BÀI tập lớn trình bày về quá trình điện phân sản xuất nhôm và thiết bị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC Bộ môn: Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa học - Thực phẩm BÀI TẬP LỚN Trình bày về quá trình điện phân sản xuất nhôm và thiết bị 2

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

20109738

TẠ BÁ TRƯỜNG

20109705 NGUYỄN THÀNH CHUNG

SVTH:

TS NGUYỄN THỊ DIỆU VÂN GVHD:

1 Tổng quan về nhôm

- Nhôm (Al) là kim loại nhẹ

- Khối lượng riêng là 2,7 g/cm3,

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 Al 2 O 3 Oxit

nhôm nhận từ các khoáng khác nhau:

37

3Alunit

- 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

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

- Từ dung dịch sạch aluminat người ta dùng

nhiều cách khác nhau như tiến hành cacbon hóa- sủi bọt dioxit cacbon qua dung dịch

dạng xôđa

- Hydroxit nhôm sau khi tách khỏi dung dịch đem nung, nhận được sản phẩm chứa đến 99%

60%

4 Sản xuất nhôm

- Sản xuất nhôm được tiến hành từ oxit nhôm hòa

- Trên thực tế điện phân được tiến hành trong

nhôm lỏng trên catot và cháy anot grafit do oxy hóa tách ra trên đó

Giản đồ trạng thái hệ Al 2 O 3 -Na 3 AlF 6

Sơ đồ bể điện phân với anot tự cháy

5 Phương hướng phát triển công nghiệp sản xuất nhôm

5.1 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

xuất hóa chất

13000-20000Photpho

2700-3200Cacbua canxi 80%

2-10Supe photphat

17500-18000Magie

18000-20000Nhôm

Tiêu tốn năng lượng

kwh/ tấnSản phẩm

- Do tiêu tốn nhiều năng lượng nên các lò luyện nhôm có xu hướng đặt tại các khu vực mà

nguồn cung cấp điện dồi dào với giá điện giá

rẻ như: Nam Phi, Trung Quốc, Trung Đông,

Nga, Quêbec ở Canada, đảo miền Nam New Zealand

- Năm 2004 Trung Quốc là nhà sản xuất nhôm lớn nhất thế giới

đứng trong số các nước có trữ lượng boxit lớn trên thế giới.

- Quặng boxit là nguồn tài nguyên lớn của nước

ta, là cơ sở để hình thành ngành công nghiệp luyện nhôm, là nguồn lực quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

- Tổ hợp boxit-nhôm Lâm Đồng nằm ở địa bàn

huyện Bảo Lâm (khu khoáng sàng Tân Rai), có tổng vốn đầu tư hơn 667 triệu USD Dự án boxit Lâm Đồng bao gồm hai giai đoạn:

- Giai đoạn đầu từ 2003 đến 2013, dự kiến tổ hợp boxit - nhôm sẽ đạt công suất hàng năm là

72.300 tấn nhôm điện phân, 300.000 tấn alumin (trong đó 141 nghìn tấn để điện phân nhôm, còn lại sẽ xuất khẩu), khai thác mỏ 1.980.000 tấn

quặng nguyên khai

 Giai đoạn hai (giai đoạn mở rộng) từ 2013 trở đi, công suất sẽ được nâng lên gấp 2 lần, đạt

146.100 tấn nhôm điện phân, 600.000 tấn

alumin (trong đó 284 nghìn tấn để điện phân

nhôm, còn lại sẽ xuất khẩu) và khai thác mỏ

3.960.000 tấn quặng nguyên khai

 Về công nghệ sản xuất nhôm, tổ hợp

boxit-nhôm Lâm Đồng áp dụng công nghệ điện phân tiên tiến của tập đoàn nhôm Pechiney theo

phương thức chuyển giao công nghệ, sử dụng điện cực thiêu sẵn, nạp liệu điểm tự động, dòng điện 185 kA, bể điện phân AP-18

 Đây là phương pháp điện phân nhôm nóng chảy theo công nghệ Hall-Heroult, tức là điện phân

alumin hòa tan trong dung dịch muối nóng chảy

là công nghệ sản xuất nhôm công nghiệp duy

nhất, đã tồn tại hơn 100 năm nay Sản xuất

alumin được thực hiện theo phương pháp hoà

Phối cảnh dự án tổ hợp Bô xít Nhôm Lâm Đồng