BÀI TẬP LỚN Trình bày về quá trình điện phân sản xuất nhôm và thiết bị

Tổng quan về nhôm. 2. Ứng dụng của nhôm. 3. Nguyên liệu sản xuất nhôm. 4. Sản xuất nhôm. 5. Phương hướng công nghiệp sản xuất nhôm.1. Tổng quan về nhôm - Nhôm (Al) là kim loại nhẹ 3 - Khối lượng riêng là 2,7 g/cm , tonc =659oC, tos=2500oC - Nhôm có độ dẫn nhiệt và có độ dẫn điện cao - Trong môi trường oxy hóa và không khí trên bề mặt nhôm tạo màng oxyt giúp cho nhôm khỏi bị rỉ. - Al bền với axit nitric và axit hữu cơ. Khi nấu chảy Al với các...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÀI TẬP LỚN Trình bày về quá trình điện phân sản xuất nhôm và thiết bị TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC Bộ môn: Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa học - Thực phẩm BÀI TẬP LỚNTrình bày về quá trình điện phân sản xuất nhôm và thiết bị GVHD: TS. NGUYỄN THỊ DIỆU VÂN SVTH: NGUYỄN THÀNH CHUNG 20109705 TẠ BÁ TRƯỜNG 20109738 NỘI DUNG CHÍNH1. Tổng quan về nhôm.2. Ứng dụng của nhôm.3. Nguyên liệu sản xuất nhôm.4. Sản xuất nhôm.5. Phương hướng công nghiệp sản xuất nhôm 1. Tổng quan về nhôm- Nhôm (Al) là kim loại nhẹ- Khối lượng riêng là 2,7 g/cm , 3 tonc =659oC, tos=2500oC- Nhôm có độ dẫn nhiệt và có độ dẫn điện cao- Trong môi trường oxy hóa và không khí trên bề mặt nhôm tạo màng oxyt giúp cho nhôm khỏi bị rỉ.- Al bền với axit nitric và axit hữu cơ. Khi nấu chảy Al với các kim loại khác sẽ làm tăng độ bền cơ học, tăng chất lượng đúc.- Phổ biến nhất là hợp kim của nhôm với Cu, Mn, Mg gọi là đura.2. Ứng dụng của nhôm. 3. Nguyên liệu sản xuất nhôm. - Nguyên liệu chính là oxit nhôm Al2O3. Oxit nhôm nhận từ các khoáng khác nhau:Tên khoáng vật CTHH %Corundum Al2O3 Al100 2O3Diaspo,bơmit Al2O3. H2O (AlOOH) 85Spinel Al2O3. MgO 71Caolinit Al2O3. 2SiO2.2H2O 39,5Alunit K2SO4.Al2(SO4)3.4Al(OH) 37- Nguyên liệu chính là boxit có chứa Al(OH)3 hoặc là AlOOH cùng với các tạp chất oxit sắt, oxit silic,...- Sản xuất oxit nhôm phức tạp. Trong đó gồm các chuyển hóa hóa học kèm theo các quá trình lý học như nghiền mịn nguyên liệu, đun nóng và làm lạnh, để lắng kết tủa, lọc,...- Tóm lại bản chất của quá trình sản xuất nhôm là tách hydroxit nhôm khỏi các khoáng khác.- Hydroxit nhôm khi tác dụng với xôđa(nung) hay với NaOH( hòa tách) thì sẽ chuyển thành aluminatnatri NaAlO2. Sau đó NaAlO2 hòa tan trong nước và sẽ tách được các oxit sắt không hòa tan trong điều kiện này.- Nhưng SiO2 cũng hòa tan phần nào ở dạng Na2SiO2. Có thể kết tủa nó từ dung dịch theo dạng CaO.Al2O3.2SiO2 hoặc Na2O.Al2O3. 2SiO2 rồi lọc bỏ.- Từ dung dịch sạch aluminat người ta dùng nhiều cách khác nhau như tiến hành cacbon hóa- sủi bọt dioxit cacbon qua dung dịch aluminat, khi đó CO2 sẽ liên kết với ion Na+ ở dạng xôđa- Hydroxit nhôm sau khi tách khỏi dung dịch đem nung, nhận được sản phẩm chứa đến 99% Al2O3.- Năng suất oxit nhôm thành sản phẩm không quá 60%. 4. Sản xuất nhôm- Sản xuất nhôm được tiến hành từ oxit nhôm hòa tan trong criolit Na3AlF6: + Nó hòa tan đủ tốt Al2O3, + Không chứa những ion dương điện hơn nhôm, + Dẫn điện tốt, đồng thời tăng sự tỏa nhiệt cần thiết để nóng chảy. + Tạo thành với oxit nhôm hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thất hơn nhiệt độ nóng chảy của oxit nhôm nguyên chất( 2052 oC).- Trên thực tế điện phân được tiến hành trong dung dịch điện ly có chứa 10%Al2O3 ở nhiệt độ 950-1000OC.- Quá trình điện phân được tiến hành với sự tách nhôm lỏng trên catot và cháy anot grafit do oxy hóa tách ra trên đóGiản đồ trạng thái hệ Al2O3-Na3AlF6Sơ đồ bể điện phân với anot tự cháy 5. Phương hướng phát triển công nghiệp sản xuất nhôm5.1. Trên thế giới.Tình hình sản xuất 8 tháng đầu năm 2008- Công nghệ sản xuất nhôm bằng bất kỳ phương pháp nào cũng tiêu tốn nhiều điện năng. Phụ thuộc vào vị trí đặt lò nhôm mà năng lượng điện chiếm khoảng 20-40% giá thành sản xuất.- Tiêu tốn năng lượng cho một vài ngành sản xuất hóa chất.Sản phẩm Tiêu tốn năng lượng kwh/ tấnNhôm 18000-20000Magie 17500-18000Cacbua canxi 80% 2700-3200Photpho 13000-20000Tổng hợp NH3 3000-3500Supe photphat 2-10 ...