Сырье для выплавки алюминия

Сырье для производства алюминия

При производстве алюминия электролитическим способом расход глинозема на производство 1 т алюминия составляет около 2 т, и поэтому он является основным сырьем.

Глинозем, используемый для производства алюминия, должен быстро растворяться в электролите, содержать минимально возможное количество оксидов железа, кремния и других более электроположительных, чем алюминий, элементов, так как, выделяясь на катоде вместе с алюминием, они ухудшают его качество.

Нежелательно присутствие в глиноземе оксидов щелочных и щелочноземельных металлов, поскольку они разлагают и изменяют состав электролита, что вызывает необходимость его корректировки.

Основными составляющими электролитов являются криолит Na3AlF6 (3NaF-AlF3), A1F3 и А12О3. Кроме того, в электролит попадают вместе с сырьем или искусственно вносятся фториды кальция CaF2, магния MgF2, лития LiF и хлорид натрия NaCl.

Наиболее распространенный способ получения криолита из плавикового шпата — кислотный.

В процессе Холла-Эру, названного так в честь его изобретателей, алюминий производится путем электролитического восстановления глинозема (Аl2О3), растворенного в расплавленном криолите (Na3AlF6). Металл выделяется на катоде, а кислород выделяется на углеродистом аноде, реагирует с ним и выделяется в виде диоксида углерода (СО2). Таким образом, конечная реакция получения алюминия может быть записана как:

2Al2O3 + 3C (тв) = 4Al (ж) + 3CO2 (газ)

Последний, в свою очередь, частично диссоциирует на ионы тетрафторида алюминия (AIF4 ?) и ионы фтора (F ?). Ионы натрия переносят через электролит большую часть тока и разряжаются, на катоде, а натрий выделяется вместе с алюминием.

Следовательно, катодная реакция, возможно, происходит с выделением ионов AIF6 и AIF4 ?

Анодный газ также содержит фтор, выделяющийся из расплава, который проходит через газоочистную систему и выбрасывается в атмосферу. Некоторые фториды в малых лимитированных количествах добавляют в электролит для снижения температуры расплава и увеличения эффективности электролитического процесса.

Фторид алюминия (AlF3) является наиболее распространенной добавкой, и поэтому теперь практически все электролизеры работают на электролите, в котором фторид алюминия превышает его содержание в криолите.

Расплавы всегда содержат некоторое количество фторида кальция (CaF2), который образуется в основном из оксида кальция (СаО), содержащегося глиноземе, но иногда фторид кальция (CaF2) специально добавляют в электролит.

Жидкий алюминий через каждые 1-2 суток с помощью сифона извлекают из электролизера в футерованный ковш, взвешивают и направляют его в литейное отделение.

Алюминиевый электролизер любой конструкции и мощности состоит из катодного и анодного устройств, ошиновки, опорных металлоконструкций с механизмами перемещения анодов и устройств для сбора и отвода газов, выделяющихся при электролизе.

Катодное устройство

Катодное устройство (катод) представляет собой стальной кожух, а внутри него смонтирована корытообразная шахта, у которой стенки и дно футерованы угольными блоками. Между бортовыми блоками и стенками катодного кожуха, а также под подовыми блоками располагается теплоизоляция. В подовые блоки вмонтированы стальные токоотводящие стержни, которые на практике часто называют блюмсами.

Катодные кожухи могут быть двух модификаций: самонесущие кожухи и кожухи с опорными устройствами рисунок 1.

Вне зависимости от вида и модификации катодные кожухи могут изготавливаться в разъемном и монолитном исполнении.

Рисунок 1 — Катодный кожух с опорным устройством.

1 — фундамент; 2 — электроизоляция; 3 — опорная балка; 4 — катодный кожух; 5 — огнеупорная кладка; 6 — бортовая футеровка; 7 — бортовая теплоизоляция; 8,9 — шамотная подсыпка и асбестовый лист; 10 — межблочные швы; 11 — катодные блоки.

Page 3

Анодное устройство состоит из угольного анода, подъемного механизма, служащего для перемещения анода, ошиновки, штырей и опорной конструкции. Аноды делятся на два больших класса — предварительно обожженные (ОА) и самообжигающиеся (СОА), а по виду токоподвода — с боковым (БТ) и верхним (ВТ) подводом тока.

Анодное устройство с боковым подводом тока. Анодное устройство с боковым подводом тока рисунок 3 состоит из угольного анода, анодной рамы, штырей и механизма для перемещения анода.

Анод из-за взаимодействия углерода с кислородом, выделяющимся при электролизе, постоянно сгорает, поэтому его необходимо опускать в шахту ванны, а сверху загружать анодную массу. Нижняя часть анода под воздействием тепла расплава спекается в монолитный электропроводный блок.

Для подвода тока к аноду и его подвески используют стальные конические стержни. Штыри в аноде располагаются обычно в 4—6 горизонтальных рядов в шахматном порядке. Забивают штыри в полускоксованную часть анода. По мере опускания штыри запекаются в скоксованную часть анода.

Рисунок 3 — Схема анода с боковым подводом тока.

К токоведущим штырям ток подводится гибкими алюминиевыми спусками, один конец которых приварен к анодной ошиновке. К другому концу спуска приварен медный угольник, который с помощью клинового контакта или сваркой крепят к головке штыря.

Анодное устройство с верхним подводом тока.

Анодное устройство с верхним подводом тока рисунок 4 представляет собой угольный анод, сформированный внутри анодного кожуха, в нижней части которого расположен газосборный колокол для сбора выделяющихся при электролизе газов.

Через вспомогательный механизм он подвешен к анодной раме, которая состоит из двух параллельно расположенных двутавровых балок с поперечными связями, опирающихся на домкраты основного механизма.

Рисунок 4 — Схема анодного устройства с верхним токоподводом.

1 — анодная ошиновка; 2 — анодные зажимы; 3 — составные штыри; 4 -брикеты анодной массы; 5 — анодный кожух; 6 — обожженная часть анода; 7-вторичный анод; 8 — жидкая анодная масса.

Рисунок 5 — Анодный кожух.

1 — ребра жесткости; 2 — балки для подвески кожуха; 3 — пояс для навески секций колокола; 4 — карманы для утепления торцов и углов анода.

По мере сгорания анод с помощью основного механизма перемещения опускается вниз, но во избежание подплавления секций газосборного колокола анодный кожух вспомогательным механизмом поднимается вверх. При этом анод остается на месте.

В анодный кожух (рисунок 5) загружают анодную массу, а подвод тока к аноду осуществляют составными штырями, расположенными в четыре ряда и на нескольких горизонтах.

Коксование жидкой массы, затекшей в подштыревое отверстие, под воздействием высокой температуры идет с большой скоростью, что вызывает выделение большого количества летучих соединений и ухудшает качество образующегося вторичного анода. По этим причинам в настоящее время в корпусах ОАО «РУСАЛ Новокузнецк» эксплуатируются стальные штыри, снабженные в верхней части медным сектором для улучшения контакта между анодной шиной и штырем.

Электролизеры с верхним токоподводом начали широко внедряться в отечественную промышленность в 1959 г. после длительных испытаний на опытном участке ОАО «РУСАЛ Новокузнецк».

Анодное устройство с обожженными анодами. Анодное устройство с обожженными анодами состоит из двух рядов анодных блоков.

В процессе производства в анодном блоке 1 (рисунок 8) формуют цилиндрические гнезда, в которые затем вставляют и заливают чугуном 2 стальные токоподводящие ниппели 3, соединенные сверху кронштейном 4.

К стальному кронштейну присоединяется алюминиевая штанга 5, которая зажимом прижимается к анодной шине. Таким образом, токоподводящая штанга одновременно выполняет роль несущей конструкции.

Методы крепления штанги к кронштейну могут быть различными: сварные, сборные болтовые, клиновые и т.д.

Аноды на ваннах ОА утепляют, засыпая их полностью глиноземом. Поэтому перепад напряжения в них и окисление поверхности анода меньше, чем на СОА, что является одним из важных преимуществ этих электролизеров.

Рисунок 8. Анодное устройство электролизера ОА.

1 — анодный блок; 2 — заливка ниппеля; 3 — ниппель; 4 — крышка укрытия; 5 — траверса; 6 — штанга; 7 — временный зажим; 8 — механизм подъема укрытия; 9 — основной зажим; 10 — анодная шина; 11 — механизм подъема анодного массива; 12 — анодная рама; 13 — короб газоотсоса; 14 — поперечные балки.

Источник: https://vuzlit.ru/423829/syre_proizvodstva_alyuminiya

Как добывается и производится алюминий в промышленных условиях

К числу наиболее распространенных металлов земной коры относится алюминий.  Этот металл является наиболее легким, а также обладает хорошей теплопроводностью. Хорошо поддается механической обработке литью, хорошо гнется, вторичный по переработке. Его главные физические свойства:

• Имеет серебристый цвет (с оттенком белого);
• Легкий;
• Плотность составляет около 2713 кг на один квадратный метр;
• Температура кипения от 2518.9 градусов Цельсия;
• Высокая пластичность до 50%.

Получение алюминия

Залежи глиноземного состава присутствуют практически во всех странах мира. Начальным этапом добычи является Бокситовая руда. Это название получено в честь местности Baux, находящейся на юге Франции. Пятерку лидеров по продаже, а также добычи бокситовой породы заняли следующие страны мира:

• Россия до 4.5 млн. тонн за год;
• КНР до 13,50 млн. тонн в год;
• США до 2,5 млн. тонн за год;
• Канада до 3,5 млн. тонн в год;
• Австралия до 2,0 млн. тонн за год.

Помимо этого, сюда вошли:

• Исландия до 0,50 млн. тонн за год;
• Таджикистан до 0,43 млн. тонн за год;
• ОАЭ до 0,90 млн. тонн за год;
• Германия до 0,56 млн. тонн за год;
• Бразилия до 1,70 млн. тонн за год;
• Индия до 1,30 млн. тонн за год.

Металлическая руда разделяется по качеству, а содержание посторонних примесей влияет на критерии востребованности рынка продаж:

• Повышенное количество серы усложняет процесс переработки вещества в чистый сплав;
• Большое содержание кремниевого модуля повышает качество продукции;
• Наличие карбонатов в руде усложняет процесс переработки породы;
• Наименьшее содержание железа облегчает добычу металла из-под земли.

Химические свойства

Поверхность технического изделия или литейного сплава покрыта невидимой пленкой. Состоит пленка из оксида, который не способен реагировать с внешними природными окислителями: водой или кислородом (H2O, O2). Благодаря этому качеству этот металл не ржавеет.

После процесса рафинирования получают чистый металлический состав. Продукт сегрегации после отливки породы содержит тяжелые элементы. Остаток кристаллического осадка применяется для раскисления металла.

Состав металлической руды:

• Cu до 0,0005 мг;
• Mg производный остаток;
• Fe до 0,0005 мг;
• Zn до 0,0005 мг;
• Al производный остаток;
• Si до 0,005 мг.

Химический состав алюминия по нормам DİN 1712:

Также Al просто реагирует со сложными и другими элементами, образуют различные соединения. Кратко условие соединения такие:

• Фтор (фторид Al) 2Al+3F2=2AlF3;
• Углерод (карбид Al) 4Al+3C=Al4C3;
• Азот (нитрид Al)2Al+N2=2AlN;
• Вода, щелочь 2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2 и 2AL+2NAOH+6H2O=2Na(AL(OH)4) +3H2;
• Соляная и серная кислота 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 и 2Al+3H2SO4=Al(SO4)3+3H;
• Металлы 2Al+Cr2O3=Al2O3+2Cr.

Сырье для производства

В производство алюминия включены следующие категории химических элементов:

Нефелины. Состоят из нефелиновых сиенитов уртитов. Основные компоненты последних: апатит и нефелин. Составные части обрабатывают и получают апатитовый нефелиновый концентрат.

Алунит. Это основной сульфат алюминия и натрия. Представляет собой комплексное сырье, состоящий из серного ангидрида и щелочи.

Криолит. Соединение создают искусственно. Плавиковый шпат разводят с серной кислотой в специальных самоперемешивающихся печах. Образующуюся летучую кремнефтористую кислоту фильтруют с помощью водных башен, установленных над ваннами. После промышленный раствор очищают содой.

Следующая стадия направлена на получения криолита. Плавиковую кислоту разбавляют гидроксидом алюминия и содой, погружают в большие котлы, где происходит выплавка металлической руды. Криолит оседает, далее его фильтруют, просушивают при температуре 150 градусов Цельсия.

Бокситовый сплав состоит из оксидов железа, кремния и гидроксидов алюминия. Данное сырье используют в качестве флюса плавильной металлургии.

Добываемая земля выглядит как глина. Имеет однородную структуру. Часто попадается гороховидный полосчатый рисунок. Тропический климат способствует образованию качественного состава руды. Под высокими температурами минералы земной коры разлагаются, образуя конечный продукт Боксит. Далее полученный состав очищают от примесей газов.

1. Добывают залежи металлической руды;
2. Из залежей получают глинозем или оксид алюминия;
3. Далее химический элемент расщепляют в расплавленном электролите.

Последний пункт процесса переработки получил название Холла-Эру в 1886 году. Главными разработчиками современного метода плавления стали Чарльз Холл и Пол Эру.

Для производства одной тонны серебристого состава требуется 2000 кг. глинозема, 40 кг. фторида, 70 кг. криолита и около 600 кг. графитовых электродов.

Необходимое оборудование

Литейный завод для обработки алюминия использует технологические разработки:

• Электролизная ванна (электролизный способ);
• Сосуд для рафинации.

Электролизеры существуют разных размеров. Выпускаются емкости с само обжигающимся анодом и верхним токоотводом или уже с обожжённым анодом.

Ванна с обожжёнными анодами более мощная и производительная. Она меньше выделяет вредных веществ, чем ее предшественница. По форме это прямоугольное приспособление с днищем внутри глубиной до 0,5 метров.

Электрическая мощность ванны зависит от поступающего тока к ней. Сила тока колеблется от 30 кА до 250 кА. Поверхность стен обтянута кожухом из стали. Внутри дополнительный слой шамота, поверх которого наложены угольные плиты.

Низ так же образован угольными блоками.

Емкость для рафинации напоминает электролитную емкость. Состоит из угольной подины. К сосуду проведены теплоизолирующие футеровки и провода под напряжением. Температура нагрева достигает до +1000 градусов Цельсия.

Помимо электролитов используют охлаждающие печи и сосуды для выпаривания жидкости. На нашем сайте есть подробное видео по производству металлической руды.

Одной из мировых новинок является добыча металла с использованием электрохимического инертного анода. Эта технология не выбрасывает в атмосферу углекислый газ, а наоборот выделяет чистый кислород. Одна емкость может произвести более 8000 тонн кислорода в год. В настоящее время в промышленности осуществляется запуск нового оборудования.

Технологии производства алюминия

Металл получают путем извлечения глинозема из бокситовых руд. Его производят тремя методами:

• Кислотным растворением алюминия;
• Щелочным растворением алюминия;
• Электролитическим методом.

Часто применяемые методы получения металла — это щелочное растворение алюминиевой руды и электролитическое получение алюминия. Щелочь быстро растворяет химический раствор алюминия. Смесь разбавляют гидроксиподом алюминия. Изготовление происходит поэтапно:

• Глиноземный состав измельчают с добавлением щелочи или извести до однородной консистенции;
• Дробленую пульпу закладывают в автоклав при температуре +240 градусов Цельсия и выщелачивают при больших температурах;
• В растворе алюминат натрия и силиката натрия образуется нерасщепляемый элемент натриевый алюмосиликат. Отходы раствора фильтруют путем добавления разбавленной смеси щелочи при температуре +140 градусов Цельсия;
• Металлический раствор перекачивают в декомпозеры (ванны с размешивающим приспособлением) с добавлением гидроокиси. Там извлекается гидроокись алюминия при пониженной температуре (+80 градусов Цельсия);
• Получившуюся смесь отправляют на кальцинацию. Температура печи достигает +1300 градусов Цельсия, при вращении печи консистенция полностью испаряет влагу.

Процесс электролиза

Электролитическое восстановление происходит путем размещения металлической породы глинозема в электролиз каждые пол часа. Там при температуре около 1000 градусов Цельсия обжигается сырье. Промышленные масштабы позволяют использовать ванны с обожжёнными анодами для металлической руды:

• Сырье погружают в сосуд, где происходит реакция алюмелевой руды;
• Из окиси алюминия образуется хлорид алюминия;
• Соединение хлора фильтруется;
• Металл оседает на катоде.

Ванны без применения жидкого криолита экономят до 35% энергии, а также позволяют уменьшить расходы на дорогостоящий электрохимический криолит.

Рафинация металла

В ванну для рафинирования погружают алюминиевою породу после чего она делится на три составные части:

• Расплавленный глинозем (нижний слой);
• Электролит, состоящий из смеси хлорида бария, фторидов или натрия;
• Металлическая пленка (верхний слой).

Состав анода таков: никель, марганец, свинец или олово. Допускается незначительное присутствие магния, который отсеивается хлором флюсом. В конечном результате получается 99,9% алюминий.

Металлический элемент применяют для создания транспортных средств, возведения зданий или сооружений, а также конструирования электронных приборов или электрической проводки. Металл обладает сохранением своих первоначальных качеств, что позволяет использовать состав в производстве повторно.

Разрабатываются новые технологии выплавки металлических сплавов, позволяющие экономично расходовать электроэнергию, а также мировые запасы руды.

Источник: https://oxmetall.ru/metalli/alyuminij/kak-proizvoditsya-alyuminij

Особенности производства алюминия: расчет сырья и технология добычи

Алюминий представляет собой химический элемент, который занимает лидирующую позицию среди самых распространенных металлов в земной коре, а также наиболее часто используемых. Его содержание в земле приравнивается к 9%. Встречается только в виде соединений, представленных оксидом алюминия или глиноземом. Именно в глине содержится около 30% такого оксида.

Данный металл выгодно отличается среди остальных видов благодаря своим свойствам. А это – отличная пластичность, высокие коэффициенты тепло- и электропроводности, небольшая плотность. Данная статья расскажет вам о технологиях производства и добычи алюминия и его сплавов в мире, а также о важных факторах таких мероприятий.

Для того чтобы добывать глинозем в природных условиях, а затем извлекать из него алюминий, потребуется достаточно большое количество оборудования:

• Машины для проведения раздачи глинозема;
• Катодная ошиновка;
• Установка по газоочистки сухим методом;
• Электролизер;
• Краны монтажного, линейного и технического назначения;
• Оборудование, необходимое для литейного и анодно-монтажного цехов.

Для производства алюминия необходимо не только большое количество оборудования, но и помещение достаточно большой площади, а также мощная электросеть.

Дело в том, что процесс электролиза происходит в специальных ваннах при температуре 9600С и силе тока около 250000 А.

Для организации такого производственного процесса потребуется огромное количество электроэнергии, именно поэтому крупные производители этого металла стараются располагать свои цеха в непосредственной близости от гидроэлектростанций, поставляющих более дешевую энергию. Далее рассмотрено сырье для производства алюминия.

В видео ниже рассказано о производстве алюминия:

Для того чтобы получить алюминий, необходимо в электролизер загрузить анодную массу, глинозем, а также фторсоль. Во время действия электролиза из глины получается окислы углерода, а также фтористые соединения в газообразном состоянии. При этом часть анодной массы расходуется в виде пены, которая снимается с поверхности самого электролита.

В теории для получения 1 кг алюминия потребуется 1,9 кг глинозема. Остальная его часть включает в себя всевозможные примеси и потери в процессе производства. Однако на практике сырья может потребоваться гораздо больше, в зависимости от типа глины, используемого оборудования и прочих факторов.

Далее рассмотрена технология литья, производства сварки алюминия аргоном.

Рафинация металла

Наиболее популярным методом получения алюминия является трехслойный электролиз, который проходит в специальных ваннах, футерованных магнезитом. В качестве анода выступает непосредственно сам расплавленный алюминий. Он находится в самом нижнем слое.

Чистый же металл, который растворяется в анодном слое благодаря процессу электролита, поднимается на поверхность выступая катодом. Рафинированный алюминий в минимальном соотношении содержит магний, титан и прочие примеси. И уже на данном этапе получает вид товарной продукции, будь-то слитки, чушки или проволока.

Про Россию и другие страны с заводами по добыче-производству алюминия читайте ниже.

Наиболее крупным производителем алюминия является компания «Русал», которая производит более 4 млн. т алюминия в год. Также в список крупнейших производителей алюминия в России входят:

• Компания «СУАЛ», специализирующаяся на работе с алюминиевыми сплавами;
• АО «БАЗ», работающее на производстве и добыче глинозема и гидрооксида алюминия;
• ВгАЗ, завод по производству первичного алюминия.

Производство алюминия представляет собой сложный процесс, требующий необходимого оборудования, знания технологии, соблюдения особых условий и трудовых затрат. Зато изготовление различных изделий из алюминия — дело популярное.

О перспективах производства алюминия расскажет это видео:

Источник: http://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/tsvetnyie/alyuminiy/osobennosti-proizvodstva-i-dobyichi.html

Алюминиевая руда

В современной промышленности наибольшую популярность завоевала алюминиевая руда. Алюминий представляет собой самый распространенный метал из всех, существующих на сегодняшний день, металлов на земле. Кроме того, ему принадлежит третье место в рейтинге по численности залежей в недрах Земли.

Также, алюминий является и самым легким металлом. Алюминиевой рудой называется горная порода, служащая материалом, из которого и происходит получение металла.

Алюминий обладает определенными химическими и физическими свойствами, которые позволяют адаптировать его применение к совершенно различным областям человеческой деятельности.

Таким образом, алюминий нашел свое широкое применение в таких отраслях, как машиностроение, автомобилестроение, строительство, при производстве различной тары и упаковки, электротехники, иных потребительских товаров. Практически каждый бытовой прибор, ежедневно используемый человеком, в том или ином количестве содержит в себе алюминий.

Добыча алюминия

Минералов, в составе которых было в свое время обнаружено наличие данного металла, существует огромное количество. Ученые пришли к выводу, что данный металл можно добывать из более, чем 250 минералов.

Однако, абсолютно из всех руд добывать металл не выгодно, поэтому среди всего существующего разнообразия есть наиболее ценные алюминиевые руды, из которых и осуществляется получение металла. Таковыми являются: бокситы, нефелины, а также алуниты. Из всех алюминиевых руд максимальное содержание алюминия отмечено в бокситах.

Именно в них находится порядка 50% оксидов алюминия. Как правило, залежи бокситов располагаются непосредственно на земной поверхности в достаточных количествах.

Бокситы представляют собой непрозрачную горную породу, имеющую красный или серый цвет. Самые прочные бокситные образцы по минералогической шкале оцениваются в 6 баллов. Они бывают разной плотности от 2900 до 3500 кг/м3, которая напрямую зависит от химического состава.

Бокситные руды отличаются своим сложным химическим составом, в который входят гидроксиды алюминия, оксиды железа и кремния, а также от 40% до 60% глинозема, являющегося главным сырьем для получения алюминия. Стоит сказать, что экваториальный и тропический земные пояса являются основной местностью, которая славится залежами бокситной руды.

Для зарождения бокситов необходимо участие нескольких компонентов, среди которых одноводный гидрат глинозема, бемит, диаспор, а также различные минералов гидроокиси железа наряду с оксидом железа. Выветривание кислых, щелочных, а в некоторых случаях и основных пород, а также медленное оседание глинозема на дне водоемов и приводит к формированию бокситной руды.

Первые, в зависимости от своего сорта, могут содержать в своем составе от 22% до 25% глинозема. В то время, как алуниты, немногим уступают бокситам, и на 40% состоят из оксида алюминия.

Алюминиевые руды России

Российская Федерация расположилась на 7-ой строке рейтинга среди всех стран мира по количеству добываемых алюминиевых руд. Стоит отметить, что данное сырье на территории российского государства добывается в колоссальном количестве.

Однако, страна испытывает существенный дефицит этого металла, и не в состоянии предоставить его в объеме, необходимом для абсолютного обеспечения промышленности.

В этом кроется приоритетная причина, из-за которой России приходится приобретать алюминиевые руды у других государств, а также осваивать месторождения с низким качеством минеральных руд.

В государстве существует порядка 50 месторождений, наибольшее число которых располагается в европейской части государства. Однако, Радынкское – наиболее старое месторождение алюминиевых руд в России. Местом его расположения является Ленинградская область. Оно состоит из бокситов, являющиеся с далеких времен главным и незаменимым материалом из которого и производят в последствии алюминий.

Таблица 1. Наиболее крупные бокситовые месторождения России

Наименование %Процент от общих запасовСтепень промышленного освоения

AL2O3	SiO2
«Красная шапочка» г. Североуральск	53.7	3.7	3.1	В разработке
Кальинское г. Североуральск	56.0	2.6	3.6	В разработке
Черемузовское, Свердлоская обл	54.2	4.0	11.0	В разработке
Ново — Кальинское, г. Североуральск	55.0	3.1	7.0	В разработке
Иксинское, ст. Наволок	53.5	17.4	11.4	В разработке
Вежаю-Ворыквинское,. Республика Коми	49.2	0.1	11.3	В стадии подготовки
Висловское г. Белгород	49.1	7.9	12.1	В резерве

Производство алюминия в России

В начале ХХ столетия в России произошло зарождение алюминиевой промышленности. Именно в 1932 году в Волхове появилось первый производственный комбинат по выпуску алюминия. И уже 14 мая того же года на предприятии удалось впервые получить партию металла.

Ежегодно на территории государства осваивались все новые месторождения алюминиевых руд и запускались в работу новые мощности, которые существенно были расширены в период Второй мировой войны.

Послевоенное время для страны было отмечено открытием новых предприятий, основной деятельностью которых было производство фабрикатов, основным материалом для чего служили алюминиевые сплавы. Тогда же был произведен запуск в работу Пикалевского глиноземного предприятия.

Россия славится своим разнообразием заводов, благодаря работе которых страна производит алюминий. Из них наиболее масштабным не только в рамках российского государства, но и во всем мире, считается ОК «Русал». Ему удалось произвести в 2015 году порядка 3,603 млн тонн алюминия, а в 2012 году предприятие достигло показателя в 4,173 млн тонн металла.

Источник: http://mining-prom.ru/cvetmet/alyuminiy/alyuminievaya-ruda/

Цикл по производству алюминия в России

Процесс производства первичного алюминия состоит из трех основных фаз1. Сначала осуществляется добыча необходимого сырья — бокситов, нефелинов и алунитов. Затем происходит химическая обработка руды, в результате которой получается глинозем (Al2O3).

Из глинозема электролитическим методом получают собственно алюминий. Обычно для производства 1 т алюминия необходимо примерно 2 т глинозема. Количество бокситов, необходимое для того, чтобы в итоге произвести тонну алюминия, сильно зависит от содержания в них оксида алюминия.

Так, западным компаниям обычно требуется 4—5 т бокситов, тогда как отечественного сырья может потребоваться около 7—8 т. Наиболее сложна и энергоемка последняя фаза производства первичного алюминия. Современные заводы при производстве тонны алюминия потребляют в среднем 13,5 МВт.

ч электроэнергии2, средний расход анодной массы составляет 500—530 кг, используется также дорогостоящий фтористый алюминий.

Запасы и производство бокситов и другого алюминиесодержащего сырья

В мире основным сырьем для производства алюминия служат бокситы, содержащие от 32 до 60% глинозема (оксид алюминия Al2O3). К важным алюминиевым рудам относят также алуниты и нефелины.

Крупнейшие производители промышленных бокситов — страны, в которых сосредоточены основные запасы. Так, в 1998 г. в Австралии было добыто 45 млн т, в Гвинее — 16,5 млн т и в Бразилии — 12,5 млн т, что составило 59% от мировой добычи (около 125 млн т)3.

По мировым меркам, Россия обладает незначительными запасами промышленных бокситов — около 400 млн т, что составляет менее 0,7% мировых запасов. При этом большинство отечественных месторождений на сегодняшний день уже в значительной степени выработаны.

Да и значительная часть запасов российских бокситов со сравнительно небольшим содержанием алюминия, по западным меркам, не относится к категории промышленных.

Крупнейший производитель алюминиесодержащего сырья в России — Северо-Уральские бокситовые рудники 5. Они до последнего времени обеспечивали Россию лучшим сырьем при достаточно высоком уровне добычи (табл. 1).

Основные запасы рудников находятся в районе Североуральска на глубине более полукилометра. В настоящее время старые шахты практически выработаны. Бокситы добываются с глубины 700—800 м и имеют очень высокую себестоимость.

Близки к исчерпанию и месторождения Южно-Уральской и Тихвинской групп.

Ввиду слабости собственной сырьевой базы российские производители алюминия в значительной мере ориентируются на привозной глинозем. Но уповать на стабильность поставок глинозема из-за рубежа не приходится.

Традиционные поставщики глинозема в Россию — Украина и Казахстан — намерены расширять собственные производства алюминия и, следовательно, у них будет меньше «свободного» сырья для экспорта в Россию.

Аналогичная ситуация и в дальнем зарубежье: Австралия, крупнейший в мире экспортер бокситов, тоже постепенно увеличивает собственное производство алюминия, сокращая тем самым возможности поставки сырья на мировой рынок.

В условиях, когда растущий экспорт алюминия из России вызывает недовольство западных конкурентов, некоторые из них могут предпринять (и предпринимают) меры, направленные на сокращение производства на российских заводах. Они, в частности, могут воздействовать на российских производителей путем ограничения экспорта сырья в Россию.

Осуществить такое ограничение вполне реально, имея в виду, что рынок глинозема весьма высоко монополизирован. Одна только американская корпорация Alcoa производит почти 13 млн т глинозема (четверть мирового выпуска), а контролирует чуть ли не половину.

Одним из решений задачи обеспечения ресурсами российских производителей алюминия является разработка новых отечественных месторождений. Наиболее перспективно на сегодняшний день Средне-Тиманское месторождение низкокачественных бокситов в Республике Коми6. Общие запасы на Тимане, по различным оценкам, составляют от 260 до 360 млн т.

Одним из достоинств месторождения является то, что его разработку можно вести открытым способом, а это снижает себестоимость добычи на 15—20% по сравнению с шахтными разработками. Главным препятствием для освоения месторождения является полное отсутствие инфраструктуры. Так, кроме обустройства самого рудника, необходимо построить авто- и железную7 дороги.

В настоящее время главными сторонниками освоения Тимана являются руководители Свердловской обл., где находятся основные потребители бокситов (Богословский и Уральский алюминиевые заводы8 с суммарным годовым выпуском в 230 тыс. т алюминия), и Республики Коми, на территории которой расположено месторождение.

По их мнению, ввод в строй только первой очереди нового рудника позволит добывать 3 млн т бокситов в год, которых заводам хватит для производства 1,2 млн т глинозема (600 тыс. т алюминия).

Между тем очевидно, что разработка одного Средне-Тиманского месторождения не решит проблему обеспечения отечественным глиноземом всех российских производителей.

Ныне в России добывается около 8,5 млн т бокситов и нефелинов в год, что обеспечивает производство около 2,4 млн т глинозема.

Для выпуска 3 млн т алюминия необходимо обеспечить добычу еще по меньшей мере 12 млн т промышленных бокситов, а также построить соответствующие производства глинозема. Таким образом, в ближайшее время импорт бокситов и глинозема неизбежен.

Производство и импорт глинозема

Общий объем производства глинозема всех заводов, расположенных на территории СНГ, составляет около 5 млн т в год, из них на долю России приходится 2,4 млн т. Потребность отечественных алюминиевых заводов в глиноземе достигает 7 млн т.

Таким образом, мощности по производству алюминия обеспечиваются отечественным глиноземом лишь на треть. Основными поставщиками глинозема в Россию являются Украина и Казахстан, а также Австралия. Так, с Николаевского и Павлодарскогоалюминиевых заводовв 1998 г.

было поставлено 1,77 млн т глинозема, а из стран дальнего зарубежья — около 1,85 млн т (табл. 2).

Производство и экспорт первичного алюминия

Ежегодно в мире выплавляется около 30 млн т алюминия, из которых более 22—24 млн т приходится на первичное производство (из глинозема), а остальное — на вторичное (из лома и скрапа). Крупнейшие мировые производители — США, Россия, Канада и Китай9.

Важный компонент алюминиевого производства — криолит. Именно в расплаве криолита происходит выплавка первичного алюминия из глинозема. Криолит — соединение фтористого натрия и алюминия. Он встречается как природный минерал, но редко. Поэтому для нужд алюминиевой промышленности его обычно получают искусственным путем. О крупном поставщике криолита алюминиевым заводам России — заводе «Криолит», расположенном в городе Полевском Свердловской обл., там, где разворачивались сюжеты бажовских сказов, см.: С.В. Рогачев. Родина сказов. Сысерть. Полевской//География, № 41/99, с. 5—6, 11—12.

Несмотря на некоторый спад производства в начале 90-х годов, российской алюминиевой промышленности удалось удержать уровень производства. Резкое сокращение внутреннего потребления было компенсировано увеличением поставок на внешний рынок.

Таким образом практически весь производимый в стране алюминий идет на экспорт: самой России ничего не достается.

В настоящее время на территории Российской Федерации работает 11 алюминиевых заводов. Наиболее крупные из них расположены в Восточной Сибири: Братский, Красноярский, Саянский и Иркутский алюминиевые заводы. Суммарный выпуск этих заводов за 1998 г.

составил 2,25 млн т алюминия, что соответствует приблизительно 10% общемирового производства.

На долю остальных 7 заводов (Новокузнецкий, Богословский, Уральский, Волгоградский, Волховский, Надвоицкий и Кандалакшский алюминиевые заводы) приходится чуть более четверти производства в РФ (табл. 4).

При производстве алюминия используется электролиз в расплавленном криолите, требующий большого количества электроэнергии. По этой причине большинство заводов расположено вблизи либо мощных ГЭС, либо крупных ГРЭС, работающих на сравнительно дешевом местном топливе.

Кроме близости дешевых источников электроэнергии, важную роль при выборе местоположения заводов играет возможность удобного развития инфраструктуры, в частности наличие транспортных путей. Так, все восточносибирские алюминиевые заводы расположены в непосредственной близости от Транссибирской магистрали.

Для российских алюминиевых заводов это особенно важно не только из-за удаленности основных поставщиков глинозема, но и потому, что основные потребители металла также расположены на значительном расстоянии.

Так как транспортировка глинозема намного дешевле, чем передача электроэнергии или топлива в районы производства глинозема, то в России практически не строились заводы полного цикла переработки от бокситов до металла.

Остальные предприятия вынуждены либо закупать глинозем у отечественных производителей, либо импортировать, либо — до недавнего времени — просто перерабатывать так называемое давальческое сырье (толлинг).

Предприятия глубокой переработки алюминия

Среди предприятий по глубокой переработке алюминия выделяются три основные группы: это заводы по производству проката, фольгопрокатные и кабельные (табл. 5).

Эти производства пережили тяжелейший спад в 90-х годах. За десятилетие существования суверенной РФ производство алюминиевого проката сократилось почти в 10 раз.

В последние годы наметился рост внутреннего спроса на алюминий. Однако в основном происходит потребление импортных товаров. Так, не только бытовая техника, но даже простейшие в изготовлении товары ввозятся из-за рубежа. На строительных рынках даже алюминиевые стремянки — и те итальянские. Возрождение предприятий по глубокой переработке должно быть приоритетным в развитии алюминиевой промышленности.

1 О технологии производства алюминия см. также: И.Р. Сухарев. Бокситы (нефелины, алуниты) — глинозем — алюминий//География, № 17/98 (спецвыпуск: Алюминиевая промышленность мира), с. 6—7.

2 Это значит — 13,5 кВт..ч на 1 кг. Предложим нашим ученикам простую расчетную задачку. Зная, сколько рублей мы платим за 1 кВт.

ч по домашнему счетчику, и даже допуская, что правительство говорит правду и реально электроэнергия стоит в 2—4 раза дороже, посчитаем приблизительную (порядок цифр) себестоимость тонны алюминия. Затраты на электроэнергию составляют около 3/4 себестоимости выплавляемого металла.

Сравним результаты наших расчетов с ценой на алюминий на мировом рынке. По данным Лондонской биржи металлов, она составляет 1600 долл. за 1 т.

4 О добыче нефелинов в Мурманской обл. см.: А.Е. Козаренко. Апатит-нефелиновые месторождения Хибин//География, № 4/2001, с. 4—7; К.С. Лазаревич. Добыча и переработка апатита//Там же, с. 8—9.

5 Отметим, что эти бокситовые рудники, на которые приходится львиная доля российской добычи, не обозначены на картах большинства школьных атласов. И совершенно непонятно почему. Секретными они, вроде бы, не были (по крайней мере, в вузовских учебниках они фигурировали), малозначимыми их тоже не назовешь.

6 Об осваиваемом Средне-Тиманском месторождении бокситов см. также: К.С. Лазаревич. Тиманский кряж//География, № 1/2000, с. 6, 11; Сыктывкар: готовящийся выход из тупика: но не в Россию, а к финнам//География, № 8/2000 (спецвыпуск: Республика Коми), с. 28.

7 Речь идет о строящейся дороге «Белкомур». См.: С.А. Тархов. Новые железные дороги в постсоветском пространстве//География, № 3/2000, с. 2—3, 8.

8 Богословский и Уральский алюминиевые заводы производят и глинозем, и алюминий. Поэтому исходным сырьем для них могут служить бокситы.

9 Данные о производстве алюминия по странам мира в 1995 г. см.: И.Р. Сухарев. Международное разделение труда в алюминиевой промышленности//География, № 17/98 (спецвыпуск: Алюминиевая промышленность мира), с. 5.

Источник: https://geo.1sept.ru/article.php?ID=200101007