Современные технологии переработки тонкостенного алюминия

2. Современные  технологии переработки тонкостенного  алюминия

В качестве перерабатываемого  сырья используются упаковочные  материалы, отходы фольги, стружки, металлопластиковые материалы, узлы промышленной и бытовой  электроники, электроаппаратуры и  т. п.

Традиционные методы переработки  такого сырья – это расплавление сырья в плавильных агрегатах  с дальнейшей разливкой в чушки  либо сжигание с безвозвратной потерей  всех составляющих. При такой переработке  образуются золы, шлаки, шламы, подлежащие захоронению, а вредные выбросы  в атмосферу дополнительно усугубляют неблагоприятную экологическую  ситуацию1.

           Холдинг Промышленная Компания ВТОРМЕТ ввел в эксплуатацию уникальную технологическую линию по безотходной, экологически чистой утилизации бытовых и промышленных отходов, содержащих цветные металлы, с получением в результате переработки конечных высоколиквидных продуктов, пригодных для дальнейшего использования. В применяемой технологии исключено термическое воздействие на перерабатываемые отходы, т. к. используется только механическое измельчение с последующим разделением полученного материала на порошковые составляющие: пластик, резина, металл, бумага и прочее. Чистота разделения материалов на составляющие при данном технологическом процессе доходит до 99%. Преимущество технологии перед традиционными заключается в отсутствии вредных выбросов в 
окружающую среду и отсутствии потерь металла на окисление. Данная технологическая линия способна перерабатывать до 8,5 тыс.тонн отходов в год с последующим их разделением на следующие составляющие [2]:

  • порошки и крупки цветных металлов*(аналогичные продукты в России производятся металлургическим способом);
  • порошки и крупки термопластов;
  • мелко измельченная бумага
  • порошки лакокрасочных покрытий.

           Область применения полученных в результате переработки порошковых материалов достаточно широка: алюминиевая составляющая используется в порошковой металлургии, черной металлургии (раскислители и экзотермические смеси), алюмотермии, химической промышленности.

 

 


2.1. Общий технологический  цикл переработки отходов металла

Металлоперерабатывающие производственные подразделения имеют даже при  неполной загрузке большое количество металлической стружки и пыли.

Металлическая стружка и  металлическая пыль образуется при  механической обработке, заготовке, при  заточке, шлифовке изделий. Зачастую на одном и том же оборудовании, на одном и том же станке могут  образовываться отходы разных металлов, так как обрабатываются заготовки  из разных металлов. Для отделения  отходов разных металлов можно использовать магнитные свойства отходов железа. Притягиваясь к магниту стальные опилки отделяются от других металлических  отходов и собираются отдельно в  соответствующей таре. Далее они  направляются на переработку. В частности  из однотипной стружки можно способом горячей штамповки при t=+1000-1200°С получать монолитную деталь не требующую  дальнейшей обработки. Преимущество горячей  штамповки: работа при более низких температурах (огромная экономия энергетики), отсутствие потерь, 100% использование  ТПО. ТПО из нержавеющей стали  собираются в отдельную тару и ни в коем случае их нельзя смешивать с другими металлическими отходами. После сбора такие ТПО направляются на переработку.

Во ВНИИ твердых сплавов  разработан способ утилизации металлической  стружки, который заключается в  том, что стружка не перерабатывается в порошковую сталь. Это исключает  дорогостоящий процесс литья, который  для своего проведения требует значительного  количества энергетики. Этот способ может  быть использован на любом металлоперерабатывающем  производстве. Согласно этого способа  металлическая стружка, отмытая  от масел в бензине или в  керосине загружается в шаровую  или в вибромельницу в среду  этанола и размалывается до заданной степени помола. Полученный таким  способом порошок замешивается в  смесителе на растворе синтетического каучука в бензине и прессуется на 500-тоном прессе. Полученный таким  образом полуфабрикат, обладающий значительной пористостью (около 30%), далее спекается  в защитной атмосфере или в  вакууме. С целью получения заданной формы заготовку подвергают горячей  ковке или прокатке. Таким способом получают порошковую сталь с мелкими  зернами. Это позволяет вводить  в такую сталь практически  любые легирующие добавки. Следует  отметить, что стойкость и стабильность резцов , полученных вышеописанным  способом больше обычных в три  раза. Болем того предварительное  введение в смесь небольших количеств  титана (Ti) повышает твердость инструмента2, уменьшает коэффициент трения, увеличивает срок службы резцов. Более того, добавка титана позволяет интенсифицировать ряд технологических операций: размол, прессование, спекание. В 80-х годах разработаны технологические приемы переработки ТПО сверхтвердых сталей, которые основаны на вакуумной и электрошлаковой переплавке в специальном пульсирующем магнитном поле. Проведенные в то время специальные исследования показали, что электрошлаковый переплав ТПО сверхтвердых сталей в пульсирующем магнитном поле - эффективный способ восстановления изношенного инструмента для горячей штамповки.

Брак, литники, металлическая  стружка после механической обработки  являются хорошим материалом для  приготовления шихты. В то же время  применение для плавки одних отходов  не рекомендуется, так как при  этом может повысится газонасыщенность металла и увеличится содержание окислов.

При этом количественное содержание отходов, вводимых в плавку не должно превышать 35-40% от общей массы шихты. Если требуется проведение нескольких литейных сплавов, то нужно строго следить, чтобы не производилось смешивание ТПО металла различного состава. Поэтому возврат (ТПО металла) следует  хранить строго по сплавам, ни в коем случае не допуская даже ошибочного разового смешения, в четко замаркированной  таре и в разных местах для разного  сплава так, чтобы случайное смешение свести к минимуму.

Для литейного производства характерно одновременное движение большого количества металла, песка  и вспомогательных материалов. Важным этапом литейного производства является регенерация отработанных формовочных  смесей. Эта регенерация включает следующие стадии технологического процесса3:

  • Дробление кусковой использованной формовочной массы.
  • Очистка от металлических включений.
  • Просев с одновременным продуванием воздухом и отсосом пыли.
  • Оттирка зерен песка от связующего.
  • Повторное обеспыливание.
  • Дробление формовочной смеси производится в два этапа:
  • Предварительное дробление на валковых дробилках.
  • Окончательное дробление на роторных дробилках.
  • Очистка раздробленной формовочной массы от металла производится с помощью магнитных сепараторов.

Наиболее удобным способом конструктивного исполнения такого сепаратора является установка электромагнитной очистки формовочных.

Ее конструктивное исполнение позволяет полностью извлекать  металлические частицы из отработанной и хорошо раздробленной формовочной  смеси. При дроблении, магнитной  сепарации и обеспыливании разрушаются  частично глинистые корки и пленки связующих с поверхности частиц песка. Для окончательной очистки  песка производится его пневморегенерация (т.е. регенерация струей воздуха). Весьма часто для очистки песка используется способ «кипящего» слоя. Для этого  в движущийся слой песка вводят вращающиеся  лопатки. При этом скорость воздуха  рассчитывается так, чтобы частицы  песка не уносились с воздухом, а находились в потоке во взвешенном состоянии, т.е. как бы кипели. Скорость движения песка регулируется так, чтобы  период нахождения частицы песка  был вполне достаточным для ее полной очистки. Сложнее переводится  регенерация жидкостекольных самоотверждающихся смесей. Для восстановления таких  смесей применяется способ химического  восстановления свойств песка, который  основывается на селективном растворении  в кипящем растворе щелочи. Концентрация щелочи 1- 15%; время обработки = 1 час, температура +100°С; степень извлечения жидкого стекла не менее 70%. Эффективность  процесса регенерации на основе селективного растворения позволяет его использовать не только с обычными материалами  типа кварцит, но и с дефицитными  продуктами, такими как например электрокорундом. Способ селективного растворения обеспечивает высокое качество регенерации. Содержание примесей в регенерированном продукте составляет: SiO2 0,6%; FeO3 0,12%; Na2O 0,04%. Переработка ТПО основных материалов литейного производства не решает всех проблем и в частности использования вспомогательных материалов. К таким материалам следует отнести золу и шлак, которые образуются при сжигании. Шлаки в зависимости от места добычи содержат различные ценные компоненты. Известно, что бурые угли, дают шлаки с высоким содержанием алюминия. Поэтому, мартеновские шлаки применяются в качестве флюсов в доменных печах. Сварочные шлаки из нагревательных печей богаты железом.

Поэтому, такие шлаки добавляются  в шихту в доменных печах для  частичной замены руды с целью  ее экономии. Шлаки, содержащие фосфор, могут использоваться в качестве минеральных удобрений. Однако здесь  следует обратить пристальное внимание на то, чтобы в таких продуктах  не содержались канцерогенные вещества и особенно галоидированные ДО и  ДПВ. Как известно I и II представитель  ДО, как наиболее опасные (См. предыдущие главы) имеют высокую температуру  плавления и кипения. А ДО, содержащие бром, синтезируются в качестве побочных продуктов при t=+700-900°С и это является очень опасным фактором. Поэтому  при использовании шлаков всех видов  необходимо знать предысторию и  экогеографию добычи исходного топлива, которое служит сырьем для получения  шлака. Бездумно использовать любой  практически продукт, содержащий ценный компонент ни в коем случае нельзя.

Особенно это касается сырьевых материалов, где могут участвовать  галогены хлор, бром. Опыт подсказывает, что в некоторых случаях шлаки  с успехом могут применяться  в медицинской практике. Доменные шлаки с учетом вышесказанной  оговорки содержат ряд химических соединений серы, кальция, магния, железа. Растворяясь  в воде и используя такую воду после проведения тщательного анализа, можно излечивать ряд болезней: невралгические заболевания, различные формы костно-суставных  заболеваний. Но разумеемся перед применением  для лечения такую воду следует  проанализировать на содержание канцерогенов в том числе и на супертоксиканты  – галоидированные ДО и ДПВ. Для  проведения анализа на эти ксенобиотики ДО и ДПВ требуется применение специальных методов анализа: концентрирования и отделения от фоновых веществ, и далее проведение анализа на ДО и ДПВ с помощью газовой хроматографии и масс-спектрографии с высокой разрешающей способностью и чувствительностью.

Без проведения таких анализов использовать шлаки для приготовления  минерализованной лечебной воды нельзя.

Кроме данного применения шлаки используются в качестве наполнителя  в строительной индустрии для  формования из цементной смеси шлакоблоков. Но это подробно рассматривается  в соответствующем параграфе.

 

 

2.2. Характеристика  отдельных видов алюмосодержащего  сырья и способов их переработки

Общемировая тенденция роста  объемов потребления алюминия, ужесточение  экологических требований и дефицит  энергоресурсов, требует повышения  эффективности извлечения алюминия из отходов производства.

Глинозем АI2Оз является основным исходным материалом в производстве алюминия. Рудной базой для производства глинозема служат преимущественно бокситы, а также нефелины, алуниты и некоторые другие глинозёмсодержащие руды [5]. Глинозем получают тремя способами: щелочным, кислотным и электролитическим. Наибольшее распространение имеет щелочной способ (метод К. И. Байера, разработанный в России в конце позапрошлого столетия и применяемый для переработки высокосортных бокситов с небольшим количеством (до 5-6%) кремнезема). С тех пор техническое выполнение его было существенно улучшено. Схема производства глинозема по способу Байера представлена на рис. 2.2.1.

Рис. 2.2.1. Схема  получения окиси алюминия по способу  Байера

Можно назвать несколько  определяющих требований к качеству глинозёма:

- повышенная скорость  растворения в электролите и  достаточная адсорбционная (поглащающяя) активность поверхности относительно летучих фтористых соединений;

- хорошая текучесть при  возможно меньшем пылении; 

- удовлетворительные теплофизические  свойства.

 В промышленных условиях следует стремиться к максимальному совмещению этих свойств в используемом глинозёме.

Скорость растворения являются наиболее значимым показателем качества глинозёма. Промышленный опыт показывает, что узкий диапазон частиц глинозёма +45-100 мкм со сдвигом крупности ближе к 100 мкм И содержание a-А12Оз не более 10% (остальное А12Оз) обеспечивают хорошую смачиваемость и удовлетворительную скорость растворения глинозёма в электролите [10].

Это достигается за счёт большого содержания в глинозёме  частиц y-АI2Оз, имеющих развитую ультрапористую структуру, достаточно большую удельную поверхность (более 60-80 м2/г), определённую методом гелиевой адсорбции или сокращенно «по БЭТ», и высокую степень насыщения структуры не скомпенсированными химическими связями. Особенно велико их химическое сродство к фтору, что и придаёт им свойства повышенной растворимости в электролите. Химическое сродство глинозёма· к фтору проявляется также в эффективном улавливании фтористых соединений в сухой газоочистке [9].

Не менее важным свойством  глинозёма является его способность образовывать устойчивую корку на поверхности электролита. Мягкая, но достаточно плотная корка с хорошим сцеплением частиц образуется при использовании глинозёма с теми же характеристиками по содержанию a-А12Оз и класса менее 45 мм, которые указаны выше для песчаного глинозёма.

Такая корка хорошо пропитывается  электролитом и содержит больше глинозёма, легче поддаётся разрушению при обработке электролизёров и при ударе пробойника АПГ, чем корки, образующиеся при использовании мучнистого глинозёма. Следует также отметить, что устойчивая корка образуется при условии, когда глинозем хорошо смачивается электролитом. Мучнистый глинозём, в отличие от песчаного, смачивается значительно хуже, и корка состоит преимущественно из застывшего электролита, поверх которого находится глинозём. Прочность такой корки очень высока [6-8].

Теплопроводность  и объёмная плотность глинозема играют большую роль в тепловом балансе электролизёра, в том числе в регулировании тепловых потерь через глинозёмную засыпку или укрытие анодного массива у электролизёров ОА, в поддержании стабильного уровня электролита и защите боковых поверхностей анода от окисления.

Текучесть глинозёма определяется в основном гранулометрическим составом материала, а также содержанием в нём а- АI2Оз. Материалом с хорошей текучестью можно считать глинозём с пониженной степенью прокалки. Он имеют крупность зерна более 45 мкм, высокую степень однородности гранулометрического состава и угол естественного откоса 30-400. Однако в наибольшей степени требованию высокой текучести удовлетворяет песчаный глинозем, содержащий фракцию < 45 мкм не более 10% и а- А12Оз в пределах 5%, с углом естественного откоса менее 350.

Глинозёмы со слабой текучестью и углом естественного откоса >40-450 комкуются при контакте с  электролитом. Образовавшиеся комки обволакиваются электролитом и, имея больший удельный вес, оседают через границу металл-электролит, образуя осадок [7].

Кроме того, на электролизёрах ВТ глиноземы с плохой текучестью при перемещении анода зависают, образуя пустоты, но которым воздух проникает до боковых граней анода  и окисляет их. Однако если текучесть  глинозема будет слишком велика, то надежное укрытие анодов будет затруднено, что особенно важно для электролизёров с обожженными анодами.

Потери глинозема за счет уноса с анодными газами в виде пыли зависят, главным образом, от его  гранулометрического состава (от содержания фракции менее 10-20 мкм), от технологии обработки электролизёров, настройки  АПГ и частоты анодных эффектов. Суммарные потери мучнистого глинозёма составляют 17-25 кг/т алюминия, что на ~ 10-15 кг/т выше по сравнению с результатами для песчаного глинозёма.

В глинозёме, используемом для  производства алюминия, должно содержаться  минимальное количество соединений железа, кремния, тяжелых металлов с  меньшим потенциалом выделения  на катоде, чем алюминий, т.к. они  легко восстанавливаются и переходят в катодный алюминий. Нежелательно также присутствие в глинозёме избытка оксидов щелочных металлов, поскольку они вступают во взаимодействие с фтористым алюминием электролита по реакции

3 Na20 + 2 АlFз = 6 NaF + Аl2Оз

разлагают его и тем  самым нарушают установленное криолитовое  отношение. Для восстановления к.о. требуется корректировка электролита фтористым алюминием, что удорожает стоимость первичного алюминия. В случае содержания Na20 в глинозёме 0,3 % и более при работе на кислых электролитах начинается наработка излишнего количество электролита, который необходимо периодически сливать из ванны.

По химическому составу  глинозём должен соответствовать приведенным  в ГОСТ 30558-98 «Глинозём металлургический».

Боксит является лучшим и во всем мире основным сырьем для получения алюминия. Его используют также для производства искусственного корунда, высокоогнеупорных изделий и для других назначений. По химическому составу эта осадочная горная порода представляет собой смесь гидратов глинозема с окислами железа, кремния, титана и других элементов.

Нефелин Na(AlSiO) - минерал светло-серого или зеленоватого цвета. Твердость 5.5-6. Содержит 30-40% Аl2Оз. Используют нефелин как металлургическую руду для последовательного извлечения глинозема и алюминия, а также в химической, стекольной и кожевенной промышленности.

Алунит (квасцовый камень) - минерал белого, серого или красноватого цвета. Твердость 3.5-4.0. Содержит 37 % Аl2Оз. Служит для получения квасцов, глинозема и калиевых солей.

Фтористые соли

Для наплавления электролита - основной среды, в которой протекает  процесс электролиза, используется криолит. Выпускаемый в промышленности технический криолит должен соответствовать требованиям ГОСТ 10561-80.

Выпускаемый отечественной  промышленностью криолит отличается пониженным криолитовым модулем (т.е. пониженным отношением NaF:AIF3). Это помогает поддерживать при переплавке такого криолита достаточно низкое криолитовое отношение в электролите.

Кроме технического криолита на предприятиях, имеющих систему  мокрой газоочистки, используют регенерированный криолит, который поступает в виде смеси с флотационным криолитом и носит название смешанного. Это так называемый вторичный криолит. В нём контролируют содержание фтора, натрия, серы, углерода и влаги.

В качестве основного модификатора электролита алюминиевых ванн используется соль A1F3. С помощью этой добавки компенсируются потери фтора из-за улетучивания A1F3 и поддерживается заданное криолитовое отношение. Технический фтористый алюминий должен соответствовать условиям ГОСТ 19181-78 .

Фтористый натрий применяется  после пуска электролизёров как  компенсация соли NaF, которая теряется в результате пропитки угольной футеровки. Эта соль выпускается согласно ТУ 113-08-586-56. В высшем сорте содержится 97%, в первом сорте - 95% NaF. На практике как Источник натрия чаще всего используют соду.

Другие добавки (фтористый  кальций, фтористый магний и кальцинированная сода) выпускаются по техническим  условиям, согласованным производителем и пользователем [12].

Вторичное сырье

В зависимости от происхождения  лом алюминия состоит из деталей  машин, двигателей, самолетов, приборов, бытовых изделий. Составляющие лома представляют собой поковки, отливки, штамповки, изделия из труб, прутков  и профилированного проката.

Для алюминиевого лома характерно смешение деталей из различных алюминиевых  сплавов, наличие приделок из неметаллических  и металлических материалов, высокая  степень засоренности. Значительная доля вторичного алюминиевого сырья  представлена отходами, которые образуются при производстве изделий из листа  и проката, проволоки, фольги.

Вторичным сырьем является стружка, образующаяся при механической обработке алюминия и его сплавов. Она составляет самую большую  группу алюминиевых отходов; доля ее в общем количестве отходов и лома достигает 40% и более.

 В процессе плавки  алюминия и его сплавов на  поверхности расплава образуются  окислы. Смесь окислов с частицами  футеровки и пылью, пропитанная  жидким металлом, удаляется с  поверхности расплава и образует  съемы (шлаки). Они содержат алюминий  и, как правило, перерабатываются  на заводах вторичных цветных  металлов [8].

В соответствии со стандартом в первую группу классификации лома и отходов алюминия включены лом  и отходы нелегированного алюминия, во вторую -- лом и отходы деформируемых  сплавов с низким содержанием  магния (до 0,8%), в третью -- лом и  отходы деформируемых сплавов с  повышенным содержанием магния (до 1,8%), в четвертую -- отходы литейных сплавов  с низким содержанием меди (до 1,5%), в пятую -- литейные алюминиевые сплавы с высоким содержанием меди, в  шестую -- алюминиевые деформируемые  сплавы с высоким содержанием  магния (до 6,8%), в седьмую--алюминиевые  литейные сплавы с высоким содержанием  магния (до 13%), в восьмую отходы деформируемых  сплавов с высоким содержанием  цинка (не более 7,0%), в девятую-- алюминиевые  литейные сплавы с высоким СО'.

Лом и кусковые отходы

Эта группа вторичного сырья  включает лом изделий из листа  и проката, проволоки, литья, поковок  и отходы, образующиеся при производстве этих изделий.

Лист и прокат используют в производстве самолетов, судов, мебели, бытовых предметов, при этом образуются отходы в виде листовой обрези. Самолетным ломом являются корпуса не пригодных  к эксплуатации самолетов и их отдельные части: фюзеляж, кабина, крылья, хвостовое оперение и куски корпуса  самолета, а также целые корпуса  самолетов, израсходовавших свой ресурс. Корпус представляет собой дуралюминовую  или стальную конструкцию, обшитую  листами дуралюмина. Внутри корпуса  смонтированы топливные баки, трубопроводы, электропроводка, имеется большое количество мелких деталей. Самолетный лом является наиболее сложным видом сырья, так как он включает большое количество деталей из различных металлов, которые трудно удалить.

Его предварительно подвергают разделке для удаления посторонних  металлов и материалов, которые при  плавке могут перейти в расплав  и загрязнить сплав, увеличить угар алюминия (горючие материалы), удлинить плавку [7].

В последнее время в  переплавку поступает все большее  количество судового лома: катеров, лодок, бакенов, понтонов и других изделий. По химическому составу судовой  лом отвечает алюмипиевомагниевым  сплавам, обладающим повышенной коррозионной стойкостью.

Весьма ценным видом сырья  для выплавки вторичного алюминия и  алюминиевых сплавов являются отходы, образующиеся при изготовлении изделий  из листа и ленты -- листовая обрезь. Этот вид отходов представляет собой  куски кромок и концов, выштаиповку, высечку. К листовой обрези относят  также бракованные куски листа  или ленты (мятые, поцарапанные», а  также брак деталей, изготовленных  холодной штамповкой. Засоренность листовой обрези обусловлена наличием обрезков пластмасс, оцинкованного железа, иногда латуни, меди и колеблется от 3 до 20 %.

По химическому составу  листовую обрезь делят на обрезь чистого  алюминия и обрезь алюминиевых сплавов (дуралюмин, алюминиевомарганцевый, алюминиевомагниевый, алюминиевоцинковый спдавы). Любая  обрезь часто бывает покрыта лаком  для анодирована. Такая обрезь мало окисляется при хранении.

Другая часть отходов -- обрезки профилей, труб, прутков, пресс-остатки, отходы от горячей штамповки. Этот вид  отходов обычно не содержит посторонних  примесей, кроме окиси алюминия, и представляет собой алюминии, дуралюмин, алюминиевоцинковый сплав.

Проволока поступает в  переработку в виде отходов электротехнического  производства или в виде продукта разделки проводов и кабелей. Провода  могут быть одно и многопроволочные, покрытые изоляцией и без нее. Алюминиевые провода могут иметь  сердцевину из стальной оцинкованной проволоки. Помимо лома и отходов  из листа и проката, к этому  классу сырья относят лом литья  и поковок. Литые и кованые  детали имеют разнообразный химический состав. Как правило, детали имеют  приделки из других металлов (стальные болты и шпильки, подшипники, бронзовые  втулки). Засоренность лома зависит  от тщательности разделки и колеблется от 3 до 50%.

Лом двигателей внутреннего сгорания состоит из большого количества литых и кованых деталей -- поршней, цилиндров, блоков, головок, картеров, корпусов коробок передач и т. д. Эти детали отлиты из качественных сплавов; двигатели изготавливают большими сериями, поэтому собирают крупные партии лома однородных деталей одинакового химического состава.

Более разнообразен по химическому  составу машинный лом -- детали различных  машин, приборов, приспособлений, инструмент, изготовленные из качественных и  низкокачественных сплавов [10].

Рассмотрим также способы  получения чистого алюминия:

Электролиз расплавов

Для получения расплава глинозема, имеющего высокую температуру плавления, добавляют до 8-10 % MgFy CaF^ и NaCl .Криолит получают обычно или из отходящих газов суперфосфатных заводов или кислотньм способом из плавикового шпата, серной кислоты, гидрооксида алюминия и кальцинированной соды. Он служит лишь наполнителем электролита (его до 75 %) и представляется как сплав AlFy и NaF.

Криолито-тоиноземистый  расплав можно рассматривать  как ионный раствор. Под влиянием постоянного электрического тока напряжением 4-4,% В и силой до 150000 А глинозем и криолит диссоциируют на ионы

Кислород, соединяясь с углеродом  анода, разогревает шихту 5, которая  расположена на застывшей корке 4 электролита 8. Образующиеся оксиды углерода и другие газы отсасываются из электролизера.

Рис. 2.2.2. Электролизер:

1 - корпус; 2 - футеровка; 3, 6, 10- угольные блоки; 4 - застывший  электролит; 5 - шихта; 7 и 11 - шины источника  тока; 8 — электролит; 9 - алюминий

Сам электролизер, или алюминиевая  ванна, состоит из стального корпуса 1, футерованного тепло- и электроизолирующим кирпичом 2, внутри выложен угольными блоками 3 и 10. К подовым блокам 10 подсоединен отрицательный полюс 11 источника тока, а положительный с помощью шин 7 - к угольным блокам 6. Температура электролита 8 поддерживается теплом протекающих реакций в пределах 950-970° С.

Рафинирование

Для удаления примесей алюминий, находящийся в ковше, в течение 15 мин продувают хлором, который уносит из расплава неметаллические и газовые включения. Готовый металл отстаивают в специальных печах, а затем разливают в слитки. Чистота их достигает 99,5-99,85 %А1.

Для некоторых отраслей промышленности требуется алюминий высокой степени  чистоты (свыше 99,996 % Al), что достигается дополнительным рафинированием его различными методами. Наиболее распространены электролитическое рафинирование и зонная плавка. В первом случае процесс ведут в ваннах, футерованных магнезитовым кирпичом при температуре 760-800° С. Электролит легкоплавкий. При расплавлении электролита и алюминия происходит дифференциация жидких компонентов по плотности и потенциалам: внизу (на угольной подине) располагается сплав алюминия с 25 % меди (плотность 3,% г/смЗ); над ним находится слой электролита (плотность 2,7), а выше третий слой (плотность жидкого алюминия 2,3). Этот последний слой, в состав которого входят графитовые электроды, образуется рафинированным алюминием. В процессе электролиза получают продукцию, степень чистоты которой достигает 99,999 %.

Современные технологии переработки тонкостенного алюминия