Какова особенность производства алюминия кратко

Обновлено: 28.06.2024

На фоне новостей о госперевороте в Гвинее, втором мировом поставщике сырья для алюминия, стоит освежить информацию о том, как производится данный металл и какие страны играют ключевую роль на этом рынке.

Производственная цепочка алюминия выглядит следующим образом:

Добыча бокситов

В мире существует несколько видов алюминиевых руд, но основным сырьем для производства являются именно бокситы. Эта порода добывается преимущественно открытым способом с применением мощной карьерной техники. Около 90% мировых запасов бокситов приходится на страны тропического пояса, причем 70% — на 5 стран: Гвинею, Австралию, Вьетнам, Бразилию и Ямайку.

Крупнейшими производителями бокситов являются Австралия, Гвинея и Китай: там сосредоточено 67% всей мировой добычи.

Производство глинозема (Alumina)

Добытые бокситы дробят, обрабатывают щелочным раствором и выделяют из них глинозем — оксид алюминия Al2O3. В бокситах, как правило, содержится от 40% до 60% глинозема. Полученный глинозем выступает ключевым сырьем в процессе электролиза алюминия. Из одной тонны глинозема в среднем получают 0,5 тонны чистого алюминия.

Электролиз и выплавка первичного алюминия

Под воздействием электрического тока связь между атомами алюминия и кислорода в глиноземе распадается. Алюминий осаждается на дне специальной электролизной ванны, а кислород соединяется с углеродом, входящим в состав анодных блоков, и образует углекислый газ. При производстве одной тонны алюминия выделяется 280 тыс. кубометров газа.

Одной из революционных технологий в производстве алюминия является использование в электролизе инертного анода. При этом выделяемый из глинозема кислород не соединяется с углеродом и выбросов CO2 практически не образуется. В 2021 г. РУСАЛ начал тестовые поставки алюминия, произведенного с использованием такой технологии.

Крупнейшие компании–производители алюминия в мире

Изготовление конечных изделий

После электролиза остатки примесей из алюминия удаляют методом переплавки. Из готового первичного алюминия отливают слитки, которые впоследствии будут использоваться для изготовления конечных изделий.

Прямоугольные слитки называют слябами. Они применяются для проката в тонкие листы и производства алюминиевой фольги, банок для напитков, автомобильных кузовов и пр.

Цилиндрические слитки алюминия используют для экструзии — выдавливания через отверстие необходимой формы. Так производится большинство алюминиевых изделий.

При производстве изделий в алюминий могут внедряться различные добавки для производства сплавов, обладающих необходимыми качествами. В промышленности используется свыше 100 различных марок алюминиевых сплавов.

Переработка

Алюминий, в отличие от стали и некоторых других металлов, не подвержен коррозии и не теряет своих свойств в процессе использования. Изделия из него могут подвергаться переплавке и вторичной переработке в новые продукты — рециклингу.

В развитых странах доля переработки в производстве конечных изделий довольно высока и, по всем прогнозам, будет расти и дальше. По оценке информационного издания Алюминиевый вестник, в странах Евросоюза доля вторичного сырья в автопроме и строительстве достигает 90–95%, в алюминиевой банке — 74%, а в целом в упаковке — 60%.

В России собирается и перерабатывается более 600 тыс. алюминиевого лома. В литой продукции доля вторсырья составляет 59%, в экструзии — 39%, в прокате — 15%.

БКС Мир инвестиций

Что делать, когда откроются торги на Мосбирже

Что в этой ситуации покупает Баффет?

Западные площадки — минус $100 млрд и проблемы ликвидности

Что делать с акциями ЛУКОЙЛа, когда откроются торги на Мосбирже

Никель на максимумах, палладий и медь догоняют. Что это значит для Норникеля

Опыт Ирана. Валюта и фондовый рынок под санкциями

В чем пересидеть кризис: наличные деньги или акции

С 5 по 8 марта торги на всех рынках Московской биржи не проводятся

Алюминиевая промышленность является одним из крупнейших энергопотребляющих и энергоемких промышленных секторов в мире, поэтому развита в странах имеющих большие энергоресурсы, например, в Китае, России, Канаде. Особенность производства алюминия в необходимости большого количества энергетических, транспортных, трудовых и сырьевых ресурсов.

Алюминий и сталь — два важнейших металла для современного производства. Особенная способность к коррозионной устойчивости делает алюминий предпочитаемым металлом для изготовления во множественных направления: автомобильном, авиационном, консервные банки и упаковка, компоненты космического корабля и строительная промышленность.

