Алюминийді өндірісте алу Қарастырылатын сұрақтар (дәріс жоспары):
1. Таза алюминийдің қолданылуы
2. Алюминий балқымалары
3. Алюминий өнеркәсібіндегі шикізат және алюминий оксидін өндіру
Дәрістің қысқаша мазмұны:
Көптеген өндірістерде алюминий таза түрінде де, қоспа түрінде де кеңінен қолданылады, ол оның бағалы және алуан түрлі қасиеттерімен түсіндіріледі.
Алюминий электротехника саласында әр түрлі электротехника аппаратураларын, әсіресе, оларды пайдалану мысқа қарағанда тиімдірек,ол электр сымдарын дайындағанда қолданылады. Бұл, алюминийдің электр өткізгіштігі мыстың электр өткізгіштігінің тек 62-65 %-н құрайтын болса да, оның мыстан 3,3 есе жеңіл (тығыздығы 2,7 г/см3) болуымен түсіндіріледі. Егер ұзындықтары және электр өткізгіштігі бірдей мыс және алюминий сымдарын салыстырса, онда алюминий сымының диаметрі мыс сымнан 1,3 есе үлкен, бірақ оның салмағы 1,96 есе кіші.
Алюминийді тотықтырғанда өте көп жылу бөлінеді, ал бұл оны, алюминий жылуын пайдаланып металдар өндіруге әдісінде мүмкіндік береді. Алюминийдің темір оксидтерімен қоспасы (термит) рельстер мен балкаларды пісіріп біріктіру үшін қолданылады: балқытылған темір, тигельден пісірілтетін бұйымдардың арасындағы саңылауға құйылады; суығанда олар берік біріктіріледі, қосылады. Алюминий ұнтағы күміс бояу түрінде шам бағаналарын, мұнай өнімдері сақталатын қоймаларды, газгольдерлерді және т.б. бояу үшін, сондай-ақ жарылғыш заттарға қосымша зат ретінде (аммоналдар) пайдаланылады.
Таза алюминийдің тат басуға табандылығы өте жоғары, сондықтан ол химия (азот және органикалық қышқылдар өндірілетін аппараттарда), тамақ өнеркәсіптерінде, фольга және тұрмыста қажет заттар дайындауда қолданылады. Тазалық дәрежесі жоғары (құрамындағы қоспалар 0,01 %-дан аспайтын) алюминий, қорғасынның орнына электр кабельдерін дайындағанда пайдаланылады.
Алюминийден, оның құрамында 4-5 % Cu, 0,5-1,8 % Mg және 0,3-0,9 % Mn бар қоспасы – дюралюминий механикалық беріктігі бойынша әлдеқайда артық (және болатқа жақындайды). Жеңіл және берік болуы арқасында олар әр түрлі көліктерде – ұшақтарда, автокөліктерде, темір жол вагондарында және т.б. болаттың орнына, химия өнеркәсібінде аппараттар үшін, құрылыста (терезе, есік рамаларын, ғимараттардың тіректерін, гофрирленген табақшаларды және т.б. жасауда) және тұрмыста (ыдыс-аяқ, кереуеттер және т.б. шығаруда) пайдаланылады
Алюминий, оның оксидін (глиноземді) электролиздеу жолымен алынады. Соңғы кезге дейін негізгі алюминий кендері ретінде, құрамында HAlO2немесе Al(OH)3 гидраргиллиттің минералдары түріндегі алюминий гидроксидтері барбокситтер қолданылып келді. Олардың құрамында, әсіресе глинозем өндіруді қиындататын, оларға ашық немесе қою-қызыл түс беретін кремний диоксиді (құм, кварц), карбонаттар, темір оксиді сияқты қоспалар кездеседі. Әр түрлі кен орындарынан алынатын, құрамында 20% кремний диоксиді бокситтердегі алюминий оксидімен есептегенде алюминий мөлшері 30-60 % аралығында өзгеріп тұрады.
Глиноземді өндіру шикізат кен орындарына жақын орналасатын глиноземді зауыттарда жүргізіледі. Құрамындағы SiO2 0,5 %-дан аспайтын бокситтерден оларды өндіру Ресейде 1882-1892 жж. К.И. Байер ашқан ылғалды сілтілік әдіс бойынша жүзеге асырылады. Бұл гидрометаллургиялық әдіс күйдіргіш натр ерітіндісінің диаспормен немесе гидраргиллитпен өзара әрекеттесуіне негізделген; қыздырғанда олар ерігіш натрий алюминатына айналады (сілтісіздендіру үдерісі):
HAlO2 + NaOH = NaAlO2 + H2O;
Al(ОН)3+ NaOH = NaAlO2 + 2H2O
Боксит құрамындағы кремний диоксиді де осылай күйдіргіш натрмен әрекеттесіп силикатқа айналады, ол алюминатпен әрекеттесіп, ерімейтін натрий алюмосиликатын түзеді. Осылай кремний қосылыстары натрий алюминатының ерітіндісінен ажыратылады:
2NaAlO2 + 2Na2SiO3 + 4H2O = Na2O· Al2O3·2SiO2·2H2O + 4NaOH
Тұнбада және оған қызыл түс беретін (қызыл шлам) темір оксиді де қалады. Осы үдерістердің нәтижесінде Na2O шламындағы сілті шығындарының орнын толтыратын зиянды қоспалар жойылады.
Осы дәріске ағымдық, аралық, қорытынды бақылау бойынша сұрақтар
1. Алюминийдің қандай балқымалары бар?
2. Алюминий өндіру жолдары қандай?
3. Алюминий өнеркәсібіндегі шикізат көздері қандай?
