکیب متغیر مواد مرتبط است. با این حال، کیفیت مواد معدنی استخراج شده در درجه اول با نسبت آلومینا و محتوای سیلیس تعیین می شود. چگونه مقدار بیشتراز اولی و کمتر از دومی، ارزش صنعتی بیشتر است. مهندسان معدن، به اصطلاح «شکستن‌پذیری» را یک ویژگی شیمیایی مهم می‌دانند، یعنی به راحتی می‌توان اکسیدهای آلومینیوم را از مواد معدنی استخراج کرد.

علیرغم این واقعیت که بوکسیت ترکیب ثابتی ندارد، خواص فیزیکی آن به شاخص های زیر خلاصه می شود:

1	رنگ	قهوه ای، نارنجی، آجری، صورتی، قرمز؛ کمتر خاکستری، زرد، سفید و سیاه است
2	رگها	معمولاً سفید هستند، اما گاهی اوقات می توانند توسط ناخالصی های آهن رنگ شوند
3	بدرخشید	کسل کننده و خاکی
4	شفافیت	مات
5	وزن مخصوص	2-2.5 کیلوگرم بر سانتی متر مکعب
6	سختی	1-3 در مقیاس کانی شناسی Mohs (برای مقایسه، الماس دارای 10 است). به دلیل این نرمی، بوکسیت شبیه خاک رس است. اما بر خلاف دومی، هنگام اضافه کردن آب، یک توده پلاستیکی همگن تشکیل نمی دهند

جالب اینجاست که وضعیت فیزیکی ربطی به مفید بودن و ارزش بوکسیت ندارد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که آنها به ماده دیگری پردازش می شوند که خواص آن به طور قابل توجهی با سنگ اصلی متفاوت است.

ذخایر و تولید جهانی

علیرغم این واقعیت که تقاضا برای آلومینیوم به طور مداوم در حال افزایش است، ذخایر سنگ معدن اولیه آن برای رفع این نیاز برای چندین قرن دیگر کافی است، اما نه کمتر از 100 سال تولید.

سازمان زمین شناسی ایالات متحده اطلاعاتی را منتشر کرده است که بر اساس آن منابع بوکسیت جهان بین 55 تا 75 میلیارد تن است. علاوه بر این، بیشتر آنها در آفریقا (32٪) متمرکز هستند. اقیانوسیه 23 درصد است کارائیبو آمریکای جنوبی 21 درصد، قاره آسیا 18 درصد، سایر مناطق 6 درصد.

خوش بینی همچنین از معرفی یک فرآیند بازیافت آلومینیوم الهام گرفته شده است که کاهش را کاهش می دهد. ذخایر طبیعیسنگ معدن آلومینیوم اولیه (و در عین حال باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود).

ده کشور برتر در استخراج بوکسیت، که توسط همان سازمان زمین شناسی ایالات متحده نمایندگی می شود، در سال 2016 به این شکل بود.

1	استرالیا	82 000
2	چین	65 000
3	برزیل	34 500
4	هندوستان	25 000
5	گینه	19 700
6	جامائیکا	8 500
7	روسیه	5 400
8	قزاقستان	4 600
9	عربستان سعودی	4 000
10	یونان	1 800

ویتنام خود را بسیار امیدوار کننده نشان می دهد و سال 2016 را با شاخص 1500 هزار تنی به پایان رساند. اما مالزی که در سال 2015 سوم شد، به دلیل انتظارات قوانین سختگیرانه زیست محیطی، توسعه بوکسیت را به شدت کاهش داد و امروز در رتبه بندی جهانی در رتبه پانزدهم قرار دارد.

بوکسیت معمولاً در معادن استخراج می شود روش باز. برای به دست آوردن یک سکوی کار، لایه ای از سنگ معدن را در عمق 20 سانتی متری انفجار می دهند و سپس حذف می کنند. قطعات معدنی خرد شده و دسته بندی می شوند: سنگ ضایعات (به اصطلاح "باطله") با جریانی از آب شستشو شسته می شود و قطعات سنگ معدن متراکم در کف کارخانه فرآوری باقی می ماند.

