एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस उद्योग का मूल (हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया, यानी, क्रायोलाइट-एल्यूमिना पिघला हुआ नमक इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया को अपनाना) "पिघला हुआ इलेक्ट्रोलाइट सिस्टम + एल्यूमीनियम कच्चा माल + सहायक अभिकर्मक" है। आवश्यक रसायन इलेक्ट्रोलाइटिक प्रतिक्रिया, इलेक्ट्रोलाइट विनियमन, उपकरण संरक्षण और अशुद्धता हटाने के आसपास घूमते हैं। औद्योगिक व्यावहारिक अनुप्रयोगों के साथ मिलकर, उन्हें कार्य के अनुसार निम्नानुसार क्रमबद्ध किया गया है (विदेशी व्यापार और उत्पादन फाइलिंग की जरूरतों के लिए उपयुक्त, प्रत्येक रसायन की भूमिका, विनिर्देश और मुख्य उद्देश्य को स्पष्ट करना):
I. मुख्य कच्चा माल (इलेक्ट्रोलाइटिक प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक, एल्यूमीनियम उत्पादन का निर्धारण)
इस तरह के रसायन एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस उत्पादन की नींव हैं, सीधे एल्यूमीनियम की कमी प्रतिक्रिया में भाग लेते हैं, और उत्पादन प्रक्रिया में सबसे अधिक खपत वाली श्रेणी हैं। मुख्य एल्यूमीनियम युक्त कच्चा माल है, जो धात्विक एल्यूमीनियम के उत्पादन का समर्थन करता है।
1. एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Al₂O₃)
एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एल्यूमीनियम के मुख्य स्रोत के रूप में, यह धात्विक एल्यूमीनियम का उत्पादन करने के लिए एकमात्र कच्चा माल है, जो एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस में रसायनों की कुल खपत का 90% से अधिक है। विनिर्देश आवश्यकताएँ: औद्योगिक-ग्रेड एल्यूमीनियम ऑक्साइड, शुद्धता ≥ 98.5%, प्रज्वलन हानि ≤ 1.0%, समान कण आकार (20-80 मेश), अच्छी तरलता, यांत्रिक फीडिंग और पिघला हुआ नमक में घुलने में आसान। कार्य: पिघले हुए इलेक्ट्रोलाइट में घुलने के बाद, इसे इलेक्ट्रोलाइटिक प्रतिक्रिया (मुख्य प्रतिक्रिया: 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂↑) के माध्यम से धात्विक एल्यूमीनियम में कम किया जाता है। इसकी शुद्धता सीधे एल्यूमीनियम पिंडों की गुणवत्ता निर्धारित करती है; अत्यधिक अशुद्धियाँ एल्यूमीनियम पिंडों की श्रेणी को कम करेंगी। विश्व स्तर पर प्रति टन प्राथमिक एल्यूमीनियम के लिए लगभग 1.92-1.95 टन एल्यूमीनियम ऑक्साइड की खपत होती है, जिससे यह एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस उद्योग में सबसे मुख्य कच्चा माल बन जाता है।
II. इलेक्ट्रोलाइट सिस्टम के लिए मुख्य रसायन (इलेक्ट्रोलाइटिक स्थितियों को विनियमित करना, सुचारू प्रतिक्रिया सुनिश्चित करना)
एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस की इलेक्ट्रोलाइटिक प्रतिक्रिया एक पिघले हुए इलेक्ट्रोलाइट में की जानी चाहिए। इस तरह के रसायनों का उपयोग मुख्य रूप से एक स्थिर इलेक्ट्रोलाइट सिस्टम बनाने, इलेक्ट्रोलिसिस तापमान को कम करने, चालकता में सुधार करने के लिए किया जाता है, और इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया के लिए अनिवार्य प्रमुख अभिकर्मक हैं, जिसमें फ्लोराइड उत्पाद मुख्य हैं।
1. क्रायोलाइट (Na₃AlF₆)
इलेक्ट्रोलाइट सिस्टम का मुख्य विलायक, अपूरणीय, इलेक्ट्रोलाइट रसायनों की खपत का मुख्य भाग है। विनिर्देश आवश्यकताएँ: औद्योगिक-ग्रेड क्रायोलाइट, शुद्धता ≥ 98%, फ्लोरीन सामग्री ≥ 53%, सोडियम सामग्री ≤ 32%, नमी ≤ 0.5%; कण आकार के अनुसार दानेदार (अच्छी तरलता, कोई धूल नहीं, यांत्रिक सेल शुरू करने और सामान्य उत्पादन के लिए उपयुक्त) और पाउडर (200-325 मेश, पारंपरिक इलेक्ट्रोलिसिस सहायक पूरक के लिए उपयुक्त) में विभाजित। कार्य: एल्यूमीनियम ऑक्साइड को क्रायोलाइट-एल्यूमिना पिघला हुआ इलेक्ट्रोलाइट बनाने के लिए घोलें, एल्यूमीनियम ऑक्साइड के पिघलने के तापमान को 2050°C से 940–980°C तक कम करें, इलेक्ट्रोलिसिस ऊर्जा की खपत को बहुत कम करें; साथ ही, यह इलेक्ट्रोलाइट चालकता में सुधार करता है, इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया को स्थिर करता है, इलेक्ट्रोलाइटिक सेल की कार्बन लाइनिंग की रक्षा करता है, और वर्तमान दक्षता में सुधार करता है, जिससे यह हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया का मुख्य विलायक बन जाता है। क्रायोलाइट की वैश्विक वार्षिक खपत लगभग 700,000 टन है, जिसमें से 90% से अधिक एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस उद्योग में उपयोग की जाती है। प्रति टन प्राथमिक एल्यूमीनियम के लिए लगभग 20-30 किलोग्राम क्रायोलाइट की खपत होती है (इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के प्रकार के अनुसार समायोजित)।
2. एल्यूमीनियम फ्लोराइड (AlF₃)
इलेक्ट्रोलाइट सिस्टम का एक प्रमुख नियामक, क्रायोलाइट के साथ सहक्रियात्मक रूप से कार्य करता है, और एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस उत्पादन में एक अनिवार्य योजक है। विनिर्देश आवश्यकताएँ: औद्योगिक-ग्रेड/धातुकर्म-ग्रेड एल्यूमीनियम फ्लोराइड, शुद्धता ≥ 98%, फ्लोरीन सामग्री ≥ 61%, नमी ≤ 0.5%; उच्च-शुद्धता ग्रेड (शुद्धता ≥ 99.5%) उच्च-अंत एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस उत्पादन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। कार्य: क्रायोलाइट-एल्यूमिना पिघला हुआ नमक प्रणाली के आणविक अनुपात (NaF से AlF₃ का मोलर अनुपात) को विनियमित करें, इसे 2.2−2.8 की उचित सीमा के भीतर नियंत्रित करें, जिससे इलेक्ट्रोलाइट के लिक्विडस तापमान को कम किया जा सके, चालकता में सुधार किया जा सके, एनोड प्रभाव की आवृत्ति को कम किया जा सके, इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के सेवा जीवन का विस्तार किया जा सके, और एल्यूमीनियम तरल और इलेक्ट्रोलिसिस दक्षता की शुद्धता में सुधार किया जा सके। प्राथमिक एल्यूमीनियम प्रति टन एल्यूमीनियम फ्लोराइड की वैश्विक औसत खपत लगभग 18–22 किलोग्राम है। चीन में, कुछ उद्यमों द्वारा गीली-प्रक्रिया उत्पादों और पुरानी इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं के उपयोग के कारण, औसत इकाई खपत थोड़ी अधिक है, लगभग 23–25 किलोग्राम/टन।
3. सहायक इलेक्ट्रोलाइट नियामक (वैकल्पिक, इलेक्ट्रोलाइटिक प्रदर्शन का अनुकूलन)
इलेक्ट्रोलाइटिक सेल की कार्य परिस्थितियों और उत्पाद आवश्यकताओं के अनुसार, इलेक्ट्रोलाइट प्रदर्शन को और अनुकूलित करने, ऊर्जा की खपत को कम करने और दक्षता में सुधार करने के लिए थोड़ी मात्रा में सहायक नियामकों को जोड़ा जा सकता है:
- सोडियम फ्लोराइड (NaF): इलेक्ट्रोलाइट आणविक अनुपात को विनियमित करता है और सोडियम तत्व की पूरक करता है, जब आणविक अनुपात बहुत कम होता है तो जोड़ा जाता है। विनिर्देश: शुद्धता ≥ 98%, फ्लोरीन सामग्री ≥ 45%।
- मैग्नीशियम फ्लोराइड (MgF₂): इलेक्ट्रोलाइट के लिक्विडस तापमान को कम करता है, इलेक्ट्रोलाइट तरलता में सुधार करता है, और इलेक्ट्रोलाइट वाष्पीकरण को कम करता है। विनिर्देश: शुद्धता ≥ 98%, फ्लोरीन सामग्री ≥ 50%, प्रति टन प्राथमिक एल्यूमीनियम की खुराक लगभग 2-5 किलोग्राम है।
- कैल्शियम फ्लोराइड (CaF₂): इलेक्ट्रोलाइट स्थिरता में सुधार करता है, इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के सेवा जीवन का विस्तार करता है, और एनोड प्रभाव को रोकता है। विनिर्देश: शुद्धता ≥ 97%, फ्लोरीन सामग्री ≥ 48%, इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के पैमाने के अनुसार खुराक समायोजित की जाती है।
III. इलेक्ट्रोड-संबंधित रसायन (इलेक्ट्रोड प्रदर्शन सुनिश्चित करना, इलेक्ट्रोलाइटिक प्रतिक्रिया का समर्थन करना)
एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस वर्तमान चालन को पूरा करने के लिए इलेक्ट्रोड पर निर्भर करता है। इस तरह के रसायनों का उपयोग इलेक्ट्रोड तैयार करने या इलेक्ट्रोड की रक्षा करने के लिए किया जाता है ताकि इलेक्ट्रोलाइटिक प्रतिक्रिया की स्थिर प्रगति सुनिश्चित हो सके।
1. प्रीबेक्ड एनोड के लिए कच्चा माल (कार्बन एनोड)
प्रीबेक्ड एनोड एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस के मुख्य इलेक्ट्रोड (एनोड) हैं। आवश्यक रसायनों का उपयोग एनोड तैयार करने के लिए उनकी चालकता और उच्च-तापमान प्रतिरोध सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है:
- पेट्रोलियम कोक: मुख्य कच्चा माल, शुद्धता ≥ 98%, सल्फर सामग्री ≤ 0.5%, एनोड के कार्बन मैट्रिक्स को तैयार करने और चालकता प्रदान करने के लिए उपयोग किया जाता है।
- पिच कोक: सहायक कच्चा माल, पेट्रोलियम कोक कणों को बांधने और एनोड की ताकत में सुधार करने के लिए उपयोग किया जाता है। विनिर्देश: नरम बिंदु 80-120°C।
- कोल टार पिच: बाइंडर, पेट्रोलियम कोक और पिच कोक कणों को आकार में बांधने के लिए उपयोग किया जाता है। विनिर्देश: ग्रेड 1 कोल टार पिच, राख सामग्री ≤ 0.3%।
2. कैथोड पेस्ट के लिए कच्चा माल (कार्बन कैथोड)
कैथोड पेस्ट का उपयोग इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के कैथोड के निर्माण के लिए किया जाता है ताकि कैथोड की चालकता और संक्षारण प्रतिरोध सुनिश्चित हो सके। आवश्यक रसायन:
- ग्रेफाइट पाउडर: कैथोड चालकता में सुधार करता है। विनिर्देश: शुद्धता ≥ 95%, कण आकार 100-200 मेश।
- एंथ्रेसाइट: मुख्य कच्चा माल, स्थिर कार्बन ≥ 85%, सल्फर सामग्री ≤ 0.3%, कैथोड पेस्ट मैट्रिक्स तैयार करने के लिए उपयोग किया जाता है।
- कोल टार पिच: बाइंडर, ग्रेफाइट पाउडर और एंथ्रेसाइट के साथ मिश्रित आकार बनाने के लिए, प्रीबेक्ड एनोड के लिए कोल टार पिच के समान आवश्यकताएं।
IV. सहायक रसायन (उपकरण संरक्षण, अशुद्धता हटाना, सुरक्षा संरक्षण)
इस तरह के रसायन सीधे इलेक्ट्रोलाइटिक प्रतिक्रिया में भाग नहीं लेते हैं, लेकिन उत्पादन सुरक्षा, उपकरण स्थिरता और उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, और एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलिसिस उत्पादन के लिए सहायक समर्थन हैं।
1. उपकरण संरक्षण और एंटी-संक्षारण रसायन
- रिफ्रैक्टरी सहायक: इलेक्ट्रोलाइटिक सेल लाइनिंग के रखरखाव के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे सोडियम सिलिकेट (Na₂SiO₃), जो लाइनिंग की आग प्रतिरोध और सीलिंग में सुधार करता है और इलेक्ट्रोलाइट रिसाव को रोकता है।
- एंटी-संक्षारण कोटिंग कच्चा माल: इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के आसपास के उपकरणों के एंटी-संक्षारण के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे एपॉक्सी रेजिन और पॉलीविनाइल फ्लोराइड रेजिन, जो सल्फ्यूरिक एसिड और फ्लोराइड से संक्षारण का प्रतिरोध करते हैं।
2. अशुद्धता हटाना और फ्लू गैस उपचार रसायन
- कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (Ca(OH)₂): फ्लू गैस डिसल्फराइजेशन और डिफ्लुओरिनेशन के लिए उपयोग किया जाता है, इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान उत्पन्न हाइड्रोजन फ्लोराइड (HF) और सल्फर डाइऑक्साइड (SO₂) को हटाता है। विनिर्देश: शुद्धता ≥ 90%, कण आकार 200 मेश से ऊपर।
- सक्रिय कार्बन: फ्लू गैस में हानिकारक अशुद्धियों को अवशोषित करने और अपशिष्ट गैस को शुद्ध करने के लिए उपयोग किया जाता है। विनिर्देश: पाउडर, अवशोषण मूल्य ≥ 800mg/g।
3. सुरक्षा और सहायक अभिकर्मक
- सल्फ्यूरिक एसिड (H₂SO₄): उपकरण सफाई और एनोडाइजिंग उपचार के लिए उपयोग किया जाता है। विनिर्देश: औद्योगिक-ग्रेड 98% केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड।
- सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH): अपशिष्ट जल न्यूट्रलाइजेशन और उपकरण सफाई के लिए उपयोग किया जाता है। विनिर्देश: औद्योगिक-ग्रेड फ्लेक कास्टिक सोडा, शुद्धता ≥ 96%।
आपका संदेश 20-3,000 अक्षरों के बीच होना चाहिए!
