Hliník – I. dílProcentuální zastoupení prvků v zemské kůře: Hliník je třetí nejrozšířenější prvek na zemi. Řadí se hned za kyslík a křemík. Avšak i přes svou rozšířenost se nenachází nikdy v čisté kovové formě jako prvek, ale vždy jen ve sloučeninách. Těchto sloučenin je nepřeberné množství. Některé jsou známy jako vzácné minerály – např. korund, zatím co ostatní, např. kaolinit, jsou podstatnou součástí každé hlíny. Odtud je i analogie v názvu – hlína – hliník.+17Vykládka bauxitu na haldu: Surovin na výrobu hliníku je dostatek a není obav, že by se vyčerpaly. Dnes se v převážné míře používá jako základní surovina na výrobu hliníku bauxit. Tato načervenalá hlína dostala jméno podle městečka v jihozápadní Francii Les Baux, kde byla poprvé těžena v průmyslovém měřítku.Mapa Evropy: Velká naleziště bauxitu ve světě jsou v jižní Americe a v Africe. Velká naleziště bauxitu v Evropě jsou v SSSR, Francii, Itálii, Jugoslávii, Řecku; velké zásoby má i náš soused – Maďarsko.Schéma souvrství, vyluhování kyseliny křemičité: Na vznik bauxitu je více názorů. Na maďarské bauxity se aplikuje teorie „terra rosa“. Podle ní vznikají bauxity při zvětrávání a rozpouštění vápenců jako nerozpustný zbytek při tomto ději /residuum/. Nejvíce bauxitových ložisek však vzniklo tropickým zvětráváním primárních křemičitanů hlinitých jako např. ortoklasu. Podmínkou je ustavičné střídání období bez srážek, kdy převládá vzlínání spodní vody, s obdobími vlhkými, kdy dochází k vsakování srážkové vody. Neustálé promývání povrchové části souvrství až po hladinu spodní vody způsobuje rozklad primárních alumosilikátů až na kaolin a jeho hydrolýzou na hydrátované kysličníky železa a hliníku. Přitom vzniká též volná kyselina křemičitá, která je při nedostatku humusu v tropech pohyblivější a vyluhuje se.Schéma bauxitového ložiska: Celému tomuto pochodu říkáme laterizace, při níž vzniká typický původní profil: na bázi nezvětralé matečné horniny leží vybílený horizont ochuzený o hydroxydy železa a hliníku, které jsou vzlínáním přesunuty blíže k povrchu. Bauxity však v dalším průběhu geologických věků byly přemístěny, o čemž svědčí i jejich geologická pozice – ložiska jsou nepravidelná co do tvaru i tloušťky vrstev. Zjevně se tedy jedná o výplně starých depresí.Zpracování bauxitu Bayerovou metodou – schéma: Bauxit obsahuje kysličník hlinitý v množství 50–60 %, kysličník křemičitý 3–15 %, dále kysličníky železa, titanu, vápníku a dalších, ovšem v nepodstatných množstvích. Kvalita bauxitu se posuzuje podle obsahu kysličníku hlinitého a kysličníku křemičitého, kterého má být co nejméně. Výroba kovového hliníku se dnes uskutečňuje výlučně elektrolýzou kysličníku hlinitého. Když máme na zřeteli čistotu kovu 99,5 % a více, vidíme, že i kysličník hlinitý musí mít náležitou vysokou čistotu. Jak získat ze surového bauxitu čistý kysličník? A jak se výhodně zbavit ostatních přimíšenin v bauxitu? Na toto odlučování je známo velké množství metod. Průmyslově se užívá pouze dvou: Metody Bayerovy a metody spékací čili termické. U obou těchto metod jde o převedení kysličníku hlinitého do roztoku, zatím co ostatní složky bauxitu se z procesu vylučují. Bayerovou metodou se zpracovávají kvalitnější bauxity tj. bauxity s nižším obsahem kysličníku křemičitého. Bauxit spolu s louhem sodným se rozemílá na jemný prášek, který se přečerpává do autokláv, kde se za zvýšeného tlaku při teplotě 150–200 stupňů C nahřívá. Během této operace reaguje kysličník hlinitý s louhem sodným a vytváří meta-hlinitan sodný, který jako rozpustný přechází do roztoku. Ostatní složky bauxitu jsou nerozpustné v louhu a odfiltrováním se odloučí od hlinitanového roztoku. Potom se z procesu vyloučí jako tak zvaný červený kal.Zpracování bauxitu spékací metodou – schéma: Odlišným způsobem dostaneme meta-hlinitan sodný Na2O · Al2O3 při spékací metodě. Touto metodou se zpracovávají bauxity s vyšším obsahem kysličníku křemičitého a proto do procesu vstupuje mimo bauxit a sodu i vápenec. Vápenec se přidává za účelem vázání kysličníku křemičitého na křemičitan vápenatý.Kulové mlýny: Mletí se provádí v kulových mlýnech, z kterých se kašovitý rmut odčerpává do nádrží. Po analytické kontrole složení rmutu se rmut dodává pístovými čerpadly do rotačních pecí.Rotační pece: Do rotační pece pod tlakem vstřikovaný rmut se proudem horkých plynů v peci nejprve vysuší a potom se sušina postupně dostává do kalcinační a nakonec do spékací zóny. Tu při teplotě 1200–1250 stupňů C proběhnou chemické reakce, z kterých nejdůležitější je tvorba meta-hlinitanu sodného. Palič reguluje spékací proces tak, aby spečenec byl kvalitní, tj. porovitý, ale dostatečně vyreagovaný. Spečenec musí být porovitý proto, aby při vyluhování mohla voda vnikat dovnitř jednotlivých granulí.Pohled na difúzní baterii: Vyluhováním se získá hlinitanový roztok, který tvoří opět meta-hlinitan sodný a též volný louh sodný.Pohled na autoklávní baterii: Při spékací metodě přechází část kysličníku křemičitého do roztoku, a proto se musí proti jednoduché Bayerově metodě zavést nová další operace: odkřemičitění čili desilikace. Hlinitanový roztok z difúze, tzv. nečistý, se čerpá do autoklávní baterie, kde při teplotě 150 stupňů C a za zvýšeného tlaku 5–7 atmosfér nastane vlastní odkřemičitění. V podstatě se jedná o reakci mezi křemičitany sodnými a křemičitany hlinitými; při této reakci se vytváří nerozpustný podvojný křemičitan hlinito-sodný. Tento křemičitan se od roztoku odděluje filtrací jako tzv. bílý kal.Schéma – Bayerova a tavicí metoda od získání hlinitanového roztoku: Zpracování čistého hlinitanového roztoku je až na malé technologické odchylky totožné jak u Bayerovy, tak i u spékací metody. V podstatě jde o vyloučení kysličníku hlinitého z roztoku, zatímco po rozkladu získané matečné roztoky pro značný obsah kysličníku sodného vracejí opět do procesu.Pohled na dekompozéry: Kysličník hlinitý, přítomný v roztoku jako meta-hlinitan sodný, se z roztoku vylučuje operací nazvanou vyměšování nebo dekompozice. Tato operace se provádí ve velkých válcovitých nádržích a trvá 3–5 dní. Rozklad – dekompozice se provádí za neutrálního míchání a za pomalého ochlazování roztoku. Aby se z roztoku vylučoval hydrát hlinitý Al2O3 3H2O lehčeji, přidává se vždy část hydrátu vyloučeného v předešlém cyklu jako tak zvaná násada.Pohled na filtraci hydrátu: Po vyloučení hydrátu se oddělí hydrát od matečného roztoku. Vylučování se provádí v tzv. hydroseparátech, válcovitých nádobách s kuželovitým dnem. Hydrát hlinitý jako těžší sedimentuje a je zespodu odčerpáván, zatímco svrchu se odebírají matečné roztoky. Potom se hydrát promývá vodou, aby se zbavil i posledních zbytků alkálií a od vody se odděluje na vakuových bubnových filtrech.Pohled na filtraci hydrátu: Po vyloučení hydrátu se oddělí hydrát od matečného roztoku. Vylučování se provádí v tzv. hydroseparátech, válcovitých nádobách s kuželovitým dnem. Hydrát hlinitý jako těžší sedimentuje a je zespodu odčerpáván, zatímco svrchu se odebírají matečné roztoky. Potom se hydrát promývá vodou, aby se zbavil i posledních zbytků alkálií a od vody se odděluje na vakuových bubnových filtrech.Pohled na kalcinační rotační pece – rovnice: Hydrát hlinitý, který obsahuje krystalovou vodu, není ještě vhodný pro elektrolýzu. Musí se žíháním v rotační peci při teplotě 1200 stupňů C převést na bezvodý kysličník – a tato operace se nazývá kalcinace. Rotační pece v kalcinaci jsou vytápěny obyčejným plynem, a to z toho důvodu, aby popel /který by vznikal za použití uhlí/ neznečišťoval konečný produkt. Při žíhání ztratí hydrát nejprve mechanicky vázanou vodu, potom dvě molekuly krystalové vody a mění se na monohydrát. Při postupu směrem do zón o vyšší teplotě ztratí monohydrát i poslední molekulu vody a změní se na bezvodý kysličník hlinitý – gama modifikaci. Tato modifikace není na vzduchu stálá, přijímá vzdušnou vlhkost – je hygroskopická. Proto se kalcinace provádí při teplotách ještě vyšších, aby se vytvořila modifikace alfa, která je na vzduchu stálá. Je to vlastně korund /v přírodě se vyskytuje jako vzácný minerál/, o kterém je známo, že je po diamantu druhou nejtvrdší hmotou vůbec.Pohled na trojsilo: Kysličník hlinitý se po ochlazení pneumaticky dopravuje do zásobníků, tzv. sil, odkud se buď expeduje, anebo dále pneumaticky dopravuje do elektrolýzy. Jak vidno, výroba kysličníku hlinitého je velmi komplikovaná, a to ještě jsme jen sotva na půl cestě, protože z kysličníku se musí získat kovový hliník neméně komplikovaným způsobem – elektrolýzou.׋›Hliník I.VýrobceDPrahaRok1960Délka21 okénekAutor textuVája František Inž., Tomko Kamil Inž.PředlohaCHEMOznačení2690Další diafilmy výrobceVelké zjevy československé scénografie 1.dílNákladní a užitkové automobily a jejich vývojKraj ZápadoslovenskýBudějovický kraj
