Utvinning av aluminium fra bauksitt er en av verdens mest komplekse industriprosesser, og inneb\u00e6rer et enormt vitenskapelig og teknisk arbeid for \u00e5 sikre en uavbrutt forsyning av dette viktige metallet.<\/p>\n
Syreprosessen bruker svovelsyre, saltsyre eller salpetersyre som l\u00f8semidler for \u00e5 lakke ut urenheter som jern- og titanoksider fra bauksitt. XRD-m\u00f8nstrene viste at n\u00e5r alkalikonsentrasjonen \u00f8kte, \u00f8kte ogs\u00e5 utvinningsgraden av alumina.<\/p>\n
Aluminium er et av de mest tallrike metallene p\u00e5 jorden, men det finnes ikke i ren form i naturen. I stedet krever utvinningen mange trinn med oppslutning, rensing, utfelling og kalsinering for \u00e5 n\u00e5 sluttproduktstatus - noe som gj\u00f8r aluminium til et av verdens mest energikrevende industriprodukter.<\/p>\n
Oppslutning er et viktig trinn i Bayer-prosessen for utvinning av aluminium fra bauksittmalm. Mange faktorer p\u00e5virker ytelsen, blant annet slurryens temperatur, kaustisk soda-konsentrasjon og kaustisk forhold. For \u00e5 optimalisere utr\u00e5tningshastigheten kan man senke temperaturen, \u00f8ke kaustisk forhold eller bruke h\u00f8yere kaustisk konsentrasjon, men disse tiltakene vil sannsynligvis vise seg \u00e5 v\u00e6re mer kostbare og upraktiske for raffineriene enn n\u00f8dvendig.<\/p>\n
Som en del av oppslutningsprosessen omdannes det meste av jernet i bauksitt til ilmenitt i en uavhengig fase, mens ikke-magnetisk materiale blir igjen som diaoyudaoitt og natriumaluminosilikat. Separasjon av ikke-magnetisk materiale forbedrer aluminaoppslutningen, men p\u00e5 grunn av lukkede mineraler i strukturen kan diaoyudaoitt v\u00e6re vanskelig \u00e5 oppslutte ved lavere oppslutningstemperaturer.<\/p>\n
De gjennomsnittlige energikostnadene forbundet med aluminaproduksjon varierer sterkt fra land til land, blant annet p\u00e5 grunn av ulike typer teknologi, bauksitt og oppslutningsprosesser. Det finnes imidlertid visse felles faktorer som bidrar til \u00f8kt energibruk, blant annet<\/p>\n
Oppslutningsprosessen st\u00e5r for mesteparten av energiforbruket under aluminaproduksjonen, ettersom den krever str\u00f8m og vann til oppvarming og omr\u00f8ring av slammet, samt vasking av leireforurensninger. For \u00e5 oppn\u00e5 optimal utr\u00e5tning og redusere energisvinnet, m\u00e5 forskerne studere de n\u00e5v\u00e6rende forholdene rundt bruken av den. Forskerne kan oppn\u00e5 dette ved \u00e5 samle inn data og informasjon fra dokumentsenteret og intervjue eksperter p\u00e5 produksjonslinjen, og deretter sammenligne dagens utr\u00e5tningsprosess med den opprinnelige utformingen for \u00e5 finne de st\u00f8rste avvikene.<\/p>\n
Aluminiumutvinning kan v\u00e6re en kompleks og energikrevende prosess, men den er likevel avgj\u00f8rende for mange kommersielle og industrielle bruksomr\u00e5der. Derfor er det sv\u00e6rt viktig \u00e5 forst\u00e5 denne komplekse prosessen for \u00e5 sikre at den blir vellykket - diagrammer kan bidra til \u00e5 kaste lys over de kjemiske reaksjonene som skjer under produksjonen og som utgj\u00f8r denne komplekse prosessen, og hvilken betydning de har for gjennomf\u00f8ringen av den.<\/p>\n
Et av de viktigste trinnene er \u00e5 raffinere bauksitt til alumina og til slutt aluminiummetall, enten ved hjelp av elektrolyse eller Bayer-prosessen. Begge prosessene gir p\u00e5litelige leveranser av aluminiummetall. Begge er avhengige av elektrolyse som produksjonskilde.<\/p>\n
Bauksittmalm er en rikholdig kilde til aluminium, og krever betydelig bearbeiding for \u00e5 omdannes til en aluminarik l\u00f8sning som er klar for neste trinn. Ved oppredning knuses bauksittmalmen f\u00f8r den blandes med varme, konsentrerte l\u00f8sninger av natriumhydroksid for \u00e5 l\u00f8se opp aluminainnholdet, noe som f\u00f8rer til en klar v\u00e6ske. Deretter f\u00f8lger klaring, der urenheter (ogs\u00e5 kjent som r\u00f8dt slam) skilles ut f\u00f8r utfelling og kalsinering kan finne sted p\u00e5 den klarede v\u00e6sken.<\/p>\n
For \u00e5 omdanne alumina til rent aluminium m\u00e5 man smelte det via elektrolyse. En blanding av aluminiumoksid og natriumhydroksid blir deretter plassert i en kryolittl\u00f8sning (natriumaluminiumfluorid), der det m\u00e5 brukes usedvanlig mye energi for \u00e5 holde denne tilstanden. For \u00e5 produsere ett tonn aluminiumoksid kreves det 14 000-16 000 kilowattimer.<\/p>\n
Varmen som genereres under denne prosessen, driver en elektrokjemisk reaksjon. N\u00e5r den elektriske str\u00f8mmen g\u00e5r gjennom systemet, produseres oksygen ved anoden og kombineres med karbon for \u00e5 danne karbondioksidgass. Resten av det smeltede aluminiumet samles ved katoden, som er foret med grafitt eller karbon. Det suges av med jevne mellomrom og transporteres til smelteovner. N\u00e5r det er raffinert ytterligere og tilsatt legeringselementer etter behov, st\u00f8pes det til ingots for fremtidige bruksomr\u00e5der.<\/p>\n
Et av de viktigste trinnene i utvinning av aluminiumoksid er utfelling. Det finnes ulike former for utfellingsreaksjoner for \u00e5 utvinne aluminiumhydroksidkrystaller fra avfallsstr\u00f8mmer. Karl Bayer brukte finkornede krystaller som utgangspunkt for sitt opprinnelige utviklingsarbeid. Denne tiln\u00e6rmingen \u00f8ker utbyttet, men kan f\u00f8re til h\u00f8yere karbonatkonsentrasjoner og \u00f8kt produksjon av urenheter som silika, noe som reduserer utvinningsgraden av aluminium.<\/p>\n
For \u00e5 l\u00f8se disse utfordringene er det for tiden flere forskningsprosjekter som vurderer effekten av ulike ionebyttere for \u00e5 forbedre fellingseffektiviteten. Ionebytterharpikser er polymere materialer med h\u00f8y molekylvekt som inneholder mange ioniske funksjonelle grupper i hvert molekyl, vanligvis enten sulfonsyregrupper eller karboksylsyregrupper for utveksling. Begge typer harpiks kan brukes til \u00e5 trekke ut soda fra kaustiske l\u00f8sninger, noe som f\u00f8rer til en reduksjon i b\u00e5de total kaustisk (TC) og total alkali (TA). Videre kan kationbytterharpikser n\u00f8ytralisere natriumioner i brukt Bayer-v\u00e6ske, noe som resulterer i en \u00f8kning i overmetningen i forhold til l\u00f8seligheten av aluminiumoksid.<\/p>\n
Ved ulike karbonatiseringsbetingelser ble det observert at tilstedev\u00e6relse av oksygen hadde en gunstig innvirkning p\u00e5 utfellingshastigheten. N\u00e6rmere bestemt \u00f8kte temperaturen der utfellingen startet betraktelig, mens XRD-analyse av utfellingen viste at den inneholdt dawsonitt, slik termodynamiske beregninger hadde forutsagt.<\/p>\n
Utfelling av alumina er et av de mest kritiske og vanskelige trinnene i produksjonen av aluminium fra bauksitt. Utfellingen m\u00e5 skje for \u00e5 produsere aluminahydroksid som skal brukes i aluminiumsmelteverkenes kalsineringsovner, og filter- og separasjonsutstyret som brukes p\u00e5 prosessanleggene, m\u00e5 derfor fungere under ekstremt strenge forhold.<\/p>\n
Filtrerings- og separatorutstyret i aluminaindustrien m\u00e5 v\u00e6re robust, slitesterkt, p\u00e5litelig og langvarig for \u00e5 kunne fungere i t\u00f8ffe omgivelser, inkludert h\u00f8ye temperaturer og trykk, samtidig som det fjerner sv\u00e6rt slipende bauksittrester som kan skade annet utstyr som pumper, miksere og r\u00f8reverk. Derfor finnes noe av verdens beste filtrerings- og separatorutstyr i slike anlegg.<\/p>\n
Kalsinering er det siste syntetiske trinnet i prosessen, og det har stor innvirkning p\u00e5 morfologien, fasesammensetningen og den kjemiske sammensetningen av alumina. Temperatur og reaksjonsvarighet har vanligvis st\u00f8rst innflytelse; temperaturen b\u00f8r stilles inn avhengig av \u00f8nsket morfologi\/sammensetning samt produksjon eller andre bruksomr\u00e5der for dette aluminamaterialet; tiden som trengs for \u00e5 n\u00e5 dette resultatet, vil diktere lengden.<\/p>\n
Den mest utbredte kalsineringsmetoden inneb\u00e6rer at kaolinleire utvaskes med saltsyre f\u00f8r aluminiumkloridheksahydratkrystaller utfelles med saltsyre og deretter kalsineres ved h\u00f8y temperatur med luft for \u00e5 produsere aluminiumoksid. Denne metoden har mange fordeler i forhold til prosesser som bruker svovelsyre eller salpetersyre, ettersom det er lettere \u00e5 regenerere saltsyre enn alternativene.<\/p>\n
Tidligere kalsineringsprosesser brukte mye energi p\u00e5 \u00e5 heve heksahydratkrystaller til over 500-1 100 \u00b0C for \u00e5 produsere aluminiumoksid, men mye av denne energien ble brukt i lavtemperaturtrinn for \u00e5 trekke ut vann og heve mellomliggende krystallformer av heksahydratkrystallene. Hvert trinn forbrukte dessuten bare en del av den totale tilgjengelige energien.<\/p>\n
Det er utviklet en innovativ kalsineringsprosess som reduserer energiforbruket betydelig b\u00e5de i h\u00f8ytemperatur- og kj\u00f8letrinnene i kalsineringen, noe som senker det totale energibehovet for \u00e5 produsere alumina betraktelig. Kjernen i prosessen er et varmevekslingssystem som bruker trinnvis oppvarming av heksahydrat gjennom flere varmevekslingstrinn til stadig h\u00f8yere temperaturer som n\u00e6rmer seg kalsineringstemperaturen, f\u00f8r det mates inn i en kalsiner for endelig omdanning til alumina. Heksahydratet kj\u00f8les videre ned gjennom ulike varmevekslingstrinn, der sensitiv varme overf\u00f8res fra kj\u00f8letrinnene til oppvarmingstrinnene ved bare litt h\u00f8yere temperaturer enn der den forbrukes i det aktuelle trinnet.<\/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\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=90"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":91,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90\/revisions\/91"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=90"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=90"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nb\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=90"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}