قدیمی ترین ذخایر بوکسیت در روسیه به دوران پرکامبرین باز می گردد. آنها در کوه های سایان شرقی (میدان بوکسونسکویه) واقع شده اند. سنگ معدن جوان‌تر آلومینیوم، که قدمت آن به دونین میانی و بالایی می‌رسد، در اورال‌های شمالی و جنوبی، در مناطق آرخانگلسک، لنینگراد و بلگورود یافت می‌شود.

کاربرد صنعتی

بوکسیت های استخراج شده با توجه به کاربرد تجاری بعدی به متالورژی، ساینده، شیمیایی، سیمان، نسوز و غیره تقسیم می شوند.

کاربرد اصلی آنها که 85 درصد از تولید جهانی را تشکیل می دهد، استفاده به عنوان ماده خام برای تولید آلومینا (اکسید آلومینیوم) است.

زنجیره فناوری به این صورت است: بوکسیت با سود سوزآور گرم می شود، سپس فیلتر می شود، باقی مانده جامد رسوب می کند و کلسینه می شود. این محصول- آلومینا بی آب، تبدیل ماقبل آخر در چرخه تولید آلومینیوم.

سپس تنها چیزی که باقی می ماند این است که آن را در حمامی از کرایولیت مذاب طبیعی یا مصنوعی غوطه ور کنید و از طریق احیای الکترولیتی، خود فلز را جدا کنید.

اولین کسی که این فناوری را در سال 1860 کشف کرد شیمیدان فرانسوی هنری سنت کلر دویل بود. این جایگزین فرآیند گران قیمتی شد که در آن آلومینیوم در خلاء از پتاسیم و سدیم تولید می شد.

حوزه مهم بعدی استفاده از بوکسیت به عنوان ساینده است.

هنگامی که آلومینا کلسینه می شود، نتیجه کوراندوم مصنوعی است، یک ماده بسیار سخت با امتیاز 9 در مقیاس Mohs. خرد می شود، جدا می شود و سپس به سمباده و پودرها و سوسپانسیون های مختلف پولیش اضافه می شود.

بوکسیت پخته شده، پودر شده و ذوب شده به صورت دانه های گرد، یک ساینده عالی سندبلاست است. برای عملیات سطح ایده آل است و به دلیل شکل کروی آن سایش تجهیزات سندبلاست را کاهش می دهد.

یکی دیگر از اهداف مهم بوکسیت این است که به عنوان یک ماده محرک (ماده ای که از بسته شدن گسل های ایجاد شده خاص جلوگیری می کند) در فرآیند تولید روغن با استفاده از شکست هیدرولیکی شرکت کند. در این حالت، ذرات سنگ بوکسیت تصفیه شده در برابر فشار هیدرولیکی مقاومت می کنند و اجازه می دهند که ترک ها تا زمانی که برای خروج روغن لازم است باز بمانند.

بوکسیت همچنین برای ایجاد محصولات مقاوم در برابر آتش ضروری است. آلومینا سوخته می تواند تا دمای 1780 درجه سانتیگراد را تحمل کند. این خاصیت هم برای تولید آجر و بتن و هم برای ایجاد تجهیزات برای صنعت متالورژی، شیشه های مخصوص و حتی لباس های نسوز.

نتیجه

شیمیدانان و فناوران دائماً به دنبال جایگزین های مناسب برای بوکسیت هستند که از نظر خواص کمتر نباشد. تحقیقات نشان داده است که می توان از مواد رسی، خاکستر نیروگاهی و شیل نفتی برای تولید آلومینا استفاده کرد.

با این حال، هزینه کل زنجیره فناوری چندین برابر بیشتر است. کاربید سیلیکون به عنوان یک مولیت ساینده و مصنوعی به عنوان نسوز عملکرد خوبی دارد. دانشمندان امیدوارند قبل از اتمام کامل منابع طبیعی بوکسیت، جایگزینی معادل آن پیدا شود.

بوکسیت سنگ معدن اصلی برای تولید آلومینیوم است. تشکیل رسوبات با فرآیند هوازدگی و انتقال مواد همراه است که در آن علاوه بر هیدروکسیدهای آلومینیوم، موارد دیگری نیز وجود دارد. عناصر شیمیایی. فناوری استخراج فلزات یک فرآیند تولید صنعتی مقرون به صرفه را بدون تولید زباله فراهم می کند.

ویژگی های کانی معدنی

نام ماده اولیه معدنی معدن آلومینیوم از نام منطقه ای در فرانسه می آید که برای اولین بار این ذخایر کشف شد. بوکسیت از هیدروکسیدهای آلومینیوم تشکیل شده و حاوی مواد معدنی رسی، اکسیدهای آهن و هیدروکسیدها به عنوان ناخالصی است.

توسط ظاهربوکسیت سنگی سنگی و کمتر معمولی رسی مانند است که بافتی یکنواخت یا لایه لایه دارد. بسته به شکل وقوع در پوسته زمین، می تواند متراکم یا متخلخل باشد. مواد معدنی بر اساس ساختارشان به صورت زیر طبقه بندی می شوند:

• آواری - کنگلومرا، شن، ماسه سنگ، پلیتیک؛
• concretionary - حبوبات، oolitic.

بخش اعظم سنگ به شکل آخال ها حاوی تشکیلات اولیتی از اکسیدهای آهن یا آلومینا است. سنگ معدن بوکسیت معمولاً به رنگ قهوه ای یا آجری است، اما نهشته هایی از رنگ های سفید، قرمز، خاکستری و زرد وجود دارد.

مواد معدنی اصلی برای تشکیل سنگ معدن عبارتند از:

• دیاسپورا
• هیدروگوتیت؛
• گوتیت؛
• بوهمیت;
• gibbsite;
• کائولینیت؛
• ایلمنیت؛
• آلومینو هماتیت؛
• کلسیت؛
• سیدریت
• میکا

بوکسیت های پلت فرم، ژئوسنکلینال و جزایر اقیانوسی وجود دارد. ذخایر سنگ آلومینیوم در نتیجه انتقال محصولات هوازدگی تشکیل شد سنگ هابا رسوب و رسوب بعدی آنها.

بوکسیت صنعتی حاوی 60-28 درصد آلومینا است. هنگام استفاده از سنگ معدن، نسبت دومی به سیلیکون نباید کمتر از 2-2.5 باشد.

کانسارها و استخراج مواد اولیه

مواد خام اصلی برای تولید آلومینیوم صنعتی در فدراسیون روسیه، بوکسیت، سنگ معدن نفلین و کنسانتره آنها است که در شبه جزیره کولا متمرکز شده است.

ذخایر بوکسیت در روسیه با مواد خام با کیفیت پایین و شرایط سخت معدنی و معدنی زمین شناسی مشخص می شود. 44 ذخایر اکتشاف شده در داخل ایالت وجود دارد که تنها یک چهارم آنها مورد بهره برداری قرار می گیرد.

تولید اصلی بوکسیت توسط JSC Sevuralboxytruda انجام می شود. با وجود ذخایر مواد خام سنگ معدن، عرضه شرکت های فرآوری نابرابر است. 15 سال است که کمبود نفلین و بوکسیت وجود دارد که منجر به واردات آلومینا می شود.

ذخایر بوکسیت جهان در 18 کشور واقع در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری متمرکز شده است. محل باکیفیت ترین بوکسیت محدود به مناطق هوازدگی سنگ های آلومینوسیلیکات در شرایط مرطوب است. در این مناطق است که بخش عمده ای از عرضه جهانی مواد اولیه قرار دارد.

بزرگترین ذخایر در گینه متمرکز شده است. استرالیا در استخراج مواد خام سنگ معدن پیشتاز جهان است. برزیل 6 میلیارد تن ذخایر دارد، ویتنام 3 میلیارد تن دارد، ذخایر بوکسیت هند متفاوت است. کیفیت بالا، مقدار 2.5 میلیارد تن، اندونزی - 2 میلیارد تن. بخش عمده سنگ معدن در اعماق این کشورها متمرکز شده است.

بوکسیت به روش های باز و زیرزمینی استخراج می شود. فرآیند تکنولوژیکیفرآوری مواد خام به ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد و شامل اجرای مرحله ای کار می شود.

در مرحله اول، آلومینا تحت تأثیر معرف های شیمیایی تشکیل می شود و در مرحله دوم، جزء فلزی با الکترولیز از نمک فلوراید مذاب از آن استخراج می شود.

چندین روش برای تشکیل آلومینا استفاده می شود:

• تف جوشی؛
• هیدروشیمیایی;
• ترکیب شده.

کاربرد روش ها به غلظت آلومینیوم در سنگ معدن بستگی دارد. بوکسیت با کیفیت پایین فرآوری می شود به روشی پیچیده. مخلوط سودا، سنگ آهک و بوکسیت به دست آمده در نتیجه تف جوشی با محلول شسته می شود. هیدروکسید فلزی که در نتیجه عملیات شیمیایی تشکیل شده است جدا شده و تحت فیلتراسیون قرار می گیرد.

کاربرد منابع معدنی

استفاده از بوکسیت در شاخه های مختلف تولید صنعتی به دلیل تطبیق پذیری مواد اولیه در ترکیب معدنی و مشخصات فیزیکی. بوکسیت سنگ معدنی است که از آن آلومینیوم و آلومینا استخراج می شود.

استفاده از بوکسیت در متالورژی آهنی به عنوان یک شار در ذوب فولاد فضای باز باعث بهبود ویژگی های فنی محصول می شود.

در تولید الکتروکوندوم از خواص بوکسیت برای تشکیل فوق العاده مقاوم استفاده می شود. مواد نسوز(سنگ مصنوعی) در نتیجه ذوب در کوره های الکتریکی با استفاده از آنتراسیت به عنوان عامل کاهنده و براده های آهن.

بوکسیت معدنی با محتوای آهن کم در ساخت سیمان های مقاوم در برابر آتش و سخت شدن سریع استفاده می شود. علاوه بر آلومینیوم، آهن، تیتانیوم، گالیم، زیرکونیوم، کروم، نیوبیم و TR (عناصر خاکی کمیاب) از مواد خام سنگ معدن استخراج می شود.

بوکسیت برای تولید رنگ، مواد ساینده و جاذب استفاده می شود. سنگ معدن با محتوای آهن کم در ساخت ترکیبات نسوز استفاده می شود.

و برخی عناصر دیگر. با این حال، همه این عناصر در حال حاضر از سنگ معدن آلومینیوم استخراج و برای نیازهای اقتصاد ملی استفاده نمی شود.

بیشترین کاربرد سنگ آپاتیت-نفلین است که از آن کودها، آلومینا، سودا، پتاس و برخی محصولات دیگر به دست می آید. تقریبا هیچ زباله ای وجود ندارد.

هنگام فرآوری بوکسیت به روش بایر یا با تف جوشی، هنوز مقدار زیادی گل قرمز در زباله‌دان باقی می‌ماند که استفاده منطقی از آن شایسته توجه است.

قبلا گفته شده بود که برای تولید 1 تن آلومینیوم باید مقدار زیادی برق صرف شود که یک پنجم هزینه آلومینیوم است. روی میز شکل 55 محاسبه هزینه 1 تن آلومینیوم را نشان می دهد. از داده‌های ارائه‌شده در جدول، چنین برمی‌آید که مهم‌ترین اجزای بهای تمام شده، مواد خام و مواد اولیه هستند که آلومینا تقریباً نیمی از تمام هزینه‌ها را تشکیل می‌دهد. بنابراین کاهش بهای تمام شده آلومینیوم در درجه اول باید در جهت کاهش هزینه تولید آلومینا باشد.

از نظر تئوری برای 1 تن آلومینیوم باید 1.89 تن آلومینا مصرف شود. تجاوز از این مقدار در مصرف واقعی نتیجه تلفات عمدتاً ناشی از اتمیزه شدن است. این تلفات را می توان با بارگیری خودکار آلومینا در حمام 0.5-0.6٪ کاهش داد. کاهش هزینهآلومینا را می توان با کاهش تلفات در تمام مراحل تولید آن، به ویژه در لجن زباله، در حین حمل و نقل محلول های آلومینات و همچنین در طی کلسینه کردن آلومینا به دست آورد. به دلیل صرفه جویی حاصل از استفاده بهتر از بخار اگزوز (از خود اواپراتورها) و استفاده کامل از گرمای گازهای زائد. این امر به ویژه برای روش اتوکلاو، که در آن هزینه های بخار قابل توجه است، مهم است.

