Сообщение производство алюминия в россии

Обновлено: 28.06.2024

История развития и проблемы алюминиевой промышленности России. Технологический процесс производства алюминия и его сплавов. Обзор мирового рынка данного металла. Место российских производителей в мировой алюминиевой промышленности. Алюминиевые заводы.

Рубрика	География и экономическая география
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	21.03.2010
Размер файла	25,7 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

ИС МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕРВИСА И ЭКОНОМИКИ

РЕФЕРАТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

На тему: Алюминиевая промышленность

Санкт - Петербург - 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Технологический процесс производства

Мировой рынок алюминия

Место России на мировом рынке алюминия

Проблемы Российского рынка алюминиевой промышленности

Список используемой литературы

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ

Датой рождения алюминиевой промышленности России считается 14 мая 1932 года, когда на Волховском заводе в Ленинградской области была получена первая партия алюминия. Через год первую продукцию дал Днепровский алюминиевый завод на Украине. Несмотря на то, что в последующие годы эти заводы неуклонно наращивали объемы производства, полностью удовлетворить растущие потребности экономики они не могли. В стране развернулось строительство новых предприятий. В 1938 году был введен в эксплуатацию Тихвинский глиноземный завод мощностью 40 тыс. тонн продукции в год (в настоящее время Бокситогорский глиноземный завод), а в 1939 году приступил к работе Уральский алюминиевый завод, способный производить 70 тыс. тонн глинозема и 25 тыс. тонн алюминия в год.

Великая Отечественная война дала толчок индустриальному развитию восточных регионов страны. Столкнувшись с угрозой оккупации значительной части территории государства, советское руководство распорядилось провести беспрецедентную по масштабам эвакуацию промышленных предприятий. Основное оборудование Волховского и Тихвинского заводов было демонтировано и вывезено на Урал и в Западную Сибирь, где его использовали для строительства Богословского и Новокузнецкого алюминиевых заводов. В 1943 году на НкАЗе был получен первый сибирский алюминий, а через два года в День Победы - 9 мая 1945 года Богословский алюминиевый завод выплавил свой первый алюминий.

В послевоенные годы потребности советской экономики в стратегической металлопродукции продолжали расти, что способствовало интенсивному развитию алюминиевой промышленности. В 50-е годы были введены в эксплуатацию Кандалакшский (1951 г.), Надвоицкий (1954 г.) и Волгоградский (1959 г.) алюминиевые заводы, а также Белокалитвинское металлургическое производственное объединение (БКМПО, 1954 г.), специализирующееся на выпуске различной продукции из алюминиевых сплавов. В 1960 году состоялся пуск Самарского металлургического завода - крупнейшего в Европе производителя полуфабрикатов и готовых изделий из алюминия.

В 60-е и 70-е годы в непосредственной близости от крупнейших ГЭС - источников дешевой энергии - были построены Иркутский, Красноярский и Братский алюминиевые заводы.

В условиях ускоренного роста производства алюминия и неразвитости отечественной сырьевой базы российским металлургам пришлось закупать глинозем за рубежом: в Гвинее, Индии и других регионах. Первым предприятием отрасли, спроектированным для работы с высококачественным привозным сырьем, стал Николаевский глиноземный завод (Украина). Построенный в 1980 году, НГЗ изначально осуществлял переработку африканских бокситов.

В 1985 году вступил в строй Саяногорский алюминиевый завод, оснащенный современными технологиями и оборудованием.

Вместе с тем успехи, достигнутые алюминиевой промышленностью в советское время, с распадом СССР оказались под угрозой.

В начале 90-х годов экономический спад и политическая нестабильность, с которыми страна столкнулась при переходе к рынку, нанесли сокрушительный удар по российской алюминиевой промышленности. Гиперинфляция и отмена бюджетного финансирования обескровили отрасль. Оборотные средства предприятий, номинированные в рублях, уменьшались с каждым днем. В условиях полного безденежья алюминиевые заводы с трудом справлялись с выполнением повседневных задач. Производственный процесс был парализован из-за масштабного воровства.

После распада СССР также обострилась проблема обеспечения отрасли сырьем. Глиноземные заводы, расположенные в Украине, Казахстане и Азербайджане оказались в зарубежных государствах. Российские предприятия могли удовлетворить потребности алюминиевых заводов в сырье лишь на 40%.

Помимо этого, экономика “шоковой терапии” больно ударила по военно-промышленному комплексу и машиностроению, которые потребляли большую часть продукции отечественных производителей алюминия. К 1994 году потребление алюминия в России снизилось до 2 кг на душу населения, тогда как, например, в 1990 году этот показатель составлял 17 кг. В результате алюминиевая промышленность оказалась в кризисе, единственным выходом из которого могла стать переориентация отрасли на внешние рынки.

В начале 90-х годов западные компании начали устанавливать контроль над российскими алюминиевыми заводами. Приняв предложенную иностранцами схему толлинга, российские заводы смогли решить на единовременной основе проблему дефицита сырья и оборотных средств. Однако толлинг не позволял увеличивать оборотные средства предприятий до нужного объема, да это и не входило в задачи трейдеров.

Несмотря на длительный период беспорядков и жестокости, во второй половине 90-х годов российская алюминиевая промышленность начала демонстрировать признаки оздоровления. В течение 1995-1996 годов удалось улучшить состояние дел на Саяногорском алюминиевом заводе, что способствовало строительству завода по производству фольги (САЯНАЛ). Вскоре Саяногорский алюминиевый завод стал лучшим в отрасли по таким основным показателям, как рентабельность, технологический уровень, качество продукции, экологическая безопасность.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРОИЗВОДСТВА

В природе алюминий находится в виде алюминиевых руд: бокситов, нефелинов, алунитов и каолинов. Важнейшей рудой, на которой базируется большая часть мировой алюминиевой промышленности, являются бокситы. Получение алюминия из руд состоит из двух последовательно проводимых этапов - сначала производят глинозем, а затем из него получают алюминий.

Используемые в настоящее время методы получения глинозема можно поделить на три вида: щелочные, кислотные и электротермические. Наиболее широкое применение получили щелочные методы. В одних видах щелочных методов боксит измельчают, затем смешивают в определенных пропорциях с мелом и содой и спекают для получения растворимого в воде твердого алюмината натрия. Спекшуюся массу измельчают и выщелачивают водой, алюминат натрия при этом переходит в раствор.

В других видах щелочного метода глинозем, содержащийся в боксите, связывают в алюминат натрия путем обработки руды щелочами. При этом сразу получается раствор алюмината в воде. В обоих случаях образование водного раствора алюмината натрия приводит к отделению его от нерастворимых компонентов руды. Очищенный от кремния раствор после отделения его обрабатывают углекислым газом , в результате чего в осадок выпадает кристаллический гидрат окиси алюминия:

Его промывают, просушивают и прокаливают. Прокаливание приводит к образованию глинозема:

Этот способ обеспечивает довольно полное извлечение глинозема из боксита - около 80%.

Сам алюминий получают электролизом раствора глинозема. Алюминий собирается на дне печи, откуда периодически выпускается

При электролизе на 1 т алюминия расходуется около 2 т глинозема, 0.6 т угольных электродов, служащих анодами, 0.1 т криолита и от 17000 до 18000 квт ч электроэнергии.

Полученный при электролизе глинозема алюминий-сырец содержит металлические примеси (железо, кремний, титан и натрий. В таком состоянии он непригоден для применения, так как имеет низкие свойства, поэтому его обязательно подвергают рафинированию. Неметаллические и газообразные примеси удаляют путем переплавки и продувки металла хлором.

После рафинирования получают торговые сорта алюминия. Чистота алюминия является решающим показателем, влияющим на все его свойства, поэтому химический состав положен в основу классификации алюминия. В настоящее время используется следующая классификация алюминия по степени чистоты:

Алюминий является одним из самых распространенных химических элементов на Земле, используется в машиностроении, энергетике и строительстве. Ежегодно добыча и потребление этого металла увеличивается на 7%. Производство алюминия является сложным техническим процессом и требует большого количества энергетических, транспортных, трудовых и сырьевых ресурсов.

Производство алюминия в России и мире

Объем производства алюминия в 2019 году составляет 72 млн тонн. Международный алюминиевый рынок находится в дефиците, составляющем 277 тыс. тонн.Крупнейшими странами-изготовителями данного металла являются Китай, Россия, США, Австралия, Бразилия и Индия. Страны Северной и Южной Америки активно сокращают добычу бокситов. Рост производства чистого алюминия обеспечивается государствами Ближнего Востока и Азии. В этих регионах содержится свыше 73% мировых запасов алюминиевых руд, залегающих на земной поверхности. В них отсутствует большое число металлических и газообразных веществ. Крупнейшими производителями алюминия в мире являются следующие транснациональные компании:

UCRUSAL: российский концерн, производящий 13% всех алюминиевых сплавов в мире. Объем производства компании составляет 3,75 млн тонн в год. РУСАЛ обладает собственной инженерно-технической базой и экспортирует свою продукцию в страны Европы, Северной Америки и Юго-Восточной Азии.
Chalco: китайская государственная корпорация, являющаяся вторым крупнейшим производителем алюминиевых материалов в мире. Объем производства составляет 3,4 млн тонн в год.
RioTinto: австралийско-британская горно-металлургическая компания, производящая глинозем. Объем производства концерна составляет 3,1 млн тонн в год. RioTinto образует с канадской организацией Alcan совместное предприятие по добыче бокситов.

На рынке стран-лидеров по производству чистого алюминия наблюдается переизбыток мощностей. Это обусловлено циклическим характером спроса и большим количеством конкурентоспособных предприятий. Для снижения переизбытка мощностей многие предприятия стали экспортировать алюминиевые полуфабрикаты. С 2015 г. продажи этой продукции ежегодно растут на 20%.

В Российской Федерации присутствует 17 заводов по изготовлению глинозема и алюминиевых листов. Большая часть предприятий располагается на Урале в и в Сибири. Высокая эффективность российских алюминиевых заводов обуславливается следующими факторами размещения производства:

Сырьевой: предприятия расположены рядом с основными месторождениями алюминия. Это позволяет снизить затраты на транспортировку сырья и снизить стоимость готовой продукции
Энергетический: чистый алюминий изготавливается посредством электролиза, поэтому заводы расположены рядом с крупными гидроэлектростанциями, вырабатывающими большое количество электрической энергии.
Потребительский фактор: продукция российский компаний, производящих алюминий, покупается странами Южной и Северной Америки, Азии, Ближнего Востока, Европы и Африки.
Транспортный: заводы располагаются рядом с крупными транспортными узлами, позволяющими эффективно перевозить сырье и готовую продукцию на большие расстояния. Для транспортировки металла чаще всего используются железнодорожные поезда.

В настоящее время производство алюминия в России снижается и составляет 7,3 млн тонн в год. Это связано с разрушением межотраслевых и хозяйственных связей со странами бывшего СССР.