De winning van aluminium uit bauxiet is een van de meest complexe industri\u00eble processen ter wereld. Het is een immense taak van wetenschappelijke en technische uitmuntendheid die een ononderbroken aanvoer van dit essenti\u00eble metaal garandeert.<\/p>\n
Het zuurproces gebruikt zwavelzuur, zoutzuur of salpeterzuur als oplosmiddel om onzuiverheden zoals ijzer- en titaniumoxiden uit bauxiet te logen. XRD-patronen toonden aan dat als de alkaliconcentratie toenam, ook de aluminiumoxide-extractieverhouding toenam.<\/p>\n
Aluminium is een van de meest overvloedige metalen op aarde, maar de zuivere vorm ervan komt niet in de natuur voor. In plaats daarvan vereist de winning vele stadia van ontsluiting, klaring, precipitatie en calcinatie om de status van eindproduct te bereiken - dit maakt aluminium een van de meest energie-intensieve industri\u00eble producten ter wereld.<\/p>\n
Vergisting is een belangrijke stap in het Bayerproces voor het winnen van aluminium uit bauxieterts. Veel factoren hebben invloed op de prestaties, waaronder de temperatuur van de slurry, de concentratie natronloog en de verhouding van natronloog; om de vergistingssnelheid te optimaliseren zou je de temperatuur kunnen verlagen, de verhouding van natronloog kunnen verhogen of hogere concentraties natronloog kunnen gebruiken, maar deze maatregelen zouden voor raffinaderijen waarschijnlijk duurder en lastiger zijn dan nodig.<\/p>\n
Als onderdeel van het vergistingsproces wordt het meeste ijzer in bauxiet omgezet in de onafhankelijke fase ilmeniet, terwijl niet-magnetisch materiaal overblijft in de vorm van diaoyudaoiet en natriumaluminosilicaat. Scheiding van niet-magnetisch materiaal verbetert de ontsluiting van aluminiumoxide; vanwege de gesloten mineralen in de structuur kan diaoyudaoiet echter niet gemakkelijk ontsluiten bij lagere ontsluitingstemperaturen.<\/p>\n
De gemiddelde energiekosten in verband met aluminiumoxideproductie verschillen sterk per land door factoren als het type technologie dat gebruikt wordt, het bauxiet dat gebruikt wordt en de ontsluitingsprocessen die sterk van elkaar verschillen. Er z\u0133n echter bepaalde gemeenschappel\u0133ke factoren die b\u0133dragen tot een hoger energieverbruik, waaronder:<\/p>\n
Het vergistingsproces is verantwoordelijk voor het grootste deel van het energieverbruik tijdens de productie van aluminiumoxide, omdat er elektriciteit en water nodig is voor het verwarmen en roeren van de slurry, plus het wegwassen van klei-onzuiverheden uit de slurry. Voor een optimale vergisting en minder energieverspilling moeten wetenschappers de huidige omstandigheden rond het gebruik ervan bestuderen. Wetenschappers kunnen dit doen door gegevens en informatie te verzamelen uit het documentencentrum en experts van de productielijn te interviewen. Vervolgens kunnen ze de huidige staat van het vergistingsproces vergelijken met het oorspronkelijke ontwerp om zo de belangrijkste afwijkingen aan te wijzen.<\/p>\n
Aluminium extractie kan een complex en energieverslindend proces zijn, maar is toch essentieel voor veel commerci\u00eble en industri\u00eble toepassingen. Daarom is het van het grootste belang deze complexe procedure te begrijpen om het succes ervan te garanderen - diagrammen kunnen helpen licht te werpen op de chemische reacties die tijdens de productie optreden en die deel uitmaken van deze complexe procedure en hun betekenis voor de implementatie ervan.<\/p>\n
Een van de belangrijkste stappen is het raffineren van bauxiet tot aluminiumoxide en uiteindelijk aluminiummetaal, via elektrolyse of het Bayerproces. Beide procedures zorgen voor een betrouwbare aanvoer van aluminiummetaal via deze processen. Ze zijn beide afhankelijk van elektrolyse als productiebron.<\/p>\n
Bauxieterts is een overvloedige bron van aluminium en vereist een aanzienlijke bewerking om het om te zetten in een aluminiumoxiderijke oplossing die klaar is voor de volgende fase. Digestie houdt in dat bauxieterts wordt gebroken voordat het wordt gemengd met hete geconcentreerde oplossingen van natriumhydroxide om het aluminiumoxidegehalte op te lossen, wat leidt tot heldere liquor. De volgende stap is klaren, waarbij onzuiverheden (samen rode modder genoemd) worden afgescheiden voordat precipitatie en calcinatie kunnen plaatsvinden op de geklaarde vloeistof.<\/p>\n
Om aluminiumoxide om te zetten in zuiver aluminium is smelten via elektrolyse nodig. Een aluminiumoxide-natriumhydroxidemengsel wordt dan in een cryolietoplossing (natriumaluminiumfluoride) geplaatst, waar een buitengewone hoeveelheid energie in moet worden gestoken om deze toestand te behouden; om \u00e9\u00e9n ton aluminiumoxide te produceren is 14.000-16.000 kilowattuur nodig.<\/p>\n
De warmte die tijdens dit proces wordt opgewekt, drijft een elektrochemische reactie aan. Terwijl elektrische stroom door het systeem gaat, wordt zuurstof geproduceerd aan de anode en gecombineerd met koolstof om koolstofdioxidegas te vormen; overgebleven gesmolten aluminium verzamelt zich aan de kathode die bekleed is met grafiet of koolstof; het wordt periodiek overgeheveld en getransporteerd naar houderovens; zodra het verder geraffineerd is en legeringselementen zijn toegevoegd, wordt het gegoten tot ingots voor toekomstige toepassingen.<\/p>\n