معرفی لیچینگ و پیچش مداوم در; پالایشگاه های آلومینا پیشرفته امکان خودکارسازی بسیاری از عملیات را فراهم کردند که به کاهش مصرف بخار و برق، افزایش بهره وری نیروی کار و کاهش هزینه آلومینیوم کمک کرد. با این حال، در این راستا خیلی بیشتر می توان انجام داد. بدون چشم پوشی از جستجوهای بیشتر برای بوکسیت های با عیار بالا، که گذار به آن هزینه آلومینا را به شدت کاهش می دهد، باید به دنبال راه هایی برای استفاده همه جانبه از بوکسیت های آهن دار و گل قرمز در متالورژی آهنی باشیم. یک مثال می تواند باشد استفاده پیچیدهسنگ های آپاتیت-نفلین

هزینه نمک های فلوراید 8 درصد است. آنها را می توان با حذف دقیق گازهای حمام الکترولیت و به دام انداختن ترکیبات فلوراید از آنها کاهش داد. گازهای آندی که از حمام مکیده می شوند تا 40 میلی گرم بر متر مکعب فلوئور، حدود 100 میلی گرم بر متر مکعب رزین و 90 میلی گرم بر متر مکعب گرد و غبار دارند (AlF 3). , Al 2 O 3، Na 3 AlF 6). این گازها نباید در جو منتشر شوند،از آنجایی که آنها حاوی ارزش هستند، علاوه بر این، آنها سمی هستند. آنها باید از گرد و غبار با ارزش تمیز شوند و همچنین برای جلوگیری از مسمومیت فضای کارگاه و مناطق مجاور کارخانه، بی ضرر شوند. برای اهداف تصفیه، گازها با محلول های سودا ضعیف در دستگاه های تصفیه گاز برج (اسکرابر) شسته می شوند.

با سازماندهی کامل فرآیندهای تصفیه و خنثی سازی، امکان بازگشت بخشی از نمک های فلوراید (تا 50٪) به تولید و در نتیجه کاهش 3-5٪ هزینه آلومینیوم وجود دارد.

کاهش قابل توجهی در هزینه آلومینیوم از طریق استفاده از منابع ارزان‌تر برق و معرفی سریع مبدل‌های جریان نیمه‌رسانای اقتصادی‌تر (به ویژه مبدل‌های سیلیکونی) و همچنین با کاهش مستقیم مصرف انرژی حاصل می‌شود. دومی را می توان با طراحی حمام های پیشرفته تر با تلفات ولتاژ کمتر در همه یا تک تک عناصر آنها و همچنین با انتخاب الکترولیت های رسانای الکتریکی بیشتر (مقاومت کرایولیت بسیار زیاد است و مقدار زیادی الکتریسیته به گرمای اضافی تبدیل می شود) به دست آمد. که هنوز نمی توان به طور منطقی از آن استفاده کرد). و تصادفی نیست که حمام هایی با آند پخته شده شروع به استفاده بیشتر و بیشتر می کنند، زیرا مصرف انرژی در این حمام ها بسیار کمتر است.

پرسنل تعمیر و نگهداری کارگاه های الکترولیز نقش عمده ای در کاهش مصرف انرژی دارند. حفظ فاصله بین قطبی نرمال، تمیز نگه داشتن تماس های الکتریکی در مکان های مختلف حمام، کاهش تعداد و مدت اثرات آند، حفظ دمای طبیعی الکترولیت و نظارت دقیق بر ترکیب الکترولیت، کاهش قابل توجه مصرف انرژی را ممکن می سازد.

