Особенности алюминия

По сравнению с другими металлами, алюминия в природе находится очень большое количество. Достаточно указать, что он входит в состав обычной глины, а глины у нас, как известно много. Однако, чтобы получился металл, привычный для нашего глаза, то есть серебристо-белого цвета, он должен пройти долгий и трудный путь. Алюминий, или, как его еще называют, «крылатый металл», обладает многими, не присущими другим металлам, свойствами. Практически не подверженный коррозии, очень легкий и практичный в использовании, алюминий давно нашел широчайшее применение во многих отраслях промышленности.

Существует легенда, о том, что алюминий впервые был представлен императору Тиберию еще около двух тысяч лет назад неизвестным мастером. Но Тиберий, убоявшись обесценивания драгоценных металлов, приказал отрубить мастеру голову. Следующее упоминание, содержащее информацию о веществе, содержащем оксид алюминия – квасцах – появляется у знаменитого Парацельса. Квасцы (кысати – древнеславянское слово, означает киснуть), уже в древности нашли применение при окрашивании различных материй и изделий из кожи, а впоследствии их начали применять и в медицине. Кстати, именно квасцам, а точнее их латинскому названию – alumen – алюминий и обязан своим именем.

Производство и потребление алюминия в мире

Как получают алюминий - начало и история

В начале двадцатых годов девятнадцатого столетия в районе деревни Les Baux во Франции геолог Пьер Бертье нашел большую формацию глины красного оттенка. Так была обнаружена алюминиевая руда, которую впоследствии стали называть боксит по названию деревни, в районе которой она была обнаружена, а попытки выделить оксид алюминия из квасцов ученые предпринимали еще с восемнадцатого столетия. В 1754 году немцем Маргграфом была выделена квасцовая земля, но дальше этого дело не пошло. Впервые выделить алюминий из глинозема удалось ученому из Дании Гансу Христиану Эрстеду в двадцать пятом году девятнадцатого столетия, но его алюминий содержал большое количество примесей и ученый, получив первые результаты, свои опыты прекратил. Затем, спустя два года, порошкообразный алюминий смог получить немецкий ученый Фридрих Велер и более полутора десятков лет продолжал исследования, получив, в конце концов, мелкие крупинки серебристого металла.

Другой ученый, уже, правда, француз - Анри-Этьенн Сент-Клер Девиль, смог вывести производство алюминия химическим способом на уровень промышленности и за три с половиной десятка лет (вплоть до 1890г) смог произвести две сотни тонн металла воспользовавшись для установки оборудования цехами братьев Тиссье в исторической столице Нормандии - Руане. Это было время, когда алюминий считался металлом исключительно для изготовления ювелирных изделий из-за своего сходства с серебром. В Соединенных Штатах Америки фунт алюминия стоил двенадцать долларов, тогда как фунт серебра обошелся бы в пятнадцать. Но Сент-Клер Девиль понимал, что истинное предназначение нового металла совсем не в предметах роскоши.

В 1886 году молодой американский ученый Чарльз Мартин Холл нашел способ добычи алюминия, который сохранился до наших дней и им пользуется современная алюминиевая промышленность. Параллельно с ним разработкой нового метода производства алюминия занимался француз Поль Эру. Алюминий получили при помощи электролиза, сначала Холл, а через два месяца свой способ электролиза запатентовал Эру, добившись результата независимо от Холла.

А вот как получить глинозем по новому методу нашел ученый из Австрии Карл Иосиф Байер. В 1889 году, он, прекрасный химик, работая на заводе, основанном Владимиром Шнейдером и Александром Багом (Тентелевский завод) при производстве опыта выявил особенность, которая возникает при взаимодействии боксита со щелочью и последующем нагреве. Весь алюминий перешел в раствор.

Российский алюминий

С начала двадцатого века Россия потребляла около 1280 тонн алюминия ежегодно, тем не менее не производя его самостоятельно. Закупки делали за границей. Но для такой огромной страны, как Россия это было не приемлемо. Опыты по получению алюминия производились еще в начале двадцатого века русским профессором Павлом Федотьевым, но, поскольку электролиз требует больших энергозатрат, его идеи не получили воплощения в жизнь. Вплоть до 1932 года собственного алюминия у России не было. Здесь свою роль сыграла Первая мировая война и последующая революция.

Наконец, в 1927 году Федотьев, путем электролиза получил алюминий в электролитической ванне при силе тока в двести ампер. Опыт проводился в Ленинграде в политехническом институте. Затем, с конца марта 1929 года на заводе «Красный выборжец» стали проводиться опыты по массовому выпуску алюминия с использованием электролитических ванн на две тысячи ампер. Руководил работами Федотьев. Всего ванн было смонтировано шесть. Для производства глинозема использовали тихвинские бокситы, криолит производила Царицынская опытная станция, а электроды поставлял Кудиновский завод. Но, поскольку питерский завод не выдавал необходимых мощностей, по решению Центрисполкома и Совнаркома началось переоборудование предприятия на Выборгской стороне, производившего снаряды, названного в последствии, Опытным алюминиевым заводом (ОАЗ).

В связи с повышением объемов производства понадобилось и другое оборудование - был создан новый электролизер. В общей сложности двадцать электролизных ванн, каждая рассчитана на работу при силе тока в шесть тысяч ампер. Уже в тридцатом году прошлого века с предприятия пошел первый металл. В этот же период начинается возведение двух крупнейших для того времени заводов – Волховского и Днепровского, возводимого рядом с ДнепроГЭС, которая строилась в это же время. Такой рывок в увеличении объемов производства сказался на поставках сырья для алюминия - пришлось спешно увеличивать объем добычи тихвинских бокситов. Это привело, в конечном счете, к тому, что был построен Тихвинский глиноземный завод, который возвели к 1938 году. Итак, первый советский алюминий Волховского алюминиевого завода пошел в мае 1932 года.

Днепровский завод выдал свой металл в 1933 году. К 1935 году СССР начинает пользоваться исключительно своим алюминием. В сентябре 1939 года стартовало производство алюминия на УАЗе (Уральском алюминиевом заводе). В начале сороковых годов производство этого завода составило примерно тридцать шесть процентов алюминия и тридцать три процента глинозема от общего производства в СССР. Вообще, в 1940 году Советский союз занял третье место по производству алюминия в мире.

Во время войны Волховский и Тихвинский заводы были эвакуированы. Их оборудование и техника послужили для возведения двух новых крупных предприятий НкАЗа (Новокузнецкого алюминиевого завода) и, позднее, Богословского алюминиевого завода. Богословский, кстати, первую продукцию выдал 9 мая 1945 года. Оборудование Днепровского алюминиевого завода было перевезено и смонтировано на Уральском заводе.

В самом начале войны особенно остро стала ощущаться потребность в цветных металлах для нужд фронта, и руководство страны принимает решение об увеличении дотаций в это производство. На УАЗ направляются работники и специалисты двух предприятий - Волховского и Днепровского, ученые из Ленинграда. Уральский алюминиевый завод единственный, на всем протяжении войны обеспечивал страну алюминием.

С началом войны было приостановлено возведение Кандалакшского алюминиевого завода, строительство которого предполагалось в Мурманской области. Возобновить стройку смогли только в 1949 году, а первая продукция стала поступать уже в 1951 году. В 1954 году введен в действие Надвоицкий алюминиевый завод, разработка плана строительства которого была начата еще в 1948 году.

К 1980 году на территории Советского союза были запущены такие площади как: Волгоградский алюминиевый завод, Самарский металлургический завод, Иркутский, Красноярский и Братский алюминиевые заводы, а в 1985 году приступает к выпуску алюминия Саяногорский алюминиевый завод.

С наступлением лихих 90-х происходит развал Советского союза и тем самым наносится тяжелейший удар по алюминиевой промышленности. Резко сократились поставки сырья и алюминий приходится продавать за границу, чтобы как-то оправдать закупку всего того, что необходимо для выпуска алюминия. В алюминиевые предприятия России стали вклиниваться западные партнеры. В 2000 году путем объединения акционерного общества «Сибнефть» и группы «Сибирский алюминий» создается холдинг РУСАЛ который на то время занимает второе место в мировом рейтинге производства алюминия.

Основная структура производителей алюминия в России

Параметры алюминия

Как уже говорилось выше – для производства алюминия необходимы бокситы. Но в России собственных запасов бокситов катастрофически мало и уже около полутора десятков лет алюминиевая промышленность испытывает жесткий дефицит сырья, да и качество российских бокситов оставляет желать лучшего. В связи с этим количество ввозимого в Россию глинозема на данный момент составляет около 3 миллионов тонн, что, конечно же, вынуждает предприятия по производству алюминия некоторую часть своей продукции реализовывать на внешнем рынке. Третья часть всех запасов бокситов в России сосредоточены в СУБРе (Североуральском бокситоносном районе) и руда здесь достаточно высокого качества. Основные разработки ведутся на месторождениях Красная шапочка, Черемуховское, а также Кальинское и Ново-Кальинское. Основное производства российского глинозема в данный момент находится на Урале в Свердловской области. Это Уральский и Богословский алюминиевые заводы. Здесь производится более шестидесяти процентов глинозема. Часть глинозема производит Бокситогорский глиноземный завод и около тридцати пяти процентов производства приходится на Ачинский глиноземный комбинат, находящийся в Красноярском крае. Российские месторождения разрабатываются глубинным способом, тогда как месторождения в Австралии, Гвинее и Бразилии добыча бокситов ведется открытым способом в карьерах.

Основные поставщики бокситов для российских предприятий находящиеся в Казахстане и Украине намериваются расширять свои производства, поэтому основной упор России придется делать на собственные месторождения. Здесь же необходимо учитывать, что производство алюминия ведется и с использованием нефелиновой руды, месторождений которой в России насчитывается шестнадцать. Большинство месторождения находится на Кольском полуострове и разрабатываются открытым способом. Надежды на обнаружение и разработку новых месторождений бокситов и нефелиновых руд очень малы, но возможно, что развитие производства и разработка новейших технологий дадут возможность пользоваться российскими ресурсами для поддержания отечественных алюминиевых компаний.

Основные параметры механических свойств технического алюминия