Полученный алюминий называют промышленным или нелегированным алюминием. Содержание чистого металла в нем составляет не менее 99%. Он потребляется электронной промышленностью и необходим для производства теплообменников, нагревательных приборов и осветительных приборов.
Как и где добывают алюминий
Мы часто используем алюминиевую фольгу в наших домах, готовим из алюминиевой посуды и пьем газированные напитки из алюминиевых банок. Многие люди задумываются о физических и химических свойствах алюминия. Не секрет, что этот легкий серебристый металл пользуется большим спросом в самых разных отраслях промышленности, от пищевой до космической. Однако не многие знают, как добывается алюминий в природе и насколько сложен процесс добычи.
Алюминий считается активным металлом. Благодаря высокой реакционной способности, его атомы могут образовывать соединения с другими веществами. В чистом виде этот «крылатый металл» редко встречается на Земле в естественных условиях. Основным сырьем, используемым в производстве чистого алюминия, является глинозем. Это сырье представляет собой промышленный оксид алюминия Al203, белый кристаллический порошок. Сырьем является алюминиевая руда. Он содержится в земной коре в количестве около 9%.
Виды и свойства алюминиевой руды
Бокситовые опилки.
В мире существует множество различных типов алюминиевых руд. Три типа наиболее часто используются производителями алюминия во всем мире.
Бокситы имеют самое высокое содержание глинозема (от 40% до 60%) по сравнению с глиноземом и облачными породами, что предъявляет более высокие требования к производству алюминия. Эта алюминиевая руда состоит из гидрата оксида алюминия, оксида железа и оксида кремния. Если порода содержит более 50 % оксида алюминия, она считается высококачественной. Боксит может быть твердым или хрупким, плотным или ломким. Цвет варьируется в зависимости от примесей. Красноватый кирпичный и красновато-коричневый цвета «доказывают» наличие оксида железа. Более светлые цвета (розовый, серовато-белый) указывают на низкое содержание оксида железа. При добыче 4-5 тонн бокситов получается 2 тонны глинозема, а конечный результат — 1 тонна алюминия. Бокситовая руда измельчается в порошок, а силикатные добавки отделяются паром для получения конечного сырья, которое затем растворяется.
За 130-летнюю историю открытия алюминия ученые так и не смогли понять происхождение алюминиевой руды и, в частности, бокситов. Будь то остатки от растворения некоторых известняков, отложения от разложения алюминия, железа и титана или бокситы, образовавшиеся в результате эрозии, переноса и осаждения древних пород.
В отличие от бокситов, на которых базируется вся мировая алюминиевая промышленность, алюмит и дымчатый камень не так популярны среди производителей «крылатого металла».
Альцит образуется под воздействием гидротермальной и вулканической деятельности и поэтому имеет пористую структуру. Они содержат до 40% соединений оксида алюминия и различные добавки.
Касумисеки — это щелочное образование, возникшее в результате высокой температуры магмы. Он признан самым бедным по содержанию глинозема и поэтому не вызывает большого интереса у шахтеров. Только 25% глинозема получается из монокристаллических образцов, поэтому его извлечение не выгодно.
Способы добычи алюминия
Алюминий — относительно новый металл. Методы производства были разработаны в 1886 году, но промышленное производство началось только в начале 20-го века. С годами технология добычи алюминия совершенствовалась. Современная разведка быстро выявляет месторождения алюминиевых руд, понимая происхождение и условия формирования, влияющие на структуру и синтез минералов. Если месторождение признано рентабельным, определяется способ добычи алюминиевой руды.
В случае неглубоких месторождений алюминиевой руды добыча ведется открытым способом. Выбор метода зависит от типа и структуры минерала.
- Кристаллические породы (бокситы и нефелины)– срезают фрезерным методом с помощью карьерного комбайна. В зависимости от модели машины, за один раз можно снять пласт толщиной 60 см. Для безопасности оператора комбайна, толща породы разрабатывается постепенно, образуя полки после полного прохода одного слоя.
- Рыхлые породы (алуниты) – срезают карьерными экскаваторами, сразу же грузят в самосвалы для дальнейшей транспортировки.
Добыча алюминия в России ведется в основном закрытым способом. На долю этого метода приходится 80% от общего веса алюминиевой руды в нашей стране.
Металлический алюминий — мечта для многих отраслей промышленности. Он может противостоять эрозии, является проводником электричества и почти в три раза тверже железа. Он не магнитен и легко образует сплавы с другими металлами.
Руда добывается двумя способами.
Что касается поверхностной добычи на алюминиевых месторождениях, то она является желанной2o3и три основные руды делятся на две группы.
Боксит и нефелин разрезаются методом измельчения с использованием карьеров как более плотной структуры. В среднем за один раз можно удалить до 60 см породы, хотя это, конечно, зависит от производителя и модели машины. После полного прохождения одного слоя создается полка SO -CALLED. Этот метод способствует повышению безопасности оператора, находящегося в кресле оператора береговой машины. В случае обрушения и рама, и кабина с оператором остаются в безопасности.
Вторая группа включает алунит, который добывается поверхностными шахтерами и отбраковывается грузовиками из-за их правонарушений.
Радикально иной подход — открыть шахту. Здесь действуют те же принципы добычи, что и при добыче угля. Кстати, самая глубокая алюминиевая шахта в России — это шахта на Урале. Глубина шахты составляет 1550 метров!
Обработка полученной руды
Кроме того, независимо от выбранного метода добычи, минералы отправляются в лабораторию для обработки. Там специальные дробилки разбивают минералы на фракции менее 110 мм.
Следующим шагом является получение дополнительных химических добавок и перевод их на следующий этап. Это пожаротушение печной породы.
После прохождения через разложение и доведения глиняной пасты до выхода, жидкость отделяется и высушивается.
На последнем этапе полученную щелочь очищают и отправляют обратно в печь. На этот раз он попадает в печь. На последнем этапе получают сухой глинозем, который необходим для производства алюминия путем гидролиза.
Проходка в скважине считается более тяжелым методом, но менее вредным для окружающей среды, чем метод открытой резки. Если вы выступаете за сохранение окружающей среды, вы знаете, что выбрать.
Добыча алюминия в мире
На данный момент всемирный индекс взаимодействия алюминия можно разделить на две директории. Первый список — это страны с самыми большими запасами природного алюминия, но они могут оказаться не в состоянии справиться со всем этим богатством. Второй список — это как раз мировые лидеры по непосредственной добыче алюминиевой руды.
Таким образом, с точки зрения физиков (чего еще не было сделано), ситуация выглядит следующим образом.
Можно сказать, что в этих странах сосредоточено большинство ал2o3Во всем мире. Составляет 73% от общего числа. Остальные акции разбросаны по всему миру. В Гвинее, расположенной в Африке, находится крупнейший в мире алюминиевый рудник. Она завоевала 28% — более четверти мирового месторождения.
Вот как происходит процесс добычи алюминиевой руды.
- Китай – на первом месте и добывает 86,5 млн. тонн;
- Австралия – страна диковинных животных со своими 81,7млн. тонн на втором месте;
- Бразилия – 30,7 млн. тонн;
- Гвинея, будучи лидером по запасам, в плане добычи лишь на четвертом месте – 19,7 млн. тонн;
- Индия – 14,9 млн. тонн.
В этот список также можно добавить Ямайку, которая может производить 9,7 млн тонн, и Россию с 6,6 млн тонн.
Горно-обогатительные комбинаты, осуществляющие основную переработку сырья, обычно строятся рядом с рудником. Транспорт используется для перевозки руды на обогатительную фабрику. Если обогатительная установка находится далеко от природных месторождений, сырье транспортируется грузовиками.
Виды алюминиевого лома: где содержится алюминий?
Алюминий — один из самых популярных материалов, обладающий уникальными техническими характеристиками и широким спектром промышленного применения. Металл устойчив к коррозии и высоким температурам. Его мягкость позволяет изготавливать изделия различных форм и конфигураций и создавать соединительные элементы. Его высокий коэффициент пластичности упрощает обработку и помогает ускорить некоторые производственные процессы, связанные с высокими температурами. Замена алюминия происходит за счет использования надежного вторичного сырья в металлоломе, готовых устройствах, транспортных аксессуарах и электронике.
Где содержится сам алюминий? Можно ли получить материал в домашних условиях?
В природе алюминий встречается в особом минеральном соединении, в котором сочетаются две фракции серной кислоты. Это действие приводит к окислению легко обрезанного минерала. Образование алюминия происходит естественным образом — алюминий содержится в тканях животных/растений как природный микроэлемент.
Каменистая оболочка Земли также образована глинами и силикатами. Бокситы становятся все более распространенным способом добычи природных веществ. Их месторождения находятся в тропических и субтропических условиях. В России для этих целей широко используются непериновые руды. Например, его находят в шахтах Кемеровской области.
Основные источники переработанного алюминия:.
- кухонная посуда;
- столовые приборы, произведенные методом литья или штамповки металла;
- разные виды строительных материалов, обладающие показателями легкости и стойкости к внешним действиям;
- В опорных панелях, на стройках;
- В ломе бытовой техники;
- В отдельных частях транспортных средств и периферического оборудования: шасси, литые диски, детали двигателя.
Область применения переработанного алюминия включает следующие аспекты
- банки, тара разных конфигураций, пищевая упаковочная продукция;
- строительная сфера;
- автомобилестроение;
- металлическая мебель и ее производные;
- детали для разных устройств и механизмов.
Алюминий активно перерабатывается для производства новых изделий и элементов. В пищевой промышленности используется широко переработанное сырье. Старые коробки, банки и консервные банки могут быть переработаны. Они повторно используются для производства новых продуктов, которые могут быть использованы для размещения продуктов питания.
Переработанный алюминий широко используется в производстве мебели, строительных материалов, авиации и машиностроении. Необычным использованием переработанных материалов является создание сложных алюминиевых панелей для последующего инвестирования в строительство и аксессуаров для них. Мебельные и напольные алюминиевые Т-профили также могут быть изготовлены из переработанных после потребления материалов. Переработанный алюминий также используется для снижения содержания стали в кислороде при отоплении и производстве компонентов для пластиковых окон.
Большинство алюминиевых изделий также может быть изготовлено из вторичного сырья, поскольку в некоторых отраслях промышленности оно имеет еще большую ценность. Конечные свойства напрямую зависят от типа предлагаемых фрагментов, общего количества примесей и других факторов. Высокие цены на вторичный алюминий позволяют потребителям активно использовать эту услугу в своих целях.
Недорогие методы были введены в начале 20-го века. В 1911 году в Дюрене, Франция, была произведена первая партия металла. Он был назван в честь этого города. Затем алюминий вошел в категорию ювелирных изделий.
Технология разработки алюминиевых залежей
Бокситы, имеющие самую высокую концентрацию глинозема, играют самую важную роль в производстве алюминия. Боксит сам по себе является сложной горной породой, и его добыча основана на различных первичных методах.
- открытый — считается основным и наиболее популярным методом, который используется, если алюминиевая руда залегает неглубоко (чаще всего это именно бокситы);
- подземный (иначе — шахтный) способ. Этот метод извлечения алюминиевой руды схож по принципу с добычей каменного угля в шахтах (отсюда название).
При выборе метода обработки месторождений алюминиевой руды учитываются такие факторы, как тип месторождения и геологические условия месторождения (например, горизонтальные или наклонные).
Процесс резки глинистой земли также во многом зависит от ее типа и структуры. Ниже перечислены два наиболее распространенных метода.
- Срезка фрезерным способом, когда на помощь приходят карьерные комбайны. Благодаря этим машинам (различным также по своим свойствам в зависимости от модели) происходит срез пласта, толщина которого может достигать 600 мм. Алюминиевые породы обрабатываются таким образом постепенно. После снятия каждого слоя образуются так называемые «полки».
- Альтернативой фрезерной разработки алюминиевой руды, в особенности рыхлой, является работа карьерных экскаваторов. Этот способ применяется, если необходимо сразу погрузить руду на самосвалы с целью дальнейшей транспортировки.
Способы добычи алюминиевой руды
Алюминий не может быть извлечен непосредственно из руды очень быстро. Поэтому добыча драгоценных металлов осуществляется на разных этапах.
- Добывание глинозема (окись алюминия) из алюминиевых руд с последующей транспортировкой при помощи самосвалов на обогатительные комбинаты.
- Получение алюминия из глинозема — самая сложная и трудоемкая часть процесса:
- минералы измельчают при помощи дробильных аппаратов;
- затем спекают в печах;
- впоследствии происходит выщелачивание при помощи крепких щелочей — период обработки сырья. Стоит отметить, что добывание глинозема может осуществляться различными способами: кислотным, электролитическим и щелочным. Наиболее популярный метод именно щелочной, его использовали еще в 18 в.;
- декомпозиция, т. е. процесс, в котором полученная алюминатная пульпа попадает на сепарацию, где жидкая составляющая выпаривается;
- рафинирование алюминия, иначе — очищение от лишних щелочей;
- прокаливание в печах — завершающий этап.
Сухой глинозем — это результат сложной задачи. Из этого сырья извлекается чистый алюминий, который подвергается гидролизу.
Для производства одной тонны чистого алюминия необходимо добыть две тонны глинозема. Это количество алюминия содержится примерно в 4-4,5 тоннах бокситов. Количество алунита или нефелина должно быть еще больше. Легко сделать вывод, что добыча и производство алюминия — это сложный, энергозатратный и дорогостоящий процесс.
Применение алюминиевой руды
Сегодня трудно представить себе мир без алюминия. Спектр применения настолько широк, что мы не осознаем, насколько важен этот металл в нашей жизни.
Алюминий широко используется в машиностроении, автомобильной, авиационной, строительной и стекольной промышленности, а также в производстве электроприборов и других мелких потребительских товаров (например, фольги).
Особенно интересен тот факт, что алюминий также присутствует в нашей жизни в качестве пищевой добавки с кодом E173. Как пищевой фактор, он разрешен во многих странах, в том числе и в России. Он чаще всего используется в кондитерской промышленности, поскольку придает изделиям красивый серебристый цвет. Однако он не является безопасной добавкой — врачи рекомендуют есть его умеренно и осторожно.
Алюминиевая руда имеет богатый состав, из алюминия извлекают другие химические вещества. В основном это основные металлы, которые в дальнейшем используются для улучшения качества стали, а также титан, ванадий и хром.
Глинозем класса люкс также полезен в черной металлургии, где он используется в качестве расходного материала.
При плавлении добытой из бокситов руды в электрической печи получается другой материал, называемый электрохондием. Он особенно ценен своей жестокостью (второй алмаз) и востребован как абразив.
В процессе добычи алюминия также образуются отходы, называемые красными шламами. Они содержат элементы скандала. Он особенно востребован во многих отраслях промышленности, как тяжелой (автомобилестроение, ракетостроение), так и легкой (электроприводы, спортивное оборудование).
Это соединения цинка с алюминием (до 6%), магния (2-2,5%) и меди (до 1,5%). В состав этих же сплавов входят титан, кремний, марганец, хром и железо. Эти добавки не превышают 0,5%, но способствуют улучшению свойств сплава.
ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА
По обилию в земной коре он занимает первое место среди трех позиций между металлами и элементами, уступая только кислороду и кремнию. По данным различных исследователей, большая концентрация алюминия в земной коре оценивается между 7,45 и 8,14%. Процесс Холла-Геру, современный метод производства, был независимо разработан американцем Чарльзом Холлом и французом Полем Геру в 1886 году.2o3 Холодная пресс-форма na3альф.6 последующий электролиз с использованием растущих расходных материалов из кокса или тонера. Промышленность не использовала этот метод производства до 20-го века, поскольку он очень энергоэффективен.
