• +7 (495) 730 31 40

    Контакт с администрацией портала

  • Новости

  • Аналитика

  • Публикации

  • Госты

  • Металлургический калькулятор

  • Металлургический справочник

  • Конференции

  • Полезные материалы

  • Списки

Глинозем

Глинозем наименования Аl2O3 – это основное исходное вещество, используемое в производстве чистого алюминия. В большинстве случаев именно бокситы выступают в качестве рудной базы при создании глинозема, также применяют камень нефелин и иные содержащие глинозем руды.

Глинозем Первая разновидность данного вещества – это глинозем в виде безводного Al2O3 (плотность которого составляет четыре грамма на один см3). Это негигроскопичный вид глинозема. Зёрна имеют шершавый верхний слой, благодаря чему глинозем имеет низкую степень сыпучести и высокий уровень абразивности.

Средняя плотность глинозема составляет 3,7 грамм на один см3. Такая вариация вещества более гистрокопична (имеет рыхлую, сыпучую структуру). Зёрна обладают высокой степенью химической активности и развитой поверхностью. Это текучий глинозем со слабым соединением зёрен. Постепенно повышается температуру и время проведения кальцинации – тогда зёрна глинозема становятся более плотными, кристаллические промежутки уменьшаются. Таким образом, глинозем переходит в иную модификацию.

На что стоит ориентироваться при выборе глинозема, от чего зависит качество глинозема?

К качеству рассматриваемого вещества предъявляется большое количество обязательных требований, вот лишь некоторые из них:

1. Увеличенная скорость растворения вещества в электролите и достаточная поглощающая глинозема по сравнению с летучими соединениями, в основе которых содержится фтор;

2. Достаточная степень текучести даже при слабом пылении;

3. Необходимые теплофизические характеристики. Если глинозем используют в промышленных или иных технических целях, то стремятся к совершенному, гармоничному сочетанию вышеназванных характеристик в отдельно взятой разновидности глинозема.

Таблица 1. Классификация глинозема

Вид глинозема

Содержание частиц менее 45 мкм, %

Средний размер частиц, мкм

Угол естественного откоса, град

Удельная поверхность по БЭТ, м2

Содержание α- Al2O3, %

Насыпная плотность

Мучнистый

20 – 35

< 50

35 – 45

100 – 110

5 – 20

> 1,0

Слабопрокаленный

15 – 20

50 – 70

30 – 40

> 90

5 – 10

> 0,95

Песчанный

< 10

80 – 100

29 – 35

60 – 80

^ 5,0

< 0,9


Из этой систематизации следует, что вещество бывает нескольких модификаций:

1. Пылевидная;
2. С низкой степенью кальцинации;
3. Песчаная.

Вторая разновидность вещества создается для ряда российских фабрик, для использования глинозема в установках «сухой» чистки газов.

С какой скоростью растворяется вещество – данный параметр напрямую влияет на качество глинозема. Из промышленных исследований видно, что недостаточный диапазон частиц глинозема (до ста мкм) и содержание α - Аl2O3 не более десяти процентов дают отличную смачиваемости и совершенную скорость растворения глинозема и его соединений в электролите.

 Такие параметры достигаются с помощью обильного содержания частиц Аl2O3 с развитой ультрапористой структурой в глиноземе, которые обладают большой удельной поверхностью (до 80 мг/г.), благодаря использованию технологии адсорбции гелия, а также высокой степени концентрации состава вещества не уравновешенными химическими соединениями. По-своему хим. составу вещество напоминает фтор, именно поэтому он обладают хорошей растворимостью в электролите.
Схожесть химических связей глинозема с фтором видна и в гармоничном, результативном определении фтористых соединении в «сухой» чистке газов. Одним из важнейших свойств глинозема считается способность к образованию устойчивой корки на поверхности электролитов.


Легкая, упругая корка с отличным соединением частиц получается при применении вещества с вышеназванными отличительными свойства: наличие α - Аl2O3 и класса до 45 миллиметров, обозначенные выше песчаного глинозема.
Данная корка содержит немного электролита и достаточное количество глинозема и лучше поддается распаду при отделке аппарата для электролиза и механических ударов пробойника АПГ, чем корки, которые формируются при применении пылевидного глинозема. Стоит обратить внимание, что упругая корка появляется только в тех случаях, если глинозем достаточно смочен электролитом. Пылевидный глинозем лучше смачивается, чем песчаный, поэтому его корка представляет собой застывшей электролит, поверх которого располагается глинозем. Это очень прочная корка.

Такие свойства как: теплопроводность и объемная плотность вещества также имеют огромное значение в температурном равновесии электролизёра, в частности в урегулировании потерь тепла через засыпку глинозема или ликвидация анодных масс у специальных аппаратов для электролиза (поддерживается стабильный уровень электролита и защита от окисления боковых частей поверхности анода).

Такое свойство глинозема, как текучесть, основывается на механическом составе вещества и наличия в материале α - Аl2O3. Вещество с достаточной степенью текучестью – это глинозем с низким уровнем прокалки. Такой глинозем обладает крупными зёрнами (от сорока пяти мкм) и высоким уровнем схожести механического состава, а также наклоном натурального откоса в 30-40 градусов. Но большей степенью текучести обладает именно песочный глинозем, в состав которого входит часть вещества до 45 мкм, до 10 процентов Аl2O3 и наклон естественного откоса до 35 градусов.

Рассматриваемое вещество с низким уровнем текучести и наклоном естественного откоса до 45 градусов превращаются в сгустки или комки при взаимодействии с электролитом. Получившиеся сгустки затягиваются электролитом и, обладая значительным удельным весом, опускаются через ограду металла-электролита с образованием осадка. Помимо этого, глиноземы с низкой степенью текучести при передвижении анода остаются на аппаратах для электролиза, создавая пустоты. По этим пустотам воздушные массы попадают в боковые части анода, окисляя их. Но высокая степень текучести может препятствовать созданию укрытия анодов, данный показатель очень важен для электролизёров с обожжёнными электродами.
Утечка глинозема путем ликвидации вместе с анодными газами (в форме пылевых остатков) напрямую зависит от механического состава гранул вещества (состава фракции не менее 10 мкм), а также от способа обработки электролизёров, настройки автоматической подачи глинозема и количества анодных эффектов. Общая сумма утечки пылевидного глинозема приблизительно равняется двадцати кг/т Al.

Глинозем, применяемый для создания алюминия, содержит наименьшее количество соединений различных тяжелых металлов, железа и кремния с минимальной степенью выделения на катоде по сравнению с алюминием. Это достигается за счет простоты восстановления вещества в катодный алюминий.

Также негативно влияет избыток оксидов щелочных соединений металла, так как они взаимодействуют с фтористым алюминием электролита, разъединяют его, нарушая необходимое криолитовое отношение.

Чтобы восстановить криолитовое отношение необходимо скорректировать электролит при помощи фтористого алюминия (увеличивает стоимости чистого алюминия). Если в глиноземе содержится оксид натрия от 0,3 % при взаимодействии с кислыми электролитами происходит наработка необходимой части электролита, его стоит своевременно выливать из ванны.

 Чтобы рассчитать нужное количество AlF3, необходимого для уравновешивания электролита используют формулу:
Сфа = 2т (K1 — К2) / С (2 + K1) K2. Здесь K1 и К2 – это криолитовое отношение электролита до корректировки и после нее; т – масса электролита; С - содержание AlF3.
  
Данная формула с подобными коэффициентами по составу вещества, времени эксплуатации электролизёра и температуры электролита применяется в различных методиках расчета дозы фтористого алюминия, необходимой для корректировки. Например, m = 10 тысяч кг, С = 0,9, криолитового отношение 2,4, целевое криолитовое отношение 2,35. Для корректировки нужно 106 килограмм фтористого алюминия.

Из всего вышесказанного следует, что:

1. Достойные характеристик наблюдаются у вещества с наличием Аl2O3 до десяти процентов с механическим составов от 85 мкм и наклоном естественного откоса до 35 градусов. При этом удельная поверхность должна быть не меньше 60 м2/г, а утечка не должна составлять более 0,8 процентов.
2. Все требования, которым должен соответствовать глинозем, указаны в таблице 2 и соответствуют ГОСТу.

Таблица 2. Требования к глинозему

Марка

Массовая доля примесей, не более %

Потеря массы при прокаливании
(300 – 1100 °С),
не более %

SiO2

Fe2O3

TiO2 + V2O5 + Cr2O3 + MnO

ZnO

P2O5

Cумма Na2O + K2O в пересчете на Na2O

 

Г-000

0,02

0,01

0,01

0,01

0,001

0,3

0,6

Г-00

0,02

0,03

0,01

0,01

0,002

0,4

1,2

Г-0

0,03

0,05

0,02

0,02

0,002

0,5

1,2

Г-1

0,05

0,04

0,02

0,03

0,002

0,4

1,2

Г-2

0,08

0,05

0,02

0,03

0,002

0,5

1,2



Комментарий: П.п.п – потери при прокаливании (контроль остатка летучих металлов после процесса кальцинации).

Возврат к списку