Потребительские свойства алюминия

Электролиз  глинозема для получения металлического  алюминия проводят в электролизерах – ваннах с различным устройством анодной части. Ванна, заключенная в стальной кожух, внутри футерована  углеродистыми блоками. В футеровку пода вмонтированы  катодные шины и , таким образом , сам корпус ванны служит катодным устройством установки. Анодное устройство состоит из  вертикально установленного самообжигающегося угольного электрода ,нижняя часть которого погружена в электролит – расплав , состоящий из глинозема Al2O3(8-10%)  и криолита – фторида алюминия и натрия Na₃AlF₆.

Электоролит нагревается до рабочей температуры 930-950⁰С теплом , выделяющимся при прохождении тока между анодом и катодом. При электролизе анод постепенно сгорает и его перемещают вниз. Для непрерывного наращивания электрода в его обечайку подается полужирная анодная маса , состоящая  из молотого кокса  и  каменноугольной смолы. По мере опускания вниз она спекается и коксуется  .При электролизе в расплавленном электролите происходит диссоциация молекул криолина и глинозема.Для получения  металлического алюминия практически используется глинозем. По мере обеднения электролита глиноземом его периодически догружают  в ванну.Признаком обеднения электролита служит так называемый анодный эффект ,выражающийся  в увеличении напряжения  до 20 -25 В. Отрицательно заряженные анионы направляются к аноду,в результате анодного процесса выделяется  газообразный кислород, вызывающий постепенное сгорание угольных анодов.

Расплавленный алюминий постепенно скапливается на дне ванны и периодически удаляется  при помощи сифонов и вакуумных  ковшей.

Для получения 1 тонны алюминия расходуется около 2 тонн глинозема, до 0,6 тонн угольных анодов ,около  0,1 тонны криолина и 16500 – 18500кВт_*ч электроэнергии.

Полученный электролизом первичный алюминий содержит примеси (железо, кремний , частицы глинозема  и т.д.) ухудшающие его свойства,и  поэтому подвергаются рафинированию.

Для этого алюминий продувают  в течение 10…15 мин. хлором в ковшах  вместимостью 1,0…1,5 тонн.Образующиеся при этом пары алюминия барботируют ванну  и уносят из нее неметаллические частицы.Кроме того, присутствующие в алюминии газы частично переходят в пузыри  хлорида  алюминия и вместе с ними выносятся  из ванны. Полученный алюминий  (99,5…99,85 % Al) разливают в специальные формы для поставки  потребителям или в изложницы для последующей прокатки на лист или сорт.

Для  получения  алюминия более высокой  чистоты (99,999% Al) используют  электролитическое рафинирование.

Вообще щелочной способ применяется при относительно малом содержании

Кремнезема в  боксите, а кислородный метод  – при большем.

Технологические процессы представлены в блок-схеме

 

 

11

5. Стандарты на алюминий первичный. Нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями нормативно – технической документации.

   Для изучения данного вопроса были рассмотрены следующие нормативно-технические документы:

ГОСТ 3221–85 Алюминий первичный. Методы спектрального  анализа

ГОСТ 12697.1–77 Алюминий. Методы определения ванадия

ГОСТ 12697.2–77 Алюминий. Методы определения магния

ГОСТ 12697.3–77 Алюминий. Методы определения марганца

ГОСТ 12697.4–77 Алюминий. Метод определения натрия

ГОСТ 12697.5–77 Алюминий. Метод определения хрома

ГОСТ 12697.6–77 Алюминий. Метод определения кремния

ГОСТ 12697.7–77 Алюминий. Методы определения железа

ГОСТ 12697.8–77 Алюминий. Методы определения меди

ГОСТ 12697.9–77 Алюминий. Методы определения цинка

ГОСТ 12697.10–77 Алюминий. Метод определения титана

ГОСТ 12697.11–77 Алюминий. Метод определения свинца

ГОСТ 12697.12–77 Алюминий. Методы определения мышьяка

ГОСТ 12697.13–90 Алюминий. Методы определения галлия

ГОСТ 12697.14–90 Алюминий. Метод определения кальция

ГОСТ 13843–78 Катанка алюминиевая. Технические  условия

ГОСТ 23189–78 Алюминий первичный. Спектральный метод  определения мышьяка и свинца

ГОСТ 24231–80 Цветные металлы и сплавы. Общие  требования к отбору и подготовке проб для химического анализа

ГОСТ 25086–87 Цветные металлы и их сплавы. Общие  требования к методам анализа

ГОСТ 11069-2001 Алюминий первичный. Марки.

