Безэлектролизное получение алюминия из хлорида алюминия

[dump]

В этой теме http://www.chemport.ru/forum/viewtopic.php?f=8&t=9469&sid=dbc12662e4cf6815ca860f7559fc6c76

встречается интересная фраза:

Всё проще.Далее при высокой температуре переводим трихлорид алюминия в монохлорид алюминия ,потом резко снижаем температуру и диспропорцированием получаем чистый алюминий.

Т.е трихлорид алюминия(2AlCl3) можно перевести с помощью высокой температуры(а какой именно?) в монохлорид(2AlCl)?

И что такое диспропорцирование? И почему тогда это диспроцирование не применяется в промышленности, а применяется электролиз хлорида алюминия, даже в новой разработке фирмы alcoa, которая подвергает электролизу хлорид алюминия?

[fdsfust]

Может банально дешевле и проще, чем возиться с "резким снижением температуры" и монохлоридом? Да и, как я понимаю, монохлорид будет диспропорционировать до трихлорида и алюминия, так и геморойнее.. Не знаком с пром. технологиями получения Al, если что, поправьте

[MaoZeDong_comes]

В этой теме http://www.chemport....a860f7559fc6c76

встречается интересная фраза:

 

Т.е трихлорид алюминия(2AlCl3) можно перевести с помощью высокой температуры(а какой именно?) в монохлорид(2AlCl)?

И что такое диспропорцирование? И почему тогда это диспроцирование не применяется в промышленности, а применяется электролиз хлорида алюминия, даже в новой разработке фирмы alcoa, которая подвергает электролизу хлорид алюминия?

По энергии-то все равно будет одно и то же.

Зато если напрямую из сырья получать алюминий, то потерь будет меньше.

По-моему так.

[qerik]

И почему тогда это диспроцирование не применяется в промышленности, а применяется электролиз хлорида алюминия, даже в новой разработке фирмы alcoa, которая подвергает электролизу хлорид алюминия?

Потому что невыгодно это для промышленности. Электролизу подвергается не хлорид, а оксид алюминия под слоем криолита - гексафтороалюмината натрия.

[pauk]

В этой теме http://www.chemport....a860f7559fc6c76 встречается интересная фраза: Т.е трихлорид алюминия(2AlCl3) можно перевести с помощью высокой температуры(а какой именно?) в монохлорид(2AlCl)? И что такое диспропорцирование? И почему тогда это диспроцирование не применяется в промышленности, а применяется электролиз хлорида алюминия, даже в новой разработке фирмы alcoa, которая подвергает электролизу хлорид алюминия?

 

Вообще-то, "субхлорид" алюминия AlCl (который существует только в газовой фазе) получается не просто при нагревании AlCl₃, а взаимодействием расплава Al с парами AlCl₃ при температурах порядка 800°С и выше:

 

2Al + AlCl₃ <==> 3AlCl

 

При охлаждении системы ниже указанной температуры происходит полное смещение равновесия этой реакции в сторону исходных веществ.

 

Автор поста (по Вашей ссылке) для обоснования своей точки зрения цитирует статью о самородном алюминии, где говорится о том, что:

 

При сильном повышении температуры галогениды алюминия разлагаются, переходя в состояние с низшей валентностью металла, например, AlCl.

 

Допустим, это так. Тогда реакция термического разложения AlCl₃ может быть записана в следующем виде:

 

AlCl₃ <==> AlCl + Cl₂

 

Температура в первоисточнике не указана, но можно предположить, что тысячи 2-3 градусов для неё необходимо. Довольно энергозатратно.

 

Но не это главное. Вопрос: куда девается хлор? Ведь очевидно, что при малейшем снижении температуры он моментально вновь соединится с AlCl с образованием AlCl₃.

 

Возможно, в природных условиях Cl₂ частично соединяется с какими-то составляющими окружающих горных пород, магмы и т.п., освобождая таким образом часть AlCl, из которого при дальнейшем охлаждении выделяется 2/3 содержащегося в нём алюминия в виде свободного металла.

 

Но что делать на практике с раскалённой газовой смесью AlCl + Cl₂ (если её вообще удастся получить из AlCl₃)? Из какого материала должен быть реактор, и как изолировать AlCl от хлора? Автор поста утверждает, что всё просто - якобы надо всего-навсего "резко снизить температуру". Ещё один вопрос: как это осуществить практически? Смешивать реакционную массу с избытком холодного инертного газа (причём, даже азот в этом качестве вряд ли подойдёт)? Или направлять поток на поверхность, охлаждаемую снаружи жидким азотом? Опять же, из какого материала должна быть эта поверхность, чтобы противостоять тепловому удару и агрессивному действию хлора (который, кстати, по-прежнему надо куда-то девать)? А цена готового продукта?

 

Сплошные нанотехнологии! Видимо, поэтому алюминий и производят другими, более разумными методами.

 

Таким образом, реально получить из AlCl₃ "субхлорид" AlCl можно только уже имея в наличии металлический алюминий. Поэтому данный метод (ИМХО) для получения алюминия из AlCl₃ непригоден. Но вполне годится для очистки металлического алюминия.

 

P.S. Диспропорционирование - особый тип внутримолекулярных окислительно-восстановительных реакций, при которых некоторое число атомов химического элемента, входящих в состав молекулы, повышает свою степень окисления (окисляется), а другая часть атомов этого же элемента понижает свою степень окисления (восстанавливается).

 

В данном случае процесс диспропорционирования можно изобразить электронной схемой:

 

2Al⁺¹ + 2e^- --> 2Al⁰

Al⁺¹ - 2e^- --> Al⁺³

----------------------

3Al⁺¹ --> 2Al⁰ + Al⁺³

[psp]

Вообще-то, "субхлорид" алюминия AlCl (который существует только в газовой фазе) получается не просто при нагревании AlCl₃, а взаимодействием расплава Al с парами AlCl₃ при температурах порядка 800°С и выше:

 

2Al + AlCl₃ <==> 3AlCl

 

При охлаждении системы ниже указанной температуры происходит полное смещение равновесия этой реакции в сторону исходных веществ.

 

Автор поста (по Вашей ссылке) для обоснования своей точки зрения цитирует статью о самородном алюминии, где говорится о том, что:

 

 

 

Допустим, это так. Тогда реакция термического разложения AlCl₃ может быть записана в следующем виде:

 

AlCl₃ <==> AlCl + Cl₂

 

Температура в первоисточнике не указана, но можно предположить, что тысячи 2-3 градусов для неё необходимо. Довольно энергозатратно.

 

Но не это главное. Вопрос: куда девается хлор? Ведь очевидно, что при малейшем снижении температуры он моментально вновь соединится с AlCl с образованием AlCl₃.

 

Возможно, в природных условиях Cl₂ частично соединяется с какими-то составляющими окружающих горных пород, магмы и т.п., освобождая таким образом часть AlCl, из которого при дальнейшем охлаждении выделяется 2/3 содержащегося в нём алюминия в виде свободного металла.

 

Но что делать на практике с раскалённой газовой смесью AlCl + Cl₂ (если её вообще удастся получить из AlCl₃)? Из какого материала должен быть реактор, и как изолировать AlCl от хлора? Автор поста утверждает, что всё просто - якобы надо всего-навсего "резко снизить температуру". Ещё один вопрос: как это осуществить практически? Смешивать реакционную массу с избытком холодного инертного газа (причём, даже азот в этом качестве вряд ли подойдёт)? Или направлять поток на поверхность, охлаждаемую снаружи жидким азотом? Опять же, из какого материала должна быть эта поверхность, чтобы противостоять тепловому удару и агрессивному действию хлора (который, кстати, по-прежнему надо куда-то девать)? А цена готового продукта?

 

Сплошные нанотехнологии! Видимо, поэтому алюминий и производят другими, более разумными методами.

 

Таким образом, реально получить из AlCl₃ "субхлорид" AlCl можно только уже имея в наличии металлический алюминий. Поэтому данный метод (ИМХО) для получения алюминия из AlCl₃ непригоден. Но вполне годится для очистки металлического алюминия.

 

P.S. Диспропорционирование - особый тип внутримолекулярных окислительно-восстановительных реакций, при которых некоторое число атомов химического элемента, входящих в состав молекулы, повышает свою степень окисления (окисляется), а другая часть атомов этого же элемента понижает свою степень окисления (восстанавливается).

 

В данном случае процесс диспропорционирования можно изобразить электронной схемой:

 

2Al⁺¹ + 2e^- --> 2Al⁰

Al⁺¹ - 2e^- --> Al⁺³

----------------------

3Al⁺¹ --> 2Al⁰ + Al⁺³

Добрый день.

Я есть тот самый автор поста,с цитаты из которого начался этот топик.

Мне известно гораздо больше,чем выложено в том посте.

Моногалагенидный процесс получения алюминия, в частности,монохлоридный,известен в полупромышленном виде в России (СССР) с 1959 гг.

Про это мало кто знает,ибо его использовали для получения сверхчистого алюминия..

Процесс этот проходил следующим образом.:

При t=1000 гр.С и выше получали моногалогенид алюминия (монофторид или монохлорид) так, что в этой газовой фазе галогенида не было,а был только моногалогенид алюминия (в ваккуме или инертной атмосфере).,а после резкко снижали температуру и тогда происходила реакция диспропорцирования - часть алюминия уходила в металл в жидкой фазе, а часть - в тригалогенид,существующий при этой низкой температуре.

Процесс этот,более выигрышный по энергетическим затратам,чем байеровский электролизный процесс,не стал промышленным по следующим причинам :

1.Моногалогениды алюминия - весьма химически аггрессивные реактивы при температуре своего существования и соответствующие материалы для работы с ним найти в то время было трудно.

2.Существующий электролизный процесс сейчас и так даёт владельцам (Дерипаске и Ко) 500долл и свыше прибыли с каждой тонны алюминия,и они не видят смысла полностью менять оборудование.

[pauk]

Добрый день. Я есть тот самый автор поста,с цитаты из которого начался этот топик. Мне известно гораздо больше,чем выложено в том посте. Моногалагенидный процесс получения алюминия, в частности,монохлоридный,известен в полупромышленном виде в России (СССР) с 1959 гг. Про это мало кто знает,ибо его использовали для получения сверхчистого алюминия.. Процесс этот проходил следующим образом.: При t=1000 гр.С и выше получали моногалогенид алюминия (монофторид или монохлорид) так, что в этой газовой фазе галогенида не было,а был только моногалогенид алюминия (в ваккуме или инертной атмосфере).,а после резкко снижали температуру и тогда происходила реакция диспропорцирования - часть алюминия уходила в металл в жидкой фазе, а часть - в тригалогенид,существующий при этой низкой температуре. Процесс этот,более выигрышный по энергетическим затратам,чем байеровский электролизный процесс,не стал промышленным по следующим причинам : 1.Моногалогениды алюминия - весьма химически аггрессивные реактивы при температуре своего существования и соответствующие материалы для работы с ним найти в то время было трудно. 2.Существующий электролизный процесс сейчас и так даёт владельцам (Дерипаске и Ко) 500долл и свыше прибыли с каждой тонны алюминия,и они не видят смысла полностью менять оборудование.

 

Здравствуйте. Очень приятно. Уважаю технологов.

 

Если я правильно понял выделенное место в тексте Вашего поста, то по данной технологии моногалогенид алюминия (монофторид или монохлорид) получается по другому методу, нежели я указал в своём посте:

 

2Al + Hal₂ --(1000°C)--> 2AlHal

 

Но всё равно ведь из алюминия?

 

То есть, предварительно каким-либо другим способом должен быть получен первичный металл, но тогда речь идёт уже не собственно о производстве алюминия (если я правильно понял вопрос топикстартера, он имел ввиду именно производство алюминия из AlCl₃ через получение из него монохлорида), а о процессе получения особо чистого алюминия (с выходом не более 2/3 от исходного количества). Если так, то вопросов нет.

[psp]

Здравствуйте. Очень приятно. Уважаю технологов.

 

Если я правильно понял выделенное место в тексте Вашего поста, то по данной технологии моногалогенид алюминия (монофторид или монохлорид) получается по другому методу, нежели я указал в своём посте:

 

2Al + Hal₂ --(1000°C)--> 2AlHal

 

Но всё равно ведь из алюминия?

 

То есть, предварительно каким-либо другим способом должен быть получен первичный металл, но тогда речь идёт уже не собственно о производстве алюминия (если я правильно понял вопрос топикстартера, он имел ввиду именно производство алюминия из AlCl₃ через получение из него монохлорида), а о процессе получения особо чистого алюминия (с выходом не более 2/3 от исходного количества). Если так, то вопросов нет.

Я не технолог, я инженер,физик ,бизнесмен..Но с химией хорошо знаком.

Так, как Вы описали, 2Al + Hal₂ --(1000°C)--> 2AlHal ,галогениды алюминия получают, когда стоит задача получить особо чистый алюминий.

А так хлористый алюминий можно получить из гамма-окиси алюминия,воздействуя на него монооксидом углерода и хлором.Это в общем виде,тонкости тут есть,но процесс этот идёт энергично и давно освоен в промышленном масштабе.Есть и другие реакции, позволяющие получить моногалогенид алюминия непосредственно из его оксда.Так что это не препятствие.

Могу добавить,что для такого процесса можно использовать не только бокситы или нефелины, а и минералы кианит,СИЛЬВИНИТ, ОБЫКНОВЕННЫЕ ГЛИНЫ И ДАЖЕ ЗОЛЫ ОТ СЖИГАНИЯ УГЛЕЙ,ГДЕ СОДЕРЖИТСЯ ОКИСЬ АЛЮМИНИЯ.

.(Кстати, существуют и монооксиды алюминия,что позволяло получать алюминий в древности в редких случаях,и это проверено и доказано в эксперименте )

(Есть также моноиодиды и монобромиды алюминия... )

Изменено 11 Декабря, 2012 в 03:51 пользователем psp

[pauk]

Я не технолог, я инженер,физик ,бизнесмен..Но с химией хорошо знаком.

Так, как Вы описали, 2Al + Hal₂ --(1000°C)--> 2AlHal ,галогениды алюминия получают, когда стоит задача получить особо чистый алюминий.

А так хлористый алюминий можно получить из гамма-окиси алюминия,воздействуя на него монооксидом углерода и хлором.Это в общем виде,тонкости тут есть,но процесс этот идёт энергично и давно освоен в промышленном масштабе.Есть и другие реакции, позволяющие получить моногалогенид алюминия непосредственно из его оксда.Так что это не препятствие.

Могу добавить,что для такого процесса можно использовать не только бокситы или нефелины, а и минералы кианит,СИЛЬВИНИТ, ОБЫКНОВЕННЫЕ ГЛИНЫ И ДАЖЕ ЗОЛЫ ОТ СЖИГАНИЯ УГЛЕЙ,ГДЕ СОДЕРЖИТСЯ ОКИСЬ АЛЮМИНИЯ.

.(Кстати, существуют и монооксиды алюминия,что позволяло получать алюминий в древности в редких случаях,и это проверено и доказано в эксперименте )

(Есть также моноиодиды и монобромиды алюминия... )

 

Спасибо за информацию.

 

О том, что глинозём хлорируется в присутствии восстановителей (СО, угля и т.п.) мне, конечно, известно. Просто не приходило в голову, что этот процесс можно отрегулировать так, чтобы на выходе получать не три-, а монохлорид алюминия.

 

О существовании прочих соединений одновалентного алюминия я также в курсе, но вот никак не могу представить, чтобы кто-то сумел получить металлический алюминий раньше Эрстеда. Возможно, это лишь гипотеза, подкреплённая теми знаниями, которыми мы располагаем в настоящее время. По закону Чизхолма со 100%-ной вероятностью происходят только плохие события, хорошие могут не случиться вовсе .

 

Кстати, сильвинит ведь x(NaCl)*y(KCl).

[psp]

Спасибо за информацию.

 

О том, что глинозём хлорируется в присутствии восстановителей (СО, угля и т.п.) мне, конечно, известно. Просто не приходило в голову, что этот процесс можно отрегулировать так, чтобы на выходе получать не три-, а монохлорид алюминия.

 

О существовании прочих соединений одновалентного алюминия я также в курсе, но вот никак не могу представить, чтобы кто-то сумел получить металлический алюминий раньше Эрстеда. Возможно, это лишь гипотеза, подкреплённая теми знаниями, которыми мы располагаем в настоящее время. По закону Чизхолма со 100%-ной вероятностью происходят только плохие события, хорошие могут не случиться вовсе .

 

Кстати, сильвинит ведь x(NaCl)*y(KCl).

Добрый день.

В моём тексте есть ошибка - речь идёт о минерале Силлиманите — минерал, алюминиевый силикат. Химическая формула — (Al₂O₃)(SiO₂). Назван в честь американского химика Бенджамина Силлимана (1779 — 1864). А не о сильвините.

Что касается алюминия в древности,то вот цитата :

 

Однако в последнее время появились новые данные о принципиальной возможности получения металлического алюминия в древности. Как показал спектральный анализ, украшения на гробнице китайского полководца Чжоу-Чжу, умершего в начале III в. н.э., сделаны из сплава, на 85% состоящего из алюминия. Могли ли древние получить свободный алюминий? Все известные способы (электролиз, восстановление металлическим натрием или калием) отпадают автоматически. Могли ли в древности найти самородный алюминий, как, например, самородки золота, серебра, меди? Это тоже исключено: самородный алюминий — редчайший минерал, который встречается в ничтожных количествах, так что древние мастера никак не могли найти и собрать в нужном количестве такие самородки.

Однако возможно и другое объяснение. Алюминий можно восстановить из руд не только с помощью электричества и щелочных металлов. Существует доступный и широко используемый с древних времен восстановитель — это уголь, с помощью которого оксиды многих металлов при нагревании восстанавливаются до свободных металлов. В конце 1970-х немецкие химики решили проверить, могли ли в древности получить алюминий восстановлением углем. Они нагрели в глиняном тигле до красного каления смесь глины с угольным порошком и поваренной солью или поташом (карбонатом калия). Соль была получена из морской воды, а поташ - из золы растений, чтобы 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 этим путем древние металлурги могли получить «металл 20 века».

Если же разобрать этот процесс теоретически, то здесь без субоксидов и субхлоридов алюминия не обошлось дело.

Изменено 12 Декабря, 2012 в 19:28 пользователем psp