Производство на алуминий чрез синтероване - алуминиева технология
Методът на синтероване се основава на превръщането на алуминиевия оксид от боксит във водоразтворим алуминат. Реактивът е сода, която е много по-евтина от алкалната, но по-малко активна. Следователно образуването на натриев алуминат изисква много по-висока температура, което е недостижимо във водни разтвори. Опростена схема за производство на алуминиев оксид чрез синтероване е показана на фигура 5.
Фигура 5 Опростена диаграма на производството на алуминиев оксид чрез метод на синтероване
Зарядът за процеса на синтероване се състои от боксит, сода, варовик или вар. След грубо натрошаване бокситите и варовикът се смилат в топкови мелници в циркулиращ разтвор на сода. Тук се добавя и прясна сода. От мелниците целулозата се изхвърля в резервоари с бъркалки, където съставът й се регулира и контролира. Зарядът се подава към пещта под формата на суспензия, съдържаща 40% влага. Поради изгарянето на гориво в горещата зона на пещта температурата се поддържа в диапазона 1200-1300 ° C.
При 900 ° C варовикът се разлага енергично от реакцията:
CaCO3 = CaO + CO2 (14)
Когато се нагрява до 1100 ° C, калциевият оксид взаимодейства със силициев диоксид, свързвайки го в силикат:
СаO + SiO2 = Ca2SiO4 (15)
Основната реакция на синтероване - образуването на натриев алуминат започва при около 700 ° C и завършва при температура от 1200 ° C:
Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2 (17)
В същото време содата реагира с железен оксид и силициев диоксид:
Na2CO3 + Fe2O3 = 2NaFeO2 + CO2 (18)
Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 (19)
Синтерирането на смес боксит-сода - вар се извършва в тръбни ротационни пещи (Фигура 6).
1-тръбна пещ; 2-пулпна пръскаща дюза; 3-охладител за охлаждане на тортата
Фигура 6 Бокситна пещ за мокро синтероване
Като гориво могат да се използват мазут, природен газ или въглищен прах. В зависимост от температурата на горещите димни газове и физикохимичните трансформации, протичащи в заряда, пещта може условно да бъде разделена на четири зони по дължината си.
Зоната за сушене и обезводняване е разположена в горната студена част на барабана на пещта. Тук температурата на димните газове е 200-700 ° C, а температурата на заряда е 20-300 ° C. Влагата се отстранява от партидата в тази зона.
Зоната на калциниране има температура на димните газове от 700 до 1250 ° C и температура на зареждане от 300-900 ° C. Налице е пълно разлагане на варовик.
Зоната на синтероване има най-високата температура на газа от порядъка на 1600-1650 ° C, а зарядът е 1200-1250 ° C. В тази зона процесът на синтероване на заряда е завършен и содата Na2CO3 е напълно разложена. Тази зона е в огъня на факела от изгаряне на гориво.
Последната зона, охлаждащата зона, е разположена в дъното на пещта. Тук температурата на газа е около 1500-1550 ° C, а зарядът е 1100 ° C.
От пещта агломерираният заряд навлиза в тръбния охладител, където се охлажда до 60-70оС от въздуха, който се движи към заряда, или от водата, напоявана отгоре. Зарядът, отнесен от газове под формата на прах, се улавя и връща на синтероване като рециклиран материал.
След охлаждане, спечената партида се подава към излужване.
Предварително смачканият сладкиш се излугва с гореща вода.
В процеса на излугване натриевият алуминат се разтваря добре в гореща вода по реакция:
Na2AlO4 + 4H2O = 2NaAl (OH) 4 (20)
Натриевият ферит във водна среда се подлага на хидролиза с отделяне на алкали:
2NaFeO2 + (n + 1) H2O = 2NaOH + Fe2O3 nH2O (21)
Излугването се извършва в тръбни излужители по проточния метод. (Фигура 7)
