Производство алюминия от сырья до технологии

Необходимое оборудование

Для добычи бокситов, преобразования руд в глинозем и извлечения чистого металла требуется следующее оборудование:

  1. Механизмы раздачи глинозема: предназначены для транспортировки порошкообразного оксида алюминия внутри цеха и дозированной подачи глинозема к электролизным машинам.
  2. Катодная ошиновка: представляет собой гибкие ленты катодных спусков, прикрепленных к стержням катодных шин, выполненных из стальных материалов.
  3. Газоочистительные установки: используются для очистки помещения от газов, образующихся во время производства фторида алюминия сухим способом.
  4. Монтажное оборудование: краны линейного и технического предназначения.
  5. Электролизер: прибор для разделения основных компонентов глинозема при помощи электрического тока во время электролиза.

В зависимости от технологических особенностей производства требуется большое количество барабанных вращающихся печей. Они используются при сухих методах производства

При организации предприятия важно обеспечить оборудование для электролиза глинозема электроэнергией

Источник

Предприятия отрасли

Указать, какой город является центром алюминиевой промышленности довольно трудно. Это связано с тем, что во всех регионах, где развита отрасль, есть множество населённых пунктов с соответствующими заводами, комбинатами и прочими предприятиями.

Крупные заводы

Наиболее значимые предприятия алюминиевой отрасли находится в Сибирском федеральном округе. Они располагаются в крупных и мелких городах различных регионов России.

Главные заводы отрасли:

НАЗ. Новокузнецкое предприятие располагается в Кемеровской области. Оно начало свою работу в далёком 1943 году, когда занималось исключительно изготовление военной техники для авиации. Основными направлениями деятельности завода являются производство алюминиевых сплавов и первичного алюминия. Производственная мощность НАЗ составляет 215 тыс. тонн в год. ИАЗ. Алюминиевый завод в городе Шелехове (Иркутская область) предлагает покупателям широкий ассортимент продукции. К ней относят катанку, алюминиевые сплавы, ленты и первичный алюминий. Предприятие работает с 1962 года. В наше время оно даёт работу 2,4 тыс. человек и производит до 400 тыс. тонн алюминиевой продукции в год. Основными потребителями являются строительные компании и предприятия авиационной отрасли. САЗ. Саяногорский алюминиевый завод базируется в Республике Хакасия. Он построен сравнительно недавно (1985 год), поэтому является главной испытательной площадкой разработок РУСАЛА. На предприятии производят первичный алюминий и различные сплавы в форме слитков или чушек. Производственная мощность завода составляет 542 тыс. тонн металла в год. КАЗ. Этот алюминиевый завод в Красноярске является одним из наиболее крупных в России. Он ежегодно производит около 1 млн тонн продукции, в число которой входит не только первичный алюминий и сплавы, но и металл высокой чистоты. Последний больше не выпускают ни на одном заводе России и стран бывшего СССР. На КАЗ работает 4,2 тыс. человек. Однако регулярное расширение производства постоянно требует дополнительных человеческих ресурсов. БАЗ. Братский алюминиевый завод начал свою работу в 1966 году. В наше время он является крупнейшим предприятием отрасли не только в России, но и в мире. На заводе ежегодно производят более 1 млн тонн первичного алюминия и его сплавов, что также является лучшим показателем на планете. На БАЗ постоянно совершенствуется оборудование и повышается производительность

Кроме этого, руководители завода огромное внимание уделяют реализации различных экологических программ

Средние и мелкие компании

На территории России есть и множество более мелких предприятий, которые производят немалое количество алюминиевой продукции. Такие заводы есть практически во всех регионах страны.

Список предприятий:

  1. КАЗ. Кандалакшский алюминиевый завод расположен в Мурманской области. Он был открыт ещё в 1951 году, но до сих пор является единственный отраслевым предприятием в мире, находящимся за Полярным кругом. На КАЗ работает около 1 тыс. человек, труд которых позволяет ежегодно выплавлять до 80 тонн металла. Свою продукцию завод поставляет предприятиям электротехнической отрасли, которые немало в Мурманской и соседних областях.
  2. ВгАЗ. Волгоградский алюминиевый завод начал свою деятельность в 1955 году. Он специализируется на производстве первичного алюминия, а также литейных сплавов, гранул и порошков из этого металла. На предприятии трудится около 3 тыс. чел., производящих 170 тыс. тонн продукции в год.
  3. УрАЗ. Этот сравнительно небольшой завод расположен в городе Каменск-Уральский Свердловской области. Он ежегодно выпускает 700 тыс. тонн продукции, которая поставляется на предприятия авиационной, космической, энергетической и строительной отрасли. Главной специализацией завода является изготовление глинозёма и первичного алюминия. Кроме этого, УрАЗ производит металлические слитки технической чистоты.
  4. СамЗАС. Самарский опытно-экспериментальный завод алюминиевых сплавов был открыт сравнительно недавно (в 1995 году). Это предприятие является узкоспециализированным, так как изготовляет лишь сплавы различных марок и отливки из них. Продукция завода используется в различных отраслях промышленности, поэтому заказов у СамЗАС всегда довольно много.
  5. БоАЗ. Этот алюминиевый завод расположен в посёлке Богучаны (Красноярский край). Он занимается выпуском первичного металла в виде слитков и чушек различной формы. Производственная мощность предприятия составляет 600 тыс. тонн продукции в год, что является лучшим показателем среди заводов, расположенных за чертой города.

Высокие темпы развития и постоянное увеличение потребности в алюминии делают эту отрасль одной из наиболее перспективных.

Изменения в размещении производящих алюминий предприятий.

Данная отрасль начала свое стремительное развитие еще в период проведения первых пятилеток. Тогда основная масса предприятий располагалась именно у источников недорогой электроэнергии, и частично работало на местном сырье. Такое расположение полностью устраивало всю промышленность, значительно снижались расходы на транспортировку готовой продукции.

В период второй мировой войны большая часть производственных мощностей была перенесена на Урал, причиной в первую очередь стали политические факторы, и это понятно, стране был нужен алюминий на военные цели, тем более в регионе уже разрабатывались местные источники сырья. В послевоенные годы происходит обратный отток на европейскую часть России,факторы размещения алюминиевых предприятий не делись никуда, и опять основным вопросом было наличие дешевой энергии.

Уже во второй половине 20 века началось масштабное освоение Сибири, началось строительство грандиозных гидроэлектростанций, что сразу же сказалось и на размещении основных производственных мощностей алюминиевой промышленности. Наиболее крупные алюминиевые комбинаты расположены в Красноярске, Братске.

В размещении подобных предприятий практически ничего не изменилось и сейчас, правда значительно изменилась политика корпораций. Уже сейчас ощутимый дефицит сырья заставляет, как уже говорилось, импортировать его значительную часть. Именно поэтому алюминиевые гиганты обратили свой взор на иностранные рынки сырья, сейчас обычным делом стало не только вкладывать в них средства, но и выкупать их полностью. Кроме этого, на современном этапе, созданы целые вертикально-интегрированные корпорации, в которые входят и сырьевые месторождения, и генерирующие мощности и непосредственно алюминиевые комбинаты.

На основании выше изложенного можно сделать вывод, основным фактором, влияющим на расположение алюминиевых предприятий, на сегодняшний день является именно энергетический. Наличие источника дешевой электроэнергии покрывает все расходы, связанные с транспортировкой сырья и готового продукта.

Отрасли цветной индустрии

Состав цветной металлургии, как сложноорганизованный производственный организм, включает 14 подотраслей.

Рассмотрим подробнее ее строение:

  • Алюминиевая. Нуждается в высококачественном сырье в сравнении с другими ветками промышленности. Основой, обеспечивающей ее деятельность, служат бокситы. Эти сырьевые ресурсы в промышленных объемах распространены на Урале и Северо-Западе страны. На этих территориях и располагаются основные производственные мощности по их добыче и дальнейшей переработке.
  • Медная. Заводы медной, как и алюминиевой, промышленности располагаются в непосредственной близости от месторождений полезных ископаемых. В нашей стране для производства меди добывают и используют сырье, называемое медным колчеданом. Основные залежи его находятся на территориях Урала. Вторым по величине месторождением принято считать Восточную Сибирь с ее медистыми песчаниками.
  • Свинцово-цинковая. Предприятия этой отрасли находятся в непосредственной близости от месторождений полиметаллических руд. К таким территориям относят Кузбасс, Северный Кавказ, Дальневосточное Приморье и Забайкалье.
  • Никель-кобальтовая. Эта подотрасль цветной индустрии занимается добычей и обогащением руд для дальнейшего производства кобальта и никеля, драгоценных металлов, меди, строительных материалов и сопутствующей химической продукции. Территориально предприятия никель-кобальтовой промышленности находятся в Норильском районе, на Урале и низовьях Енисея.
  • Золотодобывающая. Эта отрасль добычи и производства базируется на золотосодержащих рудах и песках. Основное ее назначение — создание драгоценных сплавов и металлов. А также в ведении золотодобывающей промышленности находится переработка драгметаллов.
  • Титано-магниевая. Основное назначение этой подотрасли — добыча полезных ископаемых, их переработка и обогащение для создания титана, магния и прочих производных.
  • Оловянная. Занимается добычей полезных ископаемых, дальнейшим обогащением руд с целью производства олова.
  • Вольфрамо-молибденовая. Эта отрасль базируется на добыче и дальнейшем обогащении вольфрамо-молибденовых руд, их концентратов и производной продукции.
  • Промышленность по добыче и производству редких металлов, материалов с полупроводниковыми свойствами.
  • Сурьмяно-ртутная. Основное назначение этой отрасли — добыча руд (ртутных и сурьмяных) и их дальнейшее обогащение с целью создания ртути, сурьмы и производной продукции.
  • Промышленность по обработке цветных металлов. Основное назначение этой составляющей — создание проката всех типов, труб из цветного металла и сплава.
  • Промышленность по переработке вторичных цветных металлов. Основной вид деятельности этой индустрии заключается в сборе, переработке и изготовлению цветного металла из лома и различных отходов.
  • Электродная. Основной род занятий электродной промышленности состоит в производстве электродной продукции из угля или графита.
  • Промышленность жаропрочных, а также твердых и тугоплавких металлов.

Алюминиевый корпус от American Media Systems

В последнее время технологии производства процессоров, материнских плат, видеокарт претерпели значительные улучшения. Каждый квартал выходят новые продукты, которые превосходят своих предшественников. Новые модели обычно быстрее и лучше предыдущих. Скорее всего, тенденция такого быстрого развития технологий сохранится и дальше.

Обычно тема выбора корпуса для компьютера не часто обсуждается, ведь корпус не самая важная часть ПК

Люди, собираясь приобретать корпус, обращают внимание на вид корпуса, количество слотов для дисководов и мощность блока питания, но есть ещё ряд других особенностей

Обычные корпуса имеют несколько недостатков: большой вес, плохой дизайн. gTower это корпус от American Media Systems, который лишён названных недостатков. Давайте посмотрим, чем хорош этот корпус.

Почему корпус сделан из алюминия?

Алюминий — это лучший материал для производства корпуса, так как он обладает уникальными качествами. Алюминий имеет высокую теплопроводность (кстати, именно поэтому из него делают кулеры), низкую плотность и вследствие этого, меньшую, чем у других металлов, массу. Он мало подвержен коррозии благодаря образованию оксидной пленки, также алюминий мало пачкается и легко моется.

Однако если бы алюминий не имел значительных недостатков, он бы намного шире использовался в компьютерной индустрии. Сварка алюминия, к примеру, более трудоемкая по сравнению со сталью, поэтому алюминиевые корпуса большей частью клепаются.

Алюминий стоит довольно дорого. Алюминий добывается двумя путями: из горной руды и утилизацией отходов. Благодаря низкой температуре плавления алюминия (660?С), процесс утилизации алюминия очень прост, но он не снижает цены на алюминиевые корпуса.

Второй способ производства алюминия — из руды, которая называется бокситом. Для этого необходимо, чтобы боксит был переведён в оксид алюминия, а затем из оксида алюминия путём электролиза можно получить чистый алюминий. Чтобы получить тонну алюминия нужно 4 тонны боксита (из него получается 2 тонны оксида). Главной причиной высокой стоимости такого производства является способ выработки алюминия. Для того чтобы получить оксид алюминия, боксит подвергают обработке высокой температурой и давлением во время процесса Байера. Процесс Байера – это химический процесс получения оксида алюминия из боксита в растворе едкого натра. Из раствора фильтруется гидроксид алюминия, едкий натр утилизируется и при прокаливании гидроксида получается очищенный оксид алюминия – белый зернистый порошок.

В конце концов, из оксида получают алюминий. Для получения 1 кг алюминия необходимо 150 кВт-часов энергии.

Большинство производителей корпусов не используют алюминий для производства, хотя и признают, что он имеет отличные характеристики, и только лишь некоторые производители выбирают алюминий. Причина этому – распространенность железа. Характеристики железа задаются выбором пропорции с углеродом, что позволяет производителям создавать конкурентоспособные корпуса с низкой стоимостью. Итак, алюминиевые корпуса немногочисленны по многим причинам, что в свою очередь мешает выставлять конкурентоспособные цены.

Краткая история корпусов

По сути дела, корпуса не сильно изменились за последнее время. В середине 90х годов в Европе был принят стандарт корпусов CE, заставивший производителей следовать ему. По стандарту, корпуса должны защищать от электромагнитных излучений и шума. В соответствии со стандартом необходимо использовать большое количество металла, поскольку нужно закрыть пластинами корпус со всех сторон. Пластмассовые передние панели ушли из жизни.

В конце концов, на рынок вышел стандарт ATX, полностью заменивший устаревший AT.

Главное изменение в ATX корпусе заключается в форм-факторе материнской платы, она размещается вертикально (при этом процессор обдувается воздухом из блока питания). Гнёзда для клавиатуры, мыши, COM и LPT порты размещаются на материнской плате и доступны на задней панели корпуса.

Ответ

На размещение предприятий алюминиевой промышленности оказывает значительное влияние целый ряд факторов. В общих словах можно сказать, что факторы размещения алюминиевой промышленности и черной металлургии достаточно сходны между собой, но на современном этапе их влияние на эти два вида производства значительно различается.

Основным сырьем, которое применяется в производстве первичного алюминия, являются бокситы, в которых содержится более всего оксида алюминия (глинозема) — 35-60%, кроме этого в промышленном производстве получили применение и нефелины — 25-30%, а также алуниты — 20-22%. Основные запасы наиболее качественных бокситов сосредоточены в 7 регионах:

Африка (Центральная и Западная)Южная Америка (Бразилия)Карибы (Ямайка)Страны Океании и юга АзииКитайСредиземноморский регионРоссия (Урал)

При этом более чем 90% этих запасов находится в первых 4 регионах, в то время как промышленное производство первичного алюминия находится на более высоком уровне именно в других странах. Именно это наглядно доказывает влияние следующего фактора, наиболее других определяющего расположение предприятий по производству алюминия.

Само по себе производство металлического алюминия является очень энергоемким процессом. Так для производства всего 1 тонны металла необходимо около 2 тонн бокситов и более чем полтонны угольных анодов. Но это мелочи по сравнению с количеством электроэнергии, ее необходимо более 18 МВт-Ч, именно это и является главным фактором при выборе места расположения предприятий по производству алюминия. Стоимость перевозки сырья, не идет ни в какое сравнение со стоимостью электроэнергии. Красноречиво об этом свидетельствует тот факт, что 75% вырабатываемой Братской ГЭС электроэнергии идет на нужды Братского алюминиевого завода (концерн РУСАЛ).

Именно поэтому уже сейчас четко прослеживается разделение на регионы, в которых происходит добыча исходного сырья, и где происходит непосредственно плавка. Россия тоже не стала исключением. Уверенно удерживая второе место в мире по производству алюминия, отечественная промышленность испытывает огромную потребность в бокситах, почти треть всего объема сырья импортируется. А больше всего предприятий по производству находятся именно в восточных регионах, где существуют огромные генерирующие мощности, использующие энергию рек. Кроме того, производство требует и наличие больших запасов воды, что тоже сыграло свою роль. Но такое распределение существовало не всегда, проследить это можно также на примере России.

Изменения в размещении производящих алюминий предприятий.

Данная отрасль начала свое стремительное развитие еще в период проведения первых пятилеток. Тогда основная масса предприятий располагалась именно у источников недорогой электроэнергии, и частично работало на местном сырье. Такое расположение полностью устраивало всю промышленность, значительно снижались расходы на транспортировку готовой продукции.

