Расплавленный алюминий: Расплавленный алюминий залили в арбуз

Как производится алюминий

Сайт об алюминии

Несмотря на то, что алюминий самый распространенный металл на нашей планете, в чистом виде на Земле его не встретить. Из-за высокой химической активности атомы алюминия легко образуют соединения с другими веществами. При этом «крылатый металл» нельзя получить плавлением руды в печи, как это происходит, например, с железом. Процесс получения алюминия значительно сложнее и основан на использовании электричества огромной мощности. Поэтому алюминиевые заводы всегда строятся рядом с крупными источниками электроэнергии – чаще всего гидроэлектростанциями, не загрязняющими окружающую среду. Но обо всем по порядку.

• Бокситы
• Глинозем
• Криолит
• Алюминий
• Литейное производство
• Новые технологии
• Переработка

«В природе ничто не возникает мгновенно и ничто не появляется в свете в совершенно готовом виде».

Александр Герцен
русский публицист, писатель

Добыча бокситов

Производство металла делится на три основных этапа: добыча бокситов – алюминийсодержащей руды, их переработка в глинозем – оксид алюминия, и, наконец, получение чистого металла с использованием процесса электролиза – распада оксида алюминия на составные части под воздействием электрического тока. Из 4-5 тонн бокситов получается 2 тонны глинозема, из которого производят 1 тонну алюминия.

В мире существуют несколько видов алюминиевых руд, но основным сырьем для производства этого металла являются именно бокситы. Это горная порода, состоящая, в основном, из оксида алюминия с примесью других минералов. Боксит считается качественным, если он содержит более 50% оксида алюминия.

Запасы бокситов

Общие мировые подтвержденные запасы бокситов оцениваются в 18,6 миллиардов тонн. При нынешнем уровне добычи это обеспечивает потребность в алюминий больше, чем на сто лет.

Бокситы могут сильно отличаться друг от друга. По структуре они бывают твердые и плотные либо рыхлые и рассыпчатые. По цвету – как правило, кирпично-красные, рыжеватые или коричневые из-за примеси оксида железа. При небольшом содержании железа бокситы имеют белый или серый цвет. Но иногда встречаются руды желтого, темно-зеленого цвета и даже пестрые – с голубыми, красно-фиолетовыми или черными прожилками.

Около 90% мировых запасов бокситов сосредоточено в странах тропического и субтропического поясов – из них 73% приходится на пять стран: Гвинею, Бразилию, Ямайку, Австралию и Индию. В Гвинее бокситов больше всего – 5,3 миллиарда тонн (28,4%), при этом они высокого качества, содержат минимальное количество примесей и залегают практически на поверхности.

Крупнейшие страны по добыче бокситов, 2014 год

Чаще всего добыча бокситов ведется открытым способом – специальной техникой руду «срезают» слой за слоем с поверхности земли и транспортируют для дальнейшей переработки. Однако в мире есть места, где алюминиевая руда залегает очень глубоко, и для ее добычи приходится строить шахты – одна из самых глубоких шахт в мире «Черемуховская-Глубокая» находится в России, на Урале, ее глубина – 1550 метров.

Производство глинозема

Следующим этапом является производственной цепочки является переработка бокситов в глинозем – это оксид алюминия Al₂O₃, который представляет собой белый рассыпчатый порошок. Основным способом получения глинозема в мире является метод Байера, открытый более ста лет назад, но актуальный до сих пор – около 90% глинозема в мире производятся именно так. Этот способ весьма экономичен, но использовать его можно только при переработке высококачественных бокситов со сравнительно низким содержанием примесей – в первую очередь кремнезема.

Метод Байера основан на следующем: кристаллическая гидроокись алюминия, входящая в состав боксита, хорошо растворяется при высокой температуре в растворе едкого натра (каустической щёлочи, NaOH) высокой концентрации, а при понижении температуры и концентрации раствора вновь кристаллизуется. Посторонние, входящие в состав боксита (так называемый балласт), не переходят при этом в растворимую форму или перекристаллизовываются и выпадают в осадок до того, как производится кристаллизация гидроокиси алюминия. Поэтому после растворения гидроокиси алюминия балласт легко может быть отделен – он называется красный шлам.

Красный шлам

Это густая масса красно-бурого цвета, состоящая из соединений кремния, железа, титана и других элементов. Его складируют на тщательно изолированных территориях – шламохранилищах. Их обустраивают таким образом, чтобы содержащиеся в отходах щёлочи не проникали в грунтовые воды. Как только хранилище отрабатывает свой потенциал, территорию можно вернуть в первоначальный вид, покрыв её песком, золой или дёрном и посадив определённые виды деревьев и трав. На полное восстановление могут уйти годы, но в итоге местность возвращается в изначальное состояние.

Многие специалисты не считают красный шлам отходом, так как он может служить сырьем для переработки. Например, из него извлекают скандий для дальнейшего производства алюминиево-скандиевых сплавов. Скандий придает таким сплавом особую прочность, сферы использования – автомобиле- и ракетостроение, спортивная экипировка, производство электропроводов.

Также красный шлам может использоваться для производства чугуна, бетона, получения редкоземельных металлов.

Крупные частицы гидроксида алюминия легко отделяются от раствора фильтрованием, их промывают водой, высушивают и кальцинируют – то есть нагревают для удаления воды. Так получают глинозем.

Нефелин
Бокситы – самое распространенное, но не единственное сырье для производства глинозема. Его также можно получить из нефелина. В природе он встречается в виде апатито-нефелиновых пород (апатит – материал из группы фосфорнокислых солей кальция). В процессе производства глинозема из нефелина также получают сода, поташ (используется в строительном секторе, производстве бытовой химии, кондитерской промышленности и так далее), редкий металл галлий.

А из отходов производства – белого шлама – высококачественный цемент. Чтобы получить 1 тонну глинозема в среднем требуется 4 тонны нефелина и 7,5 тонн известняка.

У глинозема нет срока годности, но хранить его непросто, так как при малейшей он возможности активно впитывает влагу – поэтому производители предпочитают как можно быстрее отправлять его на алюминиевое производство. Сначала глинозем складывают в штабели весом до 30 тысяч тонн – получается своеобразный слоеный пирог высотой до 10-12 метров. Потом пирог «нарезают» и грузят для отправки в железнодорожные вагоны – в среднем, в один вагон от 60 до 75 тонн (зависит от вида самого вагона).

Существует еще один, гораздо менее распространенный способ получения глинозема – метод спекания. Его суть заключается в получения твердых материалов из порошкообразных при повышенной температуре. Бокситы спекают с содой и известняком – они связывают кремнезем в нерастворимые в воде силикаты, которые легко отделить от глинозема.

Этот способ требует больших затрат, чем способ Байера, но в то же время дает возможность перерабатывать бокситы с высоким содержанием вредных примесей кремнезема.

Криолит

Ивиттуут
Одно из единичных месторождений природного криолита на Земле. Расположено в Гренландии и было обнаружено в 1799 году. Добыча криолита прекратилась там в 1987 году, когда был изобретен способ искусственного получения этого редкого минерала. Позднее криолит был найден в Ильменских горах на Южном Урале (Миасс) и в штате Колорадо (США).

Глинозем выступает непосредственным источником металла в процессе производства алюминия. Но для создания среды, в которой этот процесс будет происходить, необходим еще один компонент – криолит.

Это редкий минерал из группы природных фторидов состава Na3AlF6. Обычно он образует бесцветные, белые или дымчато-серые кристаллические скопления со стеклянным блеском, иногда – почти черные или красновато-коричневые. Криолит хрупкий и легко плавится.

Природных месторождений этого минерала крайне мало, поэтому в промышленности используется искусственный криолит. В современной металлургии его получают взаимодействием плавиковой кислоты с гидроксидом алюминия и содой.

Производство алюминия

Итак, мы добыли боксит, получили из него глинозем, запаслись криолитом. Все готово для последней стадии – электролизу алюминия. Электролизный цех является сердцем алюминиевого завода и не похож на цеха других металлургических предприятий, производящих, например, чугун или сталь. Он состоит из нескольких прямоугольных корпусов, протяженность которых зачастую превышает 1 км. Внутри рядами установлены сотни электролизных ванн, последовательно подключенных массивными проводами к электричеству. Постоянное напряжение на электродах каждой ванны находится в диапазоне всего 4-6 вольт, в то время как сила тока составляет 300 кА, 400 кА и более. Именно электрический ток является здесь главной производственной силой – людей в этом цехе крайне мало, все процессы механизированы.

Ток для производства алюминия

Для запуска двигателя автомобильный аккумулятор должен обеспечить электрический ток в 300-350 А в течение 30 секунд. То есть в 1000 раз меньше, чем нужно одному электролизеру для постоянной работы.

В каждой ванне происходит процесс электролиза алюминия. Емкость ванны заполняется расплавленным криолитом, который создает электролитическую (токопроводящую) среду при температуре 950°С. Роль катода выполняет дно ванны, а анода – погружаемые в криолит угольные блоки длиной около 1,5 метров и шириной 0,5 метра, со стороны они выглядят как впечатляющих размеров молот.

Каждые полчаса при помощи автоматической системы подачи глинозема в ванну загружается новая порция сырья. Под воздействием электрического тока связь между алюминием и кислородом разрывается – алюминий осаждается на дне ванны, образуя слой в 10-15 см, а кислород соединяется с углеродом, входящим в состав анодных блоков, и образует углекислый газ.

Примерно раз в 2-4 суток алюминий извлекают из ванны при помощи вакуумных ковшей. В застывшей на поверхности ванны корке электролита пробивают отверстие, в которое опускают трубу. Жидкий алюминий по ней засасывается в ковш, из которого предварительно откачан воздух. В среднем, из одной ванны откачивается около 1 тонны металла, а в один ковш вмещается около 4 тонн расплавленного алюминия. Далее этот ковш отправляется в литейное производство.

При производстве каждой тонны алюминия выделяется 280 000 м³ газов. Поэтому каждый электролизер независимо от его конструкции оснащен системой газосбора, которая улавливает выделяющиеся при электролизе газы и направляет их в систему газоочистки. Современные «сухие» системы газоочистки для улавливания вредных фтористых соединений используют ни что иное, а глинозем. Поэтому перед тем как использоваться для производства алюминия, глинозем на самом деле сначала участвует в очистке газов, которые образовались в процессе производства металла ранее. Вот такой замкнутый цикл.

Для процесса электролиза алюминия требуется огромное количество электроэнергии, поэтому важно использовать возобновляемые и не загрязняющие окружающую среду источники этой энергии. Чаще всего для этого используются гидроэлектростанции – они обладают достаточной мощностью и не имеют выбросов в атмосферу. Например, в России 95% алюминиевого мощностей обеспечены гидрогенерацией. Однако есть в места в мире, где угольная генерация пока доминирует – в частности, в Китае на нее приходится 93% производства алюминия. В результате для производства 1 тонны алюминия с использованием гидрогенерации в атмосферу выделяется чуть более 4 тонн углекислого газа, а при использовании угольной генерации – в пять раз больше – 21,6 тонны.

Углекислый газ

Для сравнения — за один солнечный день 1 гектар леса поглощает из воздуха 120-280 кг углекислого газа и выделяет 180-200 кг кислорода.

Литейное производство

Расплавленный алюминий в ковшах доставляется в литейный цех алюминиевого завода. На этой стадии металл все еще содержит небольшое количество примесей железа, кремния, меди и других элементов. Но даже доли процента, приходящиеся на примеси, могут изменить свойства алюминия, поэтому здесь их удаляют методом переплавки в специальной печи при температуре 800°С. Полученный чистый алюминий разливают в специальные формы, в которых металл приобретает свою твердую форму.

Самые маленькие слитки алюминия называются чушками, они имеют вес 6 до 22,5 кг. Получив алюминий в чушках, потребители вновь расплавляют его и придают тот состав и форму, которые требуются для их целей.

Самые большие слитки – 30-тонные параллелепипеды длиной 11,5 метров. Их изготавливают в специальных формах, уходящих в землю на примерно 13 метров. Горячий алюминий заливается в нее в течение двух часов – слиток «растет» в форме как сосулька, только в обратном направлении. Одновременно его охлаждают водой и к моменту завершения выливки он уже готов к дальнейшей транспортировке. Прямоугольные слитки называются слябами (от англ. slabs) – они используются для проката в тонкие листы и производства алюминиевой фольги, банок для напитков или, к примеру, автомобильных кузовов.

Алюминий в форме цилиндрических слитков достигает в длину 7 метров – их используют для экструзии, то есть выдавливание через отверстие необходимой формы. Именно так производится большая часть алюминиевых изделий.

В литейном цехе алюминию придают не только разные формы, но и состав. Дело в том, что в чистом виде этот металл используется гораздо реже, чем в виде сплавов.

Сплавы производятся путем введения в алюминий различных металлов (так называемых легирующих добавок) – одни повышает его твердость, другие плотность, третьи приводят к изменению его теплопроводности и т.д. В качестве добавок используются бор, железо, кремний, магний, марганец, медь, никель, свинец, титан, хром, цинк, цирконий, литий, скандий, серебро и др. Кроме этих элементов, в алюминиевых сплавах могут присутствовать еще около десятка легирующих добавок, таких как стронций, фосфор и другие, что значительно увеличивает возможное число сплавов. На сегодняшний день в промышленности используется свыше 100 марок алюминиевых сплавов.

Новые технологии

Производители алюминия постоянно совершенствуют свои технологии, дабы научиться производить металл наилучшего качества с наименьшими затратами и минимальным воздействием на экологию. Уже сконструированы и работают электролизеры, мощность силы тока у который по 400 и 500кА, модернизируются электролизеры прошлых поколений.

Одна из передовых мировых разработок – производство металла с использованием инертного анода. Эта уникальная революционная технология позволит алюминщикам отказаться от использования угольных анодов. Инертный анод, упрощенно говоря, вечен, но что самое важное – при его использовании в атмосферу выделяется не углекислый газ, а чистейший кислород. Причем 1 электролизная ванна сможет вырабатывать столько же кислорода, сколько 70 га леса. Пока эта технология секретна и проходит промышленные испытания, но кто знает – может быть, в будущем она сделает из алюминиевой промышленности еще одни легкие нашей планеты.

Переработка

Алюминий обладает полезным свойством – не терять своих свойств в процессе использования, поэтому изделия из него могут подвергаться переплавке и вторичной переработке в уже новые изделия. Это позволяет сохранить ту колоссальную энергию, затраченную на производство алюминия впервые.

По расчетам Международного алюминиевого института с 1880 года в мире произведен почти 1 млрд тонн алюминия и три четверти всего этого объема до сих пор используется. Около 35% в зданиях и сооружениях, 30% – в электрических кабелях и оборудовании и 30% – в транспорте.

Здания и сооружения

Электрические кабели

Транспорт

По всему миру собирают отходы алюминия – в быту это, в основном, алюминиевые банки из-под напитков. Подсчитано, что 1 кг собранных и сданных в переработку банок позволяет сэкономить 8 кг боксита, 4 кг различных фторидов и 14 кВт/ч электроэнергии. Кроме этого, это позволяет существенно сократить экологический урон от все разрастающихся свалок. Развитие экологической ответственности делает все более популярной идею раздельного сбора мусора во всем мире.

Алюминиевая банка – самый часто перерабатываемый продукт. Примерно через 6 недель после использования они вновь оказываются на полках магазинов.

Ежегодно в мире производится более 220 млрд банок для напитков, в Европе 90% из них вторично перерабатываются – причем зачастую снова в банки, поэтому именно алюминиевую банку называют вечной. Но переработать можно что угодно – и корпуса автомобилей, и использованную фольгу для запекания, и раму велосипеда.

В статье использованы фотоматериалы © Shutterstock и © Rusal.

Приготовление алюминиевых лигатур :: Технология металлов

 

Лигатура алюминий—кремний применяется для приготовле­ния алюминиево-кремниевых сплавов АЛ2, АЛЗ, АЛ4, АЛ5, АЛ9 и др. Она содержит 10—12% кремния и остальное— алю­миний. Температура плавления этой лигатуры около620-—640° С.

В расплавленный алюминий, нагретый до 850—900°, вводится небольшими порциями (в виде кусков размером 20—30 мм) по­догретый до 100—200° С кремний. В целях ускорения растворе­ния кремния производится постоянное погружение его в жидкий расплав с помощью графитовой мешалки.

По окончании растворения последней присадки кремния сплав тщательно размешивается и при температуре 700—720° разливается по изложницам.

 

Лигатура алюминий — медь, содержащая 50% меди, имеет температуру плавления около 575° С. Она может бытьприготов­лена двумя способами.

Первый способ состоит в том, что расплавляют алюминий и в него .вводят медь в твердом виде. Этот способ требует перегре­ва алюминия до 700—750° С. Но он очень удобен тем, что дляприготовления лигатуры по этому способу не требуется особых печей, так как плавку можно вести в обычной тигельной печи. Этот способ широко применяется на практике.

В расплавленный и перегретый до 750° алюминий при перемешивании вводится медь в виде кусков размером 100 Х100 мм  подогретых до 400—600°. После растворения всей навески меди расплав размешивается, снимается шлак, температура сни­жается до 720—730°, затем производится рафинирование и раз­ливка.

Второй способ заключается в расплавлении меди и введении в нее твердого алюминия. В этом случае для расплавления меди требуется такая печь, где можно получить высокую температуру-

В нагретый до красного каления графитовый тигель загру­жают медь. По ее расплавлении постепенно, небольшими пор­циями добавляют чушковый алюминий, погружая его в глубь ванны и помешивая при этом расплав. Благодаря этому полу­чается нужное растворение алюминия и ускоряется процесс плавки.

После растворения всего алюминия сплав охлаж­дается до720°, затем производится рафинирование иразливка.

 

Лигатура алюминий — марганец, содержащая 10% марганца, имеет температуру плавления около 780° С.

Порядок плавки лигатуры в печи с графитовым тиглем сле­дующий. Перед началом плавки тигель тщательно очищается и подогревается докрасна. Алюминий загружается в тигель в ко­личестве 1/3части навески. По  расплавлении его добавляется остальной алюминий, причем одна чушка алюминия остается для введения в готовую лигатуру с целью понижения температуры перед заливкой.

Температура алюминия доводится до 850—900° С, и начи­нается введение в него марганца небольшими порциями. Мар­ганец должен быть предварительно измельчен на кусочки диа­метром 15—20 мм. Во время расплавления алюминия эти мел­кие кусочки марганца подогреваются на противнях.

Перегрев расплавленного алюминия, а также измельчение марганца делается с целью более быстрого растворения послед­него. При введении в расплавленный алюминий мелких кусочков марганца сплав тщательно перемешивается. Перемешивание сплава желательно производить не железными мешалками, а графитовыми. После перемешивания при каждой загрузке сплав выдерживается при температуре 850—900° С в течение 10—12 мин. для полного растворения введенной порции марган­ца. Оставшаяся чушка алюминия после присадки и полного растворения всей навески марганца вводится в сплав. Темпера­тура сплава несколько понижается ипроизводятся рафинирова­ние и разливка его в изложницы. Изложницы должны быть пред­варительно подогреты до 100—150° С.

 

Лигатура алюминий—бериллий содержит 3—4% бериллия; температура плавления этой лигатуры около 880° С.

В целях форсирования процесса плавки указанную лигатуру рекомендуется приготовлять в высокочастотных печах емкостью 20—60 кГ.

Вначале расплавляется алюминий и перегревается до 1200— 1300° С, затем с помощью графитового «колокольчика» вводится бериллий в виде мелких кусочков (размером не более 10— 20 мм) отдельными порциями, завернутыми в алюминиевую фольгу. Для ускорения растворения расплав тщательно переме­шивается графитовой мешалкой. После полного растворения бе­риллия   температура   расплава   снижается   до   800—830° С, снимается шлак, сплав рафинируется, и производится разливка лигатуры.

 

Лигатура алюминий—никель содержит 10—20% никеля. Для приготовления ее плавится 3/4 всей навески алюминия. Темпе­ратуру алюминия доводят до 850—900° С, после чегоприсажи­вают небольшими порциями никель в виде катодных плиток раз­мером 50 X 50 X 5 мм. Расплавление никеля проверяют графи­товой мешалкой; когда на дне тигля не обнаруживают твердых частей никеля, добавляют оставшуюся часть алюминия для по­нижения температуры сплава, рафинируют сплав и производят разливку.

 

Лигатура алюминий—магний содержит 10—12% магния.

Для приготовления этой лигатуры применяют магний всех марок и алюминий марок А0 или А1.

Поверхность расплавленного алюминия покрывают слоем карналлита в количестве 4 — 5% от веса шихты. При темпера­туре 690—710° С с помощью «колоколов» или специальных кле­щей вводят магний, подогретый до температуры 100—150° С. Разливают эту лигатуру при температуре 680—690° С вметаллические изложницы, предварительно окрашенные и подо­гретые.

 

Источник:
Белоусов Н.Н. Плавка и разливка сплавов цветных металлов. Машгиз 1961 г.

Вода и расплавленный алюминий — опасное сочетание

• по:
Левин Дэй

Нередко автор Hackaday просматривает раздел комментариев к данной статье в поисках идей или новых знаний. Часто те, у кого есть опыт работы в различных областях, делятся крупицами знаний или задают вопросы по определенной теме. Недавно мне довелось с интересом просмотреть статью об алюминиевом литье, учитывая мой собственный опыт в этой области. Один комментарий особенно привлек мое внимание.

 И нет, вода не вызовет парового взрыва. На ютубе есть парень (кажется, myfordlover), который опровергает этот миф с расплавленным железом, заливая железо в воду, заливая воду в ковш с расплавленным железом и так далее. Мы будем рады сделать видео, демонстрирующее это с алюминием, если это необходимо.

Проработав некоторое время на заводе по литью алюминия под давлением, я искренне надеюсь, что [Джон] не пытался совершить этот подвиг. В то время как есть видео на YouTube, показывающих, что это можно сделать без каких-либо последствий, многие показывают прямо противоположное. Смешивание расплавленного алюминия и воды часто заканчивается очень плохо, что может привести к серьезным травмам или даже к летальному исходу на рабочем месте. Давайте углубимся, чтобы понять, почему это так.

Магия оксидных слоев

Многие используют такие демонстрации как «доказательство» того, что взрывы алюминия/воды — это «миф». Это рискованно и игнорирует вполне реальные примеры, которые возникают в промышленности каждый год.

Одной из причин, по которой алюминий так ценится как материал, является его устойчивость к коррозии. Необработанный алюминий легко образует прочный оксидный слой при контакте с воздухом, который защищает металл от дальнейшей коррозии или реакций со многими химическими веществами. Этот оксидный слой может образовываться невероятно быстро, и это одна из причин, по которой многим пользователям YouTube удалось вылить расплавленный алюминий в воду без травм. При правильных условиях алюминий может образовывать оксидный слой, когда движется по воздуху от ковша к ведру с водой. Многие используют эту опасную и рискованную демонстрацию как «доказательство» того, что крупные взрывы алюминия и воды — это «миф».

Конечно, устройтесь на литейный завод, и вы быстро поймете, насколько серьезно дело. Нет ничего необычного в том, что предприятия полностью запрещают использование одноразовых контейнеров для воды и безалкогольных напитков, опасаясь, что выброшенный контейнер может оказаться в мусорном баке и переносить влагу в плавильную печь. В моей работе инженером по литью принесение бутылки с водой или банки с безалкогольным напитком на объект влекло за собой предупреждение за первое нарушение и немедленное увольнение за второе. Опасность просто слишком высока, чтобы принимать полумеры, когда речь идет о безопасности. Операции литья обычно требуют, чтобы все сотрудники смотрели видео по технике безопасности, которые разъясняют риски, прежде чем приступить к работе на литейном полу.

Примеры опасности легко доступны. Нередко казусы могут происходить при заливке расплавленного алюминия в форму, содержащую влагу. Еще одна зона риска — это загрузка металлолома в печь. Сам алюминиевый лом может быть влажным, или к материалу могут быть случайно примешаны бутылки с жидкостью. Когда лом добавляется к расплавленному металлу в печи, могут происходить огромные выбросы.

Причины взрыва

Последствия взрыва расплавленного металла в алюминиевой печи. Обратите внимание на горящий погрузчик и брызги расплавленного металла на пол.

Из-за множества факторов при смешивании расплавленного алюминия и воды при правильных условиях могут произойти сильные взрывы. Первый наиболее очевиден: вода, вступающая в контакт с расплавленным металлом при температуре выше 660 °C, почти мгновенно испаряется в пар. Пар быстро увеличивается в объеме, разбрасывая расплавленный металл на большие расстояния, что само по себе может привести к серьезным травмам и повреждениям. Это также разрушает расплавленный алюминий, известный как фрагментация. Это вызывает большее смешивание между расплавленным металлом, водой и паром. Это дополнительно увеличивает скорость передачи тепла жидкости и увеличивает скорость реакции между паром и алюминием из-за большей площади контакта между ними.

Алюминиевый завод в Боннелле был серьезно поврежден, пятеро рабочих получили ранения в результате взрыва в 2016 году.

Кроме того, химическая реакция между водой и алюминием только увеличивает интенсивность взрыва. При этом атомы алюминия реагируют с молекулами воды, образуя оксид алюминия и газообразный водород. Это экзотермическая реакция, при которой выделяется большое количество тепла — более чем в 2,5 раза больше, чем при таком же количестве нитроглицерина. Естественно, образующийся газообразный водород затем может свободно сгорать с кислородом в окружающей атмосфере. Кроме того, любой расплавленный алюминий, распыленный взрывом, может также быстро окисляться в воздухе, выделяя при этом больше тепла.

Сочетание всех этих факторов может привести к невероятно сильным взрывам. Немногим больше, чем одна неуместная бутылка с водой способна разрушить весь литейный завод в самых неблагоприятных условиях.

Характеристика происшествий

Категории для классификации происшествий со взрывом расплавленного алюминия.

Конечно, не все инциденты заканчиваются одинаково. На серьезность такого взрыва могут влиять самые разные факторы, от незначительных до катастрофических. Алюминиевая ассоциация делит инциденты на три категории в зависимости от силы взрыва. События Force1 незначительны, часто связаны с разбрызгиванием расплавленного металла на расстояние до 15 футов. События Force 2 более серьезны, с металлом, распыляемым на расстоянии до 50 футов, с громкими взрывами и выбросом света. Наконец, события Force 3, как правило, достаточно громкие, чтобы причинить серьезную боль, когда металл выбрасывается на расстояние более 50 футов и, как правило, вызывает серьезные повреждения конструкции. К счастью, события Force 3 происходят редко, но часто имеют тенденцию разрушать большую часть объекта, на котором они происходят. В годовом отчете Алюминиевой ассоциации отмечается только одно событие в 2019 году., к счастью, без человеческих жертв.

В целом, цель этой статьи — подчеркнуть, что неофициальные свидетельства не могут использоваться для объявления чего-то безопасным. Стоит провести собственное исследование и получить информацию от профессионалов, прежде чем пытаться сделать что-то, что может нанести вред вам или другим. Удачного взлома и берегите себя!

Posted in Engineering, Hackaday Columns, Misc HacksTagged алюминий, литье алюминия, литье под давлением, литейное производство, промышленность, безопасность, выплавка

АЛЮМИНИЙ РАСПЛАВЛЕННЫЙ | CAMEO Chemicals

Добавить в MyChemicals Страница для печати

Химический паспорт

Химические идентификаторы | Опасности | Рекомендации по ответу | Физические свойства | Нормативная информация | Альтернативные химические названия

Химические идентификаторы

Что это за информация?

Поля химического идентификатора включают общие идентификационные номера, алмаз NFPA Знаки опасности Министерства транспорта США и общий описание хим. Информация в CAMEO Chemicals поступает из множества источники данных.

Номер CAS	Номер ООН/НА	Знак опасности DOT	Береговая охрана США КРИС Код
7429-90-5	9260	Класс 9	никто
Карманный справочник NIOSH		Международная карта химической безопасности
Алюминий		АЛЮМИНИЕВЫЙ ПОРОШОК

NFPA 704

Алмаз	Опасность	Значение	Описание
	Здоровье	0	Опасность не выше опасности обычного горючего материала.
	Воспламеняемость	3	Может воспламеняться практически при любых температурах окружающей среды.
	нестабильность	1	Обычно стабилен, но может стать нестабильным при повышенных температурах и давлениях.
	Специальный

(NFPA, 2010)

Общее описание

Металлический алюминий имеет температуру плавления выше 1220°F (660°C) для простоты обращения. Охлаждается и затвердевает, если его отпустить. Контакт вызывает термические ожоги. Пластик или резина могут расплавиться или потерять прочность при контакте. Средства защиты, предназначенные только для химического воздействия, неэффективны при прямом контакте. Будьте осторожны при ходьбе по поверхности разлива, чтобы не наступить на карман с расплавленным алюминием под коркой. Не пытайтесь снять одежду, пропитанную алюминием, из-за опасности порвать плоть в случае ожога.

Опасности

Что это за информация?

Опасные поля включают специальные предупреждения об опасности воздух и вода реакции, пожароопасность, опасность для здоровья, профиль реактивности и подробности о задания реактивных групп а также потенциально несовместимые абсорбенты. Информация в CAMEO Chemicals поступает из различных источников. источники данных.

Предупреждения о реактивности

• Сильный восстановитель
• Реактивный с водой
• Воздушно-реактивный

Реакции с воздухом и водой

Бурная реакция с водой; контакт может привести к взрыву или выделению легковоспламеняющегося газа (водорода). Влажный воздух производит газообразный водород. Не горит на воздухе.

Пожароопасность

Выдержка из ERG Guide 169 [Алюминий (расплавленный)]:

Вещество транспортируется в расплавленном виде при температуре выше 705°C (1300°F). Бурная реакция с водой; контакт может привести к взрыву или выделению легковоспламеняющегося газа. Воспламеняет горючие материалы (дерево, бумагу, масло, мусор и т. д.). Контакт с нитратами или другими окислителями может привести к взрыву. Контакт с контейнерами или другими материалами, включая холодные, влажные или грязные инструменты, может привести к взрыву. Контакт с бетоном вызовет растрескивание и небольшие хлопки. (ЭРГ, 2020)

Опасность для здоровья

Выдержка из руководства ERG 169 [Алюминий (расплавленный)]:

Контакт вызывает сильные ожоги кожи и глаз. При пожаре могут выделяться раздражающие и/или ядовитые газы. (ЭРГ, 2020)

Профиль реакционной способности

АЛЮМИНИЙ РАСПЛАВЛЕННЫЙ, является восстановителем. Покрытие снижает или значительно снижает его химическую реактивность по сравнению с непокрытым материалом. Реагирует экзотермически при смешивании с оксидами металлов и нагревании (термитный процесс). Нагревание смеси с оксидами меди вызвало сильный взрыв [Меллор 5:217-191946-47]. Реагирует с солями металлов, ртутью и соединениями ртути, нитратами, сульфатами, галогенами и галогенированными углеводородами с образованием соединений, чувствительных к механическому удару [Handling Chemicals Safely 1980. p. 135]. Произошел ряд взрывов, при которых нитрат аммония и порошкообразный алюминий смешивались с углеродом или углеводородами, с окислителями или без них [Mellor 5:219 1946-47]. Смесь порошкообразного персульфата аммония и воды может взорваться [NFPA 491M 1991]. Нагревание смеси с триоксидом висмута приводит к взрывоопасной бурной реакции [Mellor 9:649 (1946-47)]. Смеси с мелкодисперсными броматами (а также хлоратами и йодатами) бария, кальция, магния, калия, натрия или цинка могут взрываться при нагревании, ударе и трении [Mellor 2:310 (1946-47)]. дисульфид, диоксид серы, дихлорид серы, закись азота, окись азота или перекись азота, [Mellor 5:209-212,1946-47].Смесь с четыреххлористым углеродом взрывалась при нагревании до 153°C, а также при ударе, [Chem. .Eng.News 32:258 (1954)];[UL Bull.Research 34 (1945], [ASESB Пот. Инцид. 39 (1968)]. Смешивание с трифторидом хлора в присутствии углерода приводит к бурной реакции [Mellor 2 Supp. 1: 1956]. Воспламеняется при тесном контакте с йодом. Произошли три промышленных взрыва с использованием фотовспышечной композиции, содержащей перхлорат калия с порошком алюминия и магния [ACS 146:210 1945], [NFPA 491M 1991]. Подвергается воздействию хлористого метила в присутствии небольшого количества хлорида алюминия с образованием легковоспламеняющегося триметилалюминия. Дают детонирующую смесь с жидким кислородом [NFPA 491М 1991]. Реакция с хлоридом серебра, однажды начавшись, протекает со взрывной силой [Mellor 3:402 1946-47]. Во время промышленной аварии случайное добавление воды к твердой смеси гидросульфита натрия и порошкообразного алюминия привело к образованию SO2, тепла и большего количества воды. Алюминиевый порошок вступал в реакцию с водой и другими реагентами с выделением большего количества тепла, что привело к взрыву, в результате которого погибли пять рабочих [Пример из практики, расследование несчастных случаев: Napp Technologies, 14-я Международная конференция по разливам опасных материалов].

Принадлежит к следующей группе(ам) реактивов

• Металлы, элементарные и порошкообразные, активные

Потенциально несовместимые абсорбенты

Информация отсутствует.

Рекомендации по ответу

Что это за информация?

Поля рекомендации ответа включают в себя расстояния изоляции и эвакуации, а также рекомендации по пожаротушение, пожарное реагирование, защитная одежда и первая помощь. информация в CAMEO Chemicals поступает из различных источники данных.

Изоляция и эвакуация

Выдержка из Руководства ERG 169 [Алюминий (расплавленный)]:

НЕМЕДЛЕННЫЕ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ: Изолируйте место разлива или утечки на расстоянии не менее 50 метров (150 футов) во всех направлениях. (ЭРГ, 2020)

Пожаротушение

Выдержка из Руководства ERG 169 [Алюминий (расплавленный)]:

Не используйте воду, за исключением ситуаций, угрожающих жизни, и только тонкой струей. Не используйте галогенсодержащие средства пожаротушения или пену. Переместите горючие вещества с пути продвигающейся пули, если вы можете сделать это без риска. Тушить пожары, возникшие из-за расплавленного материала, используя соответствующий метод горения материала; не допускайте попадания воды, галогенсодержащих огнетушащих веществ и пены в расплавленный материал. (ЭРГ, 2020)

Непожарное реагирование

Выдержка из Руководства ERG 169 [Алюминий (расплавленный)]:

Не прикасайтесь к пролитому материалу и не ходите по нему. Не пытайтесь остановить утечку из-за опасности взрыва. Держите горючие материалы (дерево, бумагу, масло и т. д.) вдали от разлитого материала. Вещество очень жидкое, быстро растекается и может разбрызгиваться. Не пытайтесь остановить его лопатами или другими предметами. Дамба далеко впереди разлива; используйте сухой песок, чтобы сдержать поток материала. По возможности дайте расплавленному материалу затвердеть естественным образом. Избегайте контакта даже после затвердевания материала. Расплавленный, нагретый и холодный алюминий выглядят одинаково; не прикасайтесь, если вы не знаете, что это холодно. Очистите под наблюдением специалиста после того, как материал затвердеет. (ЭРГ, 2020)

Защитная одежда

Выдержка из Карманного справочника NIOSH по алюминию:

Кожа: Нет рекомендаций, определяющих потребность в средствах индивидуальной защиты для тела.

Глаза: Нет рекомендаций, указывающих на необходимость защиты глаз.

Мытье кожи: Нет рекомендаций, указывающих на необходимость смывания вещества с кожи (немедленно или в конце рабочей смены).

Снять: Нет рекомендаций, указывающих на необходимость снятия влажной или загрязненной одежды.

Смена: Нет рекомендаций, указывающих на необходимость смены работником одежды после рабочей смены. (НИОСХ, 2022 г.)

Ткани для костюмов DuPont Tychem®

Информация отсутствует.

Первая помощь

Выдержка из Карманного справочника NIOSH по алюминию:

Глаза: НЕМЕДЛЕННО ПРОРОШЬТЕ — Если это химическое вещество попало в глаза, немедленно промойте (промойте) глаза большим количеством воды, время от времени поднимая нижнее и верхнее веко. Немедленно обратитесь за медицинской помощью.

Дыхание: СВЕЖИЙ ВОЗДУХ — Если человек вдыхает большое количество этого химического вещества, немедленно выведите пострадавшего на свежий воздух. Другие меры обычно не нужны. (НИОСХ, 2022 г.)

Физические свойства

Что это за информация?

Поля физических свойств включают в себя такие свойства, как давление пара и температура кипения, а также пределы взрываемости и пороги токсического воздействия Информация в CAMEO Chemicals поступает из различных источников. источники данных.

Химическая формула:

Ал

Температура вспышки: данные отсутствуют

Нижний предел взрываемости (НПВ): данные отсутствуют

Верхний предел взрываемости (ВПВ): данные отсутствуют

Температура самовоспламенения: данные отсутствуют

Температура плавления: 1220°F (NIOSH, 2022)

Давление паров: 0 мм рт. ст. (приблизительно) (NIOSH, 2022)

Плотность паров (относительно воздуха): данные недоступны

Удельный вес: 2,7 (NIOSH, 2022)

Точка кипения: 4221°F при 760 мм рт.ст. (NIOSH, 2022)

Молекулярный вес: 27 (NIOSH, 2022)

Растворимость в воде: Нерастворимый (NIOSH, 2022)

Энергия/потенциал ионизации: данные отсутствуют

IDLH: данные отсутствуют

AEGL (рекомендательные уровни острого воздействия)

Информация об AEGL отсутствует.

ERPG (Руководство по планированию реагирования на чрезвычайные ситуации)

Информация о ERPG отсутствует.

PAC (критерии защитных действий)

Информация о PAC отсутствует.

Нормативная информация

Что это за информация?

Поля нормативной информации включить информацию из Сводный список III Агентства по охране окружающей среды США списки, Химический завод Агентства кибербезопасности и безопасности инфраструктуры США антитеррористические стандарты, и Управление по охране труда и здоровья США Перечень стандартов по управлению безопасностью технологического процесса при работе с особо опасными химическими веществами (подробнее об этих источники данных).

Сводный перечень списков EPA

Нормативное наименование	Номер CAS/ 313 Код категории	EPCRA 302 EHS TPQ	EPCRA 304 EHS RQ	CERCLA RQ	ЭПКРА 313 ТРИ	RCRA Код	CAA 112(r) RMP TQ
Алюминий (дым или пыль)	7429-90-5				313

(Список списков Агентства по охране окружающей среды, 2022 г. )

Антитеррористические стандарты CISA Chemical Facility (CFATS)

		ВЫПУСК			КРАЖА			САБОТАЖ
Исследуемое химическое вещество	Номер CAS	Минимальная концентрация	STQ	Безопасность Выпуск	Минимальная концентрация	STQ	Безопасность Выпуск	Минимальная концентрация	STQ	Безопасность Выпуск
Алюминий (порошок)	7429-90-5				АКГ	100 фунтов	EXP/IEDP

• АЧГ = товарный сорт.