Demir Dışı Metaller ve Ekstraktif Metalurji

KİMYASAL METALURJİ

GİRİŞ

Demir Dışı Metaller ve Ekstraktif Metalurji ÖNEMLİ METALLER : Al, Cu, Zn, Pb KİMYASAL METALURJİ ANORGANİK KİMYA FİZİKOKİMYA FİZİK PROSES TEKNİKLERİ İŞLETME VE ORGANİZASYON GENEL VE ÜLKE EKONOMİSİ

Metal Kaynakları Primer Metal Kaynakları (cevherler) Sekunder Metal Kaynakları (hurdalar)

Primer Metal Kaynakları (cevherler) Soy metaller (Au, Ag, Hg ve Cu gibi) doğada ender olarak metalik halde bulunabilir Genellikle metal bileşikleri (mineral) Sülfür, oksit, hidroksit, klor ve silikat (ender) Konsantrasyonlar ve konum çok değişik olabiliyor

Cevherin işlenmesi Çıkarmak için teknik imkanlar mevcut mu Ekonomik olur mu Maliyet ne olur Metal talebi hangi seviyede İleride nasıl bir talep trendi olur

Yerkabuğunda Bulunan Metaller Element Sıralama Yerkabuğundaki toplam rezerv (16 km derinlik) (%) Al 3 7.3 Fe 4 3.4 Mg 8 2.5 Ti 9 0.43 Zn 26 0.006 Cu 48 0.003 Pb 53 0.002 Au 76 0.0000003

Cevher Mineral karışımları (Me-minerali + diğer mineraller=gang) İçinde kazanmak istediğimiz metal var. Cevheri (Cu-cevheri, Al-cevheri v.b.) Temelde iki tip cevher var Sülfürlü (S bileşikli me minerali) Oksitli (O bileşikli me minerali)

Mineral Tipleri

Cevherin çıkarılması (Madencilik)

Maden işletme Açık ve kapalı Açık işletmede cevher yüzeye yakın Açık işletmelerin yüzeyi çok büyük

Kemi Krom Madeni (Finlandiya)

Chuquicamata Bakır Madeni (Şili) 4x2 km,900 m derinlik, 30 yıl sonra kapalı olacak

Kapalı işletmelerde Pahalı, teknik olarak zor ve kaza riskli Bu nedenle 100-1000m deriniğe kadar Yüksek tenörlü cevherler için Tenör = cevherdeki saf metal miktarı (gram/ton veya %) Maden birbirine paralel kazılmış galerilerden oluşur

Kapalı Madende Kazıcı

2002 Yılı Dünya Cevher Üretimi Hammadde Üretim Miktarı (Milyon Ton) Taş Kömürü 3910 Petrol 3609 Doğal Gaz 2645 (m3) Demir Cevheri 1080 Linyit 882 Boksit 144.2 Bakır 13.5 Çinko 8.8 Kurşun 2.8 Titan 5.4 Nikel 1.2 Altın 2500 t Altın Eşdeğeri

Tabloda da görüldüğü gibi Demir dışı metal miktarları diğerlerine göre daha düşük Bunun nedeni verilen miktarlar saf metal için Cevher tenörü düşük olduğu için Çıkarılan cevher miktarı çok yüksek

Cevher Hazırlama

Cevherden metal kazanımı Çok ender doğrudan cevherden metal kazanımı mümkün Zira tenör genelde çok düşük Tenör düşük gang yüksek Gang ile birlikte işleme Yüksek maliyet Yüksek me kayıpları Gang ayrılmak zorunda Gang ayırma=zenginleştirme=cevher hazırlama

Metal Cevherde (%) Konsantrede (%) Mineral Tipi Teorik Konsantre Oranı (%) Fe 65 - Fe 2 O 3 69 Cu 1 30-34 CuFeS 2 34 Al 25 - Al 2 O 3 H 2 O 45 Zn 7-10 60-65 ZnS 67 Pb 8-15 65-75 PbS 87

Boksit ve demir cevherleri Temelde zengin Benzer mineral karışımları var Zenginleştirme ekonomik değil

Cevher zenginleştirme yöntemleri Kırma-öğütme: Kırıcılar ve öğütücüler Boyuta Göre Ayırma Eleme, siklon, merkezkaç ayırma Konsantre Flotasyon, özgül ağırlığa göre ayırma Su ayrımı Filtre, merkezkaç, süzme

Kırma-Öğütme Amaçları Tane boyutu (cevher boyutu) azaltma Boyut dağılımının değiştirilmesi Spesifik (oransal) yüzey alanının değiştirilmesi Farklı mineral tiplerinin serbestliği Cevher hazırlama adımlarına uygunluk (çözümlendirme v.b.) Kırıcılar = Çeneli veya çekiçli

Çeneli Kırıcı

Kırma Genellikle tana boyutu tasnifi Ayırma ör. Manyetik ayırma Öğütme Çözümlendirme Otoklav çözümlendirme (Al üretimi) Peletleme (demir üretimi) Konsantrasyon Flotasyon (bakır üretimi)

Flotasyon Köpük veya yüzdürme ayırımı Kimyasal-fiziksel ayırma Prensip Farklı katı, sıvı gaz yüzey gerilimleri

Ayrım Pasif tanecikler çöküyor Aktif tanecikler Hava kabarcıklarına yapışıyor Yüzeye çıkıyor Köpük içerisinde kalıyor Bu yolla Ağır metaller, oksit ve sülfürlü bileşikleri ayrılıyor Oksitler, silikatler çöküyor Yüzey özellikleri Öğütme gerekli (1mm altına) Mineral yüzey gerilimini etkileyen kimyasal katkılar ile kontrol edilir Farklı mineral tipleri için farklı kimyasal katkılar kullanılır

Aglomerasyon

Aglomerasyon = Yüzey Küçültme =Topaklama Tane boyutu çok düşük, toplam yüzeyin küçülmesi gerekli Yöntemler Briketleme İnce taneli cevher Bağlayıcı katkı gerekli Kalıba presleme ile topaklama Plastik şekil alma yeteneği kullanılıyor Yüksek sıcaklık kullanılabilir Örnek briket hadde

Yumurta Briket Haddesi a) Kömür-zift karışımı (karıştırıcıdan) b) Dağıtıcı hazne c) Besleyici d) Hadde merdaneleri e) Briket kömür

Peletleme İnce taneli cevher veya konsantre Bağlayıcı gerekli Yuvarlanma ile topaklama Küre şeklinde pelet oluşumu Cevher tanecikleri ile bağlayıcı arasındaki kapiler kuvvetler Oluşan peletlerin pişirilmesi gerekli Peletleme Makineleri Tepsi Tambur

Yeşil pelet üretim süreci Islatma Köprü Oluşumu Kapilar köprüler Yeşil pelet Bağlayıcı Cevher

Sinterleme İnce ve kaba tane boyutu beraber Topaklanma kısmi yüzey ergimesi ile Tane boyutu sinter sonrası kırma ile belirleniyor Basınçlı veya emme sinterleme

Ateşleme Besleme SO 2 Band uzunluğu Baca Gazı Basınçlı Hava Girişi Sinter Başı Sinter Sonu Gaz Dolaşımlı Basınçlı Sinter Bandı Baca gazlarında SO 2 değişimi

Band uzunluğu 21 m Band eni 2 m Ateşleme fırını Fırın kapağı Ateşleme Fanı Baca gazı fanı Gaz temizleme Su soğutma Ana Fan Sinter kavurma

Ateşleme fırını Baca yolu Ateşleme katmanı Sinter katmanı Kaba sinter Emme ile ateşleme Basınçlı sinterleme Kurşun konsantreleri için sinter kavurma

İkincil Metal Kaynakları

İkincil metal kaynakları Hammaddeler Metal üretimi sırasında çıkan atıklar Curuf Oksit Tufal Metal işleme sırasında çıkan atıklar Talaş İşleme hurdası Kullanım ömrü sonunda çıkan atıklar Hurda (otomobil, gemi v.b.) Akü, pil

İkincil metal kaynakları İşletme içi Bileşimi tamamen belli İşletme dışı Parça hurdalar Kompozit hurdalar Ayrım gerekli Kırma (kırıcı, öğütücü, kesici) Ayırma (elek, siklon, merkezkaç, el ile ayırma, manyetik ayırma Temizleme (yıkama, toz arıtma)

Çinko Curuf Hurda Bakır Hurda Pil ve Akü Çelik Hurda

Metalurji

Amaç metal kazanımı Yöntem Metalurji Hammaddeden metale giden proses ve adımları 1. Cevher (hammadde) hazırlama 2. Saf Metal Kazanımı 1. Cevher için redüksiyon 2. Hurda için ergitme 3. Rafinasyon 4. Şekillendirme Hammadde cevher veya hurda Her ikisi için de metal üretim adımları aynı veya benzer

Hammadde (Cevher Çıkarma) Toplama ve Hazırlama Metal Kazanımı (Metalurji) Metal Şekillendirme

Metalurji Cevher, hurda, atıklar genel hammadde Metal kazanımı Saflaştırma Şekillendirme Bu anlamda Metalurji 3 e ayrılır 1. Metal kazanımı ve rafinasyon 2. Döküm (ilk şekillendirme) 3. Şekillendirme (katı şekillendirme, ikincil şekillendirme)

Metal üretimi (Elektrik ark fırını)

Döküm (çelik döküm)

Şekillendirme (sıcak haddeleme)

Günümüz gelişmeleri Enerji tasarrufu sağlamak Daha düşük elektrik enerjisi Daha düşük miktarda redüktant kullanmak Ayrı proses adımlarını birleştirerek üretmek Ör: rafinasyon ve döküm adımlarını birleştirmek Döküm sırasında argon üflemek Döküm ve şekillendirme adımlarını birleştirmek Döküm Hadde Son ürün boyutlarını hedefleyerek üretmek Thixoforming İnce döküm

Yaklaşık 100 yıl önce Metalurji Demir Dışı Metaller Metalurjisi ve Demir Çelik Metalurjisi olarak ayrılmış Aslında böyle bir ayrıma bilimsel olarak gerek yok Ayrım nedenleri Üretim miktarlarındaki Proses adımlarındaki farklılık

Metal Kazanım Prosesi Hammadde Hazırlama Redüksiyon ile Metal Kazanımı Rafinasyon ile saflık arttırma

Metal üretimi sırasında Yan ürünler Oluşur Gazlar Tozlar Curuf Atık Su Çamur gibi

Bu ürünler Atık (çevre emisyon faktörleri) Aluminyum üretiminde kırmızı çamur Yan ürün SO 2 içeren gazlardan H 2 SO 4 üretimi Curuf yol dolgu malzemesi

Metalurji Hidrometalurji Sulu bir ortamda düşük ile orta sıcaklık aralığında Liç (çözümlendirme) Solvent Ekstrasyon Elektroliz Selektif Kristalizasyon Filtrasyon Çöktürme (sedimentasyon) Yoğunluk ayrımı

Pirometalurji Sıvı (ergiyik) bir ortam ile 200-300 C-2000 C ve üzeri sıcaklıklarda Vakum Destilasyon Kalıntıların selektif oksidasyonu Selektif kristalizasyon Selektif oksidasyon Segregasyon Fiziksel ayrım (filtrasyon, merkezkaç) Gaz giderme

Pirometalurji Curuflar Sıvı halde (Ergitilmiş) Oksit karışımları Büyük oranda silikatlar Halojenler Fosfat Sülfür veya sülfat Bor bileşikleri Sıvı halde yoğunluğu 3-4 g/cm 3 Önemli özelliklerinden viskosite (akışkanlık) Elektrik iletkenliği (10-4 m/ mm 2 ) Görevleri Metal gang ayırımı Metalden istenmeyen elementleri ayırmak (S, P, As v.b.) Metal yüzeyini örtmek Gaz çözünmesini engellemek İzolasyon

ALÜMİNYUM

Alüminyum %8 yer kabuğunda en fazla rastlanan 3. element Demir Çelik Malzemelerinden sonra en fazla kullanılan Metal Dünya üretimi 1998 de 22,7 Milyon ton

İlk kez Alüminyum Saf Me. Wöhler 1827 de saf olarak üretmiş 1825 de ise Örsted düşük saflıkta üretmiş (ilk Al) 1854 de ise Deville kg. civarında üretmiş, 1855 Dünya fuarında sergilenmiş 1886 da Alüminyum Elektrolizi Amerika lı Hall ve Fransız Herolt eş zamanlı olarak geliştirmiş. Bu yüzden günümüzde Hall- Heroult işlemi olarak bilinir

1888 de Bayer yöntemi geliştirilmiş Bu şekilde kitle üretimi mümkün olmuş 1885 de 200 t. dan başlayarak 1930 a 537.000 t. a ve 2003 itibarı ile 28 Milyon ton a çıkmıştır.

Alüminyum Oksijene çok afin bir element Buna rağmen korozif ortamlara çok dayanıklı Korozyona karşı direnci Birkaç molekül kalınlığında Sert ve sık örgülü Saydam oksit tabakası Saniyenin 1/10 kadar zamanda oluşuyor ve yavaş büyüyor Ayrıca bu oksit elektrokimyasal olarak da oluşturulabilir (eloksal kaplama yöntemi) İnsan Sağlığına etkisi yok.

Alüminyum fiziksel özellikler Koordinasyon Sayısı 13 Atom Ağırlığı 26,98 g/mol Yoğunluk 2,699 g/cm3 Hafif Metal Ergime Sıcaklığı 660 C Düşük sıcaklık Buharlaşma Sıcaklığı 2493 C Buharlaşması zor Elektriksel İletkenlik (20 C) 38 MS/m Yüksek elek.iletkenlik Isıl İletkenlik 237 W/mK yüksek ısıl iletkenlik Sertlik (HB) 15 HB Yumuşak Çekme Mukavemeti 45 kg/m2 Yüksek şekil değiştirilebilirlik Renk gümüşi Yansıtma özelliği

Alaşımsız Alüminyum Ham Al Yarı ürün (parça döküm, extrüzyon ile profil üretimi) Saf Alüminyum ve çok Saf Alüminyum Elektrik, Elektronik

Aluminyumun kullanım alanları

Yoğunluk (Çeliğin Yaklaşık 1/3 ü) Taşınabilir konstrüksiyonlar (sahneler) Uçak Sanayi Denizcilik Araçlar (Yakıt Tas. % 40) Saf Alüminyum çok Rel, Rm. ama alaşımlama ile ergime sıcaklığı bu nedenle kullanım sıcaklığı sınırlı

kullanım örnekleri Düşük yoğunluk Deniz taşıtları, Taşınabilir sahneler, Araba karoseri ve motor (% 40 yakıt tasarrufu) Yüksek ısıl iletkenlik Arabalarda radyatör Yüksek elektrik iletkenliği Yüksek gerilim hatları (Cu yüksek yoğunluklu) Kimyasal İnert yapı Mutfak gereçleri (Al. folyo, içeçek kutuları) Yüksek oksijen afinitesi Çelik üretiminde desoksidant, aluminotermi (Ti, Cr, V, Nb Al ile redükleniyor)

Dünyanın en büyük taşınabilir sahnesi

Aluminyum Basınçlı Döküm

Aluminyum Döküm Motor

Ambalajlarda Aluminyum

Aluminotermik yöntemle redüksiyon

şekil değiştirme yeteneği Sıcak, soğuk haddeleme, dövme, ekstrüzyon, presleme Döküm yöntemlerinin tümüne yatkın Hemen hemen tüm alaşımlarında ergime sıcaklığı 630 C altında (pres döküm ) Yüksek katılaşma aralığı Döküm hadde, Thixocasting

Aluminyum thixoforming

Yıllara göre Dünya aluminyum üretimi

Güncel Aluminyum üretimi

Dünya Aluminyum Üretimi

Cevherden alüminyum üretimi için önce rafinasyon sonra redüksiyon Rafinasyon (gangın ayrılması için) Ürün rafine Al 2 O 3 Ergimiş tuz elektrolizi ile redüksiyon Ürün sıvı Al

Proses Şemaları

Alüminyum üretimi için ergimiş tuz elektrolizi kullanılıyor Fe veya Cu a göre daha fazla enerji Enerji elektrik enerjisi Bu nedenle tesis ucuz elektrik kaynaklarına yakın olmalı (baraj, nüklüer santral v.b.)

Primer Al üretimi için hammadde boksit Boksit = alüminyum silikat mineral karışımı Büyük rezervler tropik bölgede ve yüzeye çok yakın Dünya Boksit rezervleri yaklaşık 200 yıl Boksit ismi Fransadaki Les Baux şehrinden geliyor Boksit =Alüminyum Hidroksit + korund (a-al 2 O 3 ) + Fe 2 O 3 + TiO 2 +SiO 2 )

Boksitin Üç Tipi var Hidrarjillit (g-al(oh) 3 Böhmit (g-alooh) Diasporit ( -AlOOH) Ayrıca korund (a-al 2 O 3 )

Boksit bileşenleri

Al 2 O 3 SiO 2 Fe 2 O 3 TiO 2 Uçucu Bileşenler Weipa (AUS) 55 1,5 13 2,6 25 Svertlowsk (RUS) 55 5 24 2,5 - Helicon (YUN) 53 3,5 25 2,5 - Gong Xian (ÇİN) 66 13 2 2 13 Los Pijiguosos (VEN) 51 7 14 2 26 Kwakwaki (GUY) 59 6,5 6 3 26 Trelaway (JAM) 46 1 18 2,6 25 Jari (BRE) 59 7,5 2 1,8 31 Buke (GUI) 53 2,2 13,9 3,4 27,5

Daha çok tropik iklimlere ait rezervler var. Yeryüzüne çok yakın 6-8 metrelik kalın katmanlar şeklinde Pas kırmızısı renginde (Fe içerinden dolayı) Üretim hedefi Fe içeriğini ayırmak

Boksit konsantre gerektirmiyor Kırma ile önce 20-50 mm küçültülüyor kaba kırma çekiçli veya çeneli kırıcılar kullanılıyor Öğütme bilyalı veya çubuklu değirmen ile son tane boyutu için kullanılıyor Tane boyutu ve dağılımı Boksit çözünürlüğünü Kırmızı çamurun çökelme durumunu Çözümlendirme tanklarındaki erozyonu belirliyor

Çok ince tane boyutu olmamalı Enerji artıyor Çok ince SiO 2 çözeltiye geçiyor Öğütme sonrası yıkama ince kil minerallerini ayırmak için

Boksit hazırlama ve çözümlendirme Al 2 O 3 fabrikasında Güçlü gemiler ile boksit taşınabiliyor Ama maliyetli Diğer yandan Hammaddenin boksit değeri ile me değeri farklı Me değeri kazanmak lazım

Dünya Al 2 O 3 Üretimi (2002, %)

Döngü çözücü ile yaş öğütme Tane boyutu boksit çözünme kapasitesine bağlı Öğütülen boksit süspansiyonu depolanıyor SiO 2 için çöktürme için gerekli SiO 2 oranı yüksek boksit için SiO 2 ayırma var SiO 2 Al 2 O 3 NaOH

SiO 2 içeren boksit eşanjör ve otoklav içerisinde kabuk oluşumu Ön SiO 2 giderme ile reaktör çalışma ömrü iki kat artıyor

Boksit çamuru buhar ile ısıtılıyor 6-10 h karıştırma Burada SiO 2 Na-Al-Silikat olarak çözünüyor Max. Çözünürlük sonrası çöküyor Bundan sonra çözünmüyor Kırmızı çamur ile birlikte ayrılıyor

Artan T, ince çözelti, artan Boksit miktarı ile daha fazla SiO 2 ayrılabilir Çözeltide son SiO 2 en fazla 0.25 g/l olmalı

SiO 2 %6-8 i geçiyorsa işlenmiyor ( Al 2 O 3 kaybı) Eğer SiO 2 kristalin kuvars ise hiç çözeltiye girmiyor (İnert) (çok avantajlı)

Bayer Yöntemi ile Boksit Çözümlendirme

Üç proses aşaması çözümlendirme kırmızı çamur çöktürme AlOH çöktürme

Çözümlendirme sırasında (reaks 3-3 ve 3-4) SiO 2 giderilmiş boksit sıcak NaOH + CaO ile Alüminyum hidroksit oluyor. Proses değişkenleri T, NaOH konsantrasyonu, basınç, mol oranı (K)

K için Na 2 O şeklinde bulanan Na belirleyici K, çözümlendirme sırasında sürekli düşüyor, zira organik mineraller ve boksitteki karbonatlar Boksit sodası (Na 2 CO 3 ) veya Sodalit (Na 4 Al 3 Si 3 O 12 Cl) oluşuyor Na 2 O kayıpları

Çözünme Hızı boksit tipi tane boyutu Çözümlendirme T Çözümlendirme t Boksit yüzeyi Na 2 O konsantrasyonu Al 2 O 3 konsantrasyonu Otoklavdaki karıştırma

Element Gittiği Yer Fe Sediment Kırmızı Çamur SiO 2 Sediment/Prosesreaksiy onu Kırmızı Çamur TiO 2 CaO ile birlikte Bileşik Kırmızı Çamur Ga Çözelti içerisinde Kazanılıyor V 2 O 5 CaO ile birlikte Bileşik Kırmızı Çamur P 2 O 5 CaO ile birlikte Bileşik Kırmızı Çamur C (Organik) %25 Oxalat, karbonat olarak Kırmızı çamurda %25 Gaz oluşumu (CO 2, alkan v.b.) % 50 çözeltide

Boksitte emprüteler var çözeltiye geçiyor özel bir temizleme ile alınır Çöküyor Çöken katı çözelti (kırmızı çamur) büyük bir atık sorunu Tam ayrım için çözelti bir döngü ile çalışıyor.

Boru Reaktörü Tüm reaktör bir boru Isıtma için mantolanmış Çözelti 140 Na 2 O g/l membran pompalar ile Turbulentli akış Verimli ısı değişimi Yüksek reaksiyon hızı Tek yönde akış

Membran pompa ile reaktöre 80 bar a kadar basılıyor Sadece pompa çözeltinin hareketine izin veriyor. Giriş 80-360 m 3 /h max. 230 bar basınç var (pratikte max. 100 bar)

Basınç giderme ile kademeli olarak 1 bar atmosfer basıncına kadar kadar, Burada çözelti kaynamaya başlıyor ve sıcak çözelti buharı reaktörün ısıtılmasında kullanılıyor.

Halen Dünyada Almanya, Çin ve Avustralya da boru reaktörü var

Boru Reaktörü Çözümlendirme

Boru reaktörü

Otoklav Reaktör Prensip boru reaktörüne benzer Süspansiyon boksit ve çözücü 80 C de Otoklava pompalanıyor Seri bağlı reaktörlerde Önce gerekli basınç Sonra da sıcaklık sağlanıyor Basınç alma sonucu açığa çıkan ısı ısıtma için kullanılıyor

Otoklav Çözümlendirme

Bir çok reaktör ard arda birbirine bağlanmış Geçmişte küçük otoklavlar (karıştırma ve ısıtmalı) 25 adet Günümüzde genellikle büyük (karıştırmasız ve ısıtmasız) iki adet Boru reaktörü ile karşılaştırıldığında Daha hantal Verim düşük Uzun çözümlendirme süreleri Tıkanmalar v.b. hatalar

Seri bağlanmış otoklav

Boksit çözümlendirme süreleri

Otoklavda çözümlendirme 3-5 saat 2 m 3 /t Al 2 O 3 hacim gerekli Boru reaktörü ile çözümlendirme 5 dak 0.1 m 3 /t Al 2 O 3 gerekli

Boru Reaktörü ve Otoklav Karşılaştırma Boru Reaktörü Otoklav Bağımsız Reaktör Sayısı 4 5-8 Toplam Uzunluk/Yükseklik 4 km <5 m İç Çap 120 mm <3 m Toplam Hacim 45 m 3 250 m 3 Proses Sıcaklığında Reaksiyon Süresi 5 dak. 3 saat Çözümlendirme Hızı 300-340 m 3 /h 80 m 3 /h Kapasite 150000 t Al 2 O 3 45000 t Al 2 O 3 En Yüksek Basınç 60 bar 55 bar Giriş Sıcaklığı 80 C 80 C Çözümlendirme Sıcaklığı 280 C 250 C Na 2 O/Al 2 O 3 Mol Oranı 1.25-1.3 1.25-1.3 Na 2 O Konsantrasyonu 135 g/l 150 g/l

10 K sıcaklık artışı ile Reaksiyon hızı 2.5 kat arttırılabilir 240 C de 40 dak. Çözünme 275 C de 1.6 dak. Sıcaklık artışı için basınç gerekli

Çözeltide Al 2 O 3 değil [Al(OH) 4 ] - iyonları var Atmosfer basıncına geri dönüldüğünde Yüksek [Al(OH) 4 ] - konsantrasyonlarında Al-hidroksit çökebilir Tıkanmalara neden olabilir

Kırmızı Çamur Ayırma Çözümlendirme sonrası Sedimentasyon-yıkama prosesi Kırmızı çamur Bu ayrıma K=1.35 lik çözelti geliyor Zayıf çözelti (yıkamadan gelen) ile seyreltiliyor K=1.6-1.8 oluyor (Al-OH çökelmesini önlemek için) Katı konsantrasyonu 50 g/l olarak ayarlanıyor

Kırımızı Çamur Yıkama

Yıkamada Önce sıcak çözelti tikener e veriliyor Filtre sonrası temiz çözelti en fazla 40 mg/l katı Ayrılan ise 500-700 g/l katı Ayrılan kırmızı çamur çözeltinin % 4-8 Ayırma süreleri 10-15 h İki kademe yıkama daha var En son vakum tambur filtreler ile ayrılıyor Filtre sonrası 1-2 t nemli k. Çamur Depolara yığılıyor Depolar tabandan izole Depo kapasiteyi doldurduğunda Nötr yapılıp yeşillendiriliyor

Boksit-Kırmızı Çamur Karşılaştırma Boksit Kırmızı Çamur % kg % kg Ağırlık 1000 400 Al2O3 56-60 560-600 15-28 60-112 SiO2 3-6 30-60 6-15 24-60 Fe2O3 2-8 20-80 5-20 20-80 TiO2 3 30 7.5 30 CaO 0.1 1 - - Na2O - - 4-9 16-36 Uçucular 30 300 10 40

Kırmızı Çamur Toplama Alanı

Al-Hidroksit Kristalizasyonu Kristalleşme için doymuş çözelti 90 C dan 55-75 C sıcaklığa soğuma ile Böylece Al-OH metastabil bölgeye geliyor Burada [Al(OH) 4 ] - iyonları %10-16 H 2 O içeren Al(OH) 3. xh 2 O (katı) haline geliyor Kristalizasyon karıştırmalı Çökme olmasın ve En fazla kristalizasyon yüzeyi ile çalışmak için Kristalizasyonu hızlandırmak için % 80 Al(OH) 3 geri gidiyor Çekirdek oluşturucu Çok dikkat edilmesi gereken husus Çözelti hep instabil bölgede kalmalı

Kristalleşen Al-Hidroksit

Al-Hidroksit Metastabil Bölgesi

Karıştırmalı Kristalizasyon Tankları Kristalizasyon 2000-4500 m 3 hacimli çok büyük tanklarda

İnce Al-OH disk filtrelerde ayrılıyor ve çekirdek oluşturucu olarak kristalizasyona geri gidiyor

Kaba Al-OH tambur filtrelerde ayrılıyor, kalsine veya depo

Bayer yönteminin temelinde döngü prosesi olması var Na 2 O Çözümlendirme Öğütme ile başlıyor K. Çamur yıkama ile sona eriyor Al(OH) 3 Kristalizasyon Çekirdek oluşturucu

Bayer Yönteminde Çözücü Döngüsü

Al 2 O 3 Kalsinasyonu Al-OH % 6-16 nem içeriyor Bu nem ayrıca kristal suyunda (hidrat) Bu hali ile elektroliz mümkün değil HF-gaz oluşturabiliyor (zehirli) Bu nedenle kalsinasyon Nem uzaklaştırılıyor Ürün saf Al 2 O 3 oluyor 1000-1300 C aralığında kalsinasyon 2Al(OH) 3 +xh 2 O = Al 2 O 3 + (2+x) H 2 O

Kalsinasyon için iki yöntem var Döner fırın (eski ) İçi refrakter kaplı eğimli ve uzunluk boyunca dönen boru tipinde fırın Fırına üst bölgeden Al-OH veriliyor Rotasyon ve eğim ile yavaş fırının alt bölgesinde kalsine Isıtma alt tarafta bulunan fuel oil veya LPG (NLP) ile sağlanıyor Kalsine akışkan yatak bir başka döner fırında soğutuluyor

Döner Fırın Kalsinasyonu

Döner fırında tozlaşma ve refrakter aşınmaları var Döner fırın ekonomik değil ve sorunlu Fırın verimi düşük Refrakterlere termik yük geliyor Bakım ve revizyonu pahalı Çok yer kaplıyor Al 2 O 3 refrakterden gelen SiO 2 ile kirleniyor

Akışkan yatak (yeni) Enerji kullanımı daha düşük Daha da düşürmek ısı değiştiriciler ile mümkün

Akışkan Yatakta Kalsinasyon

Akışkan yatak Bir taraftan verilen Al(OH) 3 fırında akışkan Diğer tarafa ulaşıyor Burada siklon ile gazlarda ayrılıyor Siklon tarafından dışarı alınan sadece %3 Diğeri akışkan yatakta dolaşıyor Dolaşımın nedeni % 100 kalsinasyonun sağlanması

Akışkan yatak özellikleri İnce taneli oksit Büyük reaksiyon yüzeyi Düşük difüzyon mesafeleri Yüksek gaz ve katı hızları Yüksek ısı ve madde geçişleri Homojen sıcaklık Katı iyi karışıyor

Alüminyumoksit (Al 2 O 3 ) Kalsine Al 2 O 3 (tonerde) Kuru ve toz halde %99 üzerinde saf Al üretimi için elektroliz Zımpara ve aşındırıcı Kimya sanayinde Refrakter üretiminde 3.98 g/cm 3 yoğunluk 2053 C ergime sıcaklığı

Kristalleştirme Kalsinasyon Elektroliz Hazır Boksit Liman Kırmızı Çamur Ayırma Ga Kazanımı Boru Reaktörü

Sıvı Tuz Elektrolizi ile Al Kazanımı

Alüminyum Elektrolizi Kalsine ve saf Al 2 O 3 den Me Al üretiliyor. Alternatif yöntem var ama uygulanmıyor. o NEDENLERİ Yüksek O 2 afinitesi Oksidasyon reaksiyonu Ellingham diyagramında en altlarda Karbon ile redüksiyon mümkün değil, zira Al-karbür oluşuyor. Al 3+ -Al için sulu çöz. Red. İçin standart pot.-1,67 V Ayrıca Al 2 O 3 suda çözünmüyor. Tek yöntem Hall ve Heroult un bulduğu yüksek sıcaklıkta tuz çözeltileri ile uygulanan elektroliz.

Hammaddeler Al 2 O 3 (kalsine) Elektrolit + Karbon AnotBloklar Elektrik Enerjisi Ürünler Sıvı %99,6 lık Al CO, CO 2 ve F- içeren gazlar Kullanılmış Elektrolit

Sıvı alüminyum fiziksel (ve sıcaklık olmakla birlikte kimyasal) yöntemler ile rafine ediliyor alaşımlandıktan sonra levha, külçe veya bilet şeklinde dökülüyor. Kullanılan hurda Alüminyum sınıflandırıldıktan sonra tekrar ergitilip kullanılabiliyor.

Dünya Primer Al Üretimi Orta ve Batı Avrupa (Almanya %2,5, Norveç %4,3)

Elektrolit Al nin elektro kimyasal redüksiyonu için Al 2 O 3 bileşiğinin elektrolit içerisinde iyonik hale gelerek çözünmesi gerekli Kriyolit tuzu (Na 3 AlF 6 ) sıvı halde elektrolit olarak kullanılıyor. Yüksek İyonik iletkenliği var ve yüksek miktarda Al 2 O 3 çözebiliyor. 950-990 C arasında (optimal 960 C) sıvı kriyolit Kriyolit NF-AlF 3 sisteminde bir faz Elektrolizde AlF 3 %10 fazla, düşük likidüs sıcaklığı için

NaF-AlF 3 denge diyagramı

İstenilen proses sıcaklığında çalışmak için elektrolitteki Al 2 O 3 miktarı %1-4 olmalı düşük Al 2 O 3 oranlarında istenmeyen anot reaksiyonları anot efekti F içerikli gazlar oluşuyor yalıtkan bir tabaka oluşturuyor ani akım yoğunluğu artışları meydana gliyor, verimi düşürüyor.

yüksek Al 2 O 3 oranlarında Al 2 O 3 hızlı çözünmüyor gerçi likidüs sıcaklığı düşüyor elektrolit kıvamı artıyor.

Kriyolit-Al 2 O 3 denge diyagramı Çalışma Bölgesi

Elektrolite ilaveler var bunlar iletkenliği arttırıyor Ergime sıcaklığını ayarlamak için katılıyor İlavelerde dikkat edilmesi gereken istenmeyen elementlerin redüklenmemesi

İdeal İlaveler İçin o Elektrolit yoğunluğu düşük olmalı (Sıvı Alüminyum- Elektrolit Ayırımı için) o Metal Al çözünürlüğü düşük olmalı o T liq düşük olmalı o Mümkün olduğu kadar Al 2 O 3 çözünürlüğünü etkilememesi o Elektrolitin Elektriksel İletkenliğini yükseltmesi o Buharlaşma basıncını azaltması

varolan ve halen kullanılan ilavelerde tüm koşullar sağlanmıyor problem Al 2 O 3 çözünürlüğünü düşürmeleri En çok kullanılan ilave AlF 3 T liq r ilet. Al 2 O 3 çöz.

CaF 2 r yükseltiyor Elektrolit için pozitif etki sağlıyor. LiF spesifik akımı düşürüyor İletkenliği yükseltiyor T liq düşürüyor ama alüminyuma geçiyor pahalı alüminyuma geçmesi ile folyo için kullanılamaz hale getiriliyor. Rafinasyonu çok zor. Bu nedenle kullanımı sınırlı.

MgF 2 CaF 2 den daha uygun özelliklere sahip ama bir miktar Alüminyuma geçiyor. NaCl r düşürüyor iletkenliği yükseltiyor ama elektrolit üzerinde oluşan kabuk daha sert Ve HCL ve Cl 2 oluşturuyor. Problem arıtma ve korozyon. Çok az kullanımı var.

İlavelerin Elektrolit Özelliklerine Etkisi Ergime Sıcaklığı Yoğunluk Elektriksel İlet. Metal Çözünürlüğü Buharlaşma Basıncı

İlavelerin Etkileri Al 2 O 3 Çözünürlüğü (Ağ. %) Dinamik Viskosite İlave (Ağ. %) İlave (Ağ. %) Yoğunluk (g/cm 3 ) İletkenlik (1/ cm) İlave (Ağ. %) İlave (Ağ. %)

Elektrolit Bileşimi

Tuz elektrolizi 4 Reaksiyon var Elektrolizin iyonlara ayrılışı Al 2 O 3 ün çözünmesi Katot reaksiyonu Anot reaksiyonu

Temel Reaksiyonlar Elektrolitin Ayrışması Al 2 O 3 ün elektrolitte Ayrışması Katot Reaksiyonu Anot Reaksiyonu

Toplam Reaksiyon Al 2 O 3 (Elektrolit) + xc = 2Al + m CO 2 +n CO Gerçekte bu kadar basit değil. Örneğin; elektrolitte Al 3+ iyonları yok. Aslında Al 2 O 3 ün sıvı tuz içinde çözünmesi ile yük ve madde transferi yapan iyonlar var. Tam olarak reaksiyon mekanizması bugün dahi anlaşılmış değil

Şematik hücre kesiti C-Anot Al2O3 feeding Al2O3 kabuk Kriyolit Kabuk Elektrolit SiC Tuğlalar Refrakter C Manto Akım Barası (Dökme dem Çelik Banyo

Akım karbon anot (Elektrolit içine giren ) üzerinden hücreye giriyor. Hücre tabanı karbon ve katot görevini görüyor, tabanda sıvı Alüminyum birikiyor. Akım sıvı Alüminyumdan geçip C katota ulaşıyor ve buradan hücreden çıkıyor. Doğru akım geçtiği sürece çözünen Al 2 O 3 den katotta sıvı alüminyum, anotta oksijen çıkışı oluyor

Bu O 2 anottaki C ile CO 2 oluşturuyor bu şekilde anot harcanıyor. Elektrolitteki F dan ise flor gazları çıkıyor arıtma gerekli. Elektrolit 950-970 C arasında sıvı olduğu için bu aralıkta çalışmak gerekli

Burada elektrolit r=2,19/cm 3, Alüminyum ise 2,3 g/ cm 3 Sıvı Alüminyum yüksekliği 12-23 cm, elektrolit İse 18-25 cm Katotta akım dökme demir baralar üzerinden dışarı çıkıyor Dökme demir baralar C-taban altından çelik temelin içerisine yerleştirilmiş.

Al-Elektroliz Hücreleri

Katot için en uygun malzeme C iletkenliği yeterli Alüminyum ile reaksiyona girmiyor Buna rağmen 2000 günden sonra (5,5 yıl) değiştirilmesi gerekiyor. Zira zamanla Al 4 C 3 oluşuyor veya erozyon ile aşınıyor.

Anot Al 2 O 3 katılaşmış elektrolit ile kapatılıyor böylece sert bir kabuk oluşuyor bu kabuk ısı izolasyonu sağlıyor. 750-1 ton ön sinterlenmiş anot bloklar kullanılır. Her hücrede 20-30 ikili sırada anot blok var. Anot %75-80 kullanıldıktan sonra değişmesi gerekiyor. (20-30 gün sonra değişim)

Anot artıkları yeni anot üretiminde kullanılıyor. Çıkan O 2 gazı anot gazını %10 CO+%90 CO 2 oluşturuyor Al 2 O 3 ün periyodik olarak ilave edilmesi gerekiyor

Kriyolit çalışma sıcaklığında %10 a kadar Al 2 O 3 çözelebiliyor. %2-5 arası hedefleniyor. Düşük Al 2 O 3 aralarında anot efekti (ani gerilim artışı) oluşabiliyor. Nedeni C x F y gazların anot yüzeyini izole etmesi. Al 2 O 3 aralarında ise elek. direnci, ve Al 2 O 3 çözünürlüğü

En iyi çözüm Al 2 O 3 ü hücre gerilimine göre gerekli miktarda otomatik beslemek Hücre tabanında toplanan Alüminyumun 1-2 günde boşaltılması gerekiyor. Bu şekilde günlük 180 ka lik hücreden 1300 kg. Alüminyum kazanılıyor. Genelde bir çok hücre seri bağlanıyor akım baralar ile hücrelere seri veriliyor. (yukarıdan)

Side by side hücreler ile düşük Anot-katot mesafesi Düşük çalışma gerilimi Gelişmeler hücreleri büyütmek akım yoğunluğunu yükseltmek emisyonları düşürmek

Baca gazı yönü ve flor absorbsiyonu Al 2 O 3 İlavesi Baca Gazı Elektrostatik Ayrım Siklon filtre Elektrostatik filtre Toz Baca Gazı Elektroliz Hücresi

Toplam Kapasite [t/yıl] cre Boyutları Hücre düzeni Hücre Sayısı Hücrede anot Sayısı Akım (ka) Hücre gerilimi

4 birim boksit 2 birim Al 2 O 3 1 birim alüminyum Birimler ağırlık

Sıvı Al işlenmesi Hangi yöne gideceği alaşıma bağlı (dövme-döküm) Alaşımlama İkincil Metalurji Döküm Kriter alaşım elementleri özellikle Si

Döküm alaşımları Yüksek miktarda alaşım elementleri (Si, Cu, Mg, Zn) AlSi 7 Mg, AlSi 12, AlSi 6 Cu, AlZn 5 Mg Motor parçaları, kapı kasaları, tavalar mutfak aletleri, jantlar

Dövme ve hadde alaşımları Düşük Al elementleri (Mn, Mg, Cu, Ni, Zn, Si, Fe) AlMn 2 Mg 1, AlSi 1 Mg, AlCuMg, AlZnMgCu İçecek kutuları, ambalaj, folyo, extruzyon, profil, iletkenler v.b.

Sıvı Al emprüteler içerir Çözünmüş halde genelde H Nem Ortam Nemli alaşımlar Na, Li, Ca da olabilir

Katı halde Endogen (sıvıda Al 2 O 3 oksiti veya MgO) Exogen Karbürler (elektrolizden) Aşınma ile gelen refrakter parçaları

Kalıntı boyutları Birkaç mm ile birkaç mm arasında Genellikle birleşiyor (aglomere)

İstenilen malzeme özellikleri için giderilmeli Gaz için vakum İnert gaz ile H inert gaz kabarcığına gidiyor İçinde molekül oluyor İnert gaza Cl ilavesi ile Çözünmüş alkaliler için (Na, K)

Sıvı Alüminyuma (döküm veya tutma fırınında) Yüzeydeki Al 2 O 3 karışmamalı Zira r Al 2 O 3 ~ r Al olduğu için çökmüyor, Al ile katılaşıyor Dökümöncesi filtre gerekli Köpük seramik filtreler

Çelik kesintisiz (sonsuz boy) sürekli dökülür Al ise sürekli değişen alaşım bileşimi nedeniyle kesintili dökülür

Hadde veya ekstrüzyon kütükleri için dikey sürekli döküm kullanılır Kokil (primer soğutma) Su soğutmalı Al-ring Katılaşma kokil içinde ve döküm tablasında Tabla dikey aşağıya hareketli Kalıpta indirekt soğutma var Direkt soğutma kalıptan akan su ile

İkincil Kaynaklardan Al Üretimi

Üretim hurdası ve kullanılmış Al hammadde İkincil Al kaynakları Artan Al üretimi ile artuyor Primer üretime göre daha ekonomik üretim Enerji (1 ton primer Al ) = Enerji (20 ton recycling Al)

Recycling

Recycling en çok AB, Japonya ve ABD + Kanada Zira kullanım ve hurda kaynakları en fazla

Recycling hammaddeleri Hurdalar Al içeren endüstriyel yan ürünler Hurda üretim ve tüketim sırasında oluşuyor İlk tasnif Yeni hurda Eski hurda

Döküm Alaşımları Yüksek alaşım oranları Alaşım elementleri Si, Cu, Mg, Zn Çok farklı katkılar var (örneğin Fe) AlSi7Mg, AlSi12, AlSi6Cu, AlZn5Mg Kalıp veya basınçlı döküm Motor parçaları, jant, kapı kasaları, tavalar En fazla Si var Gidermek ekonomik dağil Döküm hurda döküm alaşımı olarak

Hadde ve dövme alaşımlar Yüksek alaşımlı değil Mn, Mg, Si, Cu, Zn Ayrıca Fe ve Li da var Yine hadde ve dövme alaşımlar olarak

Üretim Hurdaları Üretim sırasında % 30 hurda çıkıyor parça döküm Hammade işlerken Genellikle iç hurda olarak değerlendiriliyor Büyük parça hurda ve analizi belli Primer Al üretiminde soğutucu olarak Extern hurdalar Üretim artıkları talaşlar

Eski hurdalar Al içeren malzemeler Yapılar Konstrüksiyonlar v.b. Toplama hurdalardan paket hurdalara kadar çeşitli Kablolar ve tel hurdalar Kablo tel işlemeden gelen İnce kesilmiş granül hurda Paketleme

En büyük problem çok farklı alaşım tipleri var Kirlenme çok fazla Tasnif için farklı yöntemler var Elle veya akışkan yatakta ayrım Ergitilen Hurda Al primer Al ile seyreltilebiliyor

Talaş huradalar Kesme ve işleme sırasında çıkan hurda Çok farklı bileşimde Genellikle çok kirli Curuflar (Al içerikli) Ergitme, döküm, alaşımlama sırasında açığa çıkıyor Toplama ve ergitilmiş hurda

Rafinasyon fırınında Al-recycling Döküm ve çok farklı Al alaşımların yüksek kalitede Al döküm alaşımlarına dönüşümü için Al hurda kırma ile ufalamadan sonra Organik (boya, vernik, plastik ve yağ) komponentlerden arındırılıyor Bu yönteme Pirolüz adı veriliyor Pirolüz= Oksijen atmosferinde kontrollü termik ayrışma Organik komp kurum oluyor Bu sıcaklıkta metalde herhangi değişim yok

Remelter Daha temiz, düşük alaşımlı, dövme veya hadde hurda kullanılıyor Genellikle büyük miktarda tasnifli hurda Benzer veya aynı kim. Bil. Hurda tasnifi ekstra maliyet Hurda kırılıyor Ergitmeye uygun paketleme

Genellikle çok kamaralı fırınlar var Ön ısıtma ile pirolüz Döner fırın Potalı induksiyon fırınları Yolluklu induksiyon fırınları Rafinasyon için Sıcak tutma fırınlarına Döküme Rafinasyon inert gaz ve filtreler ile

Yatay fırın

En önemli özelliği baca gazlarının hurdayı ön ısıtması Ergitme Sıcak tutma Ve öküm fırını ile kombine edilmiş Bu nedenle devrilebiliyor Sabit ama metal yolluklu olanları da var

Fırına şarj bacadan Ön taraftan da şarj mümkün Kuru talaş hurda Büyük parça hurda v.b. Fırın devrilerek boşaltılıyor Isıtma iki brülör yardımı ile

Fırına şarj edilen hurda ergitiliyor Ergime sonrası tutma havuzuna Gaz çıkışı 500 ºC Bacadan şarj edilen hurda ön ısıtılıyor Organik komp. Yanıyor Fırının ısıl verimi % 50 2 t/h-3 t/h verim var

Çift Hazneli Fırın Çok hazneli fırın tiplerinden Az alaşımlı veya az kirli hurdalar için

Çift Hazneli Fırın 1- Şarj Kapağı 2- Şarj Haznesi 3- Ana hazne 4- Sıvı Al 5- Sirkulasyon fanı 6- Brülör 7- O 2 girişi 8- Yakıt girişi 9- Yanma haznesi 10- O 2 ölçüm sondası 11- İşlem kapağı 12- Sıcaklık Ölçümü 13- Kirli baca gazı 14- Temiz baca gazı

Döner Tambur Fırın Çok karışık ve kirli hurdalar için Tuz ile ergitme Fırının dış tarafı silindir çelik kaplama Döner ve yatay pozisyonda Dönme iki büyük yatakta İçi refrakter tuğla ile örülü 1-8 dev./dak ile dönüyor Tek şarj yapılıyor (10-60 ton) 6-7 ton/h

Döner Tambur Fırın

Isıtma alın yüzeyden Brülör (d. Gaz, fuel oil, hava) Şarj brülör kapağından Brülör kapağı yerine karşı alın yüzeyden Verim artışı için Oksidasyonu düşürmek için alev endirekt Isı dönerken tuğlalardan alınıyor Isıl verim % 35 İzolasyon+hava yerine saf O 2 ile verim % 70 Baca gazları 950 C

Fırın gazları çok tozlu ve kirli Kullanılmıyor Me partikülleri Bileşimi Cl, HF, F, C (organiklerden) Yanda çıkış yolluğu Önce Al Sonra curuf

Devrilebilir Döner Fırın Isıtma oksijen alevi ile Çok düşük miktarda tuz ile izabe Düşük tuz ile curuf kek şeklinde ve katı Dibe çöküyor Fırından almak için devirmeli Çok kirli Al için Örneğin Al ca zengin curuf atıkları v.b. Kapasite yaklaşık 2 ton

Devrilebilir Döner Fırın

Devrilebilir Döner Fırında şarj

Tuz Curuf Al hurdaların ergitme işleminde curuflaştırıcı Fırın atmosferinin sıvı Al yi oksitlemesini önlüyor Kalıntıları çözüyor Sıvı Al yi temizliyor Bileşimi : % 70 NaCl+ % 30 KCl Katkı olarak % 3-5 CaF2 (Fluşpat) (kriyolit de olur)

TF= Tuz Faktörü TF 0,5-1,5 300-500 kg tuz/t Al TF TuzMiktarı Al - Al Hurda Ergitmesonrası TF=f(kalıntılar, spesifik yüzey alanı) Pratikte kalıntı ağırlığının 0,8-1,2 katı tuz gerekli Hurda ne kadar küçük ve ne kadar oksitli ise tuz o kadar önemli

m TuzCuruf m AlHurda 100-100 Al TF

Al nin yüksek oksijen afinitesi Yüzeyde oksit tabakası Tuzun görevleri arasında Yüzeye yapışık kirlilikleri çözmek Al sıvı damlaların koagulasyonunu sağlamak Sıvı üzerini örtmek (oksidasyonu önlemek)

Tuzun özellikleri Fırın refrakterleri ile reak. Olmamalı Kolay bulunmalı Ucuz olmalı Termokimyasal stabilite Yüksek termik stabilite Düşük parçalanma gazlaşma Yoğunluk farkı yüksek olmalı Düşük vizkozite Optimum yüzey gerilimi Yüksek kalıntı çözünürlüğü

Al kayıpları Tuz curufta Al çözünürlüğü Çok düşük ihmal edilebilir Al NaCl veya KCl de çok az çözünüyor Kimyasal dönüşümler ile Termodinamik olarak Cl tuzları ile yok Flor tuzları ve Mg içeren hurdada kayıplar var Çok kirli curuflarda Me kayıpları Özellikle nemli malzemede

Alaşım elementleri Al kayıplarını etkiliyor Zn dışında hepsi Cu, Sn ve Fe Al ile tuz arasındaki yüzey gerilimini azaltıyor Mg ile kayıplar kimyasal dönüşümler ile

Sıvı Al İkincil kaynaklardan kazanılan Al Sürekli döküme İngot döküme Bunlar için taşıma mümkün (100-500 km) Sıvı Al potalara 800-900 C 10-15 C/h ile soğuyor Soğuma hızı çok düşük

Al Problemleri

Al elektrolizi için kullanılan akım şiddeti 15 ka/hücre Hücre gerilimi 6,5 V Hücre tabanında sıvı Al yüzeyi 150x250 cm max sıvı yüksekliği 2 cm Fabrika gücü 10 MW Bir hücreden günlük bir kez döküm alınıyor. Böyle bir işletmenin günlük üretim kapasitesini hesaplayınız

Alüminyum elektrolizinde açığa çıkan O 2 anotta C ile reaksiyona girerek %85 i CO ve % 15 i de CO 2 oluşturuyor. Günlük Al üretimi 181,4 kg/ hücre dir. (Al: 27, O:16, C:12 g/mol) Reaksiyonları yazınız Günde kullanılan Al 2 O 3 miktarını hesaplayınız Günde açığa çıkan CO ve CO 2 miktarlarını Nm 3 cinsinden hesaplayınız

Al üretimi için aşağıda analizi verilen boksit kullanılmaktadır Cevher otoklavda NaOH ile çözümlendirilerek Sodyumalüminat çözeltisi oluşturulmaktadır. Çıkan kırmızı çamurun analizi verilmiştir. Boksitteki tüm Fe 2 O 3 ve SiO 2 kırmızı çamura geçmektedir. SiO 2 ise Al 2 O 3.Na 2 O.3SiO 2.9H 2 O şeklinde bağlıdır Çözeltinin K değeri 1.5 dur SORULAR Kırmızı çamur miktarını (kg/ton boksit) SiO 2 ) bileşiği ile meydana gelen Al 2 O 3 kayıplarını (boksit içerisindeki Al 2 O 3 % si olarak) Kırmızı çamurdaki toplam Al 2 O 3 kaybı ve boksit içerisindeki Al 2 O 3 % si 1 kg SiO 2 ile kayıp NaOH ağırlığı Toplam NaOH kaybını hesaplayınız Boksit analizi % Al 2 O 3 58 Fe 2 O 3 6 SiO 2 4 TiO 2 2 H 2 O 30 Kır. Çamur analizi % Al 2 O 3 26 Fe 2 O 3 21 Na 2 O 4