ГОСТ 11074-74 Чушки первичного алюминия. Технические  условия. 

EN 573-3-94* Алюминий и алюминиевые сплавы. Химический состав и форма  деформируемых полуфабрикатов.

   Химический состав разновидностей первичного алюминия должен

соответствовать ГОСТ 11069 - 2001

Химический  состав марок алюминия

приведен  в таблице 

 

В алюминии технической чистоты всех марок, используемом для изготовления пищевой  посуды, массовая доля мышьяка должна быть не более 0,015%.

В алюминии высокой чистоты массовая доля магния не учитывается в сумме примесей при расчете марки алюминия.

По согласованию с потребителем производитель определяет массовую долю натрия и лития и  указывает результат с точностью  до третьего знака после запятой  в документе о качестве на конкретный вид продукции. 

1) Для суммы титана, ванадия, хрома и марганца.

2) Массовая доля ванадия не более 0,03%.

3)Допускаемая массовая доля железа не менее 0,18%.

4)В документе о качестве указывается фактическое значение массовой доли железа и кремния отдельно.

Примечания:

1 В алюминии  марки А5Е, предназначенном для  изготовления катанки марки АКЛП-ПТ  по ГОСТ 13843, допускается массовая  доля кремния не более 0,12%.

2 В алюминии  марки А5Е при массовой доле  примесей титана, ванадия, марганца  и хрома не более 0,010% допускается  массовая доля кремния до 0,15% при  условии соответствия 3.3.

По согласованию потребителя с изготовителем  перечень определяемых примесей, их предельные массовые доли, порядок расчета марки  алюминия и содержание документа  о качестве устанавливают в заказе.

3.2 Массовую  долю алюминия в металле высокой  чистоты определяют по разности 100,00% и суммы массовых долей  определяемых примесей, массовая  доля каждой из которых равна  или более 0,0010% и рассчитывается  до третьего знака после запятой  перед определением суммы.

Поправка. ИУС 1–2003.

Массовую  долю алюминия в металле технической  чистоты определяют по разности 100,00% и суммы массовых долей определяемых примесей, массовая доля каждой из которых  равна или более 0,010% и рассчитывается до второго знака после запятой  перед определением суммы.

Правила записи и округления результатов  анализа установлены в 5.3.

Пример  расчета массовой доли алюминия в  алюминии технической чистоты приведен в приложении А.

Сведения  о соответствии марок алюминия по настоящему стандарту маркам, установленным  в Европейском стандарте EN 573–3 и  зарегистрированным Американской алюминиевой  ассоциацией, приведены в приложении Б.

3.3 Электрическое  сопротивление при 20°С проволоки,  изготовленной из алюминия марок  А5Е и А7Е и отожженной при  (350 ± 20) °С в течение 3 ч, должно  быть не более:

0,0277 Ом·мм²/м — для алюминия марки А7Е;

0,0280 Ом·мм²/м — для алюминия марки А5Е. 

Ценными технологическими свойствами алюминия является его хорошая деформируемость   и свариваемость - алюминий   легко подвергается горячей, а также холодной обработке давления и сваривается всеми видами сварки, ковкой, волочением, штамповкой, прокаткой и др.

Технологические свойства

 

 Механические свойства алюминия сравнительно невысоки. Сопротивление на разрыв находится в пределах от 90 до 180 мПа. Алюминий имеет высокую пластичность , что дает возможность прокатывать его в очень тонкие листы. Необходимо отметить , однако, трудность обработки чистого алюминия  резаньем .

Физические  и механические свойства