Алюминиевый металл изготавливается из двух источников:

Первичный алюминий, выделенный из металла, включает в себя добычу бокситов, рафинирование бокситов и электрохимическое восстановление глинозема в плавильном цехе.
Вторичный алюминий производится из лома. Металл извлекается из переработанного ломового материала, где лом должен иметь содержание алюминия > 20 % от массы. Лом с содержанием 18 кВт/ч электроэнергии для производства 1 кг алюминия из глинозема (оксида алюминия), для нормального и рафинированного качества (99,999%). 4-5 тонн бокситов = 2 тонны глинозема =1 тонна алюминия.

Для примера: для производства 1 кг стали необходимо затратить 9 кВт/ч электроэнергии.

Таким образом, особенность производства алюминия в необходимости большой энергоемкости. Поэтому мировые заводы расположены в районах, имеющих доступ к богатым экономическим энергоресурсам, таким как гидроэлектростанции, природный газ и угольные зоны.

Что такое выплавка алюминия и как производится этот металл?

Бокситы — основная руда, используемая для производства алюминия. Они содержат 30-60 % от массы глинозема, и извлекаются открытым способом добычи, где слой почвы поверх месторождения глинозема, обычно называемый вскрышным, удаляется. Обычные буровые или взрывные работы не проводятся из-за мягкого характера бокситовых месторождений. Более богатые руды используются в качестве добываемых. Руды более низкого качества могут быть полезны путем дробления, промывки и последующей сушки для удаления отходов глины и кремнезема.
Добытый боксит затем транспортируется на заводы.

Производство металлического алюминия состоит из трёх основных этапов:

Добыча бокситов – руда с повышенным содержанием этого металла.
Очистка. Производство глинозема из боксита осуществляется методом Байера, при котором боксит переваривается при высокой температуре и давлении в сильном растворе каустической соды. Полученный гидрат кристаллизуют и прокаливают до оксида в печи или кальцинаторе с псевдоожиженным слоем.
Восстановление путем электролитического рафинирования. Алюминий получают электролизом из расплавленного оксида алюминия Al2O3. Производство из глинозема до первичного алюминиевого металла использует электролитический процесс Холла–Херулта с использованием углеродных электродов и криолитового флюса для получения металла высокой чистоты (>99,99%).

Методы получения

Оксид алюминия был впервые извлечен из боксита, т. е. из руды. Процесс в котором боксит переваривается под давлением с каустической содой (гидроксидом натрия) называется процессом Байера. Оксид растворяется с образованием алюмината натрия, который отфильтровывается. Этот процесс называется прокаливанием, в результате которого образуется оксид.
При выплавке алюминия в печи происходит процесс электролиза: в печь подается смесь глинозема и криолита. В печи в качестве анодов выступают углеродные стержни, которые опускаются в расплавленную смесь. Электричество проходит между ними, и углеродная футеровка печи действует как катод. Электричество расщепляет оксид на металлический алюминий, который собирается в виде расплавленного слоя в печи.

Рекуперация энергии в алюминиевой промышленности

Потенциал рекуперации энергии в энергоемких отраслях промышленности огромен.
Особенность производства алюминия в рекуперации, как процесс, позволяющий сохранить часть энергии. В настоящее время высокие затраты на электроэнергию и энергетическая нестабильность привели к сокращению первичного производства этого белого металла в большинстве регионов нашего мира.

Энергетический менеджмент должен изучить способы снижения энергопотребления и общей стоимости, такие как:

Искать энергетические добавки к поставляемой по сетям электроэнергии, такие как распределенная генерация и возобновляемые источники энергии, в частности гидроэнергия.
Повышение энергоэффективности и снижение затрат.
Контроль и управление качеством углерода, кокса, торфяного и древесного дегтя и другого сырья для первичного производства.
Улучшенные контрольно-измерительные приборы и системы управления для получения оптимальных электромагнитных эффектов и перемешивания металла для требований подачи глинозема.
В будущем алюминиевая промышленность, возможно, потребует замены процессов Байера.

Технологические отходы, особенно те, которые образуются при первичном производстве, могут помочь производителям алюминия минимизировать отходы, устранить потоки отходов и улучшить утилизацию отработанного тепла, особенно из отходящих газов.
Для плавки, затвердевания и рециркуляции, а также для рекуперации энергии альтернативные чистые источники энергии могут помочь промышленности удовлетворить свои энергетические потребности при дальнейшем минимизации ее воздействия на окружающую среду, возможно, используя следующие технологии:

Алюминий в чистом виде в природе не встречается, поэтому был открыт метод получения алюминия при помощи электричества. Этот процесс включает три этапа:
1. Добыча богатой алюминием руды - бокситов.
2. Получение глинозема - оксида алюминия - из боксита. Для этого его дробят, высушивают, измельчают и нагревают паром.
3. Электролиз. При этом процессе глинозем нагревают с расплавленным криолитом и пропускают через него электрический ток. В процессе электролиза разрываются связи между алюминием и кислородом, и получается жидкий метал чистом виде. Первичный алюминий затем отливают в слитки. Этот процесс требует очень много энергии. Например, из 4-5 тонн бокситов получается 2 тонны глинозема, из которого путем электролиза получается 1 тонна алюминия. Для этого будет необходимо затратить до 18000 КВт*ч, в то время как на производство 1 тонны стали всего - 9000 кВт*ч. Таким образом, энергетический (наличие дешевой электроэнергии) и сырьевой (месторождения бокситов)факторы будут решающими для данного производства.

Большую роль в экономическом развитии страны играет алюминиевая промышленность. В России эта отрасль цветной металлургии переживает свои лучшие времена и постепенно становится одной из наиболее прибыльных. В этой сфере деятельности, представленной практически во всех регионах РФ, работают сотни предприятий, дающие возможность трудиться миллионам граждан.

Общие сведения

Прежде чем понять, где производят алюминий в России, нужно рассмотреть всю информацию об этой отрасли промышленности. Такой подход позволит узнать много интересных данных, которые помогут составить реферат, подготовиться к докладу или просто более тщательно изучить развивающуюся сферу деятельности.

История промышленности

История алюминиевой промышленности России начинается в далёком 1932 году. В это время на Волховском алюминиевом заводе, располагавшемся в Ленинградской области, был впервые в СССР произведён первичный алюминий. Этому событию предшествовало создание плана электрификации страны (ГОЭЛРО), без которого развитие отрасли было бы невозможным. Он был подписан в 1927 году с целью показать величие государства и дать толчок к дальнейшему развитию его экономики.

Всесоюзная индустриализация привела к появлению большого количества заводов и комбинатов, которые были задействованы в производстве алюминия. Благодаря этому уже к концу 30-х годов объём производства металла стал одним из наибольших в мире.

Наиболее сложный этап развития промышленности — годы Великой Отечественной войны. В это время большая часть предприятий была перевезена за Урал. Вынужденные обстоятельства дали толчок к развитию алюминиевой отрасли в других регионах страны. Так уже в начале 1943 года был открыт первый завод на территории Сибири, а в 1945 г. — на Дальнем Востоке. Все принятые меры оказались эффективными и, несмотря на трудности военного периода, производство алюминия увеличивалось с каждым годом.

В послевоенные годы началась масштабная компания по восстановлению разрушенных предприятий алюминиевой отрасли. Параллельно с этим шло активное строительство новых заводов и комбинатов. Именно в этот период центр выплавки алюминия в России окончательно переместился в Сибирь.

Серьёзный удар по алюминиевой промышленности был нанесён в 1991 году, когда Совет Республик СССР принял решение о распаде союза. Это событие запустило процесс медленного развала отрасли. Значительно сократилось потребление металла, начали закрывать небольшие предприятия, а тысячи сотрудников заводов становились безработными. Это продолжалось до тех пор, пока в 2000 году не была основана компания РУСАЛ, которая установила контроль над большинством предприятий отрасли. С этого момента начался рост производства, который продолжается и по сей день.

Сферы деятельности

Алюминиевая промышленность охватывает 6 основных сфер деятельности. Каждая из них отвечает за определённый этап производства металла. Результатом таких коллективных действий становится контроль над всем циклом выплавки алюминия.

Охватываемые производства:

добыча алюминиевой руды;
получение оксида алюминия (глинозёма) из рудных концентратов;
создание анодной массы;
производство фтористых солей;
выплавка металлического алюминия;
изготовление полуфабрикатов из металла.

Источники сырья

Основные производители алюминия располагают свои предприятия в местах, где есть источники сырья. Это даёт возможность снизить расходы на транспортировку и повысить доход. Благодаря такой стратегии современные заводы и комбинаты появились в следующих регионах страны:

Красноярский край;
Архангельская область;
Свердловская область;
Республика Коми;
Челябинская область.

Существующих источников сырья недостаточно, чтобы покрыть потребности страны в алюминии. Поэтому Россия закупает руду в соседних странах (например, Казахстан или Украина), где её добывают в больших количествах.

Основные потребители

Алюминий нужен везде. Его используют в различных отраслях промышленности, поэтому количество потребляемого металла постоянно увеличивается.

Главные предприятия-потребители:

авиационные;
автомобильные;
электротехнические;
машиностроительные;
металлообрабатывающие;
строительные;
химические;
пищевые;
железнодорожные.

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:

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.
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.
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.
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.
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.

Производство алюминия в России — это прибыльный бизнес. В этой сфере деятельности работает множество заводов, производящих более 4 тыс. тонн металла в год.

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

Читайте также: