Личный кабинет

Есть даже на Марсе, но трудно добыть на Земле. Как производят алюминий

4
Избранное
Поделиться

Алюминий — самый распространенный металл на Земле. Он составляет 8% от веса земной коры, присутствует в организме человека, в яблоках и воде. Его обнаружили и за пределами нашей планеты — на Луне и Марсе. Однако, несмотря на такую вездесущесть, в чистом виде в природе его не встретишь. А процесс получения гораздо сложнее, чем у многих других металлов. О том, как алюминий производят и где применяют — в нашем материале.

Дороже золота

В 1825 г. датский физик Ханс Эстерд выделил алюминий в своей лаборатории. А в 1854 г. металл впервые был получен промышленным способом. Для этого французский ученый Анри Этьен Сент-Клер Девиль взял хлорид алюминия выделил чистый металл с помощью натрия.

Сначала производство было невероятно дорогостоящим. Просто представьте. Сейчас тонна алюминия на рынке стоит приблизительно $3 тыс., а одна тройская унция золота (31 г) золота — $1920. Согласитесь, разница огромная. В мире сотни алюминиевых заводов, у каждого дома есть алюминиевая ложка или кастрюля. Однако во второй половине XIX века цена этих металлов была приблизительно равной. Так, однажды Дмитрий Менделеев получил от британских коллег аналитические весы из золота и алюминия — это был по-настоящему дорогой подарок.

Тем не менее, в процессе совершенствования химических методов цена алюминия быстро падала. А когда француз Поль Эр и американец Чарльз Холлу независимо друг от друга разработали метод получения алюминия с помощью электролиза, производить металл стало возможно в огромных масштабах. При этом его стоимость упала в десятки раз.

Долгое и сложное производство

Бокситы

Алюминий производят из бокситов — это руда, в которой содержится металл. Ее запасы в мире ограничены и распределены неравномерно. Самые большие месторождения приходятся на Западную и Центральную Африку (32%), Австралию и Индию (23%), Южную Америку и страны Карибского бассейна (21%).

Чаще всего бокситы добывают открытым способом: специальная техника срезает руду слой за слоем, затем ее транспортируют на переработку. Однако бывает так, что алюминиевая руда залегает глубоко, тогда для добычи строят шахты. Одна из самых глубоких шахт в мире «Черемуховская-Глубокая» находится в России, в Свердловской области, ее глубина — 1550 м.

Глинозем

Итак, руду приводят на специальные заводы, где начинается второй производственный этап — отделение глинозема, то есть оксида алюминия. Для этого используют метод Байера, изобретенный больше ста лет назад.

Суть в следующем. Гидроокись алюминия, выходящая в состав бокситов, растворяют в концентрированной щелочи (едком натре) под воздействием высокой температуры. Затем температуру понижают, и раствор, содержащий соединения алюминия, кристаллизуется, а примеси — нет. Таким образом отделяют балласт.

После крупные частицы оксида алюминия вымывают из раствора водой, а затем кальцинируют (то есть обсушивают). Так получается глинозем.

Важно. У глинозема нет срока годности, но хранят его очень аккуратно, поскольку при малейшей возможности он тут же впитывает влагу. Поэтому производители предпочитают сразу отправлять его на алюминиевое производство.

Чистый алюминий

Процесс производства чистого алюминия требует огромного количества электроэнергии, поэтому заводы почти всегда строят около гидроэлектростанций. Также для создания среды, в которой будет происходить сам процесс отделения, нужен криолит — минерал, который крайне редко встречается в природе, поэтому в промышленности чаще всего используют его искусственный заменитель. Это вещество создает нужную токопроводящую среду на последнем этапе производства алюминия.

Итак, вот как выглядит сам процесс. Берем огромную электролизную ванну, заполняем ее расплавленным криолитом. Катодом в данном случае выступит дно сооружения, к нему будет «прилипать» отделившийся алюминий, анодом — угольные блоки, которые необходимо погрузить в криолит. Теперь загружаем глинозем и врубаем ток.

Под воздействием электричества структура глинозема рушится: чистый алюминий оседает на дне, а кислород соединяется с углеродом, образуя углекислый газ, который собирается в специальный газосборник и пропускается через систему очистки. Жидкий расплавленный металл достают ковшом и отправляют на литейное производство.

Свойства и области применения

Алюминий — легкий пластичный металл, который обладает высокой электропроводностью, теплопроводностью, стойкостью к коррозии и низким температурам. Он хорошо сваривается, легко поддается штамповке, ковке и прокатке. Весь этот список неоспоримых преимуществ дает широкое поле для применения данного металла.

• Авиа-, судо- и автомобилестроение. Применяется для производства корпусов, а также двигателей, насосов и прочих элементов.
• Ракетостроение. Используется как горючий компонент в составе ракетного топлива. • Электротехника: провода, кабели, микросхемы и т. д.
• Строительство. В производстве кровельных материалов, оконных рам, в краске и цементе.
• Область ж/д. Применяется в производстве цистерн, для нефтепродуктов, деталей, рам для вагонов и т. д.
• В быту. Фольга, зеркала, посуда и др.

Очень часто алюминий используют в сплавах с другими металлами: цинком, медью, кремнием, магнием, железом, титаном, никелем. Они нужны для производства деталей самолетов, ракет, автомобилей и судов, поскольку из них получаются легкие, но при этом очень прочные элементы конструкций.

Производство в России. Русал

Наша страна является одним из крупнейших поставщиков, занимая 6% на мировом рынке алюминия. По факту, речь идет о компании Русал, которая представляет собой почти всю алюминиевую отрасль РФ.

Русал образовался в 2000 г., объединив активы СИБАЛа Олега Дерипаски и Millhouse Capital Романа Абрамовича. В 2007 г. произошло слияние алюминиевых и глиноземных активов российских Русского алюминия, Сибирско-Уральской алюминиевой компании (СУАЛ) и швейцарской Glencore. В результате появилась Объединенная компания Русал — крупнейший производитель алюминия в мире.

Сейчас в состав компании входят больше 40 заводов по всему миру, в том числе, на Ямайке, в Казахстане, Италии, Гвинее, Австралии, Армении, Нигерии, Гайане, Швеции, Украине и Ирландии. Среди них предприятия по производству алюминия, глинозема, боксита, кремния, фольги и т. д.

За 2021 г. компания отчиталась о 3764 тыс. тонн произведенного алюминия.

Интересные факты

• Алюминий не теряет своих свойств в процессе использования, поэтому легко подвергается вторичной переработке. Международный алюминиевый институт подсчитал, что с 1880 г. в мире произведен почти 1 млрд тонн металла, а три четверти от этого объема до сих пор используется.
• Считается, что алюминий попал на нашу планету в момент формирования земной коры вместе с астероидами, которые ее бомбардировали. В процессе тяжелые металлы опускались ниже, а легкий — поднимались наверх. Именно поэтому чаще всего алюминий добывают открытым способом.
• Алюминий составляет приблизительно 4% от веса Марса, также залежи этого металла найдены на Луне.
• В теле взрослого человека присутствует приблизительно 140 мг алюминия.
• Нагретый до 2,2 тыс. градусов оксид алюминия превращается в искусственный сапфир. • Кузова современных автомобилей часто изготавливают из алюминиевых сплавов. Это уменьшает массу машины, что непосредственно влияет на расход бензина.
• Алюминий часто применяют при производстве фейерверков, он дает яркое белое пламя с обилием красивых искр.
• Взаимодействуя с кислородом, чистый алюминий тут же покрывается оксидной пленкой. В этом причина его стойкости к коррозии.

Читайте также: Пещеры, шахты или бочки? Где хранят природный газ и что такое ПХГ

БКС Мир инвестиций

4
Избранное
Поделиться
Котировки
Купить другие инструменты