RU2797008C2 - Способ производства алюминия - Google Patents
Способ производства алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797008C2 RU2797008C2 RU2021125513A RU2021125513A RU2797008C2 RU 2797008 C2 RU2797008 C2 RU 2797008C2 RU 2021125513 A RU2021125513 A RU 2021125513A RU 2021125513 A RU2021125513 A RU 2021125513A RU 2797008 C2 RU2797008 C2 RU 2797008C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alcl
- production
- reaction
- aluminium
- electrolysis
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 124
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 123
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 34
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 27
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000004131 Bayer process Methods 0.000 claims 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000009626 Hall-Héroult process Methods 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- NHYCGSASNAIGLD-UHFFFAOYSA-N chlorine monoxide Inorganic materials Cl[O] NHYCGSASNAIGLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001617 alkaline earth metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001804 chlorine Chemical class 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к производству алюминия электролизом из исходного минерального сырья. Способ производства алюминия электролизом хлорида алюминия из исходного сырья, содержащего оксид алюминия, включает проведение реакции с монооксидом углерода и хлором с получением металлического алюминия и хлора, который отправляют на рецикл в производство хлорида алюминия, при этом диоксид углерода, образующийся в данной реакции, восстанавливают до монооксида углерода либо электрохимически, либо при использовании неуглеродсодержащего восстановителя, после чего упомянутый монооксид углерода отправляют на рецикл в производство хлорида алюминия. Изобретение направлено на снижение выбросов диоксида углерода при производстве алюминия. 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Description
В данном изобретении описывается технологический процесс производства алюминия при почти что нулевых результирующих выбросах СО2. Говоря более конкретно, алюминий должен быть произведен в результате электролиза трихлорида алюминия AlCl3. В технологический процесс производства включаются производство данного соединения AlCl3 и отправление на рецикл углерода, использованного при производстве AlCl3. Отправление углерода на рецикл обеспечивает получение почти что нулевых результирующих выбросов СО2.
Единственным коммерческим способом производства алюминия является так называемый способ Холла-Эру, названный в честь его изобретателей. В данном способе глинозем плавильных сортов (Al2O3) растворяют в расплавленном фторидном электролите и подвергают электролизу при использовании угольных анодов. Анодный продукт представляет собой СО2, где кислород поступает из растворенного глинозема, а углерод – из самого угольного анода. Результирующая реакция для способа Холла-Эру представляет собой Al2O3 + 1,5 C = 2 Al + 1,5 CO2.
Как это хорошо известно на современном уровне техники, также возможным является и производство алюминия в соответствии с так называемым хлоридным способом от компании Alcoa. В данном способе глинозем плавильных сортов карбонизуют (US3811916). После этого карбонизованный глинозем подвергают хлорированию в соответствии с реакцией Al2O3 (тв.) + 3 Cl2 (г.) + 1,5 С (тв.) = 2 AlCl3 (г.) + 1,5 СО2 (г.) (US4083928) со следующим далее разделением СО2 и AlCl3 в результате охлаждения и конденсирования AlCl3 (US4070488). AlCl3, что производят таким образом, подают в электролизную ячейку, где AlCl3 растворяется в расплавленном хлоридном расплаве. Металлический алюминий образуется на катоде, а газообразный хлор – на аноде: AlCl3 = Al (ж.) + 1,5 Cl2 (г.). Хлор отправляют на рецикл на стадию хлорирования, а металл извлекают для дополнительной обработки и изготовления отливки. Результирующая реакция для способа представляет собой Al2O3 + 1,5 C = 2 Al + 1,5 CO2, что представляет собой то же самое, что и для способа Холла-Эру. Выбросы СО2 для обоих способов составляют приблизительно 1,5 кг СО2 для каждого кг произведенного металла Al. Несмотря на свое развитие до промышленного масштаба хлоридный способ никогда не использовали для коммерческого производства алюминия.
Как это также известно, возможным является проведение хлорирования глинозема при использовании СО в газообразном состоянии вместо углерода: Al2O3 (тв.) + 3 Cl2 (г.) + 3 СО (г.) = 2 AlCl3 (г.) + 3 СО2 (г.). Согласно сообщениям данная реакция является более быстрой, чем при использовании углерода (например, US4957722). В случае поступления СО, что используют для хлорирования, из углеродных источников за пределами способа, например, в результате неполного окисления углерода или природного газа, хлорирование на основе СО приводит к получению в два раза больших выбросов СО2, чем при хлорировании на углеродной основе. Поэтому для достижения цели данного изобретения, то есть, почти что нулевых результирующих выбросов СО2, важным является сведение к минимуму использования ископаемых источников углерода для СО в газообразном состоянии.
Непосредственное электрохимическое превращение СО2 в СО и кислород описывалось в научной литературе на протяжении столетия (смотрите, например, публикацию Jitaru et al., J. Appl. Electrochem., Vol. 27, p. 875, 1997 и ссылки в ней). На протяжении последних десятилетий данная технология стала испытывать возрождение научного и коммерческого интереса к себе. Основной принцип заключается в восстановлении СО2 на катоде до СО, например: СО2 + 2е + Н2О = СО + 2 ОН– в водных электролитах или СО2 + 2е = СО + О2 – в твердом оксидном электролите. На аноде имеет место реакция окисления, в типичном случае приводящая к образованию кислорода, что формирует результирующую реакцию СО2 = СО + 0,5 О2. В настоящее время эффективное превращение СО2 в СО и кислород могут обеспечить электролизеры на основе современных электролизеров для разложения воды (смотрите, например, US20180023198A1). Подвод энергии осуществляют при использовании электричества.
В соответствии с настоящим изобретением стадию восстановления СО2 до СО интегрируют с производством AlCl3. СО2, что производят во время хлорирования глинозема (Al2O3 (тв.) + 3 Cl2 (г.) + 3 СО (г.) = 2 AlCl3 (г.) + 3 СО2 (г.)), необходимо восстанавливать до СО. СО, что производят таким образом, подают на хлорирование совместно с глиноземом и хлором. Данное интегрирование обеспечивает внутреннее отправление углерода на рецикл в способе, что, тем самым, почти что исключает выбросы СО2. СО2 можно восстанавливать до СО при использовании нескольких способов. Выше демонстрируется непосредственное электрохимическое восстановление СО2 = СО + 0,5 О2, когда СО производится на катоде, а кислород производится на аноде. Еще одним примером является водородное восстановление СО2: СО2 + Н2 = СО + Н2О, что представляет собой так называемую обратную реакцию для реакции конверсии водяного газа. Для обеспечения получения близких к нулю выбросов СО2 электричество и водород, используемые для восстановления СО2, должны поступать из источников, не производящих выбросов СО2. Примерами являются электричество, производимое при использовании возобновляемых источников энергии в виде ветра, солнца или воды, и водород, производимый в результате электролиза воды при использовании тех же самых источников, что и для электричества.
Для восстановления СО2 также возможным является и использование углеводородов. После этого будут иметь место выбросы СО2, но меньшие, чем на существующем современном уровне техники – в способе Холла-Эру.
Проведение данных и дополнительных стадий может быть достигнуто при использовании изобретения, соответствующего прилагающейся формуле изобретения.
В соответствии с одним аспектом изобретения описывается новый способ производства алюминия (Al) в результате электролиза хлорида алюминия (AlCl3), где хлорид алюминия (AlCl3) производят из исходного сырья, содержащего оксид алюминия (Al2O3), в результате проведения реакции с монооксидом углерода (СО) и хлором (Cl2), и где диоксид углерода (СО2), образовавшийся в данной реакции, впоследствии восстанавливают до монооксида углерода (СО), где упомянутый монооксид углерода (СО) отправляют на рецикл в производство хлорида алюминия (AlCl3), и где электролиз хлорида алюминия (AlCl3) приводит к получению металлического алюминия (Al) и хлора (Cl2), и где данный хлор (Cl2) отправляют на рецикл в производство хлорида алюминия (AlCl3).
В соответствии с другими аспектами изобретения СО2 восстанавливается в результате электролиза в ходе реакции с водородом, природным газом или с углеводородом.
Изобретение будет дополнительно разъяснено при использовании примера и фигуры, которые следуют далее:
На фигуре 1 раскрывается упрощенная технологическая схема для технологических стадий в одном варианте осуществления изобретения.
Различные стадии в совокупном способе описываются при использовании следующих далее химических реакций:
| 1. Al2O3 (тв.) + 3 Cl2 (г.) +3 CO (г.)= 2 AlCl3 (г.) + 3 CO2 (г.) | Хлорирование. CO со стадии 2a или 2b, Cl2 со стадии 3 |
| 2a. 3 CO2 = 3 CO + 1,5 O2 | Электрохимическое восстановление CO2 |
| 2b. 3 CO2+ 3 H2 = 3 CO + 3 H2O | Восстановление CO2 при использовании водорода |
| 3. 2 AlCl3 = 2 Al + 3 Cl2 | Электролиз AlCl3 |
| Результат. Al2O3 = 2 Al + 1,5 O2 (2a) или Al2O3 + 3 H2 = 2 Al + 3 H2O (2b) | |
Представленные выше технологические стадии схематически демонстрируются в упрощенной поточно-технологической схеме на фигуре 1. В последующем изложении приводится описание основных стадий и их некоторых альтернативных вариантов осуществления в способе.
Хлорирование глинозема:
На данной стадии имеет место реакция 1. В данном случае глинозем, хлор и монооксид углерода сводят вместе в одном подходящем для использования реакторе для хлорирования. Глинозем предпочтительно подают в виде порошка или частиц. Одним подходящим для использования реактором является реактор с псевдоожиженным слоем. Рабочая температура может составлять приблизительно 700°С. Превращение реагентов в AlCl3 и СО2 является близким к 100%, но будут иметь место следовые количества непрореагировавших глинозема, хлора и СО, а также других продуктов реакции.
Обработка отходящих газов с хлорирования:
Отходящие газы с хлорирования представляют собой не только AlCl3 и СО2. Также будут иметь место непрореагировавшие пылевидный глинозем, СО и Cl2, а также продукты от примесей в непрореагировавших пылевидном глиноземе, хлоре и СО. Также могут иметь место и следовые количества материалов реактора. Для обеспечения получения высококачественного подаваемого материала AlCl3 в электролизную ячейку компоненты отходящего газа должны быть разделены. Пылевидный глинозем может быть отделен при использовании циклона или фильтра. Некоторые из хлорированных примесей из глинозема, такие как натрий и кальций, являются намного менее летучими, чем хлорид алюминия. Вследствие наличия некоторого уровня содержания водорода в глиноземе также будет иметь место и образование HCl в газообразном состоянии. В результате охлаждения отходящего газа до температуры, большей, чем температура конденсирования AlCl3 (> 180°C) некоторые из примесей отходящего газа будут конденсироваться, что делает возможным их удаление в результате, например, фильтрования. После данных стадий первоначального разделения отходящий газ в основном представляет собой AlCl3 и газы, характеризующиеся меньшей температурой конденсирования, в том числе СО2. Поэтому AlCl3 можно конденсировать до получения почти что чистого твердого вещества в результате дополнительного охлаждения до температуры, несколько меньшей, чем температура конденсирования. Реактор для данного конденсирования должен быть способен обеспечивать отведение всего тепла, высвобожденного во время конденсирования AlCl3, и удаление сконденсированного материала при отсутствии контакта с атмосферой окружающей среды. AlCl3 подвергается гидролизу незамедлительно при попадании в контакт с влагой.
Одним подходящим для использования реактором является тот, где газ направляют в слой псевдоожиженных частиц AlCl3. Слой внутри охлаждается, и псевдоожижающий газ представляет собой некоторое количество СО2, которое покинуло реактор с псевдоожиженным слоем. AlCl3 в газообразном состоянии, что поступает в реактор, конденсируется на псевдоожиженных частицах AlCl3. Частицы удаляют из реактора. Частицы, меньшие заданного размера, возвращают в реактор для обеспечения прохождения дальнейшего роста. Обращение и хранение в отношении оставшихся частиц осуществляют в сухой атмосфере вплоть до их подачи в электролизные ячейки.
Газообразные соединения, остающиеся после конденсирования AlCl3, в основном СО2, должны быть подвергнуты дополнительной обработке до того, как СО2 можно будет восстанавливать в СО. Достаточными являются стандартные технологии по обработке газа, такие как фильтры и скрубберы. Конечный отходящий газ представляет собой СО2, что является подходящим для использования в качестве подаваемого материала для стадии восстановления СО2.
Производство СО из СО2:
СО2 можно восстанавливать до СО при использовании нескольких способов. Данное восстановление является довольно энергозатратным при наличии теоретического минимального требования при 25°С в виде 1,8 кВт-час при расчете на один кг СО2 при восстановлении. С учетом цели изобретения, описанного в данном случае, то есть, для сведения к минимуму выбросов СО2 из ископаемых источников во время производства алюминия, технологический процесс восстановления предпочтительно не должен включать потребление ископаемых материалов на углеродной основе в качестве ни химических реагентов, ни источников энергии. Предпочтительные технологические процессы представляют собой электрохимический маршрут (реакция 2а) и маршрут водородного восстановления (реакция 2b), которые делают возможным использование в качестве основного подвода энергии электричества, произведенного из возобновляемых источников.
Может быть использовано непосредственное электрохимическое превращение СО2 в СО и кислород. Основополагающий принцип заключается в том, что СО2 восстанавливается на катоде до СО, например: СО2 + 2е + Н2О = СО + 2 ОН–. На аноде гидроксид окисляется: 2 OH– = 0,5 O2 + H2O + 2e–. Результирующая реакция представляет собой СО2 = СО + 0,5 О2. Эффективное превращение СО2 в СО и кислород, где подвод энергии осуществляют при использовании электричества, в настоящее время могут обеспечить электролизеры на основе современных электролизеров для разложения воды.
Одним альтернативным вариантом также может быть водородное восстановление СО2. Одним примером является обратная реакция для реакции конверсии водяного газа СО2 + Н2 = СО + Н2О. Реакция является умеренно эндотермической, и при высоких температурах создаются благоприятные условия для превращения СО2. Реакция не смещается полностью вправо, таким образом, СО до его использования на стадии хлорирования необходимо отделять от других газов, например, при использовании мембран. Требуемый водород может быть произведен в результате электролиза воды при использовании электричества из возобновляемых источников.
Для восстановления СО2 также могут быть использованы и углеводороды. Однако, не при отсутствии выбросов СО2, но при значительном их сокращении в сопоставлении с тем, что имеет место для способа Холла-Эру современного уровня техники. Одним примером является восстановление при использовании метана: 3 CO2 + 0,75 CH4 = 3 CO + 0,75 CO2 + 1,5 H2O. Углерод из метана выводят из способа в виде СО2. Результирующая реакция для полного способа исходя из глинозема и природного газа будет представлять собой Al2O3 + 0,75 CH4 = 2 Al + 0,75 CO2 + 1,5 H2O, то есть, при половине выбросов СО2 в сопоставлении с результирующей реакцией Холла-Эру.
Электролиз AlCl3:
Металлический алюминий производят в электролизной ячейке. Основной принцип заключается в добавлении хлорида алюминия к электролиту, состоящему из смеси из расплавленных неводных хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов. Рабочая температура ячейки является большей, чем температура плавления алюминия 660°С. Возможным является использование графита в качестве анода и катода. На катоде AlCl3 восстанавливается до жидкого металлического алюминия: AlCl3 + 3e = Al (ж.) + 3 Cl–. На аноде хлорид в расплавленном электролите окисляется до газообразного хлора: 3 Cl– = 1,5 Cl2 (г.) + 3e–. Результирующая реакция представляет собой AlCl3 = Al (ж.) + 1,5 Cl2 (г.). Для сведения к минимуму потребления энергии во время электролиза выгодной может оказаться конфигурация биполярного электрода. Жидкий алюминий извлекают из ячейки через регулярные интервалы времени и изготавливают отливки подходящих для использования продуктов. Хлор подвергают обработке для удаления летучих компонентов электролита, а после этого переводят на стадию хлорирования глинозема. Летучие компоненты электролита полностью или частично возвращают в электролизную ячейку.
Claims (7)
1. Способ производства алюминия (Al) в результате электролиза хлорида алюминия (AlCl3), при этом хлорид алюминия (AlCl3) производят из исходного сырья, содержащего оксид алюминия (Al2O3), в результате проведения реакции с монооксидом углерода (СО) и хлором (Cl2), причем диоксид углерода (СО2), образующийся в данной реакции, впоследствии восстанавливают до монооксида углерода (СО) либо электрохимически, либо при использовании неуглеродсодержащего восстановителя, причем упомянутый монооксид углерода (СО) отправляют на рецикл в производство хлорида алюминия (AlCl3), при этом электролиз хлорида алюминия (AlCl3) приводит к получению металлического алюминия (Al) и хлора (Cl2), причем указанный хлор (Cl2) отправляют на рецикл в производство хлорида алюминия (AlCl3).
2. Способ по п. 1, в котором исходное сырье, содержащее оксид алюминия, содержит более чем 95% Al2O3.
3. Способ по п. 1, в котором исходное сырье, содержащее оксид алюминия, производят при использовании способа Байера.
4. Способ по п. 1, в котором исходное сырье, содержащее оксид алюминия, представляет собой встречающийся в природе минерал, такой как глина, другие алюмосиликаты или боксит.
5. Способ по п. 1, в котором восстановление СО2 производят в результате электролиза СО2.
6. Способ по п. 1, в котором восстановление СО2 производят в результате реакции с водородом.
7. Способ по п. 5, в котором катодный продукт содержит более чем 50% СО, а анодный продукт содержит более чем 50% кислорода.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20190144 | 2019-01-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021125513A RU2021125513A (ru) | 2023-02-28 |
| RU2797008C2 true RU2797008C2 (ru) | 2023-05-30 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4437887A (en) * | 1981-04-13 | 1984-03-20 | David Weston | Production of aluminum metal from alumina bauxites and clays by firstly producing a purified aluminum monochloride |
| CN102502665A (zh) * | 2011-11-22 | 2012-06-20 | 中国铝业股份有限公司 | 一种综合回收粉煤灰中有价元素的方法 |
| RU2529264C1 (ru) * | 2013-08-09 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Способ получения алюминия |
| RU2532200C2 (ru) * | 2012-07-20 | 2014-10-27 | Анатолий Иванович Киселев | Способ получения алюминия электролизом криолито-глиноземного расплава с использованием оксида углерода |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4437887A (en) * | 1981-04-13 | 1984-03-20 | David Weston | Production of aluminum metal from alumina bauxites and clays by firstly producing a purified aluminum monochloride |
| CN102502665A (zh) * | 2011-11-22 | 2012-06-20 | 中国铝业股份有限公司 | 一种综合回收粉煤灰中有价元素的方法 |
| RU2532200C2 (ru) * | 2012-07-20 | 2014-10-27 | Анатолий Иванович Киселев | Способ получения алюминия электролизом криолито-глиноземного расплава с использованием оксида углерода |
| RU2529264C1 (ru) * | 2013-08-09 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Способ получения алюминия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3918113B1 (en) | A process for production of aluminium | |
| US9896775B2 (en) | Process for manufacturing aluminum from bauxite or its residue | |
| US4563339A (en) | Process for the preparation of magnesium chloride for use as an electrolyte in electrolytic production of magnesium metal | |
| KR101370007B1 (ko) | 금속 제조를 위한 열적 및 전기화학적 방법 | |
| US9297082B2 (en) | Process for synthesis of calcium oxide | |
| RU2118406C1 (ru) | Способ производства магния из оксидно-хлоридного сырья | |
| US9920398B2 (en) | Zinc production method | |
| US6676824B2 (en) | Process for purification of molten salt electrolytes | |
| US4265716A (en) | Method of winning aluminum metal from aluminous ore | |
| RU2797008C2 (ru) | Способ производства алюминия | |
| WO2007046713A1 (en) | Method for production of carbon materials | |
| CN118905232B (zh) | 利用炉渣制备还原性铁粉的方法 | |
| RU2158787C2 (ru) | Способ получения магния | |
| US3823078A (en) | Production of fluidized alumina reduction cell feed | |
| CN104131310A (zh) | 镁电解渣的综合利用方法 | |
| US20240247391A1 (en) | Method for producing metallic aluminum and polysilicon with high-silicon aluminum-containing resource | |
| JP2012102353A (ja) | 亜鉛の回収方法 | |
| RU2826180C2 (ru) | Способ получения металлического алюминия и поликремния из среды, содержащей кремний и алюминий | |
| US20240351900A1 (en) | Process for selective chlorination of aluminum oxide containing feedstock for the preparation of aluminum | |
| US20240351899A1 (en) | Method for producing highb purity aluminum from aluminum chloride | |
| US6669836B2 (en) | Molten salt electrolysis of alkali metals | |
| NO20220016A1 (en) | “Method for production of magnesium” | |
| Tan et al. | Recycling of Wastes Generated in Automobile Metal–Air Batteries | |
| RU2283371C1 (ru) | Способ получения щелочных и щелочно-земельных металлов | |
| CN115786990A (zh) | 闭环回收利用铝电解烟气中so2和co2的方法 |