Выход по току зависит во многом от качества обслуживания ванны и находится в пределах 0,85-0,90. Расход электроэнергии на 1 т алюминия при напряжении на ванне 4,5 В и выходе по току составляет 14900 кВт-ч, фактический расход электроэнергии вследствие потерь, наличия анодных эффектов и других факторов – 15000-17000 кВт×ч. На практике часто пользуются величиной, обратной расходу электроэнергии, которую называют выходом по энергии. Выход по энергия представляет собой количество алюминия в граммах, полученного на 1 кВт-ч израсходованной электроэнергии. В современных промышленных ваннах выход по энергии находится в пределах 60-64 г/(кВт×ч).
Выход по энергии, так же как и выход по току, определяет основные экономические показатели процесса электролиза и зависит от условий ведения процесса электролиза, в том числе от состава и температуры электролита, плотности тока, межполюсного расстояния и других факторов.
Черновой алюминий содержит примеси трех видов: неметаллические включения, которые механически захватываются металлом при выпуске, глинозем, электролит, карбид алюминия. угольные частицы; металлические примеси, переходящие из сырья (железо, кремнии, титан, натрий, кальций) и газообразные, главным образом водород, появившийся в результате электролитического разложения воды, попадающей в криолитно-глиноземный расплав. Для удаления примесей и повышения чистоты алюминий подвергают рафинированию. На ряде заводов рафинирование проводят непосредственно в ковшах с помощью газообразного хлора. При продувании расплава хлором образуется парообразны и АlС13, который адсорбируется на неметаллических включениях и увлекает их вверх на поверхность. В результате продувки хлором удаляются также газообразные примеси. Термодинамический анализ показывает, что при температуре рафинирования (750-770 °С) абсолютное значение убыли свободной анергии образования СаС12, NаС1 и МgС12 больше, чем А1С13, поэтому при продувке хлором возможно удаление кальции, натрия и магния, остальные примеси остаются в растворе. Чистота первичного алюминия получается и пределах 99,5-99,85 %.
Более высокая степень очистки алюминия достигается электролитическим рафинированием, методом дистилляции. Электролитическое рафинирование ведут в ваннах, футерованных магнезитовым кирпичом, при 760-800 °С. Электролит состоит из ВаСl2, А1F3 и NаF (около 60, 23 и 17 % соответственно). Расплав в ванне состоит из трех слоев. Внизу на угольной подине находится сплав загрязненного алюминия с медью плотностью 3-3,5 г/см3. Этот сплав служит анодом. Над анодным сплавом находится слой электролита.
Плотность электролита (2,7 г/см3 при 800 °С) подбирают так, чтобы он был больше, чем жидкого алюминия и меньше, чем анодного сплава. Верхний третий слой составляет расплавленный алюминии, который является катодом. В слой алюминия вводят графитированные электроды. В процессе электролиза чистый алюминий выделяется на катоде и накапливается. По мере накопления чистый алюминий извлекают из ванн. Алюминий, подлежащий электролитическому рафинированию, в виде медно-алюминиевого сплава вводится в анодный слой. Путем электролитического рафинирования получают алюминий чистоты 99,9965-99,999%.
Содержание магния в земной коре сравнительно не высоко и составляет по массе 2,35%. В природе встречается чрезвычайно большое число минералов, содержащих магний. Наиболее распространенными являются карбонаты, хлориды, силикаты, сульфиды. Из карбонатов для производства магния используют широко распространенные в природе магнезит MgCO3 и доломит MgCO3×СаCO3. Природный магнезит обычно загрязнен примесями оксидов кальция, кремния, железа, алюминия. В то же время для производства необходим магнезит с минимальным содержанием примеси. Для уменьшения примесей магнезит, предназначенный для производства магния, обычно обогащают. При нагревании магнезита до 700-900° он разлагается по реакции
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.