تیم های پیشرفته کارگاه های الکترولیز کارخانه های ذوب آلومینیومبا مطالعه مبانی نظری فرآیند و ویژگی‌های حمام‌هایی که در آنها خدمت می‌کنند، با نظارت دقیق بر پیشرفت فرآیند، این فرصت را دارند که میزان فلز تولیدی در هر واحد برق مصرفی را با کیفیت عالی افزایش دهند و در نتیجه میزان تولید را افزایش دهند. راندمان تولید آلومینیوم

مهم ترین عامل در کاهش هزینه ها و افزایش بهره وری نیروی کار، مکانیزه شدن فرآیندهای پر زحمت در کارگاه های الکترولیز کارخانه های ذوب آلومینیوم است. در این زمینه، پیشرفت قابل توجهی در کارخانه های ذوب آلومینیوم داخلی طی دهه های گذشته حاصل شده است: استخراج آلومینیوم از حمام ها به صورت مکانیزه انجام شده است. مکانیسم های کارآمد و مناسبی برای پانچ کردن پوسته الکترولیت و برداشتن و راندن در پین ها معرفی شده است. با این حال، لازم و ممکن استتا حد زیادی فرآیندها را در کارخانه های ذوب آلومینیوم مکانیزه و خودکار می کند. این با افزایش بیشتر قدرت الکترولیزها و انتقال از فرآیندهای دوره ای به فرآیندهای پیوسته تسهیل می شود.

در سال های اخیر، استفاده یکپارچه از سنگ معدن آلومینیوم بهبود یافته است زیرا برخی از کارخانه های ذوب آلومینیوم شروع به استخراج اکسیدهای وانادیوم و فلز گالیوم از زباله کرده اند.

در سال 1875 افتتاح شد. روش طیفی. چهار سال قبل، D.I Mendeleev خواص اساسی آن را با دقت زیادی پیش بینی کرد (آن را eka-aluminium نامید). دارای رنگ سفید مایل به نقره ای و نقطه ذوب پایین (30+ درجه سانتیگراد) است. یک تکه کوچک گالیوم را می توان در کف دست ذوب کرد. علاوه بر این، نقطه جوش گالیم بسیار بالا است (2230 درجه سانتیگراد)، بنابراین برای دماسنج های با دمای بالا استفاده می شود. چنین دماسنج هایی با لوله های کوارتز تا 1300 درجه سانتیگراد قابل استفاده هستند. گالیم از نظر سختی نزدیک به سرب است. چگالی گالیم جامد 5.9 گرم بر سانتی متر مکعب و گالیم مایع 6.09 گرم بر سانتی متر مکعب است.

گالیوم در طبیعت پراکنده است، آنهایی که غنی هستند ناشناخته هستند. این در صدم و هزارم درصد در سنگ معدن آلومینیوم، روی و خاکستر برخی زغال سنگ یافت می شود. رزین های گیاهی گاز گاهی تا 0.75 درصد گالیوم دارند.

گالیم به طور قابل توجهی سمی تر از آن است و بنابراین تمام کارهای استخراج آن باید با رعایت بهداشت دقیق انجام شود.

در هوای خشک در دمای معمولی، گالیم تقریباً اکسید نمی شود: هنگامی که گرم می شود، به شدت با اکسیژن ترکیب می شود و اکسید سفید Ga 2 O 3 را تشکیل می دهد. همراه با این اکسید گالیوم، تحت شرایط خاصی، سایر اکسیدهای گالیم (GaO و Ga 2 O) نیز تشکیل می شوند. گالیوم هیدروکسید Ga(OH) 3 آمفوتریک است و بنابراین به راحتی در اسیدها و قلیاها حل می شود و با آنها گالات هایی تشکیل می دهد که از نظر خواص مشابه آلومینات ها هستند. در این راستا، هنگام تولید آلومینا از سنگ معدن آلومینیوم، گالیم همراه با آلومینیوم وارد محلول‌ها می‌شود و سپس در تمامی عملیات‌های بعدی آن را همراهی می‌کند. مقداری افزایش غلظت گالیم در آلیاژ آند در طی تصفیه الکترولیتی آلومینیوم، در محلول‌های آلومینات در گردش در طی تولید آلومینا با استفاده از روش بایر و در مایعات مادر باقی مانده پس از کربن‌سازی ناقص محلول‌های آلومینات مشاهده می‌شود.

بنابراین، بدون ایجاد اختلال در طرح توزیع مجدد، می توان استخراج گالیوم را در کارگاه های آلومینا و پالایشگاه های ذوب آلومینیوم سازماندهی کرد. محلول های آلومینات بازیافتی برای استخراج گالیوم را می توان به صورت دوره ای در دو مرحله کربنیزه کرد. ابتدا در حین کربن‌سازی آهسته، تقریباً 90 درصد آلومینیوم رسوب می‌کند و محلول فیلتر می‌شود و سپس مجدداً کربنیزه می‌شود تا گالیم رسوب کند و به شکل هیدروکسید در محلول باقی بماند. رسوب به دست آمده از این طریق می تواند تا 1.0% Ga 2 O 3 داشته باشد.

بخش قابل توجهی از آلومینیوم را می توان از مشروب مادر آلومینات به شکل نمک های فلوراید رسوب داد. برای انجام این کار، اسید هیدروفلوئوریک با محلول آلومینات حاوی گالیوم مخلوط می شود. در pH<2,5 из раствора осаждается значительная часть алюминия в виде фторида и криолита (Na 3 AlF 6). Галлий и часть алюминия остаются в растворе.

هنگامی که یک محلول اسیدی با سودا به pH = 6 خنثی می شود، گالیم و .

می توان به جداسازی بیشتر آلومینیوم از گالیم دست یافتگرما با پردازش رسوبات هیدرات آلومینیوم-گالیوم در اتوکلاو با شیر آهک حاوی مقدار کمی هیدروکسید سدیم. در این مورد، گالیم به محلول می رود،و بخش عمده ای از آلومینیوم در رسوب باقی می ماند. سپس گالیم از محلول با دی اکسید کربن رسوب می کند. رسوب حاصل تا 25% Ga 2 O 3 دارد. این رسوب در سود سوز آور با نسبت سوز آور 1.7 حل می شود و با Na 2 S برای حذف فلزات سنگین به ویژه سرب تصفیه می شود. محلول خالص شده و شفاف شده تحت الکترولیز در دمای 60-75 درجه سانتیگراد، ولتاژ 3-5 ولت و هم زدن دائمی الکترولیت قرار می گیرد. کاتدها و آندها باید از فولاد ضد زنگ ساخته شوند.

روش های دیگری برای تغلیظ اکسید گالیوم از محلول های آلومینات نیز شناخته شده است. بنابراین، از آلیاژ آندی حاوی 0.1-0.3٪ گالیم باقیمانده پس از پالایش الکترولیتی آلومینیوم با استفاده از روش سه لایه، می توان آلیاژ دوم را با درمان آلیاژ با محلول قلیایی داغ جدا کرد. در این حالت گالیم به محلول می رود و در رسوب باقی می ماند.

برای بدست آوردن ترکیبات گالیم خالص از قابلیت حل شدن کلرید گالیم در اتر استفاده می شود.

اگر در سنگ معدن آلومینیوم وجود داشته باشد، به طور مداوم در محلول های آلومینات تجمع می یابد و با محتوای بیش از 0.5 گرم در لیتر V 2 O 5، با هیدرات آلومینیوم در هنگام کربن سازی رسوب می کند و آلومینیوم را آلوده می کند. برای حذف وانادیوم، مایعات مادر تا دانسیته 1.33 گرم بر سانتی‌متر مکعب تبخیر می‌شوند و تا دمای 30 درجه سانتی‌گراد سرد می‌شوند و لجن حاوی بیش از 5 درصد V 2 O 5 به همراه سودا و سایر ترکیبات قلیایی فسفر و فسفر می‌ریزد. آرسنیک، که می توان آن را ابتدا با پردازش هیدروشیمیایی پیچیده و سپس با الکترولیز یک محلول آبی از آن جدا کرد.

ذوب آلومینیوم به دلیل ظرفیت حرارتی بالا و گرمای نهان همجوشی (392 J/g) نیاز به مصرف انرژی بالایی دارد. بنابراین، تجربه کارخانه‌های الکترولیز که شروع به تولید نوار و میله سیمی مستقیماً از آلومینیوم مایع (بدون ریخته‌گری در شمش) کردند، شایسته انتشار است. علاوه بر این، از تولید آلیاژهای مختلف برای مصرف انبوه از آلومینیوم مایع در ریخته‌گری کارخانه‌های الکترولیز، می‌توان تأثیر اقتصادی زیادی داشت.

تاریخچه کشف عنصر گالیوم درباره عنصر با عدد اتمی 31، اکثر خوانندگان فقط به یاد دارند که یکی از سه عنصر ...