Quy Trình Sản Xuất Nhôm Trong Công Nghiệp - Inox

Trong quy trình phát triển dự án, việc lựa chọn phương pháp sản xuất cũng đóng vai trò quan trọng tương tự như việc lựa chọn vật liệu. Đối với vật liệu nhôm, bạn sẽ cần lựa chọn một trong số các phương pháp chế tạo phổ biến nhất hiện nay là: đùn, đúc, cán và rèn. Mỗi phương pháp đều có tác động về tính chất vật lý và chi phí sản xuất khác nhau.

Nhôm là gì?

Nhôm là một kim loại mềm, nhẹ màu xám bạc có ánh kim mờ, dẻo, nhiệt độ nóng chảy cao và không bị oxy hóa khiến nhôm có một độ bền đáng nể, vì lý do này nên nhôm được sử dụng rất rộng rãi trong cuộc sống hằng ngày như lợp mái nhà, sản xuất vách dựng, muỗng nĩa, dây dẫn điện, …

Tham khảo thêm: Nhôm Là Vật Liệu Gì? Nhôm Định Hình Là Gì? Ứng dụng của nhôm trong đời sống

Nguyên liệu sản xuất nhôm là gì

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất nhôm trong công nghiệp là quặng boxit. Thành phần của quặng Boxit trong hóa học là Al2O3.nH2O (thường lẫn SiO2, Fe2O3 và một số tạp chất khác. Ngoài quặng boxit ra, nhôm vẫn còn quặng Cryolit với Na3AlF6 hay AlF3.3Na. Cao lanh: Al2O3.2SiO2.2H2. Tuy nhin, quặng boxit là được sử dụng nhiều nhất

Sản xuất nhôm trong công nghiệp

Quy trình sản xuất nhôm bao gồm bất kỳ phương pháp nào được sử dụng để chế tạo hợp kim nhôm thành một hình dạng cụ thể. Những kỹ thuật này có thể liên quan đến một loạt các quy trình vật lý và hóa học để tạo ra các đặc tính vật lý khác nhau của nhôm.

– Sản xuất oxit nhôm

Sản xuất nhôm cơ bản bắt đầu bằng quá trình sản xuất nhôm oxit từ quặng boxit, hay còn gọi là “quá trình Bayer”. Đây là một quá trình chuẩn, sử dụng kiềm soda để triết alumina từ quặng ở nhiệt độ và áp xuất cao. Bùn được sinh ra trong quá trình này chứa sodium aluminate đã được hòa tan và hỗn hợp oxit kim loại được gọi là bùn đỏ, nó được lấy ra trong những bể lắng. Dung dịch aluminate được làm nguội và kết hạt với alumina kết tinh thành alumina hydrated. Những tinh thể được rửa và sau đó nung trong lò quay hoặc lò nung tầng sôi trước khi sử dụng.

– Khử điện phân

Nhôm cơ bản được sản xuất bởi sự khử điện phân, nhôm được hòa tan trong bồn nấu chảy cùng khoáng chất criolit ở nhiệt độ xấp xỉ 960 độ C. Quá trình điện phân xảy ra trong những cell thép phủ carbon. Điện cực carbon được kéo dài trong cell và tác dụng như những anot, trong khi lớp bọc carbon của cell là cathode. Nhôm lỏng được tạo ra ở cathode, trong lúc ở anode oxygen kết hợp với carbon từ anode tạo thành carbon dioxide. 

Nhôm nấu chảy tập trung ở đáy của cell và sau đó được rút ra. Alumina được thêm vào các cell để duy trì lượng 2-6 % trong bồn nấu chảy. Một nhà máy hiện đại sẽ sử dụng máy tính để điều khiển quá trình tiếp liệu. Thành phần khác là fluoride được thêm vào để làm giảm điểm nóng chảy, làm quá trình có thể vận hành tại các cell ở nhiệt độ thấp hơn. Aluminium fluoride (AlF3) ngoài ra còn được thêm vào để trung hòa sodium oxide có mặt như một tạp chất trong alumina nguyên liệu.

Lượng lớn năng lượng đã được sử dụng để gia nhiệt criolit và cho điện sản xuất. Như một kết quả, aluminium thành phẩm sẽ đắt. Và nó sẽ rẻ hơn khi nhôm sản xuất từ tái chế nhôm.

– Lọc tạp chất trong nhôm

Sau khi điện phân, kim loại được lọc để loại bỏ tạp chất như sodium, hạt calcium oxide và hydrogen. Bước lọc này được thực hiện bằng cách phun khí gas vào kim loại nóng chảy, thường trong một thiết bị nối tiếp. Khí gas xử lý được sử dụng thay đổi tùy thuộc vào tạp chất.

Xỉ nổi được tạo ra ở bước này và được loại bỏ ra từ bề mặt của kìm loại nóng chảy. Chúng được tái sử dụng cho công nghiệp nhôm thứ cấp.

– Đúc nhôm

Thanh, thỏi-T hoặc phôi được đúc trong thiết bị đúc làm mát trực tiếp thẳng đứng, sử dụng nước làm mát những khuôn kim loại và một bàn giữ ở phần đáy của khuôn. Bàn giữ hạ xuống khi thỏi được hình thành. Một số phương pháp đúc khác bao gồm sử dụng khuôn kim loại, đúc liên tục tấm mỏng và đúc liên tục bó sợi.

Kim loại nóng chảy liên tục cung cấp từ gầu múc tới gầu trung gian, từ đây nó được rót liên tục vào trong khuôn ở một tốc độ điều chỉnh được, giữ cấp độ nóng chảy ở vị trí không thay đổi.

Khuôn mạ đồng làm lạnh bằng nước (vùng làm nguội chính) hút nhiệt của kim loại làm nó đóng rắn.

Khi vật đúc đi ra từ khuôn, nó được làm lạnh trong vùng làm lạnh thứ cấp bằng nước (hoặc nước cùng khí) phun lên bề bặt vật đúc.

Tham khảo thêm: Các loại nhôm hộp

Ứng dụng của nhôm

Với tính chất nhẹ và bền hợp kim nhôm được dùng trong ngành công nghiệp chế tạo, cụ thể là tạo ra các chi tiết cho xe ô tô, xe tải, tàu hỏa, tàu biển và cả máy bay,

Là vật liệu để chế tạo nên những đồ dùng gia đình, nội thất có độ bền cao như trang thiết bị nấu bếp, bàn ghế, thau, ….

Ngành chế tạo máy móc.

Nhôm dùng sản xuất phôi điện thoại, các chi tiết nhỏ bên trong,…

Với nhôm dạng bột thì dùng vào việc tạo màu bạc trong sơn, bông nhôm dùng trong sơn lót trong việc xử lý gỗ để kháng nước.

Các bộ tản nhiệt CPU của máy tính, vỏ máy tính,…

Nhôm khi oxi hóa sẽ tạo nhiệt độ cao, chính vậy nên được dùng làm nguyên liệu rắn cho tên lửa, các thành phần trong pháo hoa và còn rất nhiều ứng dụng của nhôm trong đời sống hàng ngày