Een van de belangrijkste stappen bij het winnen van aluminiumoxide is precipitatie. Neerslagreacties z\u0133n er in verschillende vormen; om aluminiumhydroxidekristallen uit afvalstromen te extraheren. Karl Bayer gebruikte fijnkorrelige kristallen als zaad voor zijn oorspronkelijke ontwikkelingswerk; deze aanpak verhoogt de opbrengst maar kan resulteren in hogere carbonaatconcentraties en verhoogt de productie van onzuiverheden zoals silica die de terugwinning van aluminium verminderen.<\/p>\n
Om deze uitdagingen aan te pakken, wordt momenteel in verschillende onderzoeksprojecten de doeltreffendheid van verschillende ionenuitwisselende harsen voor het verbeteren van de neerslageffici\u00ebntie beoordeeld. Ionenwisselaarharsen zijn polymere materialen met een hoog moleculair gewicht die talrijke ionische functionele groepen in elk molecuul bevatten, meestal met ofwel sulfonzuurgroepen of carboxylzuurgroepen voor uitwisseling. Beide soorten harsen kunnen worden gebruikt om natriumcarbonaat uit bijtende oplossingen te extraheren, wat leidt tot een afname van zowel totaal natriumhydroxide (TC) als totaal alkali (TA). Bovendien kunnen kationenwisselaarharsen natriumionen neutraliseren die aanwezig zijn in gebruikte Bayer-vloeistof, wat leidt tot een toename in oververzadiging ten opzichte van de oplosbaarheid van aluminiumoxide.<\/p>\n
Bij verschillende carbonatatiecondities werd waargenomen dat de aanwezigheid van zuurstof een gunstig effect had op de neerslagsnelheden. Meer specifiek nam de temperatuur waarbij de neerslag begon aanzienlijk toe, terwijl XRD-analyse van het neerslag aantoonde dat het dawsoniet bevatte, zoals voorspeld door thermodynamische berekeningen.<\/p>\n
Neerslaan van aluminiumoxide is een van de meest kritieke en moeilijke stadia in de productie van aluminium uit bauxietontsluiting. Neerslag moet plaatsvinden om aluminiumhydroxide te produceren voor gebruik in de gloeiovens van aluminiumsmelter\u0133en; daarom moet filter- en scheidingsapparatuur in verwerkingsfabrieken onder extreem strenge omstandigheden werken.<\/p>\n
Filtratie- en afscheiderapparatuur in aluminiumoxidefabrieken moet robuust, duurzaam, betrouwbaar en duurzaam zijn voor een goede werking onder zware omstandigheden, zoals hoge temperaturen en druk, terwijl het zeer abrasieve bauxietresidu dat andere apparatuur zoals pompen, mixers en roerders kan beschadigen, moet worden verwijderd. Daarom is een aantal van de beste filtratie- en separatieapparatuur ter wereld in dergelijke installaties te vinden.<\/p>\n
Branden is de laatste synthetische stap in het proces en heeft meerdere invloeden op de morfologie, fasesamenstelling en chemische samenstelling van aluminiumoxide. De temperatuur en de duur van de reactie hebben meestal de grootste invloed; de temperatuur moet worden ingesteld afhankelijk van de gewenste morfologie\/samenstellingsdoelen en de productie of andere toepassingen van dit aluminiumoxidemateriaal; de tijd die nodig is om dit resultaat te bereiken bepaalt de duur.<\/p>\n
De meest gebruikte calcinatiemethode bestaat uit het uitlogen van kaolienklei met zoutzuur voordat aluminiumchloridehexahydraatkristallen met zoutzuur worden neergeslagen en vervolgens bij hoge temperatuur met lucht worden gecalcineerd om aluminiumoxide te produceren. Deze aanpak heeft veel voordelen ten opzichte van processen waarbij zwavelzuur of salpeterzuur wordt gebruikt, omdat zoutzuur eenvoudiger te regenereren is dan de alternatieven.<\/p>\n
Eerdere calcinatieprocessen verbruikten veel energie om hexahydraatkristallen boven 500-1.100gC te brengen voor de productie van aluminiumoxide, maar een groot deel van deze energie werd verbruikt tijdens de stadia bij lage temperatuur voor het extraheren van gecombineerd water en het verhogen van tussenliggende kristalvormen van de hexahydraatkristalvorm. Bovendien verbruikte elke fase slechts een deel van de totale beschikbare energie.<\/p>\n
Er is een innovatief calcinatieproces ontwikkeld dat het energieverbruik in zowel de hoge temperatuur- als de koelfase van het calcineren aanzienl\u0133k verlaagt, waardoor de totale energiebehoefte voor de productie van aluminiumoxide aanzienl\u0133k daalt. Het hart van het proces wordt gevormd door een warmtewisselsysteem dat hexahydraat stapsgewijs verwarmt via meerdere warmtewisselfasen tot steeds hogere temperaturen die de gloeitemperatuur benaderen, voordat het naar een calciner wordt gevoerd voor de uiteindelijke omzetting in aluminiumoxide. Hexahydraat wordt verder gekoeld via verschillende warmtewisselingsfasen, waarb\u0133 voelbare warmte wordt overgedragen van de koelfasen naar de verwarmingsfasen op slechts iets hogere temperaturen dan die waarb\u0133 de warmte in die specifieke fase wordt verbruikt.<\/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\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=90"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":91,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/90\/revisions\/91"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=90"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=90"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/aluminaceramics.net\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=90"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}