В период второй мировой войны большая часть производственных мощностей была перенесена на Урал, причиной в первую очередь стали политические факторы, и это понятно, стране был нужен алюминий на военные цели, тем более в регионе уже разрабатывались местные источники сырья. В послевоенные годы происходит обратный отток на европейскую часть России,факторы размещения алюминиевых предприятий не делись никуда, и опять основным вопросом было наличие дешевой энергии.

Уже во второй половине 20 века началось масштабное освоение Сибири, началось строительство грандиозных гидроэлектростанций, что сразу же сказалось и на размещении основных производственных мощностей алюминиевой промышленности. Наиболее крупные алюминиевые комбинаты расположены в Красноярске, Братске.

В размещении подобных предприятий практически ничего не изменилось и сейчас, правда значительно изменилась политика корпораций. Уже сейчас ощутимый дефицит сырья заставляет, как уже говорилось, импортировать его значительную часть. Именно поэтому алюминиевые гиганты обратили свой взор на иностранные рынки сырья, сейчас обычным делом стало не только вкладывать в них средства, но и выкупать их полностью. Кроме этого, на современном этапе, созданы целые вертикально-интегрированные корпорации, в которые входят и сырьевые месторождения, и генерирующие мощности инепосредственно алюминиевые комбинаты.

На основании выше изложенного можно сделать вывод, основным фактором, влияющим на расположение алюминиевых предприятий, на сегодняшний день является именно энергетический. Наличие источника дешевой электроэнергии покрывает все расходы, связанные с транспортировкой сырья и готового продукта.

Оборудование для производства

В зависимости от выбранной стадии производства алюминиевого профиля оборудование для производства бывает литейного цикла и прессового. Для литейного цикла самым важным оборудованием считаются специальные газовые печи для плавки алюминиевых сплавов (цена от 15 000$), литейные линии, разливочные столы (от 10 000$), миксер поворотный (12 000$), ковши разливочные, смесители, машины для литья и т.д. Данное оборудование является довольно дорогостоящим и требует серьезных финансовых вложений, в зависимости от страны производителя.

Для работы прессового цеха по производству профиля используются печи для подогрева алюминиевых чушек (заготовок), режущая пила для заготовок, разнообразные линии по подаче и обработке заготовок, пресс-экструдер, печи для отжига готовых изделий.

Это далеко не полный перечень всего оборудование, которое необходимо для организации полного цикла производства. С учетом роста рынка и возрастающими потребностями в использовании профилей в различных сферах жизни, в технологии изготовления задействованы инструменты, подъемные механизмы, лабораторные и измерительные приборы для контроля качества изделий на всех стадиях производства.

Особенности металлургического процесса

Металлургический комбинат – предприятие полного металлургического цикла, включающего все три стадии металлургического процесса: плавка чугуна, производство стали, прокатка.

Металлургические заводы бывают двух типов:

  • завод, выпускающий сталь и прокат;
  • завод, где производится чугун и сталь.

Технологический процесс производства стали и проката являет собой сложную последовательность, этапы которой выглядят следующим образом:

Добыча железной руды, коксующихся углей и известняка;

  • обогащение руды на горно-обогатительных комбинатах;
  • коксование угля;
  • плавка чугуна в доменных печах;
  • производство стали в кислородных конвертерах или мартеновских печах;
  • прокатка стальных слитков на обжимных станах;
  • прокатка блюмов и слябов на сортопрокатных, листопрокатных и трубопрокатных станах.

Производство металлопроката невозможно без присутствия мощных энергетических ресурсов. Этот фактор стимулирует развитие электроэнергетики и других смежных отраслей экономики. Электроэнергетический потенциал России обеспечивает производство стали и металлопроката на десятках заводов и комбинатах.

Доменный процесс нуждается в специфическом углеродсодержащем топливе. Эту потребность обеспечивает коксохимическое производство.

Факторы размещения предприятий черной металлургии определяются ее основой – сырьем.

Для чего производят и где применяется алюминий

Алюминий — это легкий металл. Алюминий является самым распространенным металлом в мире. Благодаря своей легкости, прочности, функциональности и стойкости к коррозии, алюминий стал популярен и используется во многих конструкциях.

Если присмотреться, то практически где бы вы не находились, вы можете найти алюминий. Он используется в домах, в транспорте, в различной технике, в том числе мобильных телефонах и компьютерах, и в других предметах быта — холодильниках, микроволновках, в мебели и так далее.

