cong-nghe-luyen-NHOM potx

TIỂU LUẬN
CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CƠ BẢN
***
LUYỆN NHÔM
Nhóm thực hiện
Trịnh quang Vinh
Hoàng Thị Lưu
Chu Văn Thiện
Đoàn Thanh Tuấn
PHẦN I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÌNH HÌNH LUYỆN NHÔM HIỆN
NAY TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
I. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NHÔM TRÊN THẾ GIỚI HIỆN NAY
I.1 Giới thiệu chung về nhôm
Nhôm là một kim loại mềm, nhẹ với màu xám bạc ánh kim mờ, vì có một lớp
mỏng ôxi hóa tạo thành rất nhanh khi nó để trần ngoài không khí. Tỷ trọng
riêng của nhôm chỉ khoảng một phần ba sắt hay đồng; nó rất mềm (chỉ sau
vàng), dễ uốn (đứng thứ sáu) và dễ dàng gia công trên máy móc hay đúc; nó
có khả năng chống ăn mòn và bền vững do lớp ôxít bảo vệ. Nó cũng không
nhiễm từ và không cháy khi để ở ngoài không khí ở điều kiện thông thường
Tổng quát
Tên, Ký hiệu, Số Nhôm, Al, 13
Phân loại kim loại yếu
Nhóm, Chu kỳ, Khối 13, 3, p
Khối lượng riêng, Độ cứng 2.700 kg/m³, 2,75
Bề ngoài màu trắng bạc
Tính chất nguyên tử
Khối lượng nguyên tử 26,981538 đ.v.
Bán kính nguyên tử (calc.) 125 (118) pm
Bán kính cộng hoá trị 118 pm
Cấu hình electron [Ne]3s

2
3p
1

e
-
trên mức năng lượng 2, 8, 3
Trạng thái ôxi hóa (Ôxít) 3 (lưỡng tính)
Cấu trúc tinh thể hình lập phương
Tính chất vật lý
Trạng thái vật chất rắn
Điểm nóng chảy 933,47 K (1.220,58 °F)
Điểm sôi 2.792 K (4.566 °F)
Trạng thái trật tự từ thuận từ
Thể tích phân tử 10 ×10
-6
m³/mol
Nhiệt bay hơi 293,4 kJ/mol
Nhiệt nóng chảy 10,79 kJ/mol
Áp suất hơi 100.000 Pa tại 2.792 K
Vận tốc âm thanh 5.100 m/s tại 933 K
Thông tin khác
Độ âm điện 1,61 (thang Pauling)
Nhiệt dung riêng 897 J/(kg·K)
Độ dẫn điện 3,774x10
7
/Ω·m
Độ dẫn nhiệt 237 W/(m·K)
Năng lượng ion hóa
1. 577,5 kJ/mol

2. 1.816,7 kJ/mol
3. 2.744,8 kJ/mol
4. 11.577 kJ/mol
5. 14.842 kJ/mol
6. 18.379 kJ/mol
7. 23.326 kJ/mol
8. 27.465 kJ/mol
9. 31.853 kJ/mol
10. 38.473 kJ/mol
11. 42.647 kJ/mol
12. 201.266 kJ/mol
13. 222.316 kJ/mol
I.2 Lịch sử ngành Sản xuất nhôm
Mặc dù nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ trái đất (8,1%), nó lại hiếm ở
dạng tự do và đã từng được cho là kim loại quí có giá trị hơn vàng (Người ta
nói rằng Napoleon III của Pháp có các bộ đồ ăn bằng nhôm dự phòng cho
những người khách quý nhất của ông. Những người khách khác chỉ có bộ đồ
ăn bằng vàng). Vì thế nhôm là kim loại tương đối mới trong công nghiệp và
được sản xuất với số lượng công nghiệp chỉ khoảng trên 100 năm.
Khi mới được phát hiện nhôm rất khó tách ra khỏi các loại đá có chứa nó. Vì
toàn bộ nhôm của Trái Đất nằm trong các hợp chất nên nó là kim loại khó
nhận được nhất. Lý do là nhôm bị ôxi hóa rất nhanh và ôxít nhôm là một hợp
chất cực kỳ ổn định, không giống như gỉ sắt, nó không bị bong ra.
Người khởi nghiệp
Vào cuối thế kỷ thứ XIX, nhôm là thứ kim loại quí, còn hiếm hơn cả bạc.
Tổng lượng nhôm sản xuất ở Mỹ vào năm 1884 chỉ có 125 pound (01 pound
tương đương 450 gram). Tại Trường Cao đẳng Oberlin ở Bang Ohio, Giáo sư
Frank Jewett đã chỉ cho các sinh viên thấy một mẩu nhôm nhỏ và nói với họ
rằng, bất cứ người nào có thể tìm ra được phương pháp sản xuất một cách
kinh tế thứ kim loại quí này thì người đó sẽ trở nên giàu có. Charless Martin

Hall là một trong số những sinh viên đó. Say mê với các mẩu kim loại từ khi
mới 12 tuổi, Hall đã nung nấu trong lòng khát vọng sản xuất nhôm và ông đã
biến ngôi nhà kho bằng gỗ nhỏ đằng sau vườn nhà mình thành một phòng thí
nghiệm thô sơ để hàng ngày vùi mình vào đó nghiên cứu.
Tài liệu tham khảo
Suốt trong thời gian học và sau khi tốt nghiệp, Hall liên tục miệt mài với các
thí nghiệm trong nhà kho và đã tự chế tạo được một nồi nấu kim loại bằng
cacbon để phục vụ việc tạo ra ôxít nhôm-alumina. Đầu năm 1886, ông đổ đầy
dung dịch cryolite có chứa alumina (Al2O3) vào nồi nấu kim loại đó và cho
dòng điện chạy qua. Kết quả là ông thu được một đống lổn nhổn những chất
đông cứng, ông để cho chúng nguội đi, sau đó dùng búa đập vụn ra. Trong
đám bụi bốc lên có thấy một vài mảnh nhôm nguyên chất.
Điện phân nhôm tiêu tốn một lượng điện rất lớn, chi phí điện đã chiếm 25%
giá thành; để làm chảy 1 tấn nhôm cần khoảng 13,5 - 18,5 MWh để tách nhôm
ra khỏi oxi trong alumina; mức tiêu thụ thấp nhất là 13.500 kWh/tấn nhôm ở
nhà máy điện phân nhôm Moral của BHP ở Mozambic, cao là 16.292 Kwh/tấn
nhôm ở nhà máy Bratsk ở Nga. Vì vậy, sản xuất nhôm chỉ đem lại hiệu quả
khi giá điện thấp < 3 US cent/kWh. Để có được giá thành hạ, các công ty
thường có nhà máy điện riêng, hầu hết là thuỷ điện như Alcan có tới 11 nhà
máy thuỷ điện với tổng công suất 4.156 MW, Alcoa tự sản xuất được 25%
lượng điện cho sản xuất
Tái chế nhôm
Sự tái chế nhôm từ các phế thải đã trở thành một trong những thành phần quan
trọng của công nghiệp luyện nhôm. Việc tái chế đơn giản là nấu chảy kim loại,
nó rẻ hơn rất nhiều so với sản xuất từ quặng. Việc tinh chế nhôm tiêu hao
nhiều điện năng; việc tái chế chỉ tiêu hao khoảng 5% năng lượng để sản xuất
ra nó trên cùng một khối lượng sản phẩm. Một thực tế phổ biến cho đến đầu
thập niên 1900 là việc tái chế nhôm là không mới. Tuy nhiên, nó là lĩnh vực
hoạt động trầm lắng cho đến tận những năm cuối thập niên 1960 khi sự bùng
nổ của việc sử dụng nhôm để làm vỏ của các loại đồ uống cuối cùng đã đưa

việc tái chế nhôm vào trong tầm chú ý của cộng đồng. Các nguồn tái chế
nhôm bao gồm ô tô cũ, cửa và cửa sổ nhôm cũ, các thiết bị gia đình cũ,
contener và các sản phẩm khác.
I.3 Tình hình sản xuất và sử dụng nhôm hiện nay trên thế giới
Tình hình sản xuất nhôm từ năm 2000 đến hết năm 2007 trên
thế giới: ( Số liệu của IAI )
Tình hình sản xuất 8 tháng đầu năm 2008 :
Như vậy Bắc Mỹ và Châu Âu vẫn dẫn đầu về sản xuất nhôm hiện nay.
II. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NHÔM TẠI VIỆT NAM HIỆN NAY
II.1 Phân bố quặng nhôm và tình hình sản xuất trong nước
Việt Nam là quốc gia có nguồn năng lượng dồi dào với nhiều mỏ quặng
bauxite, là cơ hội rất tốt cho việc phát triển năng lượng mới và các dự án kim
loại, tạo ra một chu trình sản xuất từ bauxite đến sản phẩm nhôm và hợp kim.
Tuy nhiên hiện tại, Việt Nam chưa có ngành công nghiệp nhôm riêng với quy
mô lớn.
II.2 Một số nhà máy luyện nhôm và sản xuất thành phẩm nhôm l ớn ở
Việt Nam
II.2.1 Nh à máy luyện nhôm Bảo Lâm-Lâm Đồng( trực thuộc Tổng công ty
khoáng sản Việt Nam thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than và Khoáng sản Việt
Nam )
Công suất : 600.000 tấn/năm.
Dự kiến bắt đầu hoạt động năm 2009
II.2.2 Nhà máy nhôm Asia Vina – Taiwan (thuộc Công ty Thương mại
tổng hợp Quảng Bình)
Nhà máy nhôm Asia Vina - Taiwan là một trong 5 doanh nghiệp hàng đầu ở
Việt Nam kể cả doanh nghiệp có hơn 100% vốn nước ngoài và liên doanh về
sản xuất các loại nhôm thanh định hình đạt tiêu chuẩn chất lượng quốc tế, có
sức cạnh tranh cao. Nhà máy hiện có 3 dây chuyền công nghệ hiện đại sản
xuất các loại nhôm thanh, 2 hệ thống mạ hoàn thiện sản phẩm, hệ thống đúc
nhôm để nấu lại toàn bộ dư liệu trong quá trình sản xuất, vừa triệt để tiết kiệm

nguyên liệu đắt tiền, vừa làm cho nhà máy giảm thiểu phế thải đến mức cao
nhất, cùng với các máy kiểm tra độ cứng của thanh nhôm, độ dày lớp mạ sản
phẩm và hệ thống kiểm tra cơ, lý hoá của sản phẩm đạt yêu cầu chính xác cao.
Công suất : Từ 3.500 đến 3.700 tấn sản phẩm/ năm
Ngoài ra còn rất nhiều các cơ sở đúc nhôm và chế tạo nhôm thành phẩm
nhỏ l ẻ.
Tham khảo :
-
PHẦN II
NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT NHÔM
Quá trình luyện nhôm đi từ các sản phẩm quặng nhôm nghèo (boxit-nhôm tồn tại
dưới dạng Al
2
O
3
trong phức hoặc đơn chất) hoặc từ nhôm phế liệu.
Quặng nhôm do các khoáng nhôm tạo thành, có khoảng hơn 250 loại khoáng
nhôm khác nhau nhưng thường được sử dụng nhiều 8 loại sau:
Tên khoáng vật Công thức hóa học Hàm lượng Al
2
O
3
(%)
Corundum Al
2
O
3
100
Diaspo, bơmit Al
2

O
3
. H
2
O (AlOOH) 85
Spinel Al
2
O
3
. MgO 71
Hydraogilit, ghipxit Al
2
O
3
. 2H
2
O; Al(OH)
3
65,4
Kianit, antalunit, silimanit Al
2
O
3
. SiO
2
63
Caolinit Al
2
O
3

. 2SiO
2
.2H
2
O 39,5
Alunit K
2
SO
4
.Al
2
(SO
4
)
3
.4Al(OH)
3
37
Nephelin (Na,K)
2
O.Al
2
O
3
. 2SiO
2
32,3 – 35,9
Trong các loại quặng, Boxit là quặng nhôm quan trọng nhất, trong boxit nhôm
tồn tại dưới dạng diaspo, bơmit, hydraghilit, ghipxit và đôi khi cả caolinit và
corundum. Thành phần hóa học của quặng bôxit dao động khá lớn:

Al
2
O
3
: 35-60% SiO
2
: 0,5-25%
Fe
2
O
3
: 2-40% TiO
2
: vết – 11%
Để đánh giá chất lượng quặng nhôm, người ta đánh gia thông qua chỉ tiêu gọi là
modun silic µ
SiO2
= tỷ số lượng Al
2
O
3
/SiO
2
. tỷ số này càng cao quặng càng tốt.
phN III
Quy trình sản xuất nhôm
I.Khái quát về công nghệ sản xuất Nhôm
-Năm 1886, Hall ngời Mỹ và Heroult ngời Pháp đồng thời phát minh ra phơng
pháp điện phân nhôm trong dung dịch muối nhôm nóng chảy. Từ đó đến nay,Al đ-
ợc sản xuất với quy mô công nghiệp, sản lợng tăng lên không ngừng,Al trở thành

kim loại đợc sử dụng ngày càng rộng rãi. Có thể nói, phơng pháp điện phân Nhôm
trong môi trờng nóng chảy chiếm địa vị chủ yếu trong công nghệ sản xuất nhôm.
Sau đây là lu trình sản xuất nhôm hiện nay:

II. SN XUT NHễM OXIT
Có 2 phơng pháp sản xuất nhôm oxit chủ yếu:
- Phơng pháp Baye
- Phơng pháp Kiềm thiêu kết
II.1.Phơng pháp Baye
- Phơng pháp Baye thực chất là phơng pháp dùng dung dịch NaOH để hoà tách
bôxit ở nhiệt độ cao và áp suất,do K.I.Baye ngời Aó phát minh vào năm 1887. Sau
đây là sơ đồ tóm tắt phơng pháp Baye sản xuất nhôm oxit :
Boxit
Hoà tách Ôtôcla
CaO
NaOH
Bùn
quặng
Lắng lọc
dd
NaAlO
2
Khuấy phân hoá
Al(OH)
3
Nung
Al
2
O
3

Dung
dịch cái
Cô đặc và
costic hoá
Mầm
Al(OH)
3
Các khâu chính của quá trình sản xuất Nhôm ôxit gồm :
1.Hoà tách bôxit
2.Khuấy phân hoá dung dịch NaAlO
2
3.Nung Nhôm hyđrôxit
4.Cô đặc dung dịch cái và costic hoá.
II1.1.Hoà tách bôxit:
- Bôxit sau khi nghiền nhỏ trộn vào với Kiềm cho vào Ôtôcla(thiết bị hoà
tách). Trong Ôtôcla xảy ra tác dụng của dung môi với các thành phần của
bôxit.
- Nhôm ôxit trong bôxit phần lớn ở dạng ngậm nớc(hiđrôxit) khi hoà tách sẽ
tác dụng với NaOH tạo natri aluminat theo phản ứng sau :
Al(OH)
3
+ NaOH + aq = NaAl(OH)
4
+ aq
AlOOH + NaOH + aq = Na Al(OH)
4
+ aq
- Sắt ôxit không tác dụng với NaOH nên nằm lại trong bã, Silic ôxit tác dụng
với NaOH tạo ra Natri silicat hoà tan vào dung dịch theo phản ứng:
SiO

2
+ 2NaOH = Na
2
SiO
3
+ H
2
O
- Natri silicat lại tác dụng với Natri aluminat tạo thành natri alumosilicat :
Na
2
SiO
3
+ NaAl(OH)
4
+ aq = Na
2
O.Al
2
O
3
.mSiO
2
.nH
2
O + NaOH
- Hợp chất Natri alumosilicat ngậm nớc không tan trong NaOH ở dạng rắn, lẫn
vào cặn đỏ.
- Phản ứng trên có ích là khử SiO
2

trong dung dịch nhng có hại là gây mất mát
Kiềm và Al. Hàm lợng SiO
2
trong bôxit càng lớn thì hàm lợng mất mát kiềm
và Al càng nhiều => phơng pháp Baye chỉ áp dụng cho các loại quặng có hàm
lợng SiO
2
thấp.
- Hiệu suất của quá trình hoà tách phụ thuộc vào nhiều nhân tố : Nhiệt độ, thời
gian, nồng độ dung dịch, tỉ số rắn lỏng, bản chất quặng.
II.1.2.Khuấy phân hoá dung dịch natri aluminat.
- Sau lắng lọc dung dịch natri aluminat đợc đem đi khuấy phân hoá. Dung dịch
này phân hoá tạo ra nhôm hiđrôxit theo phản ứng sau:
Na AlO
2
+ H
2
O -> Al(OH)
3
+ NaOH
- Về cơ chế thì quá trình phân hoá sẽ đợc chia làm 2 giai đoạn :
+ Tạo mầm Al(OH)
3
+ Phát triển mầm
- Nếu nâng cao tỉ số costic thì quá trình tạo mầm sẽ ngừng. Khi tỉ số costic cao
hơn nữa thì quá trình sẽ diễn ra theo chiều ngợc lại, tức là tạo ra natri
aluminat. Vì vậy phải khống chế nồng độ kiềm thích hợp. Giảm nồng độ kiềm
sẽ có lợi cho quá trình khuấy phân hoá.Nhiệt độ cũng có tác dụng với quá
trình khuấy phân hoá, nếu giảm nhiệt độ thì quá trình khuấy phân hoá sẽ xảy
ra nhanh, nhng các hạt Al(OH)

3
kết tinh sẽ nhỏ, không có lợi cho việc lọc rửa
sau này.
- Trong thực tế sản xuất, cần cho thêm Al(OH)
3
vào để làm mầm. Số mầm
Al(OH)
3
cho vào bằng khoảng 1,5-2,5 lần trọng lợng Al
2
O
3
có trong dung
dịch.
- Mục đích của khuấy là làm cho nồng độ dung dịch đồng đều và hạt tinh thể
luôn ở trạng thái lơ lửng.
- Sau khi khuấy phân hoá, dung dịch có tỉ số costic là 3,6-3,7.Kết tinh xong đa
Al(OH)
3
đi phân cấp. Loại Al(OH)
3
có cỡ hạt lớn đem đi rửa và nung, còn loại
hạt nhỏ cho quay lại mầm kết tinh cho quá trình sau. Dung dịch cái sau khi
khuấy phân hoá đợc đem đi cô đặc và costic hoá.
II.1.3.Nung Al(OH)
3
Mục đích của việc đem nung là làm mất nớc của Al(OH)
3
để thu đợc Al
2

O
3

theo phản ứng:
2Al(OH)
3
Al
2
O
3
+ 3H
2
O
II.1.4.Cô đặc dung dịch cái và costic hoá
- Sau khi lọc, lấy Al(OH)
3
ra, dung dịch cái còn lại chủ yếu chứa NaOH, nhng
nồng độ thấp, không đáp ứng đợc yêu cầu của dung dịch tuần hoàn. Vì vậy
đem cô đặc để nâng nồng độ lên 300 g/l thì dừng lại.Trong quá trình vận hành,
một lợng CO
2
trong không khí tác dụng với NaOH trong dung dịch tạo ra
Na
2
CO
3
. Khi cô đặc sẽ kết tinh ra Na
2
CO
3

, đem lọc tách Na
2
CO
3
ra. Sau đó
dùng Ca(OH)
2
để costic hoá theo phản ứng:
Na
2
CO
3
+ Ca(OH)
2
= 2NaOH + CaCO
3
- Sau đó lắng lọc, thải bã, dung dịch đem dùng lại.
Một số u nhợc điểm của phơng pháp này:
-Ưu điểm: Lu trình đơn giản, chất lợng sản phẩm tốt, giá thành hạ.
-Nhợc điểm: Chỉ thực hiện với quặng bôxit có hàm lợng SiO
2
thấp mới có lợi về
mặt kinh tế.
II.2. Phơng pháp Kiềm thiêu kết
Khi hàm lợng SiO
2
trong quặng cao, dùng phơng pháp Baye để sản xuất sẽ
không có lợi về mặt kinh tế do làm mất mát nhôm ôxit và kiềm. Phơng pháp kiềm
thiêu kết cho phép chế biến một cách hợp lí các loại quặng có hàm lợng Silic cao.
Thực chất của phơng pháp là đem hỗn hợp Bôxit - Na

2
CO
3
và đá vôi nung ở
nhiệt độ cao, kết quả là nhận đợc sản phẩm thiêu kết chứa natri aluminat. Sau đó
hoà tách thiêu kết phẩm trong nớc, natri aluminat hoà tan ở dạng dung dịch, các
hợp chất khác nằm lại ở dạng cặn bã. Lọc tách bã thu đợc dung dịch aluminat thô.
Sau khi khử Silic sẽ thu đợc dung dịch aluminat sạch.Đem cacbonát hoá bằng khí
CO
2
sẽ thu đợc Al(OH)
3
. Sau khi nung Al(OH)
3
ở 1200
0
C sẽ đợc Al
2
O
3
.Lu trình
s¶n xuÊt Al
2
O
3
b»ng ph¬ng ph¸p kiÒm thiªu kÕt gåm c¸c kh©u chÝnh sau: Thiªu
kÕt, hoµ t¸ch thiªu kÕt phÈm, khö silic, cacbonat ho¸, nung.
§¸ v«i
Xay nghiÒn
B«xit

Xay
nghiÒn
Phèi liÖu
Thiªu kÕt
NgiÒn thiªu kÕt
phÈm
Hoµ t¸ch
L¾ng läc
Khö silic
L¾ng läc
dd
NaAlO
2
s¹ch
Cacbonat
ho¸
Al(OH)
3
Nung Al
2
O
3
dd c¸i C« ®Æc
X« ®a
CÆn ®á
II.2.1.Thiêu kết:
- Mục đích: biến nhôm oxit trong quặng boxit thành natri aluminat (NaAlO
2
)
dễ tan trong dung dịch nớc, còn lại SiO

2
trong bôxit tạo canxisilicat
(2CaOSiO
2
) khó tan.
- Cho boxit, dd Na
2
CO
3
,CaCO
3
cùng hồi liệu vào máy nghiền, sau đó phân tích
thành phần hoá học của nguyên liệu đã nghiền điều chỉnh cho phù hợp với yêu
cầu thiêu kết,bùn quặng này chứa 70% nớc, dùng mỏ phun vào lò thiêu
kết.Bùn liệu sau khi vào lò đợc gia nhiệt, trải qua các vùng khử nớc, nung
nóng, làm nguội.Tại vùng thiêu kết,phối liệu trải qua các bớc sau:
Bớc 1:thiêu kết ở nhiệt độ thấp, xảy ra các phản ứng:
Na
2
CO
3
+ Fe
2
O
3
= Na
2
O.Fe
2
O

3
+ CO
2
Na
2
CO
3
+ SiO
2
= Na
2
O.SiO
2
+ CO
2
Na
2
CO
3
+Al
2
O
3
= Na
2
O.Al
2
O
3
+ CO

2
- Nếu ở nhiệt độ thấp có thể tạo Na
2
O.Al
2
O
3
.SiO
2
Bớc 2:thiêu kết ở nhiệt độ cao, xảy ra các phản ứng sau:
Na
2
O.Fe
2
O
3
+ Al
2
O
3
= Na
2
O.Al
2
O
3
+ Fe
2
O
3

Na
2
O.SiO
2
+ 2CaO + Al
2
O
3
= Na
2
O.Al
2
O
3
+ 2CaO.SiO
2
Na
2
O.Al
2
O
3
.SiO
2
+ 4CaO = Na
2
O.Al
2
O
3

+ 2(2Na
2
O.SiO
2
)
II.2.2.Hoà tách thiêu kết phẩm
- Sản phẩm thiêu kết sau khi nghiền nhỏ đợc đa đi hoà đa đi hoà tách.
- Mục đích là chuyển natri aluminat từ pha rắn vao dd nớc, còn tạp chất khác
vẫn để ở pha rắn tách khỏi dung dịch,dung môi hoà tách có thể là nớc,dd kiềm
loãng, dd natri aluminat loãng.
- Khi hoà tách thiêu kết phẩm xảy ra các quá trình sau:
+ natri aluminat hoà tan vào dung dịch
+ natri ferit bị phân huỷ theo phản ứng:
Na
2
O.Fe
2
O
3
+ H
2
O = Fe
2
O
3
+ 2NaOH
- Sắt oxit nằm lại trong cặn, Natri ferit thuỷ phân làm tăng lợng NaOH có lợi
cho quá trình hoà tách.
- 2CaO.SiO
2

thực tế không hoà tan, nhng nếu thời gian hoà tách kéo dài, nồng
độ dung dịch đậm đặc, nhiệt độ hoà tách cao thì canxi silicat cũng bắt đầu
phản ứng với dung dịch kiềm và quá trình sẽ phức tạp.
- Một số natri silicat tạo thành cũng tan vào trong dung dịch vì vậy cần đem
dung dịch đi khử SiO
2
II.2.3.Khử Silic
- Sau hoà tách đợc dung dịch Aluminat thô, vì trong dung dịch còn nhiều SiO
2
.
Vì vậy cần khử SiO
2
trớc khi kết tinh Al(OH)
3
.
- Quá trình khử silic của dung dịch dịch natri aluminat tiến hành trong otocla
tơng tự nh Ôtôcla dùng để hoà tách bôxit theo phơng pháp Baye. Nhiệt độ khử
SiO
2
khoảng 170
0
C.Phản ứng chủ yếu của quá trình khử SiO
2
:
Na
2
O.Al
2
O
3

+2(Na
2
O.SiO
2
) +4H
2
O= 4NaOH +Na
2
O.Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O
Sau khi khử SiO
2
đa dung dịch đi lắng lọc, kết tủa đa về trộn cùng quặng và
đem đi thiêu kết. Dung dịch cái đem cacbonat hoá.
II.2.4.Cacbonat hoá dung dịch natri aluminat
- Mục đích: làm cho dung dịch natri aluminat bị phân huỷ, kết tủa Al(OH)
3

theo các bớc sau:
+Trớc tiên, cho CO
2
trong không khí tác dụng với NaOH
2NaOH + CO

2
= Na
2
CO
3
+ H
2
O
do NaOH bị trung hoà, tỉ số costic của dung dịch giảm xuống, hợp chất natri
aluminat trở nên không bền vững mà phân huỷ theo phản ứng :
Na
2
O.Al
2
O
3
+ H
2
O 2Al(OH)
3
+ 2NaOH
mà NaOH sinh ra lại tác dụng với CO
2
thúc đẩy phản ứng phân hoá natri
aluminat tiến hành theo chiều thuận.Sau khi có đợc Al(OH)
3
ta đem nung thu
đợc Al
2
O

3
theo phản ứng:
Al(OH)
3
Al
2
O
3
+ H
2
O
III.Sản xuất Nhôm bằng phơng pháp điện phân.
- Khi đã có nhôm oxit, cần dùng Na
3
AlF
6
và các muối fluorua để điện phân
nhôm.Ta có sơ đồ điện phân Nhôm:
-Bể thờng là hình hộp chữ nhật, đáy nối cực âm (2), khối than ở phía trên là cực
dơng(1).Giữa hai cực là chất điện phân Criolit-aluminat nóng chảy(4). Dới tác
dụng của dòng điện một chiều, Al trong dung dịch điện phân tiết ra và tập trung ở
đáy bể,còn oxit bay ra về phía cực dơng, oxi hoá cực than, tạo hỗn hợp khí CO
+CO
2
thoát ra ngoài. Trên bề mặt dung dịch điện phân và xung quanh bể tậo ra
lớp vỏ cứng (6).Cho Al
2
O
3
(3) trên lớp này, cứ một thời gian nhất định lại đậy lớp

vỏ để cung cấp Al
2
O
3
vào trong bể điện phân.
- phơng pháp có một nhợc điểm là cực dơng tốn điện năng, chất điện phân dễ
bị bốc hơi.
III.1.Cho Al oxit vào bể điện phân
-Trong quá trình điện phân, Nhôm oxit là nguyên liệu tiêu hao chủ yếu thu đợc
Al ở cực âm và khí thoát ra ở cực dơng. Vì vậy phải cung cấp nhôm oxit vào
bể để quá trình điện phân đợc liên tục.Cứ một thời gian nhất định lại cho nhôm
oxit vào bể, bằng cách đập vỡ lớp vỏ điện phân đã hình thành trên bề mặt bể,
sau đó lại rải nhôm oxit lên trên lớp vỏ đó.Thao tác này có thể làm thủ công
hoặc máy chuyên dùng.
III.2.Thao tác cực dơng
-Quá trình điện phân tiến hành ở 950
0
C, cực dơng bị ăn mòn dần dần trong quá
trình điện phân nên phải định kì lại cực dơng xuống, cho thêm hồ vào cực dơng.
III.3.Điều chỉnh thành phần chất điện phân
Thực tế, do bị cực than hấp phụ, do bị bay hơi, bị các tạp chất khác phân ly,tỉ
lệ thành phần chất điện phân không ổn định vì vậy cần điều chỉnh thành phần chất
điện phân.
Khi mới cho chạy bể điện phân, NaF trong Criolit bị cực than hấp phụ, nhng
sau một thời gian không bị hấp thụ nữa, lúc đó AlF
3
bị mất đi do bay hơi và phân
li bởi phản ứng:
2Na
3

AlF
6
+ 3Na
2
O = Al
2
O
3
+ 12NaF
2Na
3
AlF
6
+ 3H
2
O = Al
2
O
3
+ 6NaF + 6HF
Vì vậy, cần cho thêm AlF
3
để giữ ổn định tỷ số Criolit.
III.4.Ra Al:
Al lỏng tích lũy dần ở đáy bể trong quá trình điện phân. Cứ 3-4 ngày tháo Al
một lần. Để đảm bảo cân bằng nhiệt, không nên tháo hết nhôm ở bể ra và thờng
để lại một lợng Al lỏng ứng với chiều cao nớc nhôm khoảng 15cm.
IV.Tinh luyện Nhôm.
-Phơng pháp điện phân Criôlit-alumin nóng chảy chỉ thu đợc Al có độ sạch 99,5-
99,7%Al gọi là Al kỹ thuật.

-Al thô từ bể điện phân còn chứa nhiều tạp chất giảm chất lợng nhôm nên
phải tinh luyện.
- Các tạp chất có trong Al thờng là:chất điện phân, nhôm oxit, nhôm cacbit, than
lẫn vào Al từ bể điện phân,Fe,Si,Ti từ nguyên liệu vào Al trong quá trình điện
phân, tạp chất thể khí do hoà tan Al chủ yếu là Hiđrô.
- Hai quá trình tinh luyện Al thờng đợc áp dụng cho sản xuất:
+ Clorua hoá và nấu tách
+ Điện phân 3 lớp
IV.1.Tinh luyện theo phơng pháp clorua hoá, nấu tách( thiên tích)
-Mục đích :Khử tạp chát phi kim loại và tạp chất thể khí.
-Khi tinh luyện bằng clorua hoá, Al tháo ở bể điện phân ra cho ngay vào thùng
chứa, khống chế nhiệt độ 750
0
C-770
0
C, sục khí Clo vào Al khuấy lỏng,khi đó một
phần Al bị clorua hoá tạo AlCl
3
dạng hơi. Hơi AlCl
3
bao quanh các hạt rắn phi
kim loại, làm chúng nổi lên trên mặt kim loại lỏng và vớt ra ngoài. Đồng thời các
khí nh H
2
cũng bị hơi AlCl
3
mang đi.
-Để khử đi một số các tạp chất, ta dùng phơng pháp nấu tách, việc nấu tách đợc
tiến hành trong lò điện trở, khống chế nhiệt độ 700-710
0

C, đáy lò có độ dốc nhất
định và có chỗ tập chung Al.Al sẽ chảy lỏng, và tập trung lại, các tạp chất vẫn ở
thể rắn hoặc sệt nằm lại trên đáy lò.
IV.Tinh luyện bằng phơng pháp điện phân ba lớp.
- Quá trình tiến hành trong bể điện phân có ba lớp lỏng, thực chất của phơng
pháp này là Al cực dơng hoà tan theo phản ứng điện hoá sau :
Al - 3e Al
3+
Tại cực âm thu đợc Al sạch theo phản ứng :
Al
3+
+ 3e Al
- Các nguyên tố dơng hơn Al (Cu, Fe, Si, ) không hoà tan và tập trung lại
trong hợp kim cực dơng,các kim loại âm hơn Al (Mg, Ca, ) sẽ bị hoà tan ở
cực dơng chuyển vào chất điện phân ở các dạng ion tơng ứng, chúng nằm lại
trong chất điện phân chứ không phóng điện, bởi vì thế điện thế tiết ra của
chúng cao hơn của Al.Do chênh lệch về tỉ trọng, trong bể điện phân tinh luyện
có ba lớp(từ dới lên trên):hợp kim cực dơng, chất điện phân, Al sạch.

PHẦN IV
XỬ LÝ DÒNG THẢI .
* * * * * * * * * *
Công nghệ sản xuất nhôm gồm rất nhiều quá trình phức hợp, vì vậy mà chất
thải của từng quá trình đều khác nhau và các chất chứa trong chúng cũng khác
nhau tùy thuộc vào từng quá trình. Một cách tương đói có thể chia dòng thải
thành 4 loại:
+ chất thải rắn.
+ khí thải.
+ nước thải.
+ ảnh hưởng đến vi khí hậu.

I. CHẤT THẢI RẮN
I.1 Thành phần
Trong từng quá trình đều có những loại chất thải khác nhau đa phần là đất đá
có lẫn bụi quặng và các kim loại tạp ở dạng các hợp chất, ngoài ra còn có các loại
chất thải phát sinh ngoài quá trình luyện.
Quặng đưa vào luyện nhôm còn chứa nhiều tạp chất như đất, đá,các kim loại
tạp chất tồn tại ở dạng các hợp chất… Vì vậy trước khi đưa vào lò luyện quặng
cần được xử lý sơ bộ.Quá trình xử lý gồm nghiền, sàng, tuyển rửa quặng làm
sinh ra quặng, bụi quặng rơi vãi,cặn đất, đá được sàng, tuyển ra. Thành phần này
chứa tỷ lệ kim loại thấp được nhập vào dòng thải đem đi xử lý.
Quặng sau khi xử lý được đem đi sản xuất nhôm oxit bằng phương pháp Bayer
hòa tan rồi hòa tách trong Octola ở áp suất cao. Phương pháp này tiêu tốn nhiều