Презентация по химии по теме "Производство алюминия"

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

  Электронное приложение к уроку:
  «Производство алюминия.»
  

• 

  2 слайд

  Алюминий(Al)
  

• 

  3 слайд

  
  АЛЮМИНИЙ, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, относительная атомная масса 26,98. В природе представлен лишь одним стабильным нуклидом 27Al. Искусственно получен ряд радиоактивных изотопов алюминия, наиболее долгоживущий – 26Al имеет период полураспада 720 тысяч лет. В земной коре алюминия очень много: 8,6% по массе. Он занимает первое место среди всех металлов и третье среди других элементов (после кислорода и кремния). Алюминия вдвое больше, чем железа, и в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома, олова и свинца вместе взятых! Как писал более 100 лет назад в своем классическом учебнике Основы химии Д.И.Менделеев, из всех металлов «алюминий есть самый распространенный в природе; достаточно указать на то, что он входит в состав глины, чтоб ясно было всеобщее распространение алюминия в коре земной. Алюминий, или металл квасцов (alumen), потому и называется иначе глинием, что находится в глине».
  

• 

  4 слайд

  
  Свойства Алюминия
  
  
  Алюминий - серебристо-белый легкий металл; кристаллическая решетка кубическая гранецентрированная (а = 0,40403 нм, z = 4, пространств. группа Fт3т). Т. пл. 660 °С, т. кип. ок. 2452°С; плотн. А. 99,996%-ной чистоты 2,6989 (20°С) и 2,289 (1000°С) г/см3; Сp° 24,35 Дж/(моль*К);Н0пл10,9 кДж/моль,Н0исп 302,13 кДж/моль; S0298 28 Дж/(моль*К); давление пара (Па) 0,266 (660°С), 13,3 (1123°С), 133 (1279°С); температурный коэфициент линейного расширения 24,58*10 -6 К-1 (20-200°С); теплопроводность 1,24*10-3 Вт/(м*К); 0,0265 мкОм*м; для А. 99,85%-ной чистоты (Н*с/м2) 2*10-3 (800°С), 1,5*10-3 (900°С), 1,3*10-3 (1000°С);(на границе с Аг) 0,86 Н/м (700-750 °С). А. слабо парамагнитен. Стандартный электродный потенциал А13+/А1° -1,663В в кислой среде и -2,35 В в щелочной. Модуль упругости 7*103МПа; для отожженного металла твердость по Бринеллю 170 МПа, для холоднокатаного 270 МПа, соотв. 50 и 115 МПа, относит. удлинение 49 и 5,5%. При охлаждении ниже 120 К прочностные св-ва А. в отличие от большинства металлов возрастают, а пластические не изменяются.
  На воздухе А. покрывается тонкой прочной беспористой пленкой А12О3, защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокую коррозионную стойкость. По этой же причине А. не реагирует с конц. HNO3. Техн. А. легко взаимод. с разбавленными соляной к-той H2SO4 и HNO3, образуя соли. А. легко реагирует со щелочами, давая алюминаты.
  
  

• 

  5 слайд

  Природные соединения Алюминия
  Бокситы
  Корунды
  Сапфиры
  Рубины
  

• 

  6 слайд

  
  
  
  
  АЛЮМИНИЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. В 1854 А.Девиль изобрел первый практический способ промышленного производства алюминия. Рост производства был особенно быстрым во время и после Второй мировой войны. Производство первичного алюминия (без учета производства Советского Союза) составляло только 620 тыс. т в 1939, но возросло до1,9 млн. т в 1943. К 1956 во всем мире производилось 3,4 млн. т первичного алюминия; в 1965 мировое производство алюминия составило 5,4 млн. т, в 1980 – 16,1 млн. т, в 1990 – 18 млн. т.
  Производство алюминия включает три основные стадии: добыча и обогащение руды; получение из руды чистой окиси алюминия (глинозема); восстановление алюминия из окиси путем электролиза.
  
  

• 

  7 слайд

  Основная алюминиевая руда – бокситы – добывается главным образом в карьерах; крупнейшими производителями бокситов являются Австралия, Гвинея, Ямайка и Бразилия. Обычно слой руды взрывается для образования рабочей площадки на глубине до 20 м, а потом выбирается. Куски руды дробятся и сортируются с помощью грохотов и классификаторов. Дробленая руда далее обогащается, а пустая порода (хвосты) выбрасывается. На этой стадии процесса экономически выгодно использовать методы промывки и грохочения, использующие разность плотностей руды и пустой породы для отделения их друг от друга. Менее плотная пустая порода уносится промывочной водой, а концентрат оседает на дно обогатительной установки.
  

