ذوب آلومینیوم: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
بدون خلاصۀ ویرایش |
|||
خط ۱:
[[پرونده:Point-henry-smelter-australia.jpg|بندانگشتی|450x450پیکسل|
'''استخراج آلومینیوم '''به فرایند تولید [[آلومینیوم]] از اکسید آن، [[آلومینا]] اطلاق می‌شود که به‌طور کلی توسط فرایند هال-هرولت
این فرایند یک فرایند الکترولیز است و بسیار
== طرح کلی یک واحد استخراج
فرایند الکترولیز هال_هرولت، یک روش عمومی برای تولید آلومینیوم اولیه است. یک سلول الکترولیز از پوسته ای فولادی با مجموعه ای از پوشش‌های
یک واحد ذوب
== اصول و قواعد ==
خط ۲۰:
واکنش Boudouard نیز می‌تواند به عنوان یک واکنش جانبی در این فرایند رخ دهد:
:CO<sub>2</sub> + C → 2CO: [[
CO2 با ذرات کربن و همچنین آند واکنش داده و مونوکسید کربن ایجاد می‌کند. تشکیل CO باعث مصرف دو برابری کربن نسبت به تشکیل CO2 می‌شود. با افزایش چگالی جریان تا 1 A/cm2، نسبت تولید CO2 افزایش می‌یابد و مصرف کربن کاهش می‌یابد.<ref>{{cite journal|last1=Kuang|first1=Z.|last2=Thonstad|first2=J.|last3=Rolseth|first3=S.|last4=Sørlie|first4=M.|title=Effect of baking temperature and anode current density on anode carbon consumption|journal=Metallurgical and Materials Transactions B|date=April 1996|volume=27|issue=2|pages=177–183|doi=10.1007/BF02915043}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Farr-Wharton|first1=R.|last2=Welch|first2=B.J.|last3=Hannah|first3=R.C.|last4=Dorin|first4=R.|last5=Gardner|first5=H.J.|title=Chemical and electrochemical oxidation of heterogeneous carbon anodes|journal=Electrochimica Acta|date=February 1980|volume=25|issue=2|pages=217–221|doi=10.1016/0013-4686(80)80046-6}}</ref>
== اجزاء سلول‌ها ==
'''الکترولیت:''' الکترولیت یک حمام مذاب از کریولیت
'''کاتد: '''کاتدهای کربنی اساساً از آنتراسیت (به انگلیسی: anthracite)، گرافیت و کک نفتی ساخته می‌شوند که قبل از استفاده به عنوان کاتد، فشرده شده و در دمای حدود ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد داخل کوره پخته و کلسینه می‌شوند. مصالح کاتدها با قطران زغال سنگ مخلوط شده سپس پرس می‌گردند و پخته می‌شوند. کاتد کربنی باید دارای استحکام کافی، هدایت الکتریکی خوب و مقاومت بالا در برابر سایش و نفوذ سدیم باشد. کاتدهای آنتراسیت دارای مقاومت بیشتر در برابر سایش و خزش کمتری<ref>{{cite journal|title=Future materials requirements for the high-energy-intensity production of aluminum|last1=Welch|first1=B. J.|last2=Hyland|first2=M. M.|date=February 2001|journal=JOM|issue=2|doi=10.1007/s11837-001-0114-8|volume=53|pages=13–18|bibcode=2001JOM....53b..13W|last3=James|first3=B. J.}}</ref> نسبت به کاتدهای گرافیتی و کک نفتی گرافیتی شده می‌باشد. در عوض، کاتدهای متراکم با نسبت‌های گرافیت بیشتر، هدایت الکتریکی بالاتر، مصرف انرژی پایین‌تر، و
'''آند: '''آندهای کربنی وضعیت خاصی در ذوب آلومینیوم دارند و بسته به نوع آند، ذوب آلومینیوم به دو تکنولوژی متفاوت تقسیم می‌شود. یعنی آندهای " Soderberg " و آندهای " prebaked ". آندها از کک نفتی مخلوط شده با قطران زغال سنگ ساخته شده سپس فرم دهی می‌شوند در دمای بالا پخت می‌شوند. کیفیت آند بر جنبه‌های تکنولوژیکی، اقتصادی و زیست‌محیطی تولید آلومینیوم تأثیر می‌گذارد. راندمان انرژی فرایند مستقیماً با ماهیت مواد آند و همچنین تخلخل آندها پخته شده ارتباط دارد. در حدود ۱۰٪ از قدرت سلول برای غلبه بر مقاومت الکتریکی آندها پیش پخت شده(۵۰–۶۰ μΩm).[5] مورد استفاده قرار می‌گیرد. مصرف کربن بیش از مقدار تئوری، به دلیل راندمان جریان پایین و مصرف غیر الکترولیتی می‌باشد. کیفیت غیرهمگن آندها با توجه به تنوع مواد اولیه و پارامترهای تولید بر روی کارایی و پایداری سلول‌ها مؤثر می‌باشد.
آندهای Prebaked به انواع گرافیتی و کک تقسیم می‌شوند. برای تولید آندهای گرافیتی، [[آنتراسیت]] و [[کک نفتی]] کلسینه شده و طبقه‌بندی می‌شوند. سپس آن‌ها را با قطران زغال سنگ مخلوط می‌کنند و فشرده می‌سازند. آنودهای فشرده شده سپس در دمای ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد پخته شده و گرافیتی می‌شود. آندهای «کک» از کک نفتی کلسینه شده، بوته‌ها و اندهای بازیافت شده و قطران زغال سنگ ساخته می‌شوند. آندها با مخلوط کردن مواد فوق در زمینه قطران زغال سنگ تولید می‌شوند تا خمیر باقوامی تشکیل دهند. این مواد اغلب با ارتعاش فشرده می‌گردند اما در برخی از کارخانجات پرس می‌شوند. این آندها نیز سپس در مدت ۳۰۰–۴۰۰ ساعت در دمای ۱۱۰۰–۱۲۰۰ درجه سانتیگراد، بدون گرافیتی سازی، زینتر می‌گردند. دمای بالاتر پخت باعث افزایش خواص مکانیکی و هدایت حرارتی می‌شود و واکنش پذیری هوا و CO2 را کاهش می‌دهد.<ref>W. K. Fischer, et al. , "Baking parameters and the resulting anode quality," in TMS Annual Meeting, Denver, CO, USA, 1993, pp. 683–689</ref> مقاومت الکتریکی ویژه آندهای کک از گرافیتی‌ها بالاتر است، اما آن‌ها دارای مقاومت فشاری بالاتر و تخلخل پایین‌تر هستند.<ref>M. M. Gasik and M. L. Gasik, "Smelting of aluminum," in Handbook of Aluminum: Volume 2: Alloy production and materials manufacturing. vol. 2, G. E. Totten and D. S. MacKenzie, Eds. , ed: Marcel Dekker, 2003, pp. 47–79</ref>
الکترودهای Soderberg (پخت در محل)، که برای اولین بار در سال ۱۹۲۳ در نروژ مورد استفاده قرار گرفت، شامل یک پوسته فولادی و یک توده کربن دار است که توسط گرمای متصاعد شد از سلول الکترولیزی پخته می‌شود. مواد
== جستارهای وابسته ==
* [[تانتال]]
{{انبار-رده}}
| |||