Aliuminio gavyba i\u0161 boksit\u0173 yra vienas sud\u0117tingiausi\u0173 pramonini\u0173 proces\u0173 pasaulyje, apimantis did\u017eiul\u0119 mokslin\u0119 ir in\u017einerin\u0119 kompetencij\u0105, u\u017etikrinan\u010di\u0105 nenutr\u016bkstam\u0105 \u0161io b\u016btino metalo tiekim\u0105.<\/p>\n
R\u016bg\u0161tiniame procese kaip tirpikliai naudojamos sieros, druskos arba azoto r\u016bg\u0161tys, kad i\u0161 boksito b\u016bt\u0173 i\u0161plautos tokios priemai\u0161os kaip gele\u017eies ir titano oksidai. XRD modeliai parod\u0117, kad did\u0117jant \u0161arm\u0173 koncentracijai, did\u0117jo ir aliuminio oksido i\u0161skyrimo santykis.<\/p>\n
Aliuminis yra vienas gausiausi\u0173 metal\u0173 \u017dem\u0117je, ta\u010diau grynos jo formos gamtoje nerandama. Vietoj to, norint i\u0161gauti galutin\u012f produkt\u0105, reikia daugyb\u0117s etap\u0173, apiman\u010di\u0173 skaidym\u0105, skaidrinim\u0105, nusodinim\u0105 ir kalcinavim\u0105, tod\u0117l aliuminis yra vienas i\u0161 daugiausiai energijos reikalaujan\u010di\u0173 pramon\u0117s produkt\u0173 pasaulyje.<\/p>\n
Skaidymas yra pagrindinis Bayerio proceso etapas i\u0161gaunant aliumin\u012f i\u0161 boksito r\u016bdos. Daug veiksni\u0173 turi \u012ftakos jo veikimui, \u012fskaitant suspensijos temperat\u016br\u0105, kaustin\u0117s sodos koncentracij\u0105 ir kaustin\u0117s sodos santyk\u012f; norint optimizuoti skaidymo greit\u012f, galima suma\u017einti temperat\u016br\u0105, padidinti kaustin\u0117s sodos santyk\u012f arba naudoti didesn\u0119 kaustin\u0117s sodos koncentracij\u0105, ta\u010diau \u0161ios priemon\u0117s naftos perdirbimo \u012fmon\u0117ms grei\u010diausiai b\u016bt\u0173 brangesn\u0117s ir nepatogesn\u0117s nei b\u016btina.<\/p>\n
Vykstant skaidymo procesui, did\u017eioji dalis boksito gele\u017eies virsta nepriklausomos faz\u0117s ilmenitu, o nemagnetin\u0117 med\u017eiaga lieka kaip diaoyudaoitas ir natrio aliumosilikatas. Nemagnetini\u0173 med\u017eiag\u0173 atskyrimas pagerina aliuminio oksido skaidym\u0105, ta\u010diau d\u0117l savo strukt\u016broje esan\u010di\u0173 u\u017edar\u0173 mineral\u0173 diaoyudaoitas gali b\u016bti sunkiai skaidomas esant \u017eemesnei skaidymo temperat\u016brai.<\/p>\n
Vidutin\u0117s energijos s\u0105naudos, susijusios su aliuminio oksido gamyba, \u012fvairiose \u0161alyse labai skiriasi d\u0117l toki\u0173 veiksni\u0173, kaip naudojamos technologijos tipas, naudojamas boksitas ir skaidymo procesai, kurie labai skiriasi vieni nuo kit\u0173. Vis d\u0117lto yra tam tikr\u0173 bendr\u0173 veiksni\u0173, kurie lemia didesn\u012f energijos suvartojim\u0105, pvz:<\/p>\n
Daugiausia energijos sunaudojama gaminant aliuminio oksido oksid\u0105, nes reikia elektros energijos ir vandens srutoms \u0161ildyti ir mai\u0161yti bei molio priemai\u0161oms plauti. Kad vir\u0161kinimas vykt\u0173 optimaliai ir suma\u017e\u0117t\u0173 energijos \u0161vaistymas, mokslininkai turi i\u0161tirti dabartines jo naudojimo s\u0105lygas. Mokslininkai tai gali pasiekti surink\u0119 duomenis ir informacij\u0105 i\u0161 dokument\u0173 centro ir apklaus\u0119 gamybos linijos ekspertus, tada palygin\u0119 dabartin\u0119 vir\u0161kinimo proceso b\u016bkl\u0119 su jo pirminiu projektu, kad nustatyt\u0173 pagrindinius nukrypimus.<\/p>\n
Aliuminio gavyba gali b\u016bti sud\u0117tingas ir daug energijos reikalaujantis procesas, ta\u010diau labai svarbus daugeliui komercini\u0173 ir pramonini\u0173 paskir\u010di\u0173. Tod\u0117l labai svarbu suprasti \u0161i\u0105 sud\u0117ting\u0105 proced\u016br\u0105, kad ji b\u016bt\u0173 s\u0117kminga - diagramos gali pad\u0117ti atskleisti gamybos metu vykstan\u010dias chemines reakcijas, kurios sudaro \u0161i\u0105 sud\u0117ting\u0105 proced\u016br\u0105, ir j\u0173 reik\u0161m\u0119 jos \u012fgyvendinimui.<\/p>\n
Vienas i\u0161 pagrindini\u0173 etap\u0173 - boksito perdirbimas \u012f aliuminio oksid\u0105 ir galiausiai \u012f aliuminio metal\u0105, taikant elektroliz\u0119 arba Bayerio proces\u0105. Abu \u0161ie procesai u\u017etikrina patikim\u0105 aliuminio metalo tiekim\u0105. Abu jie priklauso nuo elektroliz\u0117s kaip gamybos \u0161altinio.<\/p>\n
Boksito r\u016bda yra gausus aliuminio \u0161altinis, ta\u010diau norint j\u0105 paversti \u012f kitam etapui paruo\u0161t\u0105 aliuminio oksido turting\u0105 tirpal\u0105, j\u012f reikia gerokai perdirbti. Skaidymas apima boksito r\u016bdos smulkinim\u0105 prie\u0161 mai\u0161ant j\u0105 su kar\u0161tais koncentruotais natrio hidroksido tirpalais, kad i\u0161tirpt\u0173 joje esantis aliuminio oksidas ir susidaryt\u0173 skaidrus skystis. Toliau seka skaidrinimas, kurio metu atskiriamos priemai\u0161os (bendrai vadinamos raudonuoju dumblu) prie\u0161 nuskaidrinto skys\u010dio nusodinim\u0105 ir kalcinavim\u0105.<\/p>\n
Norint aliuminio oksid\u0105 paversti grynu aliuminiu, reikia lydymo elektroliz\u0117s b\u016bdu. Tada aliuminio oksido ir natrio hidroksido mi\u0161inys patalpinamas \u012f kriolito (natrio aliuminio fluorido) tirpal\u0105, kuriam palaikyti turi b\u016bti sunaudojama labai daug energijos; vienai tonai aliuminio oksido pagaminti reikia 14 000-16 000 kilovatvaland\u017ei\u0173.<\/p>\n
\u0160io proceso metu i\u0161siskirianti \u0161iluma skatina elektrochemin\u0119 reakcij\u0105. Elektros srovei tekant per sistem\u0105, anode susidaro deguonis, kuris susijungia su anglimi ir sudaro anglies dioksido dujas; lik\u0119s i\u0161lydytas aliuminis kaupiasi katode, kuris i\u0161klotas grafitu arba anglimi; jis periodi\u0161kai i\u0161siurbiamas ir gabenamas \u012f laikymo krosnis; toliau rafinuojamas ir, jei reikia, papildomas legiruojan\u010diais elementais, liejamas \u012f luitus, kurie bus naudojami ateityje.<\/p>\n
Vienas i\u0161 pagrindini\u0173 aliuminio oksido gavybos etap\u0173 yra nusodinimas. Nusodinimo reakcijos b\u016bna \u012fvairi\u0173 form\u0173; jos skirtos aliuminio hidroksido kristalams i\u0161 atliek\u0173 i\u0161gauti. Karlas Bayeris, atlikdamas pirminius k\u016brimo darbus, kaip s\u0117kl\u0105 naudojo smulkiagr\u016bd\u017eius kristalus; \u0161is metodas padidina i\u0161eig\u0105, ta\u010diau d\u0117l jo gali padid\u0117ti karbonat\u0173 koncentracija ir padid\u0117ti priemai\u0161\u0173, pavyzd\u017eiui, silicio dioksido, susidarymas, o tai suma\u017eina aliuminio i\u0161gavimo lyg\u012f.<\/p>\n
Sprend\u017eiant \u0161iuos u\u017edavinius, \u0161iuo metu keliuose mokslini\u0173 tyrim\u0173 projektuose vertinamas \u012fvairi\u0173 jon\u0173 main\u0173 derv\u0173 veiksmingumas didinant nusodinimo efektyvum\u0105. Jon\u0173 main\u0173 dervos yra didel\u0117s molekulin\u0117s mas\u0117s polimerin\u0117s med\u017eiagos, kuri\u0173 kiekvienoje molekul\u0117je yra daug jon\u0173 funkcini\u0173 grupi\u0173, paprastai \u012fskaitant sulfonr\u016bg\u0161\u010di\u0173 grupes arba karboksir\u016bg\u0161\u010di\u0173 grupes mainams. Abiej\u0173 tip\u0173 dervos gali b\u016bti naudojamos sodai i\u0161gauti i\u0161 kaustini\u0173 tirpal\u0173, tod\u0117l suma\u017e\u0117ja tiek bendras kaustini\u0173 (TC), tiek bendr\u0173 \u0161arm\u0173 (TA) kiekis. Be to, katijon\u0173 main\u0173 dervos gali neutralizuoti natrio jonus, esan\u010dius panaudotame bajoro tirpale, tod\u0117l padid\u0117ja persotinimas, palyginti su aliuminio oksido tirpumu.<\/p>\n
Pasteb\u0117ta, kad \u012fvairiomis karbonizacijos s\u0105lygomis deguonies buvimas tur\u0117jo teigiamos \u012ftakos nusodinimo grei\u010diui. Tiksliau, temperat\u016bra, kuriai esant prasid\u0117jo nuos\u0117d\u0173 susidarymas, gerokai padid\u0117jo, o nuos\u0117d\u0173 XRD analiz\u0117 parod\u0117, kad nuos\u0117dose yra dawsonito, kaip numatyta termodinaminiais skai\u010diavimais.<\/p>\n
Aliuminio oksido nusodinimas yra vienas svarbiausi\u0173 ir sud\u0117tingiausi\u0173 aliuminio gamybos i\u0161 boksit\u0173 mineral\u0173 etap\u0173. Nusodinimas turi vykti tam, kad susidaryt\u0173 aliuminio oksido hidroksidas, kuris naudojamas aliuminio lydymo krosnyse; tod\u0117l perdirbimo \u012fmon\u0117se naudojama filtravimo ir atskyrimo \u012franga turi veikti itin grie\u017etomis s\u0105lygomis.<\/p>\n
Aliuminio oksido gamyklose naudojama filtravimo ir separavimo \u012franga turi b\u016bti tvirta, patvari, patikima ir ilgaam\u017e\u0117, kad tinkamai veikt\u0173 at\u0161iauriomis s\u0105lygomis, \u012fskaitant auk\u0161t\u0105 temperat\u016br\u0105 ir sl\u0117g\u012f, ir kartu \u0161alint\u0173 labai abrazyvines boksito liekanas, kurios gali pa\u017eeisti kit\u0105 \u012frang\u0105, pavyzd\u017eiui, siurblius, mai\u0161ytuvus ir mai\u0161ykles. Tod\u0117l tokiose gamyklose galima rasti geriausi\u0105 pasaulyje filtravimo ir separavimo \u012frang\u0105.<\/p>\n
Kalcinavimas yra paskutinis sintetinimo proceso etapas, turintis daug \u012ftakos aliuminio oksido morfologijai, fazinei sud\u0117\u010diai ir cheminei sud\u0117\u010diai. Temperat\u016bra ir reakcijos trukm\u0117 paprastai turi did\u017eiausi\u0105 \u012ftak\u0105; temperat\u016bra tur\u0117t\u0173 b\u016bti nustatyta atsi\u017evelgiant \u012f norim\u0105 morfologij\u0105 ir sud\u0117t\u012f, taip pat \u012f \u0161ios aliuminio oksido med\u017eiagos gamybos ar kitus naudojimo b\u016bdus; reakcijos trukm\u0119 lemia laikas, reikalingas \u0161iam rezultatui pasiekti.<\/p>\n
Pla\u010diausiai naudojamas kalcinavimo metodas apima kaolino molio i\u0161plovim\u0105 druskos r\u016bg\u0161timi prie\u0161 nusodinant aliuminio chlorido heksahidrato kristalus druskos r\u016bg\u0161timi ir po to kalcinavim\u0105 auk\u0161toje temperat\u016broje su oru, kad susidaryt\u0173 aliuminio oksidas. \u0160is metodas turi daug privalum\u0173, palyginti su procesais, kuriuose naudojamos sieros arba azoto r\u016bg\u0161tys, nes druskos r\u016bg\u0161t\u012f lengviau regeneruoti nei jos alternatyvas.<\/p>\n
Ankstesniuose kalcinavimo procesuose buvo sunaudojama daug energijos heksahidrato kristalams pakelti vir\u0161 500-1 100 laipsni\u0173 C temperat\u016bros, kad b\u016bt\u0173 galima gaminti aliuminio oksid\u0105, ta\u010diau didel\u0117 \u0161ios energijos dalis buvo sunaudojama \u017eemos temperat\u016bros etapuose kombinuotam vandeniui i\u0161gauti ir tarpin\u0117ms heksahidrato kristalin\u0117s formos kristal\u0173 formoms pakelti. Be to, kiekviename etape buvo sunaudojama tik dalis visos turimos energijos.<\/p>\n
Sukurtas naujovi\u0161kas kalcinavimo procesas, kuris gerokai suma\u017eina energijos s\u0105naudas kalcinavimo auk\u0161toje temperat\u016broje ir au\u0161inimo etapuose, tod\u0117l gerokai suma\u017e\u0117ja bendras energijos poreikis aliuminio oksido gamybai. Jo esm\u0117 - \u0161ilumos main\u0173 sistema, kurioje heksahidratas laipsni\u0161kai kaitinamas per kelis \u0161ilumos main\u0173 etapus iki vis auk\u0161tesn\u0117s temperat\u016bros, art\u0117jan\u010dios prie kalcinavimo temperat\u016bros, ir tik tada tiekiamas \u012f kalcinatori\u0173 galutiniam pavertimui aliuminio oksidu. Heksahidratas toliau au\u0161inamas per \u012fvairias \u0161ilumos main\u0173 pakopas, o juntamoji \u0161iluma i\u0161 au\u0161inimo pakop\u0173 \u012f \u0161ildymo pakopas perduodama tik \u0161iek tiek auk\u0161tesn\u0117je temperat\u016broje, nei ta, kurioje ji sunaudojama konkre\u010dioje pakopoje.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Aluminium mining from bauxite is one of the world’s most complex industrial processes, involving an immense task of scientific and […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[],"class_list":["post-90","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-alumina-knowledge"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=90"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":91,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90\/revisions\/91"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=90"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=90"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/lt\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=90"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}