Методы получения алюминия на Земле и в космосе

Перенос из темы «Промышленное освоение Луны.»
 
RU CRC #13.05.2015 01:11  @Бывший генералиссимус#13.05.2015 00:50
+
-
edit
 

CRC

втянувшийся

Сообщение было перенесено из темы Межзвездный полет.
Б.г.> Но получение металлического алюминия и элементарного кремния на Луне будет выгоднее через хлориды, чем любая модификация земной классики.

Для получения алюминия нужен криолит - фтор.

Возможно, что будут найдены какие то другие решения. Например:

Разработан метод производства железа электролизом

Создание железа (читай — чугуна и стали) электролизом, а не обычным плавлением могло бы предотвратить эмиссию миллиарда тонн углекислого газа в атмосферу каждый год. Так говорит Дональд Сэдовей (Donald Sadoway) из Массачусетского технологического института (MIT), который разработал и опробовал «зелёный» способ производства железа электролизом его оксидов. Если процесс, продемонстрированный в условиях лаборатории, будет масштабирован, он смог бы устранить потребность в обычной выплавке, которая выпускает в атмосферу почти тонну углекислого газа на каждую тонну произведённой стали. // Дальше — www.membrana.ru
 
В методе Сэдовея железную руду смешивают с растворителем — диоксидом кремния и негашёной известью — при температуре 1600 градусов по Цельсию — и пропускают через эту смесь электрический ток.
 


Известно, что металлические части КА на орбите лишаются оксидной пленки из за УФ излучения.
Возможно, что в лунном вакууме при очень сильном нагреве многие оксиды будут просто разлагаться до металла. Источник нагрева ясен.
 33.0.1750.11733.0.1750.117

Дем
Dem_anywhere

аксакал

CRC> Возможно, что будут найдены какие то другие решения.
Электролиз в вакууме - вопрос малоизученный. Вполне можно организовать чтобы из расплава оксида улетали именно ионы кислорода.
 37.037.0
RU Бывший генералиссимус #13.05.2015 08:14  @CRC#13.05.2015 01:11
+
+2
-
edit
 
Б.г.>> Но получение металлического алюминия и элементарного кремния на Луне будет выгоднее через хлориды, чем любая модификация земной классики.
CRC> Для получения алюминия нужен криолит - фтор.

Уже давно прорабатывается способ получения алюминия через электролиз расплава его хлорида. Из-за дополнительной операции - преобразования оксида алюминия в хлорид, - он не может пока по цене конкурировать с классикой - электролизом раствора оксида в расплавленном криолите - но, если поборники экологической чистоты заставят алюминиевые компании платить за фторосодержащие выбросы, то он может стать приемлемым по цене и на Земле. А уж на Луне он изначально в выигрыше.

CRC> Возможно, что в лунном вакууме при очень сильном нагреве многие оксиды будут просто разлагаться до металла. Источник нагрева ясен.

Суть хлорирования в лёгкости разделения смеси оксидов, при этом с небольшими затратами легко выделяются и алюминий, и магний, и титан, и кремний.
 11.011.0
RU TEvg-2 #13.05.2015 15:40  @Бывший генералиссимус#13.05.2015 08:14
+
-
edit
 

TEvg-2

мракобес

а почему это фторные технологии дешевле хлорных?
 
?? Татарин #13.05.2015 16:03  @TEvg-2#13.05.2015 15:40
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
TEvg-2> а почему это фторные технологии дешевле хлорных?
Потому что глинозём напрямую растворяется в "фторной" соли. То есть, техпроцесс на школьном уровне выглядит так: стоИт ванна с расплавом, туда засыпаем глинозём, оттуда отводим кислород и вытаскиваем электроды с алюминием.
Один шаг.

Хлорная технология потребует сначала дорогостоящего химпроцесса преобразования оксида в хлорид (тоже очень недешёвого, ибо крупнотоннажный хлор, энергия), и уж затем ванны с электролизом.
Два шага.

Хлор как и фтор (почти) не расходуются, так что на их цену пофигу.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  42.0.2311.13542.0.2311.135
RU TEvg-2 #13.05.2015 17:57  @Татарин#13.05.2015 16:03
+
+1
-
edit
 

TEvg-2

мракобес

TEvg-2>> а почему это фторные технологии дешевле хлорных?
Татарин> Потому что глинозём напрямую растворяется в "фторной" соли. То есть, техпроцесс на школьном уровне выглядит так: стоИт ванна с расплавом, туда засыпаем глинозём, оттуда отводим кислород и вытаскиваем электроды с алюминием.

Никакие электроды ни откуда не вытаскиваются. Электродом на котором выделяется алюминий служит сама ванна, а жидкий алюминий из нее просто вычерпывают.

Татарин> Один шаг.
Татарин> Хлорная технология потребует сначала дорогостоящего химпроцесса преобразования оксида в хлорид (тоже очень недешёвого, ибо крупнотоннажный хлор, энергия)

гы гы гы
да залей солянкой.

>и уж затем ванны с электролизом.
Татарин> Два шага.

Рыдалъ. Зато не нужен очень дорогой криолит.
 
?? Татарин #13.05.2015 19:14  @TEvg-2#13.05.2015 17:57
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
TEvg-2> Рыдалъ. Зато не нужен очень дорогой криолит.
Да хоть помри от обезвоживания. :)

Ну, не настолько он и дорогой... а главное - он многоразовый. Это не расходный материал. В отличие от хлорных расходников.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  42.0.2311.13542.0.2311.135
RU TEvg-2 #13.05.2015 19:47  @Татарин#13.05.2015 19:14
+
-
edit
 

TEvg-2

мракобес

Татарин> Ну, не настолько он и дорогой... а главное - он многоразовый. Это не расходный материал. В отличие от хлорных расходников.

И куда же девается этот ужастно дорогой хлор?
 33.033.0

Дем
Dem_anywhere

аксакал

TEvg-2> И куда же девается этот ужастно дорогой хлор?
Надо понимать, что при хлорировании - хлорируются и оксиды примесей, а не только алюминий. А их там до половины может быть.
 37.037.0
RU ED #13.05.2015 23:11  @Татарин#13.05.2015 16:03
+
-
edit
 

ED

старожил
★★☆
Татарин> Хлорная технология
Татарин> Два шага.

Дык хлорная технология вроде требует меньше электроэнергии. До трети.
Учитывая, что основные затраты на производство алюминии - именно электричество - может быть интересно не только экологически.
 42.0.2311.13542.0.2311.135
RU Бывший генералиссимус #14.05.2015 00:41  @TEvg-2#13.05.2015 17:57
+
+2
-
edit
 
TEvg-2> гы гы гы
TEvg-2> да залей солянкой.
Ну, залей стекло солянкой. Или корунд солянкой... тогда и посмеёмся.
 11.011.0
RU Бывший генералиссимус #14.05.2015 00:43  @Татарин#13.05.2015 19:14
+
-
edit
 
Татарин> Ну, не настолько он и дорогой... а главное - он многоразовый. Это не расходный материал. В отличие от хлорных расходников.

Хлор тоже ходит по кругу при получении алюминия из хлорида. Но в круге его больше, конечно, получается.
Кстати, вики пишет, что 35 кг криолита на тонну алюминия теряется. Не так мало, если честно.
 11.011.0
EE Татарин #14.05.2015 02:51  @ED#13.05.2015 23:11
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
ED> Дык хлорная технология вроде требует меньше электроэнергии. До трети.
ED> Учитывая, что основные затраты на производство алюминии - именно электричество - может быть интересно не только экологически.
Начал гуглить - да, всё интересно.

Русал, например, аргументирует свои вложения в хлорную технологию неожиданно (для меня): у них есть 20гигатонн каолиновых руд, а их классическим Байером вскрывать сложно: железа много, и оно мешает.
Зато, как утверждается, хлорной/кислотной технологии мешает кремний.

Ещё одна неожиданность для меня была в том, что на тонну алюминия в электролизерах сгорает полнотонны угля (нефтекокса). Это помимо электроэнергии. Не, я знал, что углерод там горит... но соотношение 1:2 (по массе) - это жесть.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  1515
RU TEvg-2 #14.05.2015 07:23  @Татарин#14.05.2015 02:51
+
-
edit
 

TEvg-2

мракобес

Татарин>Не, я знал, что углерод там горит... но соотношение 1:2 (по массе) - это жесть.

Сколько нам открытий чудных...
Кстати процесс Байера - это обработка боксита щелочью в автоклаве.
Это я так понимаю по цене пустячок, а вот хлор - уууу!
 
RU Дем #14.05.2015 22:17  @Татарин#14.05.2015 02:51
+
-
edit
 

Дем
Dem_anywhere

аксакал

Татарин> Не, я знал, что углерод там горит... но соотношение 1:2 (по массе) - это жесть.
Дык, 2 Al2O3 + 3C = 2Al + 3CO2
А электричество только баланс сдвигает.
 37.037.0
EE Татарин #14.05.2015 22:35  @Дем#14.05.2015 22:17
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Татарин>> Не, я знал, что углерод там горит... но соотношение 1:2 (по массе) - это жесть.
Дем> Дык, 2 Al2O3 + 3C = 2Al + 3CO2
Дем> А электричество только баланс сдвигает.
Восстановление углеродом алюминия? :) Не, это фантастика. :)

Углерод сгорает просто от кислорода, который выделяется на электроде, это сгорание - побочный и никому ненужный эффект. Почему я и удивился, что так много.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  1515
EE Татарин #14.05.2015 22:38  @TEvg-2#14.05.2015 07:23
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Татарин>>Не, я знал, что углерод там горит... но соотношение 1:2 (по массе) - это жесть.
TEvg-2> Сколько нам открытий чудных...
Да вот прикинь.
Я почему-то полагал, что все давным давно перешли на нейтральные электроды...

TEvg-2> Кстати процесс Байера - это обработка боксита щелочью в автоклаве.
TEvg-2> Это я так понимаю по цене пустячок, а вот хлор - уууу!
Ну да. Вот тебе факт: алюминиевые конторы считают хлорный цикл более дорогим. У них расчёты более детальны, чем "уууу", полагаю. От этого миллиарды зависят.
Того же Дерипаски (физик по образованию, кстати).
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  1515
RU Бывший генералиссимус #14.05.2015 23:24  @Татарин#14.05.2015 22:35
+
-
edit
 
Татарин> Углерод сгорает просто от кислорода, который выделяется на электроде, это сгорание - побочный и никому ненужный эффект. Почему я и удивился, что так много.
Нужный, нужный... связывание кислорода в CO2 упрощает конструкцию электролизёра, который иначе бы пришлось герметизировать.
Кстати, в хлорном процессе анод нерасходуемый, и на Луне это одно окупает геморрой - кокс-то на Луне брать негде! :)
 11.011.0
EE Татарин #15.05.2015 01:09  @Бывший генералиссимус#14.05.2015 23:24
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Б.г.> Нужный, нужный... связывание кислорода в CO2 упрощает конструкцию электролизёра, который иначе бы пришлось герметизировать.
Герметизировать? :) Кислород всё равно нужно отводить.

Б.г.> Кстати, в хлорном процессе анод нерасходуемый,
Собссно, и для криолита есть т.н. "нейтральные" электроды, несгораемые и нерасходуемые. Типа, хи-тек, но есть.

Что забавно: существует техпроцесс, тоже хлорный, электролизного восстановления железа из руды. Для Земли некошерно, ибо электричество из того же угля, а для Луны - самое оно. :)
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  1515
RU CRC #15.05.2015 01:19  @Татарин#14.05.2015 22:35
+
-
edit
 

CRC

втянувшийся

Татарин> Восстановление углеродом алюминия? :) Не, это фантастика. :)

прокаливанием соды с углем даже натрий можно получить. По интеу ходит это:
ще недавно считалось, что алюминий как весьма активный металл не может встречаться в природе в свободном состоянии, однако в 1978 в породах Сибирской платформы был обнаружен самородный алюминий – в виде нитевидных кристаллов длиной всего 0,5 мм (при толщине нитей несколько микрометров). В лунном грунте, доставленном на Землю из районов морей Кризисов и Изобилия, также удалось обнаружить самородный алюминий. Предполагают, что металлический алюминий может образоваться конденсацией из газа. Известно, что при нагревании галогенидов алюминия – хлорида, бромида, фторида они могут с большей или меньшей легкостью испаряться (так, AlCl3 возгоняется уже при 180° C). При сильном повышении температуры галогениды алюминия разлагаются, переходя в состояние с низшей валентностью металла, например, AlCl. Когда при понижении температуры и отсутствии кислорода такое соединение конденсируется, в твердой фазе происходит реакция диспропорционирования: часть атомов алюминия окисляется и переходит в привычное трехвалентное состояние, а часть – восстанавливается. Восстановиться же одновалентный алюминий может только до металла: 3AlCl ® 2Al + AlCl3. В пользу этого предположения говорит и нитевидная форма кристаллов самородного алюминия. Обычно кристаллы такого строения образуются вследствие быстрого роста из газовой фазы. Вероятно, микроскопические самородки алюминия в лунном грунте образовались аналогичным способом.
 


В конце 70-х гг. XX в. немецкие химики решили проверить, могли ли в древности получить алюминий вос­становлением углём. Они нагревали в глиняном тигле до красного каления (800 °С) смесь глины с угольным по­рошком и поваренной солью (хлори­дом натрия) или поташом (карбонатом калия). Соль была получена из мор­ской воды, а поташ — из золы расте­ний: учёные решили использовать только те вещества и методы, которые были доступны в древности. Через не­которое время на поверхности тигля всплыл шлак с шариками алюминия! Выход металла был мал, но не исклю­чено, что именно таким путём древние металлурги получали «металл XX века».
 



Сдвиг химического равновесия!
 33.0.1750.11733.0.1750.117
RU Бывший генералиссимус #15.05.2015 09:12  @Татарин#15.05.2015 01:09
+
-
edit
 
Б.г.>> Нужный, нужный... связывание кислорода в CO2 упрощает конструкцию электролизёра, который иначе бы пришлось герметизировать.
Татарин> Герметизировать? :) Кислород всё равно нужно отводить.
Ну, да, и одно дело - отводить чистый кислород с температурой за тыщу градусов, и совсем другое - отводить такой же горячий, но углекислый газ.

Б.г.>> Кстати, в хлорном процессе анод нерасходуемый,
Татарин> Собссно, и для криолита есть т.н. "нейтральные" электроды, несгораемые и нерасходуемые. Типа, хи-тек, но есть.
но как отводить горячий кислород? и как делать стык холодных тоководов и горячего анода?
 11.011.0
RU TEvg-2 #15.05.2015 09:45  @Бывший генералиссимус#15.05.2015 09:12
+
-
edit
 

TEvg-2

мракобес

Б.г.> Ну, да, и одно дело - отводить чистый кислород с температурой за тыщу градусов, и совсем другое - отводить такой же горячий, но углекислый газ.

Как отводить? Ясен пень оксид надо поставить тугоплавкий, который уже нахватался кислорода по самые яйца. CaO, MgO, три копейки пучок. Al2O3 ха ха. А вот углерод сгорает, это же экзотермическая реакция, горение угля. Он и на воздухе неслабо греется, а тут горит в кислороде.
 
?? Татарин #15.05.2015 13:18  @Бывший генералиссимус#15.05.2015 09:12
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
Б.г.> Ну, да, и одно дело - отводить чистый кислород с температурой за тыщу градусов, и совсем другое - отводить такой же горячий, но углекислый газ.
Тем не менее, проблема в целом решена.

Б.г.> но как отводить горячий кислород? и как делать стык холодных тоководов и горячего анода?
Я не технолог алюминиевого производства, но как-то это делают - благородные металлы помогают.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  42.0.2311.13542.0.2311.135
?? Татарин #15.05.2015 13:19  @TEvg-2#15.05.2015 09:45
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★☆
TEvg-2> Как отводить? Ясен пень оксид надо поставить тугоплавкий, который уже нахватался кислорода по самые яйца.
Сам электрод должен быть проводящим.
Херофобия - это иррациональный, неконтролируемый страх или тревожное переживание в момент предстоящего, а также существующего веселья. А вовсе не то, о чём Вы подумали.  42.0.2311.13542.0.2311.135
RU Дем #15.05.2015 21:10  @Татарин#15.05.2015 13:19
+
-
edit
 

Дем
Dem_anywhere

аксакал

Татарин> Сам электрод должен быть проводящим.
Ну тогда охлаждать электрод. Он не обязан контактировать с расплавом.
 37.037.0

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru