peamine » Hobid ja meelelahutus » Alumiiniumimaak. Alumiiniumimaak: maardlad, kaevandamine Kuidas nimetatakse alumiiniumimaaki?

Alumiiniumimaak. Alumiiniumimaak: maardlad, kaevandamine Kuidas nimetatakse alumiiniumimaaki?

Alumiinium- üks olulisemaid ehitusmaterjale. Tänu oma kergusele, mehaanilisele tugevusele, suurele elektrijuhtivusele, kõrgele korrosioonikindlusele on see leidnud laialdast rakendust lennunduses, autotööstuses, elektritööstuses, teistes kaasaegse tehnoloogia harudes ja igapäevaelus. Tootmise ja tarbimise poolest maailmas on see metallide hulgas raua järel teisel kohal.

Alumiiniumi tootmise tooraine on alumiiniumoksiid, mis saadakse boksiidist, nefeliinimaakidest ja muudest kõrge alumiiniumoksiidiga kivimitest. Peamine boksiit , mis annab 98% maailma alumiiniumoksiidi toodangust, on boksiit. Venemaa on ainus riik maailmas, kus kasutatakse selliseid madala kvaliteediga alumiiniumist tooraineid nagu nefeliinimaagid.

Boksiidi varud 29 maailma riigis ületavad 40 miljardit tonni, neist 95% on koondunud troopilisse vööndisse, sealhulgas üle 50% Guineasse, 40 Austraaliasse, Venezuelasse, Brasiiliasse, Indiasse, Vietnami ja Jamaikale. Boksiiti kaevandatakse 24 riigis koguses 140 miljonit tonni aastas, 80% toodangust langeb Austraaliale, Guineale, Jamaikale, Brasiiliale, Hiinale ja Indiale. Alumiiniumoksiidi aastane toodang boksiidi kaevandusriikides ületas 52 miljonit tonni ja esmase alumiiniumi sulatamine - 24,5 miljonit tonni. viimased aastad alumiiniumi tootmine suurenes üle 10 korra.

Neid peetakse ainulaadseks Sünnikoht boksiit, mille varud on üle 500 miljoni tonni, suured ja keskmised - 500 - 50, väikesed - alla 50 miljoni tonni.

Boksiit on jääk- või settekivim, mis koosneb alumiiniumhüdroksiididest, raudoksiididest ja -hüdroksiididest, savimineraalidest ja kvartsist. Mineraalide koostise järgi eristatakse gibbsite, boehmiiti ja diaspoori boksiite. Samal ajal märgiti, et gibbiidimaagid on ülekaalus noortes muutumatutes maardlates, samas kui vanemates ja muundatud maades asendatakse need boehmiidi- ja diasporaamaakidega.

Kõik kaubanduslikud tüüpi boksiidimaardlad on eksogeensed moodustised. Need on jagatud ilmastiku- ja setteladestusteks. Ilmastikuhoiused jagunevad hilisemaks hilisemaks ja jääkideks ümber ning setteladestused jagunevad platvormialade terrigeenseteks moodustisteks ja seostatakse geosünklinaalsete alade karbonaatsete moodustistega. Omadus on antud vahekaart. 1.2.1.

Tabel 1.2.1 Alumiiniumimaardlate peamised geoloogilised ja tööstuslikud liigid

Geoloogiline tööstuslik tüüp	Maagi laager moodustamine	Maagikehad	Asukoha tingimused	Maakide koostis	Näited hoiused	Kaal, hoiused
1. Jääk hilisem	a) Kaasaegne koorik ilmastikuolud edasi iidsed kiltkivid, basaltid jne.	Horisontaalne hoiused 5-15 km2, võimsus kuni 10-15 m.	Aluspind tasasel mägismaa - kühvlid; kattuvad näärmekiras.	Gibbsite, hematiit	Boke, Fria (Guinea)	Ainulaadne kuni 3 miljardit tonni
1. Jääk hilisem	b) Iidne koorik ilmastikuolud edasi phyllite shale ja metabasiidid	Suur horisont. Katvad kehad pikkus kuni mitu. dets. km, võimsus mitu meetrit.	Hoiused on blokeeritud sette paleosoikumide kivid, Mesosoikum, Ksenosoikum, võim 450-600 m.	Boehmiit, gibbsite, shaosit	Vislovskoe (KMA, Venemaa)	Suur, 80 miljonit tonni
2. Jääk ümber paigutatud	Noor mesosoikum Ksenosoikum liivane savine, kõrvuti arendusvaldkondadesse lateriidi koorikud ilmastikutingimused	Läätsekujuline, lehetaoline	1-3 silmapiiri seas liivakivid, savid jne.	Gibbs, boehmiit, hematiit, kaoliniit, sideriit	Sünnikoht Guajaana rannik Plains, Wayne Gov (Austraalia)
3. Sette platvorm	Terrigeenne, karbonaatne ebatavaline, vulkaaniline-terrigeenne kontinentaalne, mõnikord punane savine	Läätsekujuline, lehetaoline	40-150 m sügavusel sette all koosseisud Paleosoikum, mesosoikum	Gibbsite, boehmiit, kaoliniit	Rühm Tikhvin, Severo-Onega (Venemaa)	Väike, keskmine, harva suured
4. Sette geosünklinal	Karbonaadi moodustumine (hirmuäratav, kontinentaalne, madal teriigeenne karbonaat, rifi alamvorm)	Läätsekujuline, lehetaoline	Nende hulgas paigutatud settekihid	Diasporaa, boehmiit, haruharva, hematiit, püriit	Punamütsike ja dr., SUBR, Venemaa	Suur, keskmine

Lateriidi maardlad on suure tööstusliku tähtsusega (90% maailma varudest).

Venemaal arendatakse Põhja -Uurali (SUBR) ja Lõuna -Uurali (Lõuna -Uurali) boksiitpiirkondade (84% toodangust) ja Tihvini piirkonna (16%) boksiidimaardlaid. Kodumaise metallurgia vajaduste rahuldamiseks vajaliku tooraine puudumise tõttu impordib Venemaa igal aastal umbes 50% (3,7 miljonit tonni) alumiiniumoksiidi Ukrainast, Kasahstanist ja SRÜ-välistest riikidest.

Sisukord [-]

Alumiinium on matt -hõbeoksiidkilega kaetud metall, mille omadused määravad selle populaarsuse: pehmus, kergus, elastsus, kõrge tugevus, korrosioonikindlus, elektrijuhtivus ja toksilisuse puudumine. Kaasaegsetes kõrgtehnoloogiates on alumiiniumi kasutamine juhtiv koht struktuurse, multifunktsionaalse materjalina. Looduslikud toorained on tööstuse jaoks alumiiniumi allikana kõige väärtuslikumad - boksiit, kivimi koostis boksiidi, aluniidi ja nefeliini kujul.

Alumiiniumoksiidi kandvate maakide sordid

Tuntud on üle 200 mineraali, sealhulgas alumiinium. Tooraineallikaks loetakse ainult kivimit, mis vastab järgmistele nõuetele:

Looduslikes toorainetes peab olema palju alumiiniumoksiide;
Tagatisraha peab vastama selle tööstusliku arengu majanduslikule teostatavusele.
Kivim peab sisaldama alumiiniumist toorainet sellisel kujul, et seda saaks tuntud meetoditel puhtal kujul ekstraheerida.

Loodusliku boksiidikivi omadus

Tooraineallikana võib kasutada boksiidi, nefeliini, aluniidi, savi ja kaoliini looduslikke ladestusi. Boksiidid on alumiiniumühenditega kõige küllastunud. Savid ja kaoliinid on kõige levinumad olulise alumiiniumoksiidisisaldusega kivimid. Nende mineraalide hoiused asuvad maapinnal. Boksiit looduses eksisteerib see ainult hapnikuga metalli binaarse ühendi kujul. See ühend on saadud looduslikust mäest maagid boksiidi kujul, mis koosneb mitmete keemiliste elementide oksiididest: alumiinium, kaalium, naatrium, magneesium, raud, titaan, räni, fosfor. Sõltuvalt ladestusest sisaldab boksiit 28–80% alumiiniumoksiidi. See on peamine tooraine ainulaadse metalli saamiseks. Boksiidi kui alumiiniumi tooraine kvaliteet sõltub selle alumiiniumoksiidi sisaldusest. See määrab füüsilise omadused boksiit:

Mineraal on varjatud kristalne struktuur või on amorfses olekus. Paljudel mineraalidel on lihtsate või keeruliste hüdrogeelide tahkunud vormid.
Boksiidi värvus erinevates tootmispunktides on peaaegu valge kuni tumepunane. Seal on mineraalide musta värvi ladestusi.
Alumiiniumi sisaldavate mineraalide tihedus sõltub nende keemilisest koostisest ja on umbes 3500 kg / m3.
Boksiidi keemiline koostis ja struktuur määravad kõva omadused mineraal. Kõvemate mineraalide kõvadus on mineraloogiaskaalal 6.
Loodusliku fossiilina sisaldab boksiit mitmeid lisandeid, enamasti raua-, kaltsiumi-, magneesiumi-, mangaani-, titaani- ja fosforiühendite lisandeid.

Boksiidid, kaoliinid, savid sisaldavad oma koostises teiste ühendite lisandeid, mis tooraine töötlemise käigus eraldatakse eraldi tööstusharudesse. Ainult Venemaal kasutatakse madalama kontsentratsiooniga alumiiniumoksiidi sisaldavaid kivimimaardlaid. Hiljuti hakati alumiiniumoksiidi saama nefeliine, mis lisaks alumiiniumoksiidile sisaldavad selliste metallide oksiide nagu kaalium, naatrium, räni ja mitte vähem väärtuslik ka maarjakivi, aluniit.

Alumiiniumi sisaldavate fossiilide töötlemise meetodid

Alumiiniummaagist puhta alumiiniumoksiidi tootmise tehnoloogia pole pärast selle metalli avastamist muutunud. Selle tootmisseadmeid täiustatakse, mis võimaldab saada puhast alumiiniumi. Puhta metalli saamise peamised tootmisetapid:

Maagi kaevandamine arenenud maardlatest.
Kivimite esmane töötlemine alumiiniumoksiidi kontsentratsiooni suurendamiseks on rikastamisprotsess.
Puhta alumiiniumoksiidi saamine, alumiiniumi elektrolüütiline redutseerimine selle oksiididest.

Tootmisprotsess lõpeb metalli tootmisega kontsentratsiooniga 99,99%.

Alumiiniumoksiidi ekstraheerimine ja töötlemine

Alumiiniumoksiidi või alumiiniumoksiide ei ole looduses puhtal kujul. See ekstraheeritakse alumiiniumimaagidest hüdrokeemiliste meetoditega. Alumiiniumimaagi hoiused maardlates tavaliselt õhku lastud kaevandamiskoha pakkumine umbes 20 meetri sügavusele, kust see välja valitakse ja käivitatakse edasise töötlemise protsessi;

Spetsiaalse varustuse (sõelad, klassifikaatorid) abil maag purustatakse ja sorteeritakse, visates maha kivimijäätmed (aheraine). Selles alumiiniumoksiidi rikastamise etapis kasutatakse pesemis- ja sõelumismeetodeid kui majanduslikult kõige kasumlikumat.
Kontsentreerimistehase põhjale settinud rafineeritud maag segatakse autoklaavis kuumutatud kaustilise sooda massiga.
Segu juhitakse läbi ülitugevast terasest anumasüsteemist. Laevad on varustatud aurukattega, mis hoiab vajalikku temperatuuri. Aururõhku hoitakse tasemel 1,5-3,5 MPa kuni alumiiniumühendite täieliku üleminekuni rikastatud kivimilt ülekuumenenud naatriumhüdroksiidi lahuses naatriumaluminaadiks.
Pärast jahutamist läbib vedelik filtreerimisetapi, mille tulemusena eraldatakse tahke sade ja saadakse üleküllastunud puhas aluminaatlahus. Eelmise tsükli alumiiniumhüdroksiidi jääkide lisamisel saadud lahusele kiireneb lagunemine.
Alumiiniumoksiidi hüdraadi lõplikuks kuivatamiseks kasutatakse kaltsineerimisprotseduuri.

Puhas alumiiniumist elektrolüütide tootmine

Puhast alumiiniumi toodetakse pideva protsessi abil, mille tulemuseks on kaltsineeritud alumiinium siseneb elektrolüütilise redutseerimise etappi... Kaasaegsed elektrolüsaatorid esindavad seadet, mis koosneb järgmistest osadest:

Valmistatud terasest korpusest, mis on vooderdatud süsinikplokkide ja -plaatidega. Töötamise ajal moodustub vanni korpuse pinnale tihe kile tahkestunud elektrolüüdist, mis kaitseb vooderdust elektrolüütide sulamise eest.
Selles paigalduses toimib katoodina vanni põhjas olev sulatatud alumiiniumikiht, mille paksus on 10–20 cm.
Vool suunatakse sulatatud alumiiniumisse süsinikplokkide ja sisseehitatud terasvardade kaudu.
Terasest tihvtidega raudraamile riputatud anoodid on varustatud vardadega, mis on ühendatud tõstemehhanismiga. Põlemise edenedes langeb anood alla ja vardaid kasutatakse voolu varustamiseks.
Töökodades paigaldatakse elektrolüsaatorid järjestikku mitmesse rida (kaks või neli rida).

Alumiiniumi täiendav puhastamine rafineerimise teel

Kui elektrolüsaatoritest eraldatud alumiinium ei vasta lõplikele nõuetele, puhastatakse see rafineerimise teel täiendavalt. Tööstuses viiakse see protsess läbi spetsiaalses elektrolüsaatoris, mis sisaldab kolme vedelat kihti:

Alt - rafineeritud alumiinium millele on lisatud umbes 35% vaske, toimib anoodina. Vask on alumiiniumikihi raskemaks muutmiseks, vask ei lahustu anoodisulamis, selle tihedus peaks ületama 3000 kg / m3.
Keskmine kiht on baariumi, kaltsiumi, alumiiniumi fluoriidide ja kloriidide segu, mille sulamistemperatuur on umbes 730 ° C.
Ülemine kiht - puhas rafineeritud alumiinium sulam, mis lahustub anoodkihis ja tõuseb ülespoole. See toimib selles vooluringis katoodina. Voolu annab grafiitelektrood.

Elektrolüüsi käigus jäävad lisandid anoodkihti ja elektrolüüdi. Puhta alumiiniumi saagis on 95–98%. Alumiiniumi sisaldavate hoiuste väljaarendamisele antakse rahvamajanduses juhtiv koht tänu alumiiniumi omadustele, mis on tänapäevases tööstuses raua järel teisel kohal.

Kaasaegses tööstuses on alumiiniumimaak kõige nõutum tooraine. Teaduse ja tehnoloogia kiire areng on võimaldanud selle rakendusala laiendada. Mis on alumiiniumimaak ja kus seda kaevandatakse - seda kirjeldatakse käesolevas artiklis.

Alumiiniumi tööstusväärtus

Alumiiniumi peetakse kõige tavalisemaks metalliks. Maakoore hoiuste arvu järgi on see kolmandal kohal. Alumiinium on kõigile teada ka perioodilise tabeli elemendina, mis kuulub kergete metallide hulka.

Alumiiniumimaak on looduslik tooraine, millest see metall saadakse. Seda kaevandatakse peamiselt boksiidist, mis sisaldab alumiiniumoksiide (alumiiniumoksiidi) suurim arv- 28-80%. Alumiiniumi tootmisel kasutatakse toorainena ka teisi kivimeid - aluniiti, nefeliini ja nefeliini -apatiiti, kuid need on madalama kvaliteediga ja sisaldavad oluliselt vähem alumiiniumoksiidi.

Värvilises metallurgias on alumiinium esikohal. Fakt on see, et selle omaduste tõttu kasutatakse seda paljudes tööstusharudes. Niisiis, seda metalli kasutatakse transporditehnikas, pakenditootmises, ehituses, erinevate tarbekaupade valmistamiseks. Samuti kasutatakse alumiiniumi laialdaselt elektrotehnikas.

Et mõista alumiiniumi tähtsust inimkonnale, piisab, kui vaadata lähemalt majapidamistarbeid, mida me igapäevaselt kasutame. Paljud majapidamistarbed on valmistatud alumiiniumist: need on elektriseadmete osad (külmik, pesumasin jne), nõud, spordivarustus, suveniirid, sisustuselemendid. Valmistamiseks kasutatakse sageli alumiiniumi erinevad tüübid konteinerid ja pakendid. Näiteks purgid või ühekordselt kasutatavad fooliummahutid.

Alumiiniumimaakide tüübid

Alumiiniumi leidub üle 250 mineraali. Nendest on tööstusele kõige väärtuslikumad boksiit, nefeliin ja aluniit. Peatume neil üksikasjalikumalt.

Boksiidimaak

Looduses ei leidu puhast alumiiniumi. Seda saadakse peamiselt alumiiniumimaagist - boksiidist. See on mineraal, mis koosneb enamasti alumiiniumhüdroksiididest, samuti raud- ja ränioksiididest. Alumiiniumoksiidi suure sisalduse (40–60%) tõttu kasutatakse boksiiti alumiiniumitootmise toorainena.

Alumiiniumimaagi füüsikalised omadused:

läbipaistmatu punase ja halli mineraal erinevates toonides;
kõige vastupidavamate proovide kõvadus on mineraloogilisel skaalal 6;
boksiidi tihedus on sõltuvalt keemilisest koostisest vahemikus 2900 kuni 3500 kg / m³.

Boksiitmaagi hoiused on koondunud Maa ekvatoriaal- ja troopilistesse tsoonidesse. Vanemad maardlad asuvad Venemaa territooriumil.

Kuidas tekib boksiidist alumiiniumimaak

Boksiidid on moodustatud alumiiniumoksiidi, boehmiidi ja diasporaa monohüdraadist, trihüdraathüdraadist - hüdrargilliidist ja kaasnevatest mineraalidest hüdroksiidist ja raudoksiidist.

Sõltuvalt loodust moodustavate elementide koostisest eristatakse kolme boksiidimaakide rühma:

Monohüdraatboksiit - sisaldab alumiiniumoksiidi monohüdraadi kujul.
Trihüdraat - need mineraalid koosnevad trihüdraadi kujul alumiiniumoksiidist.
Segatud - sellesse rühma kuuluvad koos eelmised alumiiniumimaagid.

Tooraine ladestused tekivad happeliste, leeliseliste ja mõnikord aluseliste kivimite ilmastikutingimuste tõttu või suure hulga alumiiniumoksiidi järkjärgulise sadestumise tagajärjel merele ja järvepõhjale.

Aluniidi maak

Seda tüüpi hoiused sisaldavad kuni 40% alumiiniumoksiidi. Aluniidimaak tekib vesikonnas ja rannikualadel intensiivse hüdrotermilise ja vulkaanilise tegevuse tingimustes. Selliste ladestuste näiteks on Väike -Kaukaasia Zaglinskoje järv.

Kivi on poorne. See koosneb peamiselt kaoliniidist ja hüdromikarbist. Maak, mille aluniidisisaldus on üle 50%, pakub tööstuslikku huvi.

Nefeliin

See on magmaatilise päritoluga alumiiniumimaak. See on täiskristalne leeliseline kivim. Sõltuvalt töötlemise koostisest ja tehnoloogilistest omadustest eristatakse mitut nefeliinimaagi klassi:

esimene klass - 60–90% nefeliini; see sisaldab üle 25% alumiiniumoksiidi; töötlemine toimub paagutamismeetodil;
teine klass - 40-60% nefeliini, alumiiniumoksiidi kogus on veidi väiksem - 22-25%; töötlemise ajal on vaja rikastamist;
kolmas klass on nefeliinimineraalid, mis ei kujuta endast mingit tööstusväärtust.

Alumiiniumimaakide kaevandamine maailmas

Esimest korda kaevandati alumiiniumimaaki 19. sajandi esimesel poolel Prantsusmaa kaguosas, Boxi linna lähedal. Sellest tuleneb boksiidi nimi. Alguses arenes see tööstus aeglaselt. Aga kui inimkond hindas, milline alumiiniumimaak on tootmiseks kasulik, on alumiiniumi ulatus oluliselt laienenud. Paljud riigid on asunud oma territooriumil hoiuseid otsima. Seega hakkas alumiiniumimaakide tootmine maailmas järk -järgult suurenema. Seda fakti kinnitavad numbrid. Niisiis, kui 1913. aastal oli ülemaailmselt kaevandatud maagi maht 540 tuhat tonni, siis 2014. aastal - üle 180 miljoni tonni.

Ka alumiiniumimaaki kaevandavate riikide arv on järk -järgult suurenenud. Praegu on neid umbes 30. Kuid viimase 100 aasta jooksul on juhtivad riigid ja piirkonnad pidevalt muutunud. Niisiis, 20. sajandi alguses olid alumiiniumimaagi kaevandamisel ja selle tootmisel maailma liidrid Põhja-Ameerika ja Lääne -Euroopa... Need kaks piirkonda andsid umbes 98% kogu maailma toodangust. Mõnikümmend aastat hiljem alumiiniumitööstuse kvantitatiivsete näitajate osas Ida -Euroopa, Ladina -Ameerika ja Nõukogude Liit... Ja juba 1950. - 1960. aastatel tõusis Ladina -Ameerika tootmise osas liidriks. Ja 1980-1990ndatel. Austraalias ja Aafrikas toimus kiire läbimurre alumiiniumitööstuses. Praeguse ülemaailmse trendi kohaselt on alumiiniumi kaevandamisel peamised riigid Austraalia, Brasiilia, Hiina, Guinea, Jamaica, India, Venemaa, Suriname, Venezuela ja Kreeka.

Maagimaardlad Venemaal

Alumiiniumimaakide tootmise poolest on Venemaa maailma edetabelis seitsmendal kohal. Kuigi Venemaal asuvad alumiiniumimaakide hoiused varustavad riiki suures koguses metalli, ei piisa sellest tööstuse täielikuks varustamiseks. Seetõttu on riik sunnitud boksiiti teistest riikidest ostma.

Kokku asub Venemaa territooriumil 50 maagi maardlat. See arv hõlmab nii kohti, kus maavara kaevandatakse, kui ka veel välja kujunenud leiukohti.

Enamik maagivarudest asub riigi Euroopa osas. Siin asuvad nad Sverdlovski, Arhangelski, Belgorodi piirkondades, Komi Vabariigis. Kõik need piirkonnad sisaldavad 70% kogu riigi uuritud maakivivarudest.

Venemaal kaevandatakse alumiiniumimaake siiani vanades boksiidimaardlates. Selliste alade hulka kuulub Radynskoje väli Leningradi oblastis. Samuti kasutab Venemaal tooraine nappuse tõttu teisi alumiiniumimaake, mille maardlaid eristab maavarade halva kvaliteediga. Kuid need sobivad endiselt tööstuslikuks otstarbeks. Niisiis kaevandatakse Venemaal nefeliinimaake suurtes kogustes, mis võimaldab ka alumiiniumi saada.

Boksiit on alumiiniumi tootmise peamine maak. Hoiuste tekkimist seostatakse ilmastikukindluse ja materjali ülekandmise protsessiga, milles on lisaks alumiiniumhüdroksiididele ka muid keemilisi elemente. Metallide taaskasutamise tehnoloogia näeb ette kulutõhusa tööstusliku tootmisprotsessi ilma jäätmeid tekitamata.

Boksiit on alumiiniumi tootmise peamine maak

Maagi mineraali omadused

Alumiiniumi ekstraheerimiseks mõeldud mineraalsete toorainete nimetus pärineb selle piirkonna nimest Prantsusmaal, kus leiukohad esmakordselt avastati. Boksiit koosneb alumiiniumhüdroksiididest; savi mineraalid, raudoksiidid ja hüdroksiidid on selles lisandid.

Kõrval välimus boksiit on kivine ja harvem savitaoline, kivim on tekstuurilt homogeenne või kihiline. Sõltuvalt maakoores esinemise vormist võib see olla tihe või poorne. Struktuuri järgi eristatakse mineraale:

clastic - konglomeraat, kruus, liivakivi, pelitic;
sõlm - kaunviljad, oolitic.

Suurem osa kivimist lisandite kujul sisaldab raudoksiidide või alumiiniumoksiidi ooliite. Boksiidimaak on tavaliselt pruuni või telliskivi värvi, kuid seal on valgete, punaste, hallide, kollaste toonide hoiuseid.

Maagide moodustamise peamised mineraalid on:

diasporaa;
hüdroethiit;
goetiit;
boehmiit;
gibbsite;
kaoliniit;
ilmeniit;
alumohematiit;
kaltsiit;
sideriit;
vilgukivi.

Seal on platvorm-, geosünklinaalsed ja ookeanilised boksiidid. Alumiiniumimaakide ladestused tekkisid kivimite ilmastikutoodete ülekandmisel koos nende hilisema sadestumise ja setetega.

Tööstuslik boksiit sisaldab 28-60% alumiiniumoksiidi. Maaki kasutades ei tohiks viimase ja räni suhe olla väiksem kui 2-2,5.

Galerii: boksiidikivi (25 fotot)

Boksiit (video)

Tooraine hoiused ja kaevandamine

Vene Föderatsiooni tööstusliku alumiiniumi tootmise peamised toorained on boksiidid, nefeliinimaagid ja nende kontsentraadid, mis on koondunud Koola poolsaarele.

Boksiidi maardlaid Venemaal iseloomustavad madala kvaliteediga toorained ning rasked kaevandamis- ja geoloogilised tootmistingimused. Osariigis on 44 uuritud maardlat, millest ainult veerandit kasutatakse ära.

Boksiidi põhitootmist teostab JSC Sevuralboksitruda. Vaatamata maagitooraine varudele on töötlevate ettevõtete pakkumine ebaühtlane. 15 aasta jooksul on olnud puudus nefeliinist ja boksiidist, mis toob kaasa alumiiniumoksiidi impordi.

Maailma boksiidi varud on koondunud 18 riiki, mis asuvad troopilises ja subtroopilised tsoonid... Kõrgeima kvaliteediga boksiidi asukoht piirdub alumiiniumsilikaatkivimite ilmastikutingimustega niisketes tingimustes. Nendes tsoonides asub suurem osa maailma toorainevarudest.

Suurimad varud on koondunud Guineasse. Maagi tooraine kaevandamisel maailmas kuulub plii Austraaliale. Brasiilial on 6 miljardit tonni varusid, Vietnamis - 3 miljardit tonni, India boksiidivarudes, mis on kõrge kvaliteediga, 2,5 miljardit tonni, Indoneesias - 2 miljardit tonni. Suurem osa maagist on koondunud nende riikide soolestikku.

Boksiite kaevandatakse avatud ja maa -aluste meetoditega. Toorainete töötlemise tehnoloogiline protsess sõltub selle keemilisest koostisest ja näeb ette töö järkjärgulise rakendamise.

Esimeses etapis moodustub keemiliste reaktiivide mõjul alumiiniumoksiid ja teises ekstraheeritakse sellest metallkomponent elektrolüüsi teel fluoriidsoolade sulamist.

Alumiiniumoksiidi valmistamiseks kasutatakse mitmeid meetodeid:

paagutamine;
hüdrokeemiline;
kombineeritud.

Tehnikate rakendamine sõltub alumiiniumi kontsentratsioonist maagis. Halva kvaliteediga boksiiti töödeldakse keerulisel viisil. Saadud paekivisooda ja boksiidi paagutamise segu leostatakse lahusega. Keemilise töötlemise tulemusena tekkinud metallhüdroksiid eraldatakse ja filtreeritakse.

Boksiidi töötlemisliin (video)

Maavarade kasutamine

Boksiidi kasutamine erinevates tööstusharudes on tingitud toorainete mitmekülgsusest nende mineraalse koostise ja füüsikaliste omaduste poolest. Boksiit on maak, millest ekstraheeritakse alumiiniumi ja alumiiniumoksiidi.

Parandatakse boksiidi kasutamist mustmetallurgias lahtise koldega terase sulatamisel spetsifikatsioonid tooted.

Elektrokorundi tootmisel kasutatakse boksiidi omadusi, et moodustada ülikindel, tulekindel materjal (sünteetiline korund) elektriahjudes sulamise tulemusena antratsiidi kui redutseeriva aine ja raua viilude tulemusena.

Tulekindlate, kiiresti tahkuvate tsementide valmistamisel kasutatakse madala rauasisaldusega mineraalset boksiiti. Lisaks alumiiniumile kaevandatakse maagitoormest rauda, titaani, galliumit, tsirkooniumi, kroomi, nioobiumi ja TR -d (haruldased muldmetallid).

Boksiite kasutatakse värvide, abrasiivide, sorbentide tootmiseks. Tulekindlate kompositsioonide valmistamisel kasutatakse madala rauasisaldusega maaki.

Kaasaegses tööstuses on alumiiniumimaak võitnud suurima populaarsuse. Alumiinium on tänapäeval kõige levinum metall maa peal. Lisaks hoiab see edetabelis Maa soolestikus olevate hoiuste arvu poolest kolmandat kohta. Lisaks on alumiinium kõige kergem metall. Alumiiniumimaak on kivim, mis on materjal, millest metalli saadakse. Alumiiniumil on teatud keemilised ja füüsikalised omadused, mis võimaldab meil selle rakendust kohandada täiesti erinevate inimtegevuse valdkondadega. Seega on alumiinium leidnud laialdast rakendust sellistes tööstusharudes nagu masinaehitus, autotööstus, ehitus, erinevate mahutite ja pakendite tootmine, elektrotehnika ja muud tarbekaubad. Peaaegu kõik kodumasin, mida inimesed kasutavad iga päev, sisaldab ühel või teisel viisil alumiiniumi.

Alumiiniumi kaevandamine

Seal on tohutul hulgal mineraale, mille koostises avastati selle metalli olemasolu. Teadlased on jõudnud järeldusele, et seda metalli saab kaevandada enam kui 250 mineraalist. Kuid absoluutselt kõigist maagidest ei ole kasumlik metalli kaevandada, seetõttu on kõigi olemasolevate sortide hulgas kõige väärtuslikumad alumiiniumimaagid, millest metalli saadakse. Need on: boksiit, nefeliin ja aluniit. Kõigist alumiiniumimaagidest on boksiidis märgitud maksimaalne alumiiniumisisaldus. Need sisaldavad umbes 50% alumiiniumoksiide. Reeglina asuvad boksiidimaardlad otse maa pinnale piisavas koguses. Boksiidid on punased või hallid läbipaistmatud kivimid. Tugevamaid boksiidiproove hinnatakse mineraloogilisel skaalal 6 punktiga. Neid on erineva tihedusega 2900 kuni 3500 kg / m3, mis sõltub otseselt keemilisest koostisest. Boksiidimaake eristab nende kompleks keemiline koostis, mis sisaldab alumiiniumhüdroksiide, raua- ja ränioksiide, samuti 40–60% alumiiniumoksiidi, mis on alumiiniumi tootmise peamine tooraine. Tasub öelda, et ekvatoriaal- ja troopilised maavööd on peamine piirkond, mis on kuulus boksiitmaagi ladestuste poolest. Boksiidi moodustamiseks on vaja osaleda mitut komponenti, sealhulgas monohüdraat -alumiiniumoksiidhüdraati, boehmiiti, diasporaad, samuti mitmesuguseid raudhüdroksiidi mineraale koos raudoksiidiga. Happeliste, leeliseliste ja mõnel juhul aluseliste kivimite ilmastikutingimused ning alumiiniumoksiidi aeglane settimine veehoidlate põhjale põhjustavad boksiidimaaki. Kahest tonnist alumiiniumoksiidist saadakse pool alumiiniumist - 1 tonn. Ja kahe tonni alumiiniumoksiidi puhul on vaja kaevandada umbes 4,5 tonni boksiiti. Alumiiniumi saab nefeliinist ja aluniidist. Esimene, sõltuvalt nende klassist, võib sisaldada 22% kuni 25% alumiiniumoksiidi. Kuigi aluniidid on boksiidist veidi madalamad ja 40% koosneb alumiiniumoksiidist.

Venemaa alumiiniumimaagid

Vene Föderatsioon on kaevandatud alumiiniumimaakide koguse poolest kõigi maailma riikide seas pingerea 7. kohal. Tuleb märkida, et seda toorainet kaevandatakse Venemaa riigi territooriumil kolossaalsetes kogustes. Siiski on riigis selle metalli märkimisväärne puudujääk ja ta ei suuda seda tarnida tööstuse absoluutseks tagamiseks vajalikus koguses. See on esmatähtis põhjus, miks Venemaa peab ostma alumiiniumimaake teistest riikidest, samuti arendama halva kvaliteediga mineraalimaakidega maardlaid. Osariigis on umbes 50 maardlat, millest kõige rohkem asub osariigi Euroopa osas. Radynkskoe on aga Venemaa vanim alumiiniumimaagimaardla. Selle asukoht on Leningradi oblast. See koosneb boksiidist, mis on olnud iidsetest aegadest peamine ja asendamatu materjal, millest alumiiniumi hiljem toodetakse.

Alumiiniumi tootmine Venemaal

20. sajandi alguses toimus Venemaal alumiiniumitööstuse teke. 1932. aastal ilmus Volhovis esimene alumiiniumitootmisettevõte. Ja juba sama aasta 14. mail õnnestus ettevõttel esimest korda kätte saada metallipartii. Igal aastal arendati riigi territooriumile uusi alumiiniumimaakide maardlaid ja võeti kasutusele uued võimsused, mida Teise maailmasõja ajal oluliselt laiendati. Sõjajärgset perioodi riigi jaoks tähistas uute ettevõtete avamine, mille põhitegevuseks oli kangaste tootmine, mille peamine materjal oli alumiiniumisulamid. Samal ajal käivitati Pikalevo alumiiniumoksiidi ettevõte. Venemaa on kuulus oma erinevate tehaste poolest, tänu millele toodab riik alumiiniumi. Neist kõige ambitsioonikamaks peetakse mitte ainult Venemaa riigi piires, vaid kogu maailmas OK Rusalit. Tal õnnestus 2015. aastal toota umbes 3,603 miljonit tonni alumiiniumi ja 2012. aastal jõudis ettevõte 4,173 miljoni tonnini metalli.



Alumiinium / alumiinium (Al), 13







1.61 (Paulingi skaala)


1. koht: 577,5 (5,984) kJ / mol (eV) 2.: 1816,7 (18,828) kJ / mol (eV)
Tahke aine
2,6989 g / cm³
660 ° C, 933,5 K
2518,82 ° C, 2792 K
10,75 kJ / mol
284,1 kJ / mol
24,35 24,2 J / (K mol)
10,0 cm³ / mol
kuubikujuline näokeskne


(300 K) 237 W / (m K)

Koodimärk

See näitab, et alumiiniumi saab ringlusse võtta Alumiinium- keemiliste elementide perioodilise tabeli 13. rühma element (vananenud klassifikatsiooni järgi - III rühma põhirühma element), kolmas periood, aatomnumbriga 13. Seda tähistatakse sümboliga Al (lat . Alumiinium). Kuulub kergete metallide rühma. Kõige tavalisem metall ja kolmas levinum keemiline element maakoores (hapniku ja räni järel). Lihtne aine alumiinium- hõbevalge värvusega kerge paramagnetiline metall, kergesti vormitav, valamine, töötlemine. Alumiiniumil on kõrge soojus- ja elektrijuhtivus, korrosioonikindlus tänu tugevate oksiidkilede kiirele moodustumisele, mis kaitsevad pinda edasise vastasmõju eest.

Ajalugu

Esmakordselt sai alumiiniumi Taani füüsik Hans Oersted 1825. aastal kaaliumamalgaami mõjul alumiiniumkloriidile, millele järgnes elavhõbeda destilleerimine. Elemendi nimi on tuletatud latist. valendik- maarjas. Enne tööstusliku meetodi avastamist alumiiniumi tootmiseks oli see metall kallim kui kuld. Aastal 1889 kinkisid britid, soovides austada suurt vene keemikut DI Mendelejevi rikkaliku kingitusega, kinkinud talle kulla ja alumiiniumi tasakaalu.

Vastuvõtmine

Alumiinium moodustab hapnikuga tugeva keemilise sideme. Võrreldes teiste metallidega on alumiiniumi taastamine maakidest keerulisem selle kõrge reaktsioonivõime ja enamiku maakide (näiteks boksiidi) kõrge sulamistemperatuuri tõttu. Otsest vähendamist süsinikuga ei saa kasutada, kuna alumiiniumi redutseerimisvõime on suurem kui süsinikul. Kaudne redutseerimine on võimalik vahesaaduse Al4C3 saamiseks, mis laguneb 1900–2000 ° C juures alumiiniumi moodustumisel. See meetod on väljatöötamisel, kuid tundub olevat tulusam kui Hall-Heroult protsess, kuna see nõuab vähem energiat ja toob kaasa vähem CO2 tootmist. Kaasaegne meetod saades töötasid Hall-Heroult protsessi iseseisvalt välja ameeriklane Charles Hall ja prantslane Paul Heroult 1886. aastal. See koosneb alumiiniumoksiidi Al2O3 lahustamisest krüoliidisulamis Na3AlF6, millele järgneb elektrolüüs tarbitavate koksi- või grafiidanoodielektroodide abil. See tootmismeetod nõuab väga suurt elektritarbimist ja sai seetõttu tööstuslikuks kasutamiseks alles XX sajandil. 1000 kg töötlemata alumiiniumi tootmiseks kulub 1920 kg alumiiniumoksiidi, 65 kg krüoliiti, 35 kg alumiiniumfluoriidi, 600 kg anoodgrafiidielektroode ja umbes 17 MWh elektrit (~ 61 GJ). Labori meetodi alumiiniumi tootmiseks pakkus Friedrich Wöhler välja 1827. aastal, vähendades veevaba alumiiniumkloriidi kaaliummetalliga (reaktsioon kulgeb kuumutamisel ilma õhu juurdepääsuta):

AlCl3 + 3K → 3KCl + Al (kuvalaad (matemaatikaf (AlCl_ (3) + 3Karvaline 3KCl + Al))

Füüsikalised omadused

Alumiiniumi mikrostruktuur kangi söövitatud pinnal, puhtus 99,9998%, nähtava sektori suurus on umbes 55 × 37 mm

Hõbevalge metall, kerge
tihedus - 2712 kg / m³
tehnilise alumiiniumi sulamistemperatuur - 658 ° C, kõrge puhtusastmega alumiiniumi puhul - 660 ° C
sulamissoojus - 390 kJ / kg
keemistemperatuur - 2500 ° C.
aurustumise erisoojus - 10,53 MJ / kg
erisoojus - 897 J / kg K
valatud alumiiniumi ajutine vastupidavus - 10-12 kg / mm², deformeerunud - 18-25 kg / mm², sulamid - 38-42 kg / mm²
Brinelli kõvadus - 24 ... 32 kgf / mm²
kõrge plastilisus: tehniliseks - 35%, puhtaks - 50%, rullitud õhukeseks leheks ja isegi fooliumiks
Youngi moodul - 70 GPa
Alumiiniumil on kõrge elektrijuhtivus (37 × 106 S / m) ja soojusjuhtivus (203,5 W / (m · K)), 65% vase elektrijuhtivusest ja sellel on suur valguse peegeldusvõime.
Nõrk paramagnetiline.
Lineaarse laienemise temperatuurikoefitsient on 24,58 · 10−6 K - 1 (20 ... 200 ° C).
Eritakistus 0,0262..0,0295 oomi · mm² / m
Elektritakistuse temperatuurikoefitsient on 4,3 · 10−3 K - 1. Alumiinium läheb ülijuhtivasse olekusse temperatuuril 1,2 Kelvini.

Alumiinium moodustab sulamid peaaegu kõigi metallidega. Tuntumad on sulamid vase ja magneesiumiga (duralumiinium) ning räni (silumiin).

Looduses olemine

Levimus

Maakoore levimuse poolest on see metallide hulgas 1. ja elementide seas 3. koht, teisel kohal vaid hapnik ja räni. Alumiiniumi massikontsentratsioon maakoores on erinevate teadlaste andmetel hinnanguliselt 7,45–8,14%.

Looduslikud alumiiniumühendid

Looduses leidub alumiiniumi kõrge keemilise aktiivsuse tõttu peaaegu eranditult ühendite kujul. Mõned alumiiniumi looduslikud mineraalid:

Boksiit - Al2O3 H2O (SiO2, Fe2O3, CaCO3 lisanditega)
Nefeliin - KNa34
Aluniidid - (Na, K) 2SO4 Al2 (SO4) 3 4Al (OH) 3
Alumiiniumoksiid (kaoliini segud liivaga SiO2, lubjakivi CaCO3, magneesiit MgCO3)
Korund (safiir, rubiin, smirgel) - Al2O3
Maapealsed - (K, Na) 2O Al2O3 6SiO2, Ca
Kaoliniit - Al2O3 2SiO2 2H2O
Berüül (smaragd, akvamariin) - 3ВеО · Al2О3 · 6SiO2
Krüsoberüül (aleksandriit) - BeAl2O4.

Sellegipoolest on mõnedes konkreetsetes redutseerivates tingimustes (vulkaanilised ventilatsiooniavad) leitud naturaalse metallalumiiniumi jälgi. Looduslikes vetes sisaldub alumiinium madala toksilisusega keemiliste ühendite, näiteks alumiiniumfluoriidi kujul. Katiooni või aniooni tüüp sõltub eelkõige happelisusest veekeskkond... Alumiiniumi kontsentratsioon Venemaa veekogudes on vahemikus 0,001 kuni 10 mg / l. Merevees on selle kontsentratsioon 0,01 mg / l.

Alumiiniumi isotoobid

Looduslik alumiinium koosneb peaaegu täielikult ühest stabiilsest isotoobist 27Al, millel on tühised jäljed 26Al, pikima elueaga radioaktiivne isotoop, mille poolestusaeg on 720 tuhat aastat ja mis moodustub atmosfääris, kui argoonituumad 40Ar jagatakse suure energiaga kosmiliste kiirte prootonite poolt .

Keemilised omadused

Normaaltingimustes on alumiinium kaetud õhukese ja tugeva oksiidkilega ning seetõttu ei reageeri see klassikaliste oksüdeerijatega: H2O, O2, HNO3 (kuumutamata), H2SO4, vaid reageerib HCl -ga. Seetõttu ei allu alumiinium korrosioonile ja seetõttu on kaasaegne tööstus seda nõudnud. Kuid oksiidkile hävitamisel (näiteks kokkupuutel ammooniumisoolade NH +, kuumade leeliste lahustega või ühendamisel) toimib alumiinium aktiivse redutseeriva metallina. Oksiidkile teket saate vältida, lisades alumiiniumile metalle nagu gallium, indium või tina. Sellisel juhul niisutatakse alumiiniumi pinda nendel metallidel põhineva madala sulamistemperatuuriga eutektikaga. Reageerib kergesti lihtsate ainetega:

koos hapnikuga, moodustades alumiiniumoksiidi:

4Al + 3O2 → 2Al2O3 (kuvalaad (matemaatikaf (4Al + 3O_ (2) paremnool 2Al_ (2) O_ (3))))

halogeenidega (välja arvatud fluor), moodustades alumiiniumkloriidi, bromiidi või jodiidi:

2Al + 3Hal2 → 2AlHal3 (Hal = Cl, Br, I) (kuvastiil (mathsf (2Al + 3Hal_ (2) paremnool 2AlHal_ (3) (Hal = Cl, Br, I))))

reageerib kuumutamisel teiste mittemetallidega:

fluoriga, moodustades alumiiniumfluoriidi:

2Al + 3F2 → 2AlF3 (kuvalaad (matemaatikaf (2Al + 3F_ (2) paremnool 2AlF_ (3))))

väävliga, moodustades alumiiniumsulfiidi:

2Al + 3S → Al2S3 (kuvalaad (matemaatikaf (2Al + 3Srightarrow Al_ (2) S_ (3)))

lämmastikuga, moodustades alumiiniumnitriidi:

2Al + N2 → 2AlN (kuvalaad (matemaatikaf (2Al + N_ (2) paremnool 2AlN))

süsinikuga, moodustades alumiiniumkarbiidi:

4Al + 3C → Al4C3 (kuvalaad (matemaatikaf (4Al + 3Crightarrow Al_ (4) C_ (3)))

Alumiiniumsulfiid ja karbiid on täielikult hüdrolüüsitud: Al2S3 + 6H2O → 2Al (OH) 3 + 3H2S (kuvalaad (matemaatika (Al_ (2) S_ (3) + 6H_ (2) Orrowarrow 2Al (OH) _ (3) + 3H_ (2) ) S))) Al4C3 + 12H2O → 4Al (OH) 3 + 3CH4 (kuvalaad (matemaatikaf (Al_ (4) C_ (3) + 12H_ (2) Orrowarrow 4Al (OH) _ (3) + 3CH_ (4))) ) Keeruliste ainetega:

veega (pärast oksüdeeriva kaitsekihi eemaldamist, näiteks liitmise või kuuma leelise lahusega):

2Al + 6H2O → 2Al (OH) 3 + 3H2 (kuvalaad (matemaatikaf (2Al + 6H_ (2) Orrowarrow 2Al (OH) _ (3) + 3H_ (2)))

leelistega (tetrahüdroksoaluminaatide ja muude aluminaatide moodustumisel):

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2 (kuvastiil (mathsf (2Al + 2NaOH + 6H_ (2) Orrowarrow 2Na + 3H_ (2))) 2Al + 6NaOH → 2Na3AlO3 + 3H2 (näidislaad (mathsf 6Na2ar) 3H_ (2))))

Lahustub kergesti vesinikkloriid- ja lahjendatud väävelhappes:

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 (kuvastiil (mathsf (2Al + 6HCligharrow 2AlCl_ (3) + 3H_ (2)))) 2Al + 3H2SO4 → Al2 (SO4) 3 + 3H2 (kuvastiil (matemaatikaf (2Al + 3H_) (4) paremnool Al_ (2) (SO_ (4)) _ (3) + 3H_ (2))))

Kuumutamisel lahustub see hapetes - oksüdeerivates ainetes, mis moodustavad lahustuvaid alumiiniumsooli:

8Al + 15H2SO4 → 4Al2 (SO4) 3 + 3H2S + 12H2O (kuvalaad (matemaatikaf (8Al + 15H_ (2) SO_ (4) paremnool 4Al_ (2) (SO_ (4)) _ (3) + 3H_ (2) S + 12H_ (2) O))) Al + 6HNO3 → Al (NO3) 3 + 3NO2 + 3H2O (kuvalaad (matemaatikaf (Al + 6HNO_ (3)) paremnool Al (NO_ (3)) _ (3) + 3NO_ (2) + 3H_ (2) O)))

taastab metallid nende oksiididest (alumiinotermia):

8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9 Fe (2) O_ (3) paremnool Al_ (2) O_ (3) + 2Cr)))

Tootmine ja turg

Alumiiniumi tootmine miljonites tonnides Puudub usaldusväärne teave alumiiniumi tootmise kohta enne 19. sajandit. (Väide, mida mõnikord täheldati viidates Pliniuse loodusloole, et alumiinium oli tuntud keiser Tiberiuse ajal, põhineb allika vääral tõlgendamisel). 1825. aastal sai Taani füüsik Hans Christian Oersted mitu milligrammi metallalumiiniumi ja 1827. aastal suutis Friedrich Wöhler isoleerida alumiiniumiterad, mis aga kaeti kohe õhuga kõige õhem film alumiiniumoksiid. Kuni 19. sajandi lõpuni ei toodetud alumiiniumi tööstuslikus mahus. Alles 1854. aastal leiutas Henri Saint-Clair Deville (tema uurimistööd rahastas Napoleon III, lootes, et alumiiniumist on tema armeele kasu) ja leiutas esimese alumiiniumi tööstusliku tootmise meetodi, mis põhines alumiiniumi asendamisel metallnaatriumiga kahekordne naatriumkloriid ja alumiinium NaCl · AlCl3. 1855. aastal saadi esimene 6-8 kg kaaluv metallist valuplokk. 36-aastase kasutamise ajal, aastatel 1855–1890, saadi Saint-Clair Deville'i meetodil 200 tonni metallilist alumiiniumi. 1856. aastal sai ta ka alumiiniumi naatrium-alumiiniumkloriidi sulatise elektrolüüsi teel. 1885. aastal ehitati Saksamaa linna Gmelingemi alumiiniumitootmisjaam, mis töötas Nikolai Beketovi pakutud tehnoloogia järgi. Beketovi tehnoloogia ei erinenud palju Deville'i meetodist, kuid see oli lihtsam ja koosnes krüoliidi (Na3AlF6) ja magneesiumi vastasmõjust. Viie aasta jooksul tootis see tehas umbes 58 tonni alumiiniumi - üle veerandi kogu maailma metallitoodangust keemiliste vahenditega ajavahemikul 1854–1890. Meetod, mille peaaegu samaaegselt leiutasid Charles Hall USA -s ja Paul Héroux Prantsusmaal (1886) ning põhines alumiiniumi tootmisel sula krüoliidis lahustatud alumiiniumoksiidi elektrolüüsi teel, pani aluse kaasaegsele alumiiniumitootmismeetodile. Sellest ajast alates on elektrotehnika täiustamise tõttu alumiiniumi tootmine paranenud. Olulise panuse alumiiniumoksiidi tootmise arendamisse andsid Vene teadlased K.I.Bayer, D.A.Penyakov, A.N. Kuznetsov, E. I. Žukovski, A. A. aasta Volhovi linnas. NSV Liidu metallurgiatööstus tootis 1939. aastal 47,7 tuhat tonni alumiiniumi, imporditi veel 2,2 tuhat tonni. Teine Maailmasõda stimuleeris oluliselt alumiiniumi tootmist. Niisiis oli 1939. aastal selle ülemaailmne toodang, välja arvatud NSV Liit, 620 tuhat tonni, kuid 1943. aastaks oli see kasvanud 1,9 miljoni tonnini. 1956. aastaks toodeti maailmas 3,4 miljonit tonni esmast alumiiniumi, 1965. aastal - 5,4 miljonit tonni, 1980. aastal - 16,1 miljonit tonni, 1990. aastal - 18 miljonit tonni. 2007. aastal toodeti maailmas 38 miljonit tonni esmast alumiiniumi ja 2008. aastal 39,7 miljonit tonni. Tootmisliidrid olid:

Hiina Rahvavabariik (2007. aastal toodeti 12,60 miljonit tonni ja 2008. aastal 13,50 miljonit tonni)
Venemaa Venemaa (3,96 / 4,20)
Kanada Kanada (3.09 / 3.10)
Ameerika Ühendriigid Ameerika Ühendriigid (2.55 / 2.64)
Austraalia Austraalia (1,96 / 1,96)
Brasiilia Brasiilia (1,66 / 1,66)
India India (1,22 / 1,30)
Norra Norra (1,30 / 1,10)
AÜE AÜE (0,89 / 0,92)
Bahrein Bahrein (0,87 / 0,87)
Lõuna -Aafrika Lõuna -Aafrika (0,90 / 0,85)
Island Island (0,40 / 0,79)
Saksamaa Saksamaa (0,55 / 0,59)
Venezuela Venezuela (0,61 / 0,55)
Mosambiik Mosambiik (0,56 / 0,55)
Tadžikistan Tadžikistan (0,42 / 0,42)

2016. aastal toodeti maailmaturul 59 miljonit tonni alumiiniumi, varu on 2,224 miljonit tonni ja keskmine päevane toodang on 128,6 tuhat tonni (2013.7). Venemaal on alumiiniumi tootmise monopolist Venemaa alumiiniumiettevõte, mis moodustab umbes 13% maailma alumiiniumiturust ja 16% alumiiniumoksiidist. Maailma boksiidi varud on praktiliselt piiramatud, see tähendab, et need ei vasta nõudluse dünaamikale. Olemasolevad rajatised suudavad toota kuni 44,3 miljonit tonni esmast alumiiniumi aastas. Samuti tuleb meeles pidada, et tulevikus võidakse osa alumiiniumi rakendusi ümber suunata näiteks komposiitmaterjalide kasutamisele. Alumiiniumi hinnad (rahvusvahelistel kaubabörsidel kauplemisel) olid aastatel 2007–2015 keskmiselt 1253–3291 dollarit tonni kohta.

Rakendus

Seda kasutatakse laialdaselt ehitusmaterjalina. Selle võimsusega alumiiniumi peamised eelised on kergus, elastsus tembeldamisel, korrosioonikindlus (õhus on alumiinium kohe kaetud tugeva Al2O3 kilega, mis hoiab ära selle edasise oksüdeerumise), kõrge soojusjuhtivus ja selle ühendite mittetoksilisus . Eelkõige on need omadused muutnud alumiiniumi köögiriistade, alumiiniumfooliumi tootmisel äärmiselt populaarseks Toidutööstus ja pakendamiseks. Esimesed kolm omadust tegid alumiiniumi peamiseks tooraineks lennundus- ja kosmosetööstuses (aastal viimasel ajal asendatakse aeglaselt komposiitmaterjalidega, peamiselt süsinikkiuga). Alumiiniumi kui konstruktsioonimaterjali peamine puudus on selle madal tugevus, seetõttu legeeritakse selle tugevdamiseks tavaliselt väikese koguse vase ja magneesiumiga (sulamit nimetatakse duralumiiniumiks). Alumiiniumi elektrijuhtivus on ainult 1,7 korda väiksem kui vasel, samas kui alumiinium on umbes 4 korda odavam kilogrammi kohta, kuid 3,3 korda väiksema tiheduse tõttu vajab see võrdse takistuse saamiseks umbes 2 korda väiksemat kaalu. . Seetõttu kasutatakse seda laialdaselt elektrotehnikas juhtmete valmistamiseks, nende varjestamiseks ja isegi mikroelektroonikas juhtide sadestamiseks mikrolülituse kristallide pinnale. Alumiiniumi madalamat elektrijuhtivust (3,7 · 107 S / m) võrreldes vasega (5,84 · 107 S / m), et säilitada sama elektriline takistus, kompenseerib alumiiniumist läbilõikepinna suurenemine. alumiiniumist juhtmed. Alumiiniumi kui elektrimaterjali puuduseks on selle pinnale tugeva dielektrilise oksiidkile moodustumine, mis takistab jootmist ja põhjustab kontakttakistuse halvenemise tõttu elektriühenduste kohtades suuremat kuumutamist, mis omakorda mõjutab negatiivselt elektrilise kontakti töökindlust ja isolatsiooni olekut. Seetõttu keelatakse 2002. aastal vastu võetud elektripaigalduseeskirjade 7. väljaandes kasutada alumiiniumjuhtmeid ristlõikega alla 16 mm².

Oma omaduste kompleksi tõttu kasutatakse seda laialdaselt soojusseadmetes.
Alumiinium ja selle sulamid ei muutu väga madalatel temperatuuridel rabedaks. Seetõttu kasutatakse seda laialdaselt krüotehnoloogias. Siiski on teada juhtum, kus alumiiniumisulamist valmistatud krüogeensete torude haprus omandatakse nende paindumise tõttu vasksüdamikele LV Energia arendamise ajal.
Kõrge peegeldusvõime koos madala hinna ja lihtsa vaakumsadestamisega muudab alumiiniumi peeglite valmistamiseks optimaalseks materjaliks.
Ehitusmaterjalide tootmisel gaasi moodustava ainena.
Aluminiseerimine annab terasele ja muudele sulamitele, näiteks kolb -sisepõlemismootorite ventiilidele, turbiini labadele, korrosiooni- ja katlakindluse õliplatvormid, soojusvahetusseadmed ja ka tsinkimine.
Vesiniksulfiidi tootmiseks kasutatakse alumiiniumsulfiidi.
Käimas on uuringud vahtalumiiniumi väljaarendamiseks eriti tugeva ja kerge materjalina.

Redutseerijana

Termiidi komponendina segud alumiinotermiaks.
Pürotehnikas.
Alumiiniumi kasutatakse haruldaste metallide redutseerimiseks nende oksiididest või halogeniididest.
Piiratud kasutamine anoodse kaitse kaitsjana.

Alumiiniumil põhinevad sulamid

Konstruktsioonimaterjalina ei kasutata tavaliselt puhast alumiiniumi, vaid sellel põhinevaid erinevaid sulameid. Selles artiklis on sulamite seeria tähistatud USA jaoks (standard H35.1 ANSI) ja vastavalt Venemaa GOST -le. Venemaal on peamised standardid GOST 1583 “Alumiiniumi valusulamid. Spetsifikatsioonid "ja GOST 4784" Deformeeritav alumiinium ja alumiiniumsulamid. Margid ". Samuti on UNS märgistus ja rahvusvaheline standard alumiiniumisulamid ja nende ISO R209 märgistus b.

Alumiinium-magneesium Al-Mg (ANSI: seeria 5xxx sepistatud sulamite jaoks ja 5xx.x vormitud sulamite jaoks; GOST: AMg). Al-Mg süsteemisulameid iseloomustab rahuldava tugevuse, hea elastsuse, väga hea keevitatavuse ja korrosioonikindluse kombinatsioon. Lisaks iseloomustab neid sulamid kõrge vibratsioonikindlus.

Selle süsteemi sulamites, mis sisaldavad kuni 6% Mg, moodustub Al3Mg2 ühendi eutektiline süsteem koos tahke, alumiiniumil põhineva lahusega. Tööstuses on kõige levinumad sulamid magneesiumisisaldusega 1–5%. Mg sisalduse suurenemine sulamis suurendab oluliselt selle tugevust. Iga magneesiumi protsent suurendab sulami tõmbetugevust 30 MPa võrra ja voolavuspiiri 20 MPa võrra. Sellisel juhul väheneb suhteline pikenemine veidi ja jääb vahemikku 30-35%. Sulamid, mille magneesiumisisaldus on kuni 3% (massi järgi), on struktuurselt toatemperatuuril ja kõrgemal temperatuuril stabiilsed isegi märkimisväärselt külmtöödeldud olekus. Magneesiumi kontsentratsiooni suurenemisega külmtöödeldud olekus muutub sulami struktuur ebastabiilseks. Lisaks põhjustab magneesiumi sisalduse suurenemine üle 6% sulami korrosioonikindluse halvenemist. Tugevusomaduste parandamiseks legeeritakse Al-Mg süsteemi sulamid kroomi, mangaani, titaani, räni või vanaadiumiga. Selle süsteemi sulamitesse püütakse vältida vase ja raua sattumist, kuna need vähendavad nende korrosioonikindlust ja keevitatavust.

Alumiinium-mangaan Al-Mn (ANSI: 3xxx seeria; GOST: AMts). Selle süsteemi sulamitel on hea tugevus, elastsus ja töödeldavus, kõrge korrosioonikindlus ja hea keevitatavus.

Al-Mn süsteemi sulamite peamised lisandid on raud ja räni. Mõlemad elemendid vähendavad mangaani lahustuvust alumiiniumis. Peeneteralise struktuuri saamiseks legeeritakse selle süsteemi sulamid titaaniga. Piisava koguse mangaani olemasolu tagab töödeldud metallkonstruktsiooni stabiilsuse toas ja kõrgemal temperatuuril.

Alumiinium-vask Al-Cu (Al-Cu-Mg) (ANSI: seeria 2xxx, 2xx.x; GOST: AM). Selle süsteemi sulamite mehaanilised omadused kuumtöödeldud olekus ulatuvad ja mõnikord isegi ületavad madala süsinikusisaldusega teraste mehaanilisi omadusi. Need sulamid on kõrgtehnoloogilised. Kuid neil on ka märkimisväärne puudus - madal korrosioonikindlus, mis toob kaasa vajaduse kasutada kaitsekatteid.

Legeerivate lisanditena võib kasutada mangaani, räni, rauda ja magneesiumi. Pealegi mõjutab viimane sulami omadusi kõige tugevamalt: legeerimine magneesiumiga suurendab märgatavalt lõplikku tugevust ja voolavuspiiri. Räni lisamine sulamile suurendab selle võimet kunstlikult vananeda. Raua ja nikliga legeerimine suurendab teise seeria sulamite kuumakindlust. Nende sulamite karastamine pärast kustutamist kiirendab kunstlikku vananemist ning suurendab tugevust ja vastupidavust pingekorrosioonile.

Al-Zn-Mg (Al-Zn-Mg-Cu) sulamid (ANSI: 7xxx seeria, 7xx.x). Selle süsteemi sulamid on hinnatud väga suure tugevuse ja hea töövõime poolest. Süsteemi esindaja - sulam 7075 on kõigist alumiiniumsulamitest kõige vastupidavam. Sellise kõrge kõvenemise mõju saavutatakse tsingi (70%) ja magneesiumi (17,4%) kõrge lahustuvuse tõttu kõrgendatud temperatuuridel, mis jahtumisel järsult väheneb.

Nende sulamite oluline puudus on aga nende äärmiselt madal korrosioonikindlus. Stressi all olevate sulamite korrosioonikindlust on võimalik suurendada vasega legeerides. Ei saa jätta märkimata 60ndatel avastatud korrapärasust: liitiumi sisaldus sulamites aeglustab loomulikku ja kiirendab kunstlikku vananemist. Lisaks vähendab liitiumi olemasolu sulami erikaalu ja suurendab oluliselt selle elastsusmoodulit. Selle avastuse tulemusena töötati välja uued sulamisüsteemid Al-Mg-Li, Al-Cu-Li ja Al-Mg-Cu-Li.

Valamiseks sobivad kõige paremini alumiinium-räni sulamid (silumiinid). Neid kasutatakse sageli erinevate mehhanismide ümbriste valamiseks.
Alumiiniumil põhinevad keerulised sulamid: lennundus.

Alumiinium teiste sulamite lisandina

Alumiinium on paljude sulamite oluline komponent. Näiteks alumiiniumpronksides on põhikomponendid vask ja alumiinium. Magneesiumsulamites kasutatakse lisandina kõige sagedamini alumiiniumi. Spiraalide valmistamiseks elektrikütteseadmetes kasutatakse fehraali (Fe, Cr, Al) (koos teiste sulamitega). Alumiiniumi lisamine niinimetatud "vabalt lõikavatele terastele" hõlbustab nende töötlemist, andes protsessi lõppedes selge osa purustatud vardast lahti.

Ehted

Kui alumiinium oli väga kallis, valmistati sellest erinevaid ehteid. Niisiis tellis Napoleon III alumiiniumnööbid ja 1889. aastal esitati Mendelejevile kaalud kuld- ja alumiiniumkaussidega. Alumiiniumist ehete mood möödus kohe, kui ilmusid uued tehnoloogiad selle tootmiseks, mis vähendas oluliselt kulusid. Tänapäeval kasutatakse ehete valmistamisel mõnikord alumiiniumi. Jaapanis kasutatakse alumiiniumi traditsiooniliste ehete valmistamisel, asendades hõbeda.

Söögiriistad

Napoleon III tellimusel valmistati alumiiniumist söögiriistad, mida serveeriti pidulikel õhtusöökidel talle ja auväärsematele külalistele. Teised külalised kasutasid kullast ja hõbedast seadmeid. Siis hakkasid alumiiniumist söögiriistad laialt levima, aja jooksul vähenes alumiiniumist köögiriistade kasutamine oluliselt, kuid tänapäeval on neid näha veel vaid mõnes ettevõttes. Toitlustamine- vaatamata mõnede ekspertide avaldustele alumiiniumi kahjulikkuse kohta inimeste tervisele. Lisaks kaotavad sellised seadmed alumiiniumi pehmuse tõttu kriimustuste ja kuju tõttu aja jooksul oma atraktiivse välimuse. Armee riistad on valmistatud alumiiniumist: lusikad, potid, kolvid.

Klaasitootmine

Klaasi valmistamisel kasutatakse fluoriidi, fosfaati ja alumiiniumoksiidi.

Toidutööstus

Alumiinium on registreeritud toidulisandina E173.

Sõjatööstus

Metalli odavus ja kaal on viinud laialdase kasutamiseni käsiraamatu tootmisel väikerelvad, eriti kuulipildujad ja püstolid.

Alumiinium ja selle ühendid raketis

Alumiiniumi ja selle ühendeid kasutatakse väga tõhusa raketikütusena kahekomponendilistes raketikütustes ja kütusekomponendina tahketes raketikütustes. Raketikütusena pakuvad kõige suuremat praktilist huvi järgmised alumiiniumühendid:

Pulbriline alumiinium kütusena tahketes raketikütustes. Seda kasutatakse ka pulbri ja suspensioonide kujul süsivesinikes.
Alumiiniumhüdriid.
Alumiiniumboraan.
Trimetüülalumiinium.
Trietüülalumiinium.
Tripropüülalumiinium.

Trietüülalumiiniumi (tavaliselt segatud trietüülbooriga) kasutatakse ka keemiliseks süütamiseks (lähtekütusena) rakettmootorites, kuna see süttib iseeneslikult gaasiga hapnikus. Sõltuvalt oksüdeerijast on alumiiniumhüdriidil põhinevatel raketikütustel järgmised omadused:

Alumiiniumi energia

Alumiiniumenergeetika kasutab alumiiniumi universaalse teisese energiakandjana. Selle rakendused selles mahus:

Alumiiniumi oksüdeerimine vees vesiniku ja soojusenergia tootmiseks.
Alumiiniumi oksüdeerimine hapnikuga õhus elektrienergia tootmiseks õhk-alumiinium elektrokeemilistes generaatorites.

Alumiinium maailmakultuuris

N. G. Tšernõševski romaanis "Mida teha?" (1862-1863) üks peategelasi kirjeldab kirjas oma unistust-nägemust tulevikust, milles inimesed elavad, puhkavad ja töötavad klaasist ja alumiiniumist kõrghoonetes; põrandad, laed ja mööbel on valmistatud alumiiniumist (N. G. Tšernõševski ajal oli alumiinium alles avastamisel).
Alumiiniumkurgid on Viktor Tsoi 1987. aasta laulu pilt ja nimi.

Toksilisus

Vaatamata selle laialdasele esinemisele looduses ei kasuta ükski elusolend ainevahetuses alumiiniumi - see on surnud metall. Sellel on kerge toksiline toime, kuid paljud vees lahustuvad anorgaanilised alumiiniumühendid jäävad pikka aega lahustunud olekusse ja võivad kahjulik mõju inimese ja soojavereliste loomade kaudu joogivesi... Kõige mürgisemad on kloriidid, nitraadid, atsetaadid, sulfaadid jne. Inimestel on järgmistel alumiiniumühendite annustel (mg / kg kehakaalu kohta) allaneelamisel toksiline toime:

alumiiniumatsetaat - 0,2-0,4;
alumiiniumhüdroksiid - 3,7-7,3;
alumiiniummaar - 2,9.

Peamiselt toimib närvisüsteem(koguneb närvikoesse, põhjustades kesknärvisüsteemi tõsiseid häireid). Alumiiniumi neurotoksilisuse omadust hakati aga uurima alates 1960. aastate keskpaigast, kuna metalli kogunemist inimkehasse takistab selle kõrvaldamise mehhanism. Normaalsetes tingimustes võib uriiniga erituda kuni 15 mg elementi päevas. Sellest tulenevalt täheldatakse suurimat negatiivset mõju neerude eritusfunktsiooni kahjustusega inimestele. Venemaal on joogivee alumiiniumisisalduse standard 0,2 mg / l. Samal ajal võib seda MPC -d suurendada konkreetse veevarustussüsteemi vastava territooriumi riiklik sanitaararst 0,5 mg / l -ni. Mõnede bioloogiliste uuringute kohaselt peeti alumiiniumi sissevõtmist inimkehasse Alzheimeri tõve tekkefaktoriks, kuid neid uuringuid kritiseeriti hiljem ning järeldus ühe ja teise seose kohta lükati ümber. Alumiiniumühendid võivad stimuleerida rinnavähki ka alumiiniumkloriidi higistamisvastaste ainetega. Kuid selle toetuseks on vähem teaduslikke tõendeid kui vastupidi.

Vaata ka

Anodeerimine
Oksüdeerimine
Alumiinium. Kolmeteistkümnes element
Rahvusvaheline Alumiiniumiinstituut

Märkused (redigeeri)

Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Elementide aatommassid 2011 (IUPAC Technical Report) (inglise keel) // Pure and Applied Chemistry. - 2013. - Kd. 85, ei. 5. - lk 1047-1078. -DOI: 10.1351 / PAC-REP-13-03-02.
Keemiline entsüklopeedia. 5 köites / toimetuskolleegium.: Knunyants I.L. (peatoimetaja). - M.: Nõukogude entsüklopeedia, 1988 .-- T. 1.- Lk 116 .-- 623 lk. - 100 000 eksemplari
Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
alumiinium. Online etümoloogia sõnaraamat... Etymonline.com. Välja otsitud 3. mail 2010.
Fialkov, Yu.Üheksas tegelane. - M.: Detgiz, 1963.- S. 133.
Õppetunni number 49. Alumiinium.
Alumiiniumi ringlussevõtt ja töötlemine energiasäästu ja jätkusuutlikkuse tagamiseks. - ASM International, 2007.- P. 198.- ISBN 0-87170-859-0.
Lühike keemiline entsüklopeedia. T. 1 (A-E). - M.: Nõukogude entsüklopeedia. 1961.
Koronovski N.V., Yakushova A.F. Geoloogia alused.
Oleinikov BV jt Alumiinium on natiivsete elementide klassi uus mineraal // Zapiski VMO. - 1984, osa CXIII, nr. 2, lk. 210-215. ...
J.P. Riley ja Skirrow G. Keemiline okeanograafia V. 1, 1965.
Vesinikuenergia alused / Toim. V. A. Moshnikov ja E. I. Terukova .. - SPb.: ETU kirjastus "Leti", 2010. - 288 lk. -ISBN 978-5-7629-1096-5.
Lidin R.A., Molochko V.A., Andreeva L.L. Anorgaaniliste ainete reaktsioonid: käsiraamat / Toim. R. A. Lidina. - 2. väljaanne, Rev. ja lisage. - M.: Bustard, 2007.- S. 16.- 637 lk. -ISBN 978-5-358-01303-2.
Entsüklopeedia: ehted, ehted, ehtekivid. Väärismetallid. Kallis alumiinium.
"Hõbe" savist.
MINERAALKAUPADE KOKKUVÕTE 2009.
C34 Tehnika tase maailm ja kodumaine toodang ja alumiiniumi tarbimine
Maailm kasvatab alumiiniumivarusid.
Alumiiniumi esmane tootmine maailmas ja Venemaal.
Alumiiniumi ajalooline hinnagraafik. Välja otsitud 8. juunil 2015.
Kitco - põhimetallid - Tööstusmetallid - vask, alumiinium, nikkel, tsink, plii - graafikud, hinnad, graafikud, hinnapakkumised, Cu, Ni, Zn, Al, Pb.
Legeerivate elementide mõju alumiiniumsulamite omadustele.
Baikov D.I. ja teised. Keevitatavad alumiiniumisulamid. - L.: Sudpromgiz, 1959.- 236 lk.
Alumiiniumi faktid.
Rünnakupüss Heckler-Koch HK416 (Saksamaa) | Majandusuudised.
Tara Perfection D.O.O. - Ohutus, millest võite sõltuda.
Sarner S. Raketikütuste keemia = Propellant Chemistry / Per. inglise keelest E. P. Golubkova, V. K. Starkov, V. N. Shemanina; toim. V. A. Iljinski. - M.: Mir, 1969 .– lk. 111–488 lk.
Zhuk A.Z., Kleimenov B.V., Fortov V.E., Sheindlin A.E. Alumiiniumkütusel töötav elektrisõiduk. - M: Nauka, 2012.- 171 lk. -ISBN 978-5-02-037984-8.
Alumiiniumist kurgid
Shcherbatykh I., Puusepp D. O.(Mai 2007). Metallide roll Alzheimeri tõve etioloogias // J. Alzheimeri tõrje. 11 (2): 191-205.
Rondeau V., Commenges D., Jacqmin-Gadda H., Dartigues J. F.(Juuli 2000). Alumiiniumi kontsentratsiooni seos joogivees ja Alzheimeri tõbi: 8-aastane järelkontroll // Am. J. Epidemiol. 152 (1): 59-66.
Rondeau V.(2002). Alumiiniumi ja ränidioksiidi epidemioloogiliste uuringute ülevaade seoses Alzheimeri tõve ja sellega seotud häiretega // Rev. Environ. Tervis 17 (2): 107-121.
Martyn C. N., Coggon D. N., Inskip H., Lacey R. F., Young W. F.(Mai 1997). Alumiiniumi kontsentratsioon joogivees ja Alzheimeri tõve oht // Epidemiology 8 (3): 281-286.
Graves A. B., Rosner D., Echeverria D., Mortimer J. A., Larson E. B.(September 1998). Tööalane kokkupuude lahustite ja alumiiniumiga ning hinnanguline Alzheimeri tõve risk // Occup. Environ. Med. 55 (9): 627-633.
Antiperspirandid / deodorandid ja rinnavähk.
alumiiniumkloriidi heksahüdraat.

Lingid

Alumiinium // entsüklopeediline sõnaraamat Brockhaus ja Efron: 86 köites (82 köidet ja 4 lisa). - SPb., 1890-1907.
Alumiinium Webelementsil
Alumiinium keemiliste elementide populaarses raamatukogus
Alumiiniumi ladestused
Alumiiniumi ajalugu, tootmine ja kasutamine
Aleksejev A.I., Valov M. Yu., Yuzvyak Z. Veesüsteemide kvaliteedi kriteeriumid: Õpik. -SPb: KHIMIZDAT, 2002. ISBN 5-93808-043-6
GN 2.1.5.1315-03 Keemiliste ainete suurim lubatud kontsentratsioon (MPC) majapidamis-, joogivee- ja kultuuri- ning majapidamises kasutatava veekogu vees.
GOST R 55375-2012. Esmane alumiinium ja sellel põhinevad sulamid. Templid
Dokumentaalfilm "Alumiinium"

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Alumiinium on üks populaarsemaid ja nõutumaid metalle. Mis tahes tööstuses ei lisata seda teatud esemete koostisele. Alustades mõõteriistadest ja lõpetades lennundusega. Selle kerge, paindliku ja korrosioonikindla metalli omadused on jõudnud paljude tööstusharude maitsele.

Alumiiniumi (üsna aktiivset metalli) puhtal kujul looduses praktiliselt ei leidu ja seda kaevandatakse alumiiniumoksiidist, keemiline valem mis on Al203. Kuid otsene viis alumiiniumoksiidi saamiseks on omakorda alumiiniumimaak.

Küllastuse erinevused

Põhimõtteliselt on mainimist väärt ainult kolm maaki, millega peate alumiiniumi kaevandamisel töötama. Jah, see keemiline element on väga -väga levinud ja seda võib leida ka teistest ühenditest (neid on umbes kaks ja poolsada). Kõige kasumlikum on aga väga suure kontsentratsiooni tõttu kaevandatud boksiidist, aluniidist ja nefeliinist.

Nefeliin on leeliseline moodustis, mis tekib magma kõrge temperatuuri mõjul. Selle maagi üks ühik annab peamise toorainena kuni 25% alumiiniumoksiidi. Seda alumiiniumimaaki peetakse aga kaevurite jaoks kõige vaesemaks. Kõik ühendid, mis sisaldavad alumiiniumoksiidi isegi väiksemates kogustes kui nefelliinid, on tahtlikult kahjumlikud.

Aluniidid tekkisid nii vulkaanilise kui ka hüdrotermilise tegevuse käigus. Need sisaldavad kuni 40% sellist vajalikku alumiiniumoksiidi, olles meie maakide kolmainsuses "kuldne keskmine".

Ja esikohal, rekordilise alumiiniumoksiidi sisaldusega viiskümmend protsenti või rohkem, on boksiit! Neid peetakse õigustatult alumiiniumoksiidi peamiseks allikaks. Kuid päritolu osas ei saa teadlased ikkagi jõuda ainsa õige otsuseni.

Kas nad rändasid oma algsest päritolukohast ja ladestati pärast iidsete kivimite ilmastikutingimusi või osutusid mõne lubjakivi lahustumisel setteks või muutusid need üldiselt raua-, alumiiniumi- ja titaani soolade lagunemise tagajärjeks. . Üldiselt on päritolu siiani teadmata. Kuid tõsiasi, et boksiit on kõige kasumlikum, on kindel.

Alumiiniumi ekstraheerimise meetodid

Vajalikke maake kaevandatakse kahel viisil.

Avatud kaevandamise osas ihaldatud Al 2 O 3 alumiiniumimaardlates on kolm peamist maaki jagatud kahte rühma.

Boksiit ja nefeliin, kui suurema tihedusega struktuurid, freesitakse pinnakaevuri abil. Muidugi sõltub kõik masina margist ja mudelist, kuid keskmiselt on see võimeline tulistama kuni 60 sentimeetrit kivi korraga. Pärast ühe kihi täielikku läbimist valmistatakse nn riiul. See meetod aitab kaasa kombainioperaatori ohutule viibimisele. Kokkuvarisemise korral on nii veermik kui ka juhikabiin ohutud.

Teise rühma kuuluvad aluniidid, mida oma lõtvuse tõttu kaevandavad kaevandusekskavaatorid, millele järgneb mahalaadimine kalluritele.

Radikaalselt erinev viis on löök läbi võlli. Siin on kaevandamise põhimõte sama, mis söetööstuses. Muide, Venemaa sügavaim alumiiniumikaevandus asub Uuralites. Kaevanduse sügavus on 1550 m!

Saadud maagi töötlemine

Lisaks saadetakse saadud mineraalid olenemata valitud ekstraheerimismeetodist töötlemiseks töökodadesse, kus spetsiaalsed purustusseadmed purustavad mineraalid umbes 110 millimeetri suurusteks fraktsioonideks.

Järgmine samm on täiendavate kemikaalide hankimine. lisandid ja transportimine järgmisesse etappi, milleks on kivide paagutamine ahjudes.

Pärast lagunemise läbimist ja alumiiniumimassi vastuvõtmist selle väljapääsu juures saadame paberimassi vedelikust eraldamiseks ja dehüdratsiooniks.

Viimases etapis puhastatakse tulemus leelistest ja saadetakse tagasi ahju. Seekord - kaltsineerimiseks. Kõigi toimingute lõpp on sama kuiv alumiiniumoksiid, mida on vaja alumiiniumi saamiseks hüdrolüüsi teel.

Kuigi miinide löömist peetakse keerulisemaks meetodiks, on see vähem kahjulik. keskkonda, kuidas avatud teed... Kes on keskkonnahoidja, siis teate, mida valida.

Alumiiniumi kaevandamine maailmas

Siinkohal võime öelda, et alumiiniumiga suhtlemise näitajad kogu maailmas on jagatud kahte loendisse. Esimene nimekiri sisaldab riike, kus on suurimad alumiiniumivarud, kuid võib -olla pole kõigil neil rikkustel aega töödelda. Ja teine nimekiri sisaldab maailma liidreid alumiiniumimaagi otsese kaevandamise alal.

Seega loodusliku (kuigi mitte kõikjal, siiani realiseeritud) rikkuse osas on olukord järgmine:

Guinea
Brasiilia
Jamaica
Austraalia
India

Võib öelda, et nendes riikides on ülekaalukas enamus Al 2 O 3 maailmas. Neid on kokku 73 protsenti. Ülejäänud reservid ei ole sellistes heldetes kogustes üle maailma laiali. Guinea, mis asub Aafrikas, on ülemaailmselt suurim alumiiniumimaagimaardla maailmas. Ta "haaras" 28%, mis on isegi rohkem kui veerand selle mineraali kogu maardlast maailmas.

Ja nii on lood alumiiniumimaagi kaevandamise protsessidega:

Esikohal on Hiina ja toodab 86,5 miljonit tonni;
Austraalia on oma 81,7 miljoniga võõraste loomade riik. tonni teisel kohal;
Brasiilia - 30,7 miljonit tonni;
Guinea, olles reservide liider, on toodangu poolest alles neljandal kohal - 19,7 miljonit tonni;
India - 14,9 miljonit tonni.

Samuti saate sellesse nimekirja lisada Jamaika, mis on võimeline tootma 9,7 miljonit tonni, ja Venemaa, mille indeks on 6,6 miljonit tonni.

Alumiinium Venemaal

Mis puutub alumiiniumitootmisse Venemaal, siis ainult Leningradi oblast ja muidugi Uuralid kui tõeline mineraalide ladu võivad kiidelda teatud näitajatega. Peamine kaevandamismeetod on minu. Nad kaevandavad neli viiendikku kogu riigi maagist. Kokku on föderatsiooni territooriumil üle nelja tosina nefeliini ja boksiidi leiukohta, mille ressursist piisab kindlasti isegi meie lapselapselapselastele.

Venemaa tegeleb aga ka alumiiniumoksiidi sisseveoga teistest riikidest. Seda seetõttu, et kohalikud ained (näiteks Krasnaja Šapotška maardla Sverdlovski oblastis) sisaldavad vaid poolt alumiiniumoksiidi. Hiina või Itaalia tõud on küllastunud Al 2 O 3 kuuskümmend protsenti või rohkem.

Vaadates tagasi Venemaal alumiiniumi kaevandamisega seotud raskustele, on mõttekas mõelda sekundaarse alumiiniumi tootmisele, nagu ka Ühendkuningriik, Saksamaa, USA, Prantsusmaa ja Jaapan.

Alumiiniumi pealekandmine

Nagu me artikli alguses mainisime, on alumiiniumi ja selle ühendite rakendusala äärmiselt lai. Isegi kivimist ekstraheerimise etappidel on see äärmiselt kasulik. Maagis endas leidub näiteks ka väheses koguses muid metalle, nagu vanaadium, titaan ja kroom, mis on kasulikud terase legeerimiseks. Alumiiniumoksiidi staadiumis on sellest ka kasu, sest alumiiniumoksiidi kasutatakse mustmetallurgias vooluna.

Metalli ennast kasutatakse soojusseadmete, krüotehnoloogia tootmisel, osaleb metallurgia mitmete sulamite loomisel, esineb klaasitööstuses, raketitehnoloogias, lennunduses ja isegi toiduainetööstuses lisandina E173.

Nii et kindlasti on selge ainult üks asi. Veel paljude aastate jooksul ei kao inimkonna vajadus alumiiniumi ja selle ühendite järele. Mis räägib seega eranditult selle toodangu mahu kasvust.

Alumiiniumi tööstusväärtus

Alumiiniumimaak on looduslik tooraine, millest seda saadakse. Seda kaevandatakse peamiselt boksiidist, mis sisaldab alumiiniumi oksiide (alumiiniumoksiidi) kõige rohkem - 28–80%. Alumiiniumi tootmisel kasutatakse toorainena ka teisi kivimeid - aluniiti, nefeliini ja nefeliini -apatiiti, kuid need on madalama kvaliteediga ja sisaldavad oluliselt vähem alumiiniumoksiidi.

Et mõista alumiiniumi tähtsust inimkonnale, piisab, kui vaadata lähemalt majapidamistarbeid, mida me igapäevaselt kasutame. Paljud majapidamistarbed on valmistatud alumiiniumist: need on elektriseadmete osad (külmik, pesumasin jne), nõud, spordivarustus, suveniirid, sisustuselemendid. Alumiiniumi kasutatakse sageli erinevat tüüpi konteinerite ja pakendite tootmiseks. Näiteks purgid või ühekordselt kasutatavad fooliummahutid.

Alumiiniumimaakide tüübid

Alumiiniumi leidub üle 250 mineraali. Nendest on tööstusele kõige väärtuslikumad boksiit, nefeliin ja aluniit. Peatume neil üksikasjalikumalt.

Boksiidimaak

Alumiiniumimaagi füüsikalised omadused:

läbipaistmatu punase ja halli mineraal erinevates toonides;
kõige vastupidavamate proovide kõvadus on mineraloogilisel skaalal 6;
boksiidi tihedus on sõltuvalt keemilisest koostisest vahemikus 2900 kuni 3500 kg / m³.

Boksiitmaagi hoiused on koondunud Maa ekvatoriaal- ja troopilistesse tsoonidesse. Vanemad maardlad asuvad Venemaa territooriumil.

Kuidas tekib boksiidist alumiiniumimaak

Boksiidid on moodustatud alumiiniumoksiidi, boehmiidi ja diasporaa monohüdraadist, trihüdraathüdraadist - hüdrargilliidist ja kaasnevatest mineraalidest hüdroksiidist ja raudoksiidist.

Sõltuvalt loodust moodustavate elementide koostisest eristatakse kolme boksiidimaakide rühma:

Monohüdraatboksiit - sisaldab alumiiniumoksiidi monohüdraadi kujul.
Trihüdraat - need mineraalid koosnevad trihüdraadi kujul alumiiniumoksiidist.
Segatud - sellesse rühma kuuluvad koos eelmised alumiiniumimaagid.

Aluniidi maak

Kivi on poorne. See koosneb peamiselt kaoliniidist ja hüdromikarbist. Maak, mille aluniidisisaldus on üle 50%, pakub tööstuslikku huvi.

Nefeliin

See on magmaatilise päritoluga alumiiniumimaak. See on täiskristalne leeliseline kivim. Sõltuvalt töötlemise koostisest ja tehnoloogilistest omadustest eristatakse mitut nefeliinimaagi klassi:

esimene klass - 60-90% nefeliin; see sisaldab üle 25% alumiiniumoksiidi; töötlemine toimub paagutamismeetodil;
teine klass - 40-60% nefeliini, alumiiniumoksiidi kogus on veidi väiksem - 22-25%; töötlemise ajal on vaja rikastamist;
kolmas klass on nefeliinimineraalid, mis ei kujuta endast mingit tööstusväärtust.

Alumiiniumimaakide kaevandamine maailmas

Esimest korda kaevandati alumiiniumimaaki 19. sajandi esimesel poolel Prantsusmaa kaguosas, Boxi linna lähedal. Sellest tuleneb boksiidi nimi. Algul arenes see aeglases tempos. Aga kui inimkond hindas, milline alumiiniumimaak on tootmiseks kasulik, on alumiiniumi ulatus oluliselt laienenud. Paljud riigid on asunud oma territooriumil hoiuseid otsima. Seega hakkas alumiiniumimaakide tootmine maailmas järk -järgult suurenema. Seda fakti kinnitavad numbrid. Niisiis, kui 1913. aastal oli ülemaailmselt kaevandatud maagi maht 540 tuhat tonni, siis 2014. aastal - üle 180 miljoni tonni.

Ka alumiiniumimaaki kaevandavate riikide arv on järk -järgult suurenenud. Praegu on neid umbes 30. Kuid viimase 100 aasta jooksul on juhtivad riigid ja piirkonnad pidevalt muutunud. Niisiis, 20. sajandi alguses olid Põhja -Ameerika ja Lääne -Euroopa alumiiniumimaagi kaevandamisel ja selle tootmisel maailma liidrid. Need kaks piirkonda andsid umbes 98% kogu maailma toodangust. Mõni aastakümne hiljem kerkisid alumiiniumitööstuse kvantitatiivsete näitajate poolest liidriteks Ladina -Ameerika ja Nõukogude Liit. Ja juba 1950.-1960. Aastatel tõusis Ladina-Ameerika tootmise osas liidriks. Ja 1980.-1990. toimus kiire läbimurre alumiiniumis ja Aafrikas. Praeguse ülemaailmse trendi kohaselt on alumiiniumi kaevandamisel peamised riigid Austraalia, Brasiilia, Hiina, Guinea, Jamaica, India, Venemaa, Suriname, Venezuela ja Kreeka.

Maagimaardlad Venemaal

Kokku asub Venemaa territooriumil 50 maagi maardlat. See arv hõlmab nii kohti, kus maavara kaevandatakse, kui ka veel välja kujunenud leiukohti.

Kaasaegses tööstuses on alumiiniumimaak võitnud suurima populaarsuse. Alumiinium on tänapäeval kõige levinum metall maa peal. Lisaks hoiab see edetabelis Maa soolestikus olevate hoiuste arvu poolest kolmandat kohta. Lisaks on alumiinium kõige kergem metall. Alumiiniumimaak on kivim, mis on materjal, millest metalli saadakse. Alumiiniumil on teatud keemilised ja füüsikalised omadused, mis võimaldavad selle rakendust kohandada täiesti erinevate inimtegevuse valdkondadega. Seega on alumiinium leidnud laialdast rakendust sellistes tööstusharudes nagu masinaehitus, autotööstus, ehitus, erinevate mahutite ja pakendite tootmine, elektrotehnika ja muud tarbekaubad. Peaaegu iga kodumasin, mida inimene iga päev kasutab, sisaldab ühel või teisel viisil alumiiniumi.

Boksiidid on punased või hallid läbipaistmatud kivimid. Tugevamaid boksiidiproove hinnatakse mineraloogilisel skaalal 6 punktiga. Neid on erineva tihedusega 2900 kuni 3500 kg / m3, mis sõltub otseselt keemilisest koostisest.

Boksiidimaake eristab nende keeruline keemiline koostis, mis sisaldab alumiiniumhüdroksiide, raua- ja ränioksiide, samuti 40–60% alumiiniumoksiidi, mis on alumiiniumi tootmise peamine tooraine. Tasub öelda, et ekvatoriaal- ja troopilised maavööd on peamine piirkond, mis on kuulus boksiitmaagi ladestuste poolest.

Boksiidi moodustamiseks on vaja osaleda mitut komponenti, sealhulgas monohüdraat -alumiiniumoksiidhüdraati, boehmiiti, diasporaad, samuti mitmesuguseid raudhüdroksiidi mineraale koos raudoksiidiga. Happeliste, leeliseliste ja mõnel juhul aluseliste kivimite ilmastikutingimused ning alumiiniumoksiidi aeglane settimine veehoidlate põhjale põhjustavad boksiidimaaki.

Kahest tonnist alumiiniumoksiidist saadakse pool alumiiniumist - 1 tonn. Ja kahe tonni alumiiniumoksiidi puhul on vaja kaevandada umbes 4,5 tonni boksiiti. Alumiiniumi saab nefeliinist ja aluniidist.

Esimene, sõltuvalt nende klassist, võib sisaldada 22% kuni 25% alumiiniumoksiidi. Kuigi aluniidid on boksiidist veidi madalamad ja 40% koosneb alumiiniumoksiidist.

Venemaa alumiiniumimaagid

Osariigis on umbes 50 maardlat, millest kõige rohkem asub osariigi Euroopa osas. Radynkskoe on aga Venemaa vanim alumiiniumimaagimaardla. Selle asukoht on Leningradi oblast. See koosneb boksiidist, mis on olnud iidsetest aegadest peamine ja asendamatu materjal, millest alumiiniumi hiljem toodetakse.

Tabel 1. Suurimad boksiidimaardlad Venemaal

Nimi	Sisu %		Koguvaru protsent	Tööstuse areng
	AL 2 O 3	Si02
"Punamütsike", Severouralsk	53.7	3.7	3.1	Arendamisel
Kalinsko Severouralsk	56.0	2.6	3.6	Arendamisel
Tšeremuzovskoe, Sverdloski piirkond	54.2	4.0	11.0	Arendamisel
Novo - Kalinskoe, Severouralsk	55.0	3.1	7.0	Arendamisel
Iksinskoe, kunst. Navolok	53.5	17.4	11.4	Arendamisel
Ma jooksen-Vorykvinskoe ,. Komi Vabariik	49.2	0.1	11.3	Valmistamisel
Vislovskoe Belgorod	49.1	7.9	12.1	Varus

Alumiiniumi tootmine Venemaal

Venemaa on kuulus oma erinevate tehaste poolest, tänu millele toodab riik alumiiniumi. Neist kõige ambitsioonikamaks peetakse mitte ainult Venemaa riigi piires, vaid kogu maailmas OK Rusalit. Tal õnnestus 2015. aastal toota umbes 3,603 miljonit tonni alumiiniumi ja 2012. aastal jõudis ettevõte 4,173 miljoni tonnini metalli.

Alumiiniumi tööstusväärtus

Alumiiniumimaakide tüübid

Boksiidimaak

Kuidas tekib boksiidist alumiiniumimaak

Aluniidi maak

Nefeliin

Alumiiniumimaakide kaevandamine maailmas

Maagimaardlad Venemaal

Maagi mineraali omadused

Galerii: boksiidikivi (25 fotot)

Boksiit (video)

Tooraine hoiused ja kaevandamine

Boksiidi töötlemisliin (video)

Maavarade kasutamine

Alumiiniumi kaevandamine

Venemaa alumiiniumimaagid

Alumiiniumi tootmine Venemaal

Ajalugu

Vastuvõtmine

Füüsikalised omadused

Looduses olemine

Levimus

Looduslikud alumiiniumühendid

Alumiiniumi isotoobid

Keemilised omadused

Tootmine ja turg

Rakendus

Redutseerijana

Alumiiniumil põhinevad sulamid

Alumiinium teiste sulamite lisandina

Ehted

Söögiriistad

Klaasitootmine

Toidutööstus

Sõjatööstus

Alumiinium ja selle ühendid raketis

Alumiiniumi energia

Alumiinium maailmakultuuris

Toksilisus

Vaata ka

Märkused (redigeeri)

Lingid

Küllastuse erinevused

Alumiiniumi ekstraheerimise meetodid

Saadud maagi töötlemine

Alumiiniumi kaevandamine maailmas

Alumiinium Venemaal

Alumiiniumi pealekandmine

Alumiiniumi tööstusväärtus

Alumiiniumimaakide tüübid

Boksiidimaak

Kuidas tekib boksiidist alumiiniumimaak

Aluniidi maak

Nefeliin

Alumiiniumimaakide kaevandamine maailmas

Maagimaardlad Venemaal

Venemaa alumiiniumimaagid

Alumiiniumi tootmine Venemaal

Sarnased artiklid