• 

  8 слайд

  Получение чистой окиси алюминия
  
  
  Процесс получения чистой окиси алюминия включает нагревание боксита с едким натром, фильтрование, осаждение гидроокиси алюминия и ее прокаливание для выделения чистого глинозема. На практике руда смешивается с нужным количеством горячего едкого натра в автоклаве из низкоуглеродистой стали, и смесь прокачивается через ряд стальных сосудов с паровой рубашкой. В сосудах поддерживается давление пара 1,4–3,5 МПа в течение времени от 40 мин до нескольких часов, пока не завершится переход окиси алюминия из боксита в раствор алюмината натрия в перегретой жидкости. После охлаждения твердый осадок отделяется от жидкости. Жидкость фильтруется; в результате получается пересыщенный чистый раствор алюмината. Этот раствор метастабилен: алюминат-ион разлагается с образованием гидроокиси алюминия. Добавление в раствор кристаллической гидроокиси алюминия, остающейся от предыдущего цикла, ускоряет разложение. Сухие кристаллы гидроокиси алюминия затем прокаливаются для отделения воды. Получающийся безводный глинозем пригоден для использования в процессе Холла – Эру. По экономическим соображениям в промышленности эти процессы стремятся делать по возможности непрерывными.
  

• 

  9 слайд

  Схема получения чистой окиси алюминия
  

• 

  10 слайд

  Получение чистого Алюминия
  Заключительная стадия производства алюминия включает его электролитическое восстановление из чистой окиси алюминия, полученной в процессе Байера. Этот способ извлечения алюминия основывается на том (открытом Холлом и Эру) факте, что когда глинозем растворяется в расплавленном криолите, при электролизе раствора выделяется алюминий. Типичный электролизер Холла – Эру представляет собой ванну с расплавленным криолитом 3NaF Ч AlF3 (Na3AlF6) – двойным фторидом натрия и алюминия, в котором растворено 3–5% глинозема, – плавающим на подушке из расплавленного алюминия. Стальные шины, проходящие через подину из углеродистых плит, используются для подачи напряжения на катод, а подвешенные угольные бруски, погруженные в расплавленный криолит, служат анодами. Рабочая температура процесса близка к 950° С, что значительно выше температуры плавления алюминия. Температура в электролизной ванне регулируется изменением зазора между анодами и катодным металлоприемником, на который осаждается расплавленный алюминий. Для поддержания оптимальной температуры и концентрации глинозема в современных электролизерах применяются сложные системы управления. На производство алюминия расходуется очень много электроэнергии, поэтому энергетический КПД процесса – главная проблема в алюминиевой промышленности. Электродные реакции представляют собой восстановление алюминия из его окиси и окисление углерода до его окиси и двуокиси на анодах. Одна печь дает до 2,2 т алюминия в сутки. Металл сливается раз в сутки (или реже), потом флюсуется и дегазируется в отражательной копильной печи и разливается по формам.
  

• 

  11 слайд

  Схема получения чистого Алюминия способом Холла – Эру и способом Фульда - Гинзберга
  

• 

  12 слайд

  Выплавка Алюминия
  

• 

  13 слайд

  Продукция из Алюминия
  “От ложки до самолёта”
  

• 

  14 слайд

  РУСАЛ
  РУСАЛ - Объединенная компания, крупнейший в мире производитель алюминия и глинозема, создана в марте 2007 года в результате объединения Компании РУСАЛ, занимавшей третье место в мире по производству алюминия, Группы СУАЛ, входившей в десятку крупнейших мировых производителей алюминия, и глиноземных активов швейцарской компании Glencore. В состав компании входят предприятия по добыче бокситов и нефелиновой руды, производству глинозема, алюминия и сплавов, фольги и упаковочных материалов на ее основе, а также энергоактивы. На пяти континентах в 19 странах мира на предприятиях компании работают 100 тысяч человек.
  Нашей главной целью является обеспечение устойчивого развития компании как глобальной корпорации, лидера мировой алюминиевой отрасли. Активно развивая наш научно-технический потенциал и инвестируя в создание новых экологически совершенных и энергосберегающих технологий, мы продолжаем наращивать объемы производства за счет реализации проектов по модернизации существующих предприятий и строительству новых заводов, отвечающих самым высоким международным стандартам в области экологии, охраны труда и промышленной безопасности.
  Мы намерены создать международную диверсифицированную энергометаллургическую корпорацию, которая, используя доступ к энергоресурсам, мощную научно-исследовательскую базу и профессионализм сотрудников, сможет обеспечить лидерство созданной компании по целому ряду новых направлений по добыче сырья и производству металлов.
  Мы считаем, что быть лидером не только почетно, но и очень ответственно. Лидеры задают тон, определяют динамику развития целых отраслей и стран, создают ценности и изменяют историю. На них равняются. Мы уверены, что настоящий лидер – это компания, у которой есть миссия. Мы видим свою миссию в том, чтобы развитие нашего бизнеса способствовало социально-экономическому процветанию регионов и стран нашего присутствия. Мы стремимся стать компанией, которой гордятся сотрудники, их дети, население стран и регионов, где расположены предприятия Объединенной компании. Уверены, что таких стран и регионов в скором времени станет еще больше.
  

• 

  15 слайд

• 

  16 слайд

• 

  17 слайд

  Мировые цены на Алюминий(Тыс. $ за тонну)
  

• 

  18 слайд

  
  
  Россия является одним из крупнейших экспортёров Алюминия
  
  Российский завод РУСАЛ крупнейший в мире
  

• 

  19 слайд

  СААЗ
  

• 

  20 слайд

  На Саянском алюминиевом заводе производство алюминия осуществляется электролизом криолито-глиноземного расплава в мощных электролизерах на силу тока 175, 190, 255 кА с предварительно обожженными анодами.
  

• 

  21 слайд

  Саяно – шушенская ГЭС.
  

• 

  22 слайд

• 

  23 слайд

• 

  24 слайд

• 

  25 слайд

• 

  26 слайд

• 

  27 слайд

• 

  28 слайд

• 

  29 слайд

• 

  30 слайд

  На площади завода был построен цех производства электродов. Сырье, кокс, пек поступают из-за рубежа. Аноды обжигают в 72-камерных печах с применением топлива – мазута. Готовые аноды отправляют в электролизный цех.
  

• 

  31 слайд

  Инвестиционные проекты:
  Ввод 3-й линии анодно-монтажного отделения (АМО) в производстве электродов;
  Модернизация систем автоматизации смесильно-прессового отделения (СПО);
  Создание и подключение новых рабочих мест алюминиевого производства электродов, литейного производства, испытательно-аналитического центра, энергоцеха, и локальных вычислительных сетей к общезаводской сети.
  Внедрение дифрактометрической системы на базе дифрактомера. Филлипс для автоматического определения криолитового отношения в электролите.
  Модернизация системы управления Setaram 2 печи обжига анодов;
  Установка на третьей
  технологической линии
  производства электродов
  весовых дозаторов
  фирма Hasler.
  

• 

  32 слайд

  С 2003 года на заводе действует программа повышения силы тока за год, этот показатель увеличен более чем на 13 кА относительно бизнес-плана. Это позволило получить более 12 тыс. тонн дополнительного металла. Было установлено 15 новых электролизеров, что обеспечило прирост металла более чем на 5,5 тыс. тонн. В 2004 году введено в строй 8 электролизеров – дополнительно.
  Запущен в эксплуатацию самый мощный российский электролизер на 300 кА.
  В электролизном производстве внедрена газопламенная установка, с помощью которой повышается срок службы электролизеров.
  

• 

  33 слайд

  СААЗ – лидер среди заводов России по выпуску алюминиевых сплавов. На предприятии внедряются самые современные мировые технологии получения первичного алюминия, основанные на применении предварительно обожженных анодов, автоматизированных систем управления технологическим процессом и использование электролизеров большой мощности.
  СААЗ является третьим из алюминиевых заводов России по объему выпуска продукции и первым по качеству продукции, уровню технологии, как надежный партнер имеет высокий авторитет в РФ и за рубежом. За высокое качество продукции Саянский алиминиевый завод присуждены:
  Международная бриллиантовая звезда за качество
  Международная премия за торговый престиж
  Международная премия за качество продукции.
  

• 

  34 слайд

  Расчетные задачи по теме «Электролиз»
  

• 

  35 слайд

  На СААЗе алюминий получают из глинозема, который поставляет Индия (Гвинея). Договор заключен на 25 лет – это сырье качественнее и дешевле глинозема Николаевского и Ачинского. Рассчитать какую массу алюминия можно получить из такого глинозема, составной частью которого является оксид алюминия, массой 300 тонн, соедржащего 20 % примесей, если практический выход алюминия составляет 80 %.
  Задача 1.
  

• 

  36 слайд

  Задача 2.
  Николаевский глинозем используют для получения алюминия электролизом в расплаве. Выделившийся на аноде кислород окисляет графитовый анод, образуя углекислый газ. Какая масса алюминия было получена, если в результате реакции на аноде собран газ объемом 67,2 л (н. у.)