Alumíniumgyártás

1. Mi a fémkohászat feladata?
Nyersanyagokból olyan anyagot állítsanak elő, amit más iparágak tovább tudnak majd hasznosítani.

2. Miből állítják elő az alumíniumot?
a) Mi a kiindulási anyag összetétele?
A bauxit főbb összetevői: Al2O3, Fe2O3, SiO2, TiO2, H2O
b) Milyen szakaszai, fázisai vannak az alumíniumgyártásnak?
Az alumínium a földkéreg legelterjedtebb fémes eleme, de gazdaságos előállítására csak a bauxit alkalmas! Az alumíniumgyártás során a bauxit alumínium-oxid tartalmát kell eltávolítani, hogy tiszta timföldet (Al2O3) nyerjenek. A timföldből elektromos árammal történő redukció során nyerik a tiszta fémet. A timföldgyártás több részfolyamatból áll. Kémiailag a legfontosabbak:

3. Ismertesd a Boyer-féle eljárás lépéseit!
1. A feltárás során a timföld alumínium-oxid tartalmát nátrium-hidroxiddal kioldják:
Al2O3 + 2 NaOH + 3 H2O ® 2 Na [Al(OH)4]
nátrium-tetrahidroxo-aluminát
2.A feltárással nyert – az iszaptól elválasztott – oldatot hígítás után kristályos alumínium-hidroxiddal “beoltják” , s ekkor pelyhes csapadék alakjában timföldhidrát, azaz alumínium-hidroxid [Al(OH)3] válik ki:
Na[Al(OH)4] ® Al(OH)3 + NaOH.
3.A timföldhidrátot hevítve nyerik a tiszta timföldet, az alumínium-oxidot (Al2O3):
2 Al(OH)3 ® Al2O3 + 3 H2O.
A szilárd timföldet az elektrolízishez folyadékká kell alakítani: meg kell olvasztani, vagy fel kell oldani. Mivel a timföld olvadáspontja igen magas ( 2000°C körüli), azért megolvasztott kriolitban ( Na3AlF6) oldják fel. Az így nyert elegy olvadáspontja csak 1000°C körül van.
Az elektrolízishez szén ( grafit ) anódot alkalmaznak. Az elektromos áramot vasrudak segítségével vezetik be az elektrizáló kád grafitbélésébe.
Az elektrolízis folyamata:
Al2O3 ® 2 Al3+ + 3 O2-
Katód (-): Anód(+):
2 Al3+ + 6 e- = 2 Al 3 O2- = O2 + 6 e-.
A cseppfolyós alumínium az elektrolizálókád alján gyűlik össze, ahonnan meghatározott időközönként lecsapolják. Az anódon kiváló oxigén reakcióba lép a szénnel, CO és CO2 képződik, az anód állandóan fogy ezért mindig pótolni kell.
A bauxit többi alkotórésze lúgban nem oldódik fel, az ún. vörösiszapban marad. (A vörösiszap értékes anyag, különösen a magas titántartalma miatt)
Az elektrolízis folyamata:
Al2O3 ® 2 Al3+ + 3 O2-
Katód (-): Anód(+):
2 Al3+ + 6 e- = 2 Al 3 O2- = O2 + 6 e-.

4. Milyen energiaproblémát jelent az alumíniumgyártás, hogyan oldja meg hazai alumíniumiparunk ezt a kérdést?

Az alumíniumgyártás sok energiát igénylő folyamat, egyrészt az elektrolízis miatt, másrészt az olvadék magas hőmérsékleten (Kb. 1000°C-on) tartása miatt. Az itthon termelt timföldet kiviszik a Szovjetunióba és ott elektrolizálják, majd a keletkezett alumíniumot visszavásárolják.

5. Milyen felhasználási területeit ismerjük az alumíniumnak?
Az alumínium felhasználása széleskörű: a vas után a legfontosabb ipari fém. Például: gépgyártás, gépjárműgyártás, repülőgépek gyártása, élelmiszeripar, alufólia, elektromos vezetékek.

 Facebook Megosztás | 


Hasonló Érettségi Tételek: