Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
50
4.Właściwościmetalilekkichiichstopów
Dziękiulepszeniumetodycenaaluminiumwlatach1855–1890obniżyłasię(wprze-
liczeniu)z1200do13euro/kg.Ulepszenietowpostacielektrolizysolistopionychzapro-
ponowałjużSainte-ClaireDevillewwydanejw1859r.książcenDel’Aluminium”.Wyna-
lazcamielektrolizysolistopionychbyli–jednocześnieiniezależnieodsiebie–francuski
inżynier,PaulLouisToussaintHéroult(1863–1914)iamerykańskichemik,CharlesMartin
Hall(1863–1914).Wtejmetodzie(zwanejrównieżmetodąHalla–Héroulta)tlenekglinu
(Al
2O
3)zostajerozpuszczonywstopionychsolach(główniekriolicie)ipoddanyrozkłado-
wizapomocąprąduelektrycznego,dziękiczemumożnauzyskiwaćaluminium.Dopie-
rometodaHalla–Héroulta,znaczniemniejkosztownaodsposobuSainte-ClaireDeville’a,
umożliwiławwielkiejskalitechnicznezastosowaniealuminium.Zapewniłatowynalezio-
nadwadzieścialatwcześniejprzezWerneravonSiemensaprądnicaprądustałego,która
oferowałaprądelektrycznywdużejskali,jakteżopracowanyprzezaustriackiegochemika,
KarlaJosephaBayera(1847–1904),proceswytwarzaniatlenkuglinu(nazwanyodniego
metodąBayera).Tlenekglinupozyskujesięzboksytu,wktórymjegozawartośćwahasię
od30do70%[11.
Procestechnologicznyotrzymywaniaaluminiumzrudyboksytujestbardzoenergo-
chłonny
.Rozdrobnioneminerały
,zawierająceglinwrudzieboksytu(wformiegibbsytu–hy-
drargilitu–Al(OH)
3,bemitulubdiasporu–AlOOH),sąpoddawaneselektywnejekstrakcji–
odnierozpuszczalnychskładnikówwystępującychwrudzie(np.tlenkówkrzemuczyżelaza)
przezrozpuszczanieichwroztworzewodorotlenkusodu(NaOH).Rozpuszczaniezachodzi
wautoklawiewpodwyższonejtemperaturze(2300C)iciśnieniu(1,3–2,4MPa):
Al(OH)
3+NaOH→NaAlO
2+2H
2O
Powstającyroztwórglinianusodujestwprocesieodwrotnymchłodzonywodąizaszcze-
pianykryształkamiAl(OH)
3wcelukrystalizacji:
NaAlO
2+2H
2O→NaOH+Al(OH)
3
Otrzymywanekryształywodorotlenkuglinusąklasyfikowane(zbytmałekryształy
zwracanesądokrystalizacjiisłużąjakozarodkikrystalizacji),płukaneipoddawanekalcyno-
waniuwpiecachobrotowychwtemperaturze1200ºC:
2Al(OH)
3→Al
2O
3+3H
2O
Powstającawodajestusuwanawtrakcieprocesuogrzewania.
WprocesieBayerapowstajeproduktozawartości98,2–98,5%Al
2O
3,stanowiącysub-
stratwprocesieHalla–Héroultaprodukcjialuminium.Jestonowytwarzaneprzezreduk-
cjęelektrolitycznąAl
2O
3rozpuszczonegowstopionymkriolicie(Na
3AlF
6)wtemperaturze
~950ºC.Elektrolizeryzawierająkatodęwęglową,izolowanąwewnątrzpancerzastalowego,
orazanodęwęglową,zawieszonąnaprzewodzącejelektryczniebelceanodowej(rys.4.1).
WcelupodtrzymaniazawartościAl
2O
3napoziomie8–10%wroztopionejkąpieli,dowanny
dodawanyjestAl
2O
3,adlaobniżeniatemperaturytopnieniaelektrolitumałeilościfluorków
(AlF
3,MgF
2).Ciekłealuminiumosadzasięnakatodziewdolnejczęściwanny
,atlenłączysię
zanodąwęglową,tworzącdwutlenekwęgla.Ztegowzględuanodywęglowepodczasprocesu
zużywająsiębezprzerwy
.ZawartośćAlpoelektroliziewynosi≥99,7%[21.
