Prečo je uspokojivý oxid hlinitý najzelenším priemyselným výrobkom

Trihydrát oxidu hlinitého je inherentne retardér horenia, ktorý po pridaní do polymérov pôsobí ako plnivo aj ako rozťahovač a pomáha potláčať oheň a dym, pričom sa viaže na molekuly vody počas endotermickej dehydratácie a endotermického odparovania.

Pri rafinácii bauxitu na hliník vzniká ako vedľajší produkt oxid kremičitý, ale smerovaním 1/3 tohto oxidu hlinitého cez zlievarne hliníkových zliatin a taviarne elektródového hliníkového šrotu je možné úplne sa vyhnúť vedľajšiemu produktu oxidu kremičitému a zároveň zvýšiť energetickú účinnosť.

Vysokokvalitný bauxit

Bauxit je horninový minerál zložený z vysokých koncentrácií látok obsahujúcich hliník, ako sú boehmit-AlO(OH), gibbit-AlO(OH)3 a diaspor-AlO(OH). Ťažba bauxitu poskytuje mnohým krajinám dôležitý zdroj príjmov; pri výrobe hliníka sa tieto nerasty vo veľkej miere využívajú v mnohých aplikáciách a je neuveriteľne trvanlivý s mnohonásobným využitím; preto jeho popularita v priebehu desaťročí stále dramaticky rastie; s jeho ťažbou však naďalej zostáva spojených mnoho problémov, keďže jeho kvalita závisí od zemepisnej polohy a hĺbky, ktorá sa medzi jednotlivými ložiskami značne líši;

SiO2 (modul oxidu kremičitého), ktorý meria množstvo rozpustného oxidu kremičitého prítomného v horninových mineráloch, je jedným z kľúčových ukazovateľov pri hodnotení ložísk bauxitu. Meria obsah vody vo vzorkách bauxitu pomocou nasýtených roztokov soli; toto meranie ukazuje, koľko rozpustného oxidu kremičitého sa môže vylúhovať z rudy počas spracovania, a naznačuje, či existuje kvalita na výrobu oxidu hlinitého alebo nie. Vysoká hodnota SiO2 naznačuje vysokú kvalitu ložísk na výrobné účely.

Hoci sa bauxit môže vyrábať rôznymi postupmi, väčšina bauxitu sa na celom svete ťaží metódami povrchovej ťažby alebo povrchovej ťažby a prepravuje sa do rafinérií na spracovanie na oxid hlinitý a jeho deriváty, ktoré sa expedujú do celého sveta na rôzne účely vrátane výroby keramiky alebo cementu. Približne 85% celosvetovej produkcie bauxitu sa využíva len na tento spôsob výroby, zatiaľ čo zvyšok sa môže použiť na iné účely, ako je výroba keramiky a cementu.

Pobrežie Slonoviny môže čoskoro predbehnúť Guineu ako štvrtý najväčší producent vďaka novým náleziskám bauxitu.

Ložiská bauxitu na Pobreží Slonoviny sú prevažne lateritické a obsahujú značný podiel gibsitu, čo predstavuje ložiská s vysokými hodnotami SiO2 a nízkym obsahom kremeňa, ktoré sú vhodné na výrobu kovového hliníka. Väčšina afrického bauxitu sa využíva na výrobu hliníka na svojom kontinente; Mozambik a Tanzánia ho vyvážajú na použitie v cementárňach v Zambii, zatiaľ čo iné producentské krajiny ako Kamerun, Ghana a Guinea vyvážajú viac svojho produktu do zahraničia ako do Afriky, napríklad do Európy a Číny.

Znížená spotreba energie

Zatiaľ čo samotná výroba oxidu hlinitého si nevyžaduje významnú spotrebu energie, jeho celkový výrobný proces môže byť mimoriadne energeticky náročný. Na zmiernenie tohto energeticky nehospodárneho aspektu výroby boli zavedené rôzne techniky, ktoré zlepšujú energetickú účinnosť aj výkon zariadenia.

Energia spotrebovaná pri výrobe oxidu hlinitého pochádza prevažne z procesov rozkladu, odparovania a odsírenia; pri týchto energeticky náročných operáciách sa spotrebuje veľké množstvo elektrickej energie. Jedným zo spôsobov, ako znížiť ich spotrebu, je úprava rudy alebo priama digescia, ktorá zvyšuje výrobný pomer bauxitu na použitie ako suroviny; zvýšenie tohto pomeru vedie k výrazným úsporám energie, ktoré prispievajú k celkovému zníženiu energetickej náročnosti priemyslu ako celku.

Ďalším významným zdrojom energie pri výrobe oxidu hlinitého je elektrický prúd, ktorý poháňa elektrolýzne reakcie v článku. Ak chcete znížiť spotrebu energie, znížte frekvenciu a trvanie anódových účinkov. Môžete to dosiahnuť buď znížením katódového potenciálu, alebo zvýšením prúdovej hustoty - moderné predpekacie články sú schopné pracovať celé týždne bez výskytu anódových efektov!

Ďalšie opatrenie na úsporu energie spočíva v použití oxidu hlinitého ako tepelného izolátora na vrchnej časti katódy, čím sa minimalizujú tepelné straty a spaľovanie vzduchu z uhlíkových anód. Hliník slúži v moderných článkoch aj ako ochranný povlak proti korózii.

Karborická redukcia oxidu hlinitého predstavuje alternatívnu výrobnú metódu, pri ktorej sa nevyužíva elektrická energia, ale vzniká plynný produkt oxid uhličitý a karbid hlinitý, ktorý sa dá ľahko premeniť na kvapalný hliník. Reakcie spojené s týmto procesom však bohužiaľ prebiehajú pri teplotách vyšších ako 2 000 °C, čo vedie k značným tepelným stratám a spôsobuje značné skleníkové škody.

Aby sa to dalo považovať za životaschopnú možnosť, vyžadovalo by si to značné investície do technológie a prevádzky nového zariadenia. Okrem toho je karbotermické procesy ťažké rozšíriť a vyžadujú si obrovské množstvo energie na spätné získavanie tepla z reakčných produktov.

Šetrné k životnému prostrediu

Prilákať zákazníkov výrobkami z hliníka je v súčasnosti najekologickejší priemyselný výrobok, pretože hliník možno recyklovať mnohokrát bez straty jeho výkonu alebo kvality. Okrem toho sa pri výrobe recyklovaného hliníka spotrebuje až o 95% menej energie ako pri výrobe primárnych zdrojov - čo znamená zníženie emisií skleníkových plynov a šetrenie prírodných zdrojov!

Energetické náklady spojené s ťažbou, rafináciou a spracovaním bauxitu na primárny hliník môžu byť značné; ťažba lateritu musí prebiehať z tropických pôd zložitým chemickým Bayerovým procesom na extrakciu lateritu bohatého na tropické pôdy s cieľom získať vzácne kovy. Bohužiaľ, procesy ťažby hliníka môžu byť veľmi deštruktívne pre životné prostredie, keďže ťažba bauxitu často ničí nedotknuté lesy; znečistenie môže nastať z otvorených baní, veľké priehrady zaplavujúce pôvodné komunity a znečisťovanie riek toxickými ťažkými kovmi sú len dva problémy spojené s procesmi ťažby - výroba hliníka je tak v porovnaní s jeho obdobnými výrobkami veľmi deštruktívna pre životné prostredie.

Ďalší závažný problém predstavuje odpad z červeného bahna z procesu rafinácie bauxitu, keďže toxický kal sa musí skladovať vo veľkých odkaliskách, ktoré môžu uniknúť alebo sa pretrhnúť, čo môže viesť k environmentálnej katastrofe. Okrem toho obsah ťažkých kovov ohrozuje zdravie ľudí žijúcich v okolí, a to v podobe kožných ochorení, dehydratácie a dokonca smrti.

V súčasnosti však prebiehajú snahy o minimalizáciu týchto vplyvov výroby hliníka na životné prostredie. Niektoré spoločnosti ponúkajú nízkouhlíkový primárny hliník s očakávanou uhlíkovou stopou maximálne 4 kilá CO2e na kilogram vyrobeného hliníka. Dosahujú to využívaním obnoviteľnej energie a účinnej technológie elektrolýzy na výrobu oxidu hlinitého aj výrobu primárneho hliníka.

Výrobcovia môžu využívať prenosné röntgenové fluorescenčné analyzátory na monitorovanie vstupnej a výstupnej produkcie oxidu hlinitého, čím rýchlo a účinne identifikujú kontaminanty, ktoré predstavujú hrozbu pre životné prostredie - tieto problémy sa potom dajú odstrániť príslušnou úpravou výrobných procesov.

Uspokojivý oxid hlinitý je šetrný k životnému prostrediu, pretože je odolný voči korózii a nepotrebuje súvislú organickú farbu alebo anorganický film, ako je to potrebné pri oceli. Okrem toho jeho samoregeneračné vlastnosti môžu pomôcť výrazne znížiť náklady na údržbu a zároveň zvýšiť životnosť konštrukcií.

Recyklovateľné

Recyklácia uspokojivého oxidu hlinitého je neoddeliteľnou súčasťou hliníkového priemyslu, v rámci ktorej sa zbiera predspotrebiteľský šrot (priemyselný šrot) aj postspotrebiteľský šrot z nápojových plechoviek, okenných rámov, elektrických káblov a kuchynského riadu, ktoré ich spotrebitelia nechali ležať na smetisku. Šrot sa potom môže roztaviť a recyklovať späť na nové hliníkové výrobky bez straty kvality alebo vlastností; tento proces spotrebuje až o 95% menej energie ako výroba nového hliníka zo surovín.

Recyklovateľnosť hliníka vyplýva z jeho atómovej štruktúry, ktorá umožňuje jeho opakované tavenie a pretváranie bez zmeny jeho základných vlastností. Vďaka tomu sa hliník časom ľahšie separuje a opätovne používa ako plasty - šetrí prírodné zdroje a spotrebu energie, čo je v dobe, keď sa klimatické zmeny stávajú čoraz vážnejšími, veľmi dôležité.

Hliník sa dá recyklovať donekonečna, pokiaľ sa zavedú systémy na zabezpečenie jeho čistoty počas tavenia, čo z neho robí veľmi univerzálny materiál, ktorý sa dá použiť v rôznych aplikáciách.

Vďaka svojej univerzálnosti sa penové dosky dajú ľahko formovať do rôznych tvarov a veľkostí na použitie ako stavebný a konštrukčný materiál. Okrem toho poskytuje ľahké a zároveň odolné izolačné vlastnosti z hľadiska elektrickej, tepelnej a chemickej odolnosti.

Hliník sa môže recyklovať v procese tavenia s použitím buď vysoko čistého bauxitu, alebo odpadového práškového oxidu hlinitého a v tejto štúdii sa skúmali jeho spekané vlastnosti pri spekaní s až 20 hmotnostnými percentami suchého odpadového práškového oxidu hlinitého. Parametre spekania vrátane teploty, času a pomocných látok sa menili s cieľom preskúmať ich vplyv na konečné mechanické vlastnosti. Výsledky ukázali, že prídavok odpadového oxidu hlinitého významne nezmenil zhutnenie, mikroštruktúru, tvrdosť ani lomovú húževnatosť spekaných vzoriek.

Medzi parametre spekania, ktoré nemali významný vplyv na mechanické vlastnosti, patrili parametre teploty a času. Okrem toho sa skúmal vplyv pomocnej látky pri spekaní na mechanické vlastnosti zmenou jej koncentrácie a veľkosti častíc; Ramanove spektrá pre vzorky spekané s odpadovým oxidom hlinitým a bez neho ukázali prítomnosť korundu v oboch prípadoch, pričom čisté spekanie vytváralo vyššiu intenzitu a užšie základne píkov ako vzorka s pridaným odpadovým oxidom hlinitým.