Основы электролиза криолитоглиноземных расплавов. Электротермическое получение сплавов элемента. Свойства простого вещества: физические и химические. Бокситы как важнейшая руда, на которой базируется большая часть мировой алюминиевой промышленности.
Аннотация к работе
Алюминий (лат.Aluminium, от alumen - квасцы) - химический р-элемент III гр. главной подгруппы периодической системы химических элементов Д.И. По распространенности в природе занимает 3-е место среди элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земной коры). По электропроводности алюминий - на 4-м месте, уступая лишь серебру, меди и золоту, что при дешевизне алюминия имеет огромное практическое значение.Помимо степени окисления равная 0 (присуща всем металлам) Т.к. атом имеет 3 валентных электрона, то почти во всех соединениях степень окисления у алюминия равна 3: 1s22s22p63s23p13d0 Во внешнем электронном слое атома существуют свободные d-подуровни. Это делает ион сильным поляризатором, и, соответственно, химическая связь с поляризующимися атомами и ионами носит в значительной степени ковалентный характер.В природе Алюминий встречается в виде алюмосиликатов, бокситов, корундов и глинозема. Всего же известно более 250 минералов, в состав которых входит алюминий; большинство из них - алюмосиликаты, из которых и образована в основном земная кора. Еще недавно считалось, что алюминий как весьма активный металл не может встречаться в природе в свободном состоянии, однако в 1978 в породах Сибирской платформы был обнаружен самородный алюминий - в виде нитевидных кристаллов длиной всего 0,5 мм (при толщине нитей несколько микрометров). В настоящее время по объему производства алюминий занимает первое место среди цветных металлов, и производство его постоянно расширяется. Эрстедом, увенчавшаяся успехом.Для этого он использовал амальгированный калий в качестве восстановителя алюминия из оксида.Электролиз криолитоглиноземных расплавов является основным способом получения алюминия, хотя некоторое количество алюминиевых сплавов получается электротермическим способом: Схема производства алюминия из глинозема Электролит представляет собой расплав криолита с небольшим избытком фторида алюминия, в котором растворен глинозем. Первые используют тепло электролиза для обжига анодной массы, состоящей из смеси кокса-наполнителя и связующего - пека. Процесс, протекающий в электролизере, состоит в электролитическом разложении глинозема, растворенного в электролите. На жидком алюминиевом катоде выделяется алюминий, который периодически выливается с помощью вакуум-ковша и направляется в литейное отделение на разливку или миксер, где в зависимости от дальнейшего назначения металла готовятся сплавы с кремнием, магнием, марганцем, медью или проводится рафинирование.Получить чистый алюминий непосредственным восстановлением его оксида невозможно. Карботермические процессы требуют высоких температур (около 2000°С) для восстановления глинозема и при отсутствии сплавообразующих компонентов металл связывается с углеродом, давая карбид алюминия (А14С3). Известно, что карбид алюминия и алюминий растворимы друг в друге и образуют весьма тугоплавкие смеси. Кроме того, А14С3 растворяется в А12О3, поэтому врезультате восстановления оксида алюминия углеродом получаются смеси алюминия, карбида и оксида, имеющие высокие температуры плавления. В нашей стране впервые в мире разработан и осуществлен в промышленном масштабе с достаточно высокими технико-экономическими показателями способ получения силикоалюминия (алюминиево-кремниевых сплавов): Общая схема производства алюминиево-кремниевых сплавовИзвестно, что если нагреть смесь галогенида и загрязненного алюминия, то при понижении температуры выделяется чистый алюминий. Это открытие вызвало интерес к системам алюминий - галогенид алюминия. Было определено, что металлический алюминий реагирует с А1Х3 (где X - галоген) при высокой температуре, образуя субгалогенид алюминия: Поскольку субгалогенид алюминия является газообразным продуктом, равновесие смещается влево при понижении температуры. Этот процесс особенно привлекателен для выделения алюминия из сплавов, так как галогенид алюминия взаимодействует с алюминием и практически не взаимодействует с большинством других металлов.Алюминийсодержащее сырье после соответствующей подготовки хлорируют в кипящем слое в присутствии кокса и SICL4. Последний используется для подавления реакции хлорирования SIO2. В первом конденсаторе из ПГС выделяется около 75 % FECL3 в твердом состоянии и направляется в реактор-окислитель, где взаимодействует с кислородом воздуха, в результате чего образуются Fe2O3 и С12. Технически доступными восстановителями, имеющими большее сродство к хлору, чем алюминий, являются натрий, магний и марганец. При восстановлении хлорида алюминия марганцем протекают реакции: Алюминий из смеси МПС12 с непрореагировавшим А1С13, выделяется в циклонных сепараторах, а хлориды марганца и алюминия разделяются в выпарном аппарате.Электролиз хлоридных расплавов предусматривает получение хлорида алюминия и последующий его электролиз. Необходимо соблюдать повышенные требования к чистоте углерода при хлорировании в отношении водорода или влаги. Электролизер, используемый в данной технологии, состоит из стального кожуха, футерованного шамотным и в нижней части д
План
Содержание
Введение
1. Электронное строение, степени окисления
2. Нахождение в природе, способы получения
2.1 Основы электролиза криолитоглиноземных расплавов
3. Свойства простого вещества: физические и химические
4. Биологическая роль
5. Области применения элемента - простого вещества (металла) и его соединений, перспективы использования
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Алюминий (лат.Aluminium, от alumen - квасцы) - химический р-элемент III гр. главной подгруппы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, атомный номер 13, атомная масса 26,98. Серебристо-белый металл, легкий, пластичный, с высокой электропроводностью, тпл = 660 °С.
Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой). По распространенности в природе занимает 3-е место среди элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земной коры). По электропроводности алюминий - на 4-м месте, уступая лишь серебру, меди и золоту, что при дешевизне алюминия имеет огромное практическое значение.
Алюминия вдвое больше, чем железа, и в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома, олова и свинца вместе взятых. Его плотность равна всего 2,7*103кг/м3. Алюминий имеет решетку гранецентрированного куба, устойчив при температурах от - 269°С до точки плавления (660 °С). Теплопроводность составляет 2,37 Вт?см-1?К-1. Отражательная способность полированной поверхности составляет более 90%.