Однако, использование алюминия еще сотню лет назад было минимальным. А 200 лет назад о металле и вовсе мало что знали. Алюминий занимает около 8 % всей земной коры и является третьим по распространенности элементом после кислорода и кремния. Несмотря на свою распространенность, алюминий не встречается в природе в чистом виде, именно поэтому его долго практически никак не использовали. Алюминий в первые был получен только в 1824 году, и лишь спустя 50 лет начал активно использоваться в промышленности.

Алюминий в три раза легче железа, при этом прочен практически как сталь, и вдобавок пластичен. Он не магнитится и проводит электрический ток. Способен образовывать сплавы практически со всеми другими металлами.

Все эти свойства позволили алюминию стать самым популярным металлом для человека. Этот металл используется во всех современных и высокотехнологичных отраслях промышленности — строительной, автомобильной, энергетической, авиационной, пищевой, космической. Также применяется в современной электронной технике, в кораблестроении и других отраслях.

Технология производства

Процесс изготовления алюминия делится на три этапа: добыча бокситов (алминийсодержащая руда), ее переработка в глинозем (оксид алюминия) и получение чистого алюминия с применением электролиза (распад оксида алюминия на части под действием электрического тока).

Из 5 тонн боксита образуется 2 тонны глинозема, из которого изготавливают 1 тонну алюминия.

Бокситы состоят из оксида алюминия и включают в состав примесь других минералов. Боксит является качественным, если включает в состав больше 500% оксида алюминия.

Зачастую добычу бокситов ведут открытым методом: техника срезает руду с земли и транспортирует для последующей переработки.

Производство глинозема

Есть три метода получения глинозема:

  • кислотный;
  • электролитный;
  • щелочной.

Последний метод самый распространенный. Он неоднократно был доработан и улучшен, с его помощью можно получить до 85% глинозема. Суть метода состоит в том, что щелочные растворы разлагаются с высокой скоростью, когда в них вводят гидроокись алюминия. Оставшийся раствор выпаривают при высокой температуре и снова применяют для изготовления глинозема.

Получение алюминия из глинозема

Процесс изготовления алюминия из глинозема постоянно совершенствуется, тем самым металл производится с небольшими затратами света и меньшим действием на окружающую среду. В современных цехах применяют инертные аноды, поэтому можно отказаться от применения угля.

В итоге применения инноваций при электролизе глинозема в атмосферу не происходит выделения углекислого газа. При электролизе применяют не меньше 2 т глинозема, 0,1 т криолита и немного фторидов.

Рафинирование алюминия

Полученный в процессе электролиза металл в составе имеет небольшое количество газообразных веществ: цинк, водород, углерод, озон, азот, железо, кремний. Эти примеси ухудшают качество металла. Поэтому в процессе изготовления их удаляют при помощи рафинирования. Такая процедура проходит двумя способами:

  • Хлорирование: происходит при температуре 750 градусов. Алюминий продувают хлористым раствором в специальных ковшах в течение 12 минут.
  • Электролитический метод: применяют хлористые и фтористые соли. Металл подвергается обработке и анодному растворению. В итоге из расплавленного вещества удаляются лишние примеси.

После процедуры рафинирования алюминий очищается на 100 %.

Плавку на штейн

Плавку на штейн ведут в отражательных или электрических печах при температуре 1250 – 1300 °С. В плавку поступают обожженные концентраты медных руд, в ходе нагревания которых протекают реакции восстановления оксида меди и высших оксидов железа

6CuO + FeS = 3Cu2O + FeO + SO2

FeS + 3Fe3O4 + 5SiO2 = 5(2FeO·SiO2) + SO2

В результате взаимодействия Cu2O с FeS образуется Cu2S по реакции:

Cu2O + FeS = Cu2S + FeO

Сульфиды меди и железа, сплавляясь между собой, образуют штейн, а расплавленные силикаты железа, растворяя другие оксиды, образуют шлак. Штейн содержит 15 – 55% Cu; 15 – 50% Fe; 20 – 30% S. Шлак состоит в основном из SiO2, FeO, CaO, Al2O3.

Штейн и шлак выпускают по мере их накопления через специальные отверстия.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий