Для чего используют алюминиевые руды

Как добывают руду алюминия и где ее используют?

Для чего используют алюминиевые руды

Алюминий является довольно молодым металлом, если проводить сравнение с другими, которые пользовались спросом еще в древние времена. Лишь во второй половине 19 века металл начали получать в больших количествах, до этого же его использовали нечасто.

Промышленные масштабы «крылатого» металла начались лишь в 20 веке. Сегодня, это один из востребованных материалов в различных отраслях от электроники до космической и авиационной промышленности.

Впервые алюминиевая руда в виде серебристого металла  была получена в 1825 году в объеме всего лишь нескольких миллиграмм, и до появления массового производства этот металл был дороже золота.

Например, одна из королевских корон Швеции имела в своем составе алюминий, а Д. И. Менделеев в 1889 году получил от британцев дорогой подарок – весы из золота и алюминия.

Какое сырье необходимо для получения алюминиевой руды? Как производят один из самых необходимых в современности материалов?

Бокситовая руда – основа мирового производства алюминия

Непосредственно сам серебристый металл получают из глинозема.

Это сырье представляет собой оксид алюминия (Аl2О3), получаемый с руд:

  • Бокситов;
  • Алунитов;
  • Нефелиновых сиенитов.

Самый распространенный источник получения исходного материала это бокситы, их и считают основной алюминиевой рудой.

Несмотря на уже более чем 130 летнюю историю открытия, понять происхождение алюминиевой руды до сих пор не удалось. Возможно, что попросту в каждом регионе сырье образовалось под воздействием определенных условий. И это создает затруднения, чтобы вывести одну универсальную теорию об образовании бокситов.

Основных гипотез происхождения алюминиевого сырья три:

  1. Они образовались вследствие растворения некоторых типов известняков, как остаточный продукт.
  2. Боксит получился в результате выветривания древних пород с дальнейшим их переносом и отложением.
  3. Руда является результатом химических процессов разложения железных, алюминиевых и титановых солей, и выпала как осадок.

Однако, алунитовые и нефелиновые руды образовывались в отличных условиях от бокситов. Первые формировались в условиях активной гидротермальной и вулканической деятельности. Вторые — при высоких температурах магмы.

Как результат, алуниты, в основном, имеют рассыпчатую пористую структуру. В их составе имеется до 40% различных оксидных соединений алюминия. Но, кроме собственно самой алюмниеносной руды в залежах, как правило, имеются добавки, что влияет на рентабельность их добычи. Считается выгодным разрабатывать месторождение при 50-ти процентном соотношении алунитов к добавкам.

Нефелины обычно представлены кристаллическими образцами, которые кроме алюминиевого оксида содержат добавки в виде различных примесей. Зависимо от состава, такой тип руды классифицируют по типам. Самые богатые имеют в своем составе до 90% нефелинов, второсортные 40-50%, если минералы беднее этих показателей, то не считается нужным вести их разработку.

Имея представления, о происхождении полезных ископаемых, геологическая разведка может довольно точно определить места нахождения залежей алюминиевых руд. Также условия формирования, влияющие на состав и структуру минералов, определяют способы добычи. Если месторождение считается рентабельным, налаживают его разработку.

Свойства алюминиевой руды

Боксит представляет собой сложное соединение оксидов алюминия, железа и кремния (в виде различных кварцев), титана, а также с небольшой примесью натрия, циркония, хрома, фосфора и прочих.

Самым важным свойством в производстве алюминия является «вскрываемость» бокситов. То есть насколько просто будет отделить от него ненужные кремниевые добавки, чтобы получить исходное сырье для выплавки металла.

Основа получения алюминия – глинозем. Чтобы он образовался, руду перемалывают в мелкий порошок, и прогревают паром, отделяя большую часть кремния. И уже эта масса будет сырьем для выплавки.

Чтобы получить 1 тонну алюминия, потребуется около 4-5 тонн бокситов, с которых после обработки образуется около 2 тонн глинозема, а уже потом можно получить металл.

Технология разработки алюминиевых залежей. Способы добычи алюминиевой руды

При незначительной глубине залегания алюминиеносных пород их добыча ведется открытым способом. Но, сам процесс срезания пластов руды будет зависеть от ее вида, и структуры.

  • Кристаллические минералы (чаще бокситы, или нефелины), снимают фрезерным способом. Для этого используются карьерные комбайны. Зависимо от модели такая машина может вести срез пласта толщиной до 600 мм. Толща породы разрабатывается постепенно, образуя после прохода одного слоя полки.

Это делается для безопасного положения кабины оператора и ходовых механизмов, которые в случае непредвиденного обвала будут находиться на безопасном расстоянии.

  • Рыхлые алюминиевоносные породы исключают использование фрезерной разработки. Так как их вязкость забивает режущую часть машины. Чаще всего такие типы пород могут срезать при помощи карьерных экскаваторов, которые тут же грузят руду на самосвалы, для дальнейшей транспортировки.

Транспортирование сырья — это отдельная часть всего процесса. Обычно обогатительные комбинаты по возможности стараются возводить неподалеку от разработок. Это позволяет использовать ленточные транспортеры для подачи руды на обогащение. Но, чаще изъятое сырье перевозят самосвалами.
Следующий этап, обогащение и подготовка породы для получения глинозема.

  • Руду при помощи ленточного транспортера перемещают в цех подготовки сырья, где может использоваться насколько дробильных аппаратов, измельчающих минералы поочередно до фракции приблизительно в 110 мм.
  • Второй участок подготовительного цеха осуществляет подачу подготовленной руды, и дополнительных добавок на дальнейшую переработку.
  • Следующий этап подготовки, это спекание породы в печах.

Также на этом этапе, возможна обработка сырья выщелачиванием   крепкими щелочами. Результатом становится жидкий алюминатный раствор (гидрометаллургическая обработка).

  • Алюминатный раствор проходит стадию декомпозиции. На данном этапе получают алюминатную пульпу, которую в свою очередь отправляют на сепарацию, и выпаривание жидкой составляющей.
  • После чего данную массу очищают от ненужных щелочей, и направляют на прокалку в печах. В результате такой цепочки образуется сухой глинозем необходимый для получения алюминия путем гидролизной обработки.

Сложный технологический процесс требует большого количества топлива, и известняка, а также электроэнергии. Это является основным фактором расположения алюминиевых комбинатов – возле хорошей транспортной развязки, и нахождения рядом залежей необходимых ресурсов.

Однако существует и шахтный способ извлечения, когда порода из пластов вырубается по принципу добычи каменного угля. После чего руду отправляют на подобные производства по обогащению, и извлечению алюминия.

Одна из самых глубоких «алюминиевых» штолен находится на Урале в России, ее глубина достигает 1550 метров!

Страны лидеры по добыче алюминиевых руд

Jсновные месторождения алюминия сосредоточены в регионах с тропическим климатом, а большая часть 73% залежей приходятся на всего 5 стран: Гвинею, Бразилию, Ямайку, Австралию и Индию. Из них самые богатые запасы имеет Гвинея более 5 млрд. тонн (28%от мировой доли).

Если разделить запасы и объемы по добыче, то можно получить следующую картину:

  • 1-е место – Африка (Гвинея).
  • 2-е место – Америка.
  • 3-е место – Азия.
  • 4-е место – Австралия.
  • 5-е – Европа.

Пятерка лидеров стран по добыче алюминиевой руды представлена в таблице

Страна Объемы добычи млн. тонн
Китай 86,5
Австралия 81,7
Бразилия 30,7
Гвинея 19,7
Индия 14,9

Также к основным добытчикам алюминиевых руд относятся: Ямайка (9,7 млн. т.), Россия (6,6), Казахстан (4,2), Гайана (1,6).

Разработка месторождений алюминиевых руд в России

В нашей стране есть несколько богатых залежей алюминиевых руд, сосредоточенных на Урале, и в Ленинградской области. Но, основным способом добычи бокситов у нас, является более трудоемкий закрытый шахтный метод, которым извлекают около 80% от общей массы руд в России.

Лидеры по разработке месторождений – акционерное общество «Севуралбокситруда», АО Бакситогорский глинозем, Южно-Уральские бокситовые рудники. Однако их запасы исчерпываются. Вследствие чего России приходится импортировать около 3 млн. тонн глинозема в год.

Месторождение Запасы
Красная Шапочка (Урал) На 19 лет добычи
Горностайское и Горностайско-Краснооктябрьское На 18 лет добычи
Блиново-Каменское 10 лет
Кургазское 10 лет
Радынский карьер 7 лет

В общей сложности на территории страны разведано 44 месторождения различных алюминиевых руд (бокситов, нефелинов), которых по оценкам, должно хватить на 240 лет, при такой интенсивности добычи как сегодня.

Импорт глинозема обусловлен низким качеством руды в залежах, например, на месторождении Красная Шапочка добывают боксит с 50% глиноземным составом, тогда как в Италии извлекают породу с 64% оксида алюминия, а в Китае 61%.

Применение алюминиевой руды

В основном до 60% рудного сырья используется для получения алюминия. Однако богатый состав позволяет извлекать из него, и другие химические элементы: титан, хром, ванадий и прочие цветные металлы, необходимые в первую очередь в качестве легирующих добавок для улучшения качеств стали.

Как вспоминалось выше технологическая цепочка получения алюминия обязательно проходит через стадию образования глинозема, который также используют в качестве флюсов в черной металлургии.

Богатый состав элементов в алюминиевой руде используется и для производства минеральной краски. Также способом плавки производится глиноземный цемент – быстро застывающая прочная масса.

Еще один материал, получаемый из бокситов – электрокорунд. Его получают путем плавления руды в электропечах. Это очень твердое вещество, уступающее только алмазу, что делает его востребованным в качестве абразива.

Также в процессе получения чистого металла образуются отходы – красный шлам. Из него извлекают элемент – скандий, который применяется в производстве алюминиево-скандиевых сплавов, востребованных в автомобильной промышленности, ракетостроении, выпуске электроприводов, и спортивного оборудования.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как вырезать круглое отверстие в металле болгаркой

Альтернатива алюминиевым рудам

Развитие современного производства требует все больших объемов алюминия. Однако не всегда рентабельно разрабатывать месторождения, или импортировать глинозем из-за границы. Поэтому все чаще используется выплавка металла с использованием вторичного сырья.

Например, такие страны как США, Япония, Германия, Франция, Великобритания в основном производят вторичный алюминий, по объемам составляющий до 80% от общемировой выплавки.

Вторичный металл обходится намного дешевле, в сравнении с первичным, для получения которого тратится 20000 кВт энергии/1 тонну.

Источник: https://vseprokamni.ru/metal/ruda-alyuminiya.html

Алюминиевая руда: месторождения, добыча

Для чего используют алюминиевые руды

В современной промышленности алюминиевая руда является наиболее востребованным сырьем. Стремительное развитие науки и техники позволило расширить сферы его применения. Что представляет собой алюминиевая руда и где ее добывают – описано в этой статье.

Промышленное значение алюминия

Алюминий считается наиболее распространенным металлом. По количеству залежей в земной коре он занимает третье место. Алюминий известен всем также как элемент в таблице Менделеева, который относится к легким металлам.

Алюминиевая руда – это природное сырье, из которого получают этот металл. В основном его добывают из бокситов, которые содержат оксиды алюминия (глинозем) в наибольшем количестве – от 28 до 80%. Другие породы – алунитовые, нефелиновые и нефелин-апатитовые также используются в качестве сырья для получения алюминия, но они имеют худшее качество и содержат значительно меньше глинозема.

В цветной металлургии алюминий занимает первое место. Дело в том, что благодаря своим характеристикам он применяется во многих отраслях промышленности. Так, этот металл используют в транспортном машиностроении, упаковочном производстве, строительстве, для изготовления различных потребительских товаров. Также алюминий широко применяется в электротехнике.

Чтобы понять, какое значение имеет алюминий для человечества, достаточно присмотреться к бытовым вещам, которые мы повседневно используем. Очень многие бытовые предметы изготовлены из алюминия: это детали для электроприборов (холодильника, стиральной машины и т. д.), посуда, спортивный инвентарь, сувениры, элементы интерьера. Алюминий часто применяется для производства разных видов тары и упаковки. Например, консервных банок или одноразовых емкостей из фольги.

Типы алюминиевых руд

Алюминий содержится более чем в 250 минералах. Из них самыми ценными для промышленности являются боксит, нефелин и алунит. Остановимся на них более подробно.

Бокситная руда

В природе алюминий в чистом виде не встречается. В основном его получают из алюминиевой руды – боксита. Это минерал, который по большей части состоит из гидроксидов алюминия, а также из оксидов железа и кремния. Из-за большого содержания глинозема (от 40 до 60%) бокситы используются в качестве сырья для получения алюминия.

Физические свойства алюминиевой руды:

  • непрозрачный минерал красного и серого цвета различных оттенков;
  • твердость самых прочных образцов составляет 6 по минералогической шкале;
  • плотность бокситов в зависимости от химического состава колеблется в пределах 2900-3500 кг/м³.

Месторождения бокситовой руды сосредоточены в экваториальном и тропическом поясе земли. Более древние залежи находятся на территории России.

Как образовывается бокситная алюминиевая руда

Бокситы образуются из одноводного гидрата глинозема, бемита и диаспора, трехводного гидрата – гидраргиллита и сопутствующих минералов гидроокиси и окиси железа.

В зависимости от состава природообразующих элементов различают три группы бокситных руд:

  1. Моногидратные бокситы – содержат глинозем в одноводной форме.
  2. Тригидратные – такие минералы состоят из глинозема в трехводной форме.
  3. Смешанные – эта группа включает в сочетании предыдущие алюминиевые руды.

Месторождения сырья образуются вследствие выветривания кислых, щелочных, а иногда и основных пород или в результате постепенного осаждения на морском и озерном дне большого количества глинозема.

Алунитовые руды

Этот тип залежей содержит до 40% оксида алюминия. Алунитовая руда образовывается в водном бассейне и прибрежных зонах в условиях интенсивной гидротермальной и вулканической деятельности. Пример таких залежей – Заглинское озеро на Малом Кавказе.

Порода пористая. Преимущественно состоит из каолинитов и гидрослюдов. Промышленный интерес представляют руда с содержанием алунита более 50%.

Нефелин

Это алюминиевая руда магматического происхождения. Она представляет собой полнокристаллическую щелочную породу. В зависимости от состава и технологических особенностей переработки выделяют несколько сортов нефелиновой руды:

  • первый сорт – 60–90% нефелина; он содержит более 25% глинозема; переработка осуществляется методом спекания;
  • второй сорт – 40–60% нефелина, количество глинозема немного ниже – 22–25%; во время переработки требуется обогащение;
  • третий сорт – нефелиновые минералы, которые не представляют никакой промышленной ценности.

Мировая добыча алюминиевых руд

Впервые алюминиевую руду добыли в первой половине XIX века на юго-востоке Франции, возле местечка Бокс. Отсюда и походит название бокситов. Сначала эта отрасль промышленности развивалась медленными темпами.

Но когда человечество оценило, какая алюминиевая руда полезная для производства, сферы применения алюминия существенно расширились. Многие страны начали поиски на своих территориях месторождения залежей. Таким образом, мировая добыча алюминиевых руд стала постепенно возрастать. Подтверждением этого факта являются цифры.

Так, если в 1913 году общемировой объем добытой руды составлял 540 тыс. тонн, то в 2014 году – более 180 млн тонн.

Также постепенно росло количество стран, добывающих алюминиевую руду. На сегодняшний день их насчитывается около 30. Но на протяжении последних 100 лет ведущие страны и регионы постоянно менялись. Так, в начале XX века мировыми лидерами по добыче алюминиевой руды и ее производстве были Северная Америка и Западная Европа. На эти два региона приходилось около 98% общемировой добычи.

Через несколько десятков лет по количественным показателям алюминиевой промышленности лидерами стали страны Восточной Европы, Латинская Америка и Советский Союз. И уже в 1950–1960-х годах лидером по размеру добычи стала Латинская Америка. А в 1980–1990-х гг. произошел стремительный прорыв в алюминиевой промышленности Австралии и Африки.

В современной мировой тенденции основными странами-лидерами по добыче алюминия являются Австралия, Бразилия, Китай, Гвинея, Ямайка, Индия, Россия, Суринам, Венесуэла и Греция.

Месторождения руды в России

По объему добычи алюминиевых руд Россия занимает седьмое место в мировом рейтинге. Хотя месторождения алюминиевых руд в России обеспечивают страну металлом в большом количестве, его недостаточно, чтобы полностью обеспечить промышленность. Поэтому государство вынуждено покупать боксит в других странах.

Всего на территории России расположено 50 месторождений руды. В это число входят как места, где ведется добыча минерала, так и еще не разработанные залежи.

Большая часть запасов руды находится в европейской части страны. Здесь они расположены в Свердловской, Архангельской, Белгородской области, в республике Коми. Все эти регионы содержат 70% всех разведанных запасов руды страны.

Алюминиевые руды в России добываются до сих пор в старых бокситовых месторождениях. К таким районам относится Радынское месторождение в Ленинградской области. Также из-за дефицита сырья Россия использует другие алюминиевые руды, месторождения которых отличаются худшим качеством минеральных залежей. Но они все же пригодны для промышленных целей. Так, в России добывают в большом количестве нефелиновые руды, которые также позволяют получить алюминий.

Источник: https://autogear.ru/article/177/023/alyuminievaya-ruda-mestorojdeniya-dobyicha/

Алюминий

Для чего используют алюминиевые руды

Алюминий – это пластичный и лёгкий металл белого цвета, покрытый серебристой матовой оксидной плёнкой. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Al (Aluminium) и находится в главной подгруппе III группы, третьего периода, под атомным номером 13. Купить алюминий вы можете на нашем сайте.

История открытия

В 16 веке знаменитый Парацельс сделал первый шаг к добыче алюминия. Из квасцов он выделил «квасцовую землю», которая содержала оксид неизвестного тогда металла. В 18 веке к этому эксперименту вернулся немецкий химик Андреас Маргграф. Оксид алюминия он назвал «alumina», что на латинском языке означает «вяжущий». На тот момент металл не пользовался популярностью, так как не был найден в чистом виде.

Долгие годы выделить чистый алюминий пытались английские, датские и немецкие учёные. В 1855 году в Париже на Всемирной выставке металл алюминий произвёл фурор. Из него делали только предметы роскоши и ювелирные украшения, так как металл был достаточно дорогим. В конце 19 века появился более современный и дешёвый метод получения алюминия. В 1911 году в Дюрене выпустили первую партию дюралюминия, названного в честь города.

В 1919 из этого материала был создан первый самолёт.

Физические свойства

Металл алюминий характеризуется высокой электропроводностью, теплопроводностью, стойкостью к коррозии и морозу, пластичностью. Он хорошо поддаётся штамповке, ковке, волочению, прокатке. Алюминий хорошо сваривается различными видами сварки.

Важным свойством является малая плотность около 2,7 г/см³. Температура плавления составляет около 660°С.
Механические, физико-химические и технологические свойства алюминия зависят от наличия и количества примесей, которые ухудшают свойства чистого металла.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как убрать ржавчину с кузова автомобиля

Основные естественные примеси – это кремний, железо, цинк, титан и медь.

По степени очистки различают алюминий высокой и технической чистоты.  Практическое различие заключается в отличии коррозионной устойчивости к некоторым средам. Чем чище металл, тем он дороже. Технический алюминий используется для изготовления сплавов, проката и кабельно-проводниковой продукции.

Металл высокой чистоты применяют в специальных целях.
По показателю электропроводности алюминий уступает только золоту, серебру и меди. А сочетание малой плотности и высокой электропроводности позволяет конкурировать в сфере кабельно-проводниковой продукции с медью.

Длительный отжиг улучшает электропроводность, а нагартовка ухудшает.

Теплопроводность алюминия повышается с увеличением чистоты металла. Примеси марганца, магния и меди снижают это свойство. По показателю теплопроводности алюминий проигрывает только меди и серебру.

Благодаря этому свойству металл применяется в теплообменниках и радиаторах охлаждения.
Алюминий обладает высокой удельной теплоёмкостью и теплотой плавления. Эти показатели значительно больше, чем у большинства металлов.

Чем выше степень чистоты алюминия, тем больше он способен отражать свет от поверхности. Металл хорошо полируется и анодируется.

Алюминий имеет большое сродство к кислороду и покрывается на воздухе тонкой прочной плёнкой оксида алюминия. Эта плёнка защищает металл от последующего окисления и обеспечивает его хорошие антикоррозионные свойства. Алюминий обладает стойкостью к атмосферной коррозии, морской и пресной воде, практически не вступает во взаимодействия с органическими кислотами, концентрированной или разбавленной азотной кислотой.

Химические свойства

Алюминий — это достаточно активный амфотерный металл. При обычных условиях прочная оксидная плёнка определяет его стойкость. Если разрушить оксидную плёнку, алюминий выступает как активный металл-восстановитель.

В мелкораздробленном состоянии и при высокой температуре металл взаимодействует с кислородом. При нагревании происходят реакции с серой, фосфором, азотом, углеродом, йодом. При обычных условиях металл взаимодействует с хлором и бромом. С водородом реакции не происходит.

С металлами алюминий образует сплавы, содержащие интерметаллические соединения – алюминиды.

При условии очищения от оксидной пленки, происходит энергичное взаимодействие с водой. Легко протекают реакции с разбавленными кислотами. Реакции с концентрированной азотной и серной кислотой происходят при нагревании. Алюминий легко реагирует со щелочами. Практическое применение в металлургии нашло свойство восстанавливать металлы из оксидов и солей – реакции алюминотермии.

Получение

Алюминий находится на первом месте среди металлов и на третьем среди всех элементов по распространённости в земной коре. Приблизительно 8% массы земной коры составляет именно этот металл. Алюминий содержится в тканях животных и растений в качестве микроэлемента. В природе он встречается в связанном виде в форме горных пород, минералов.  Каменная оболочка земли, находящаяся в основе континентов, формируется именно алюмосиликатами и силикатами.

Алюмосиликаты – это минералы, образовавшиеся в результате вулканических процессов в соответствующих условиях высоких температур.

При разрушении алюмосиликатов первичного происхождения (полевые шпаты) сформировались разнообразные вторичные породы с более высоким содержанием алюминия (алуниты, каолины, бокситы, нефелины). В состав вторичных пород алюминий входит в виде гидроокисей или гидросиликатов.

Однако не каждая алюминийсодержащая порода может быть сырьём для глинозёма – продукта, из которого при помощи метода электролиза получают алюминий.

Наиболее часто алюминий получают из бокситов. Залежи этого минерала распространены в странах тропического и субтропического пояса. В России также применяются нефелиновые руды, месторождения которых располагаются в Кемеровской области и на Кольском полуострове. При добыче алюминия из нефелинов попутно также получают поташ, кальцинированную соду, цемент и удобрения.

В бокситах содержится 40-60% глинозёма. Также в составе имеются оксид железа, диоксид титана, кремнезём. Для выделения чистого глинозёма используют процесс Байера. В автоклаве руду нагревают с едким натром, охлаждают, отделяют от жидкости «красный шлам» (твёрдый осадок). После осаждают гидроокись алюминия из полученного раствора и прокаливают её для получения чистого глинозёма. Глинозём должен соответствовать высоким стандартам по чистоте и размеру частиц.

Из добытой и обогащённой руды извлекают глинозём (оксид алюминия). Затем методом электролиза глинозём превращают в алюминий. Заключительным этапом является восстановление процессом Холла-Эру. Процесс заключается в следующем: при электролизе раствора глинозёма в расплавленном криолите происходит выделение алюминия.

Катодом служит дно электролизной ванны, а анодом – угольные бруски, находящиеся в криолите. Расплавленный алюминий осаждается под раствором криолита с 3-5% глинозёма. Температура процесса поднимается до 950°С, что намного превышает температуру плавления самого алюминия (660°С).

Глубокую очистку алюминия проводят зонной плавкой или дистилляцией его через субфторид.

Применение

Алюминий применяется в металлургии в качестве основы для сплавов (дуралюмин, силумин) и легирующего элемента (сплавы на основе меди, железа, магния, никеля).

Сплавы алюминия используются в быту, в архитектуре и строительстве, в судостроении и автомобилестроении, а также в космической и авиационной технике. Алюминий применяется при производстве взрывчатых веществ.

Анодированный алюминий (покрытый окрашенными плёнками из оксида алюминия) применяют для изготовления бижутерии. Также металл используется в электротехнике.

Рассмотрим, как используют различные изделия из алюминия

Алюминиевая лента представляет собой тонкую алюминиевую полосу толщиной 0,3-2 мм, шириной 50-1250 мм, которая поставляется в рулонах. Используется лента в пищевой, лёгкой, холодильной промышленности для изготовления охлаждающих элементов и радиаторов.

Круглая алюминиевая проволока применяется для изготовления кабелей и проводов для электротехнических целей, а прямоугольная для обмоточных проводов.

Алюминиевые трубы отличаются долговечностью и стойкостью в условиях сельских и городских промышленных районов. Применяются они в отделочных работах, дорожном строительстве, конструкции автомобилей, самолётов и судов, производстве радиаторов, трубопроводов и бензобаков, монтаже систем отопления, магистральных трубопроводов, газопроводов, водопроводов.

Алюминиевые втулки характеризуются простотой в обработке, монтаже и эксплуатации. Используются они для концевого соединения металлических тросов.

Алюминиевый круг — это сплошной профиль круглого сечения. Используется это изделие для изготовления различных конструкций.

Алюминиевый пруток применяется для изготовления гаек, болтов, валов, крепежных элементов и шпинделей.
Около 3 мг алюминия каждый день поступает в организм человека с продуктами питания. Больше всего металла в овсянке, горохе, пшенице, рисе. Учёными установлено, что он способствует процессам регенерации, стимулирует развитие и рост тканей, оказывает влияние на активность пищеварительных желёз и ферментов.

Алюминиевый лист

Алюминиевая плита

Алюминиевые чушки

Алюминиевые уголки

Алюминиевая проволока

При использовании алюминиевой посуды в быту необходимо помнить, что хранить и нагревать в ней можно исключительно нейтральные жидкости. Если же в такой посуде готовить, к примеру, кислые щи, то алюминий поступит в еду, и она будет иметь неприятный «металлический» привкус.

Алюминий входит в состав лекарственных препаратов, используемых при заболеваниях почек и желудочно-кишечного тракта.

Источник: https://cu-prum.ru/alyuminij1.html

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.

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.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как сделать магнитный держатель для сварки

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.

Алюминиевый сплав имеет прочную связь с кислородом, поэтому процесс добычи его из почвы более затруднителен, по сравнению с другими металлами. Чтобы получить нужное соединение, глинозем перерабатывают поэтапно:

  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

Типы алюминиевых руд

Алюминий содержится более чем в 250 минералах. Из них самыми ценными для промышленности являются боксит, нефелин и алунит. Остановимся на них более подробно.

Как образовывается бокситная алюминиевая руда

Бокситы образуются из одноводного гидрата глинозема, бемита и диаспора, трехводного гидрата – гидраргиллита и сопутствующих минералов гидроокиси и окиси железа.

В зависимости от состава природообразующих элементов различают три группы бокситных руд:

  1. Моногидратные бокситы – содержат глинозем в одноводной форме.
  2. Тригидратные – такие минералы состоят из глинозема в трехводной форме.
  3. Смешанные – эта группа включает в сочетании предыдущие алюминиевые руды.

Месторождения сырья образуются вследствие выветривания кислых, щелочных, а иногда и основных пород или в результате постепенного осаждения на морском и озерном дне большого количества глинозема.

Нефелин

Это алюминиевая руда магматического происхождения. Она представляет собой полнокристаллическую щелочную породу. В зависимости от состава и технологических особенностей переработки выделяют несколько сортов нефелиновой руды:

  • первый сорт – 60–90% нефелина; он содержит более 25% глинозема; переработка осуществляется методом спекания;
  • второй сорт – 40–60% нефелина, количество глинозема немного ниже – 22–25%; во время переработки требуется обогащение;
  • третий сорт – нефелиновые минералы, которые не представляют никакой промышленной ценности.

Месторождения руды в России

По объему добычи алюминиевых руд Россия занимает седьмое место в мировом рейтинге. Хотя месторождения алюминиевых руд в России обеспечивают страну металлом в большом количестве, его недостаточно, чтобы полностью обеспечить промышленность. Поэтому государство вынуждено покупать боксит в других странах.

Всего на территории России расположено 50 месторождений руды. В это число входят как места, где ведется добыча минерала, так и еще не разработанные залежи.

Большая часть запасов руды находится в европейской части страны. Здесь они расположены в Свердловской, Архангельской, Белгородской области, в республике Коми. Все эти регионы содержат 70% всех разведанных запасов руды страны.

Алюминиевые руды в России добываются до сих пор в старых бокситовых месторождениях. К таким районам относится Радынское месторождение в Ленинградской области. Также из-за дефицита сырья Россия использует другие алюминиевые руды, месторождения которых отличаются худшим качеством минеральных залежей. Но они все же пригодны для промышленных целей. Так, в России добывают в большом количестве нефелиновые руды, которые также позволяют получить алюминий.

Источник: https://monateka.com/article/8689/

Свойства алюминия

Простое вещество алюминий – лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия.

К основным свойствам алюминия можно отнести следующее:

  • Температура плавления 660,24 С;
  • Температура кипения 2500 С;
  • Плотность:
    • твердого Al (20 C) – 2,6996 г/см3;
    • жидкого Al (1000 С) – 2,298 г/см3;
  • Удельное сопротивление (20 С): – 23 · 10 – 6К – 1 ;
  • Электрохимический эквивалент: К = 3 · 0,3354 г/А·ч;
  • Стандартный электронный потенциал Фио = – 1,67 В.
  • Алюминий амфотерен:
    • с кислотами образует соли: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
    • с щелочами – соли алюминиевой кислоты (алюминаты) 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4 + 3H2.

Алюминий – элемент, относящийся к легким металлам, один из наиболее распространенных элементов в земной коре – занимает 3-е место по распространенности после кислорода и кремния, и 2-е по производству и потреблению после железа. Кларк алюминия составляет 8,45 % масс.

Ресурсы алюминия огромны, но соединения очень устойчивы, поэтому для выделения его в виде чистого металла необходимы большие затраты энергии.

Руды алюминия

В рудах алюминий содержится в виде следующих минералов:

— α-Al2O3 – корунд (Известен как драгоценный камень: рубин, сапфир. Второй по твердости после алмаза.) (рисунок 2);

— Al(OH)3 = Al2O3 · 3H2O– гиббсит (рисунок 3), гидраргилит;

— AlOOH = Al2O3 · H2O– белит, диаспор (рисунок 4);

— Алюмосиликаты: Al2O3 · SiO2 – кианит (рисунок 5), андалузит, силлиманит (основные составляющие руд уртит, сынныриты);

— (Na,K)2O · Al2O3· 2SiO2 – нифелин (рисунок 6);

— Al2O3 · 2SiO2 · 2H3O– каолинит (Основа каолинитовых глин используемых в производстве посуды и красок) (рисунок 7);

— Na3AlF6 = 3NaF · AlF3 – криолит (ледяной камень – единственное соединение в котором расторяется глинозем) (рисунок 8).

Рисунок 2-7 – Корунд, Гиббсит, Диаспор, Кианит, Нифелин, Колинит, Криолит

Первые три минерала являются породообразующими бокситовых руд. Из бокситового сырья получают 95 % все глинозема [1].

Источник: https://MetalSpace.ru/education-career/osnovy-metallurgii/metallurgiya-alyuminiya/678-svojstva-alyuminiya.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Металлы и их обработка
-- Сайдб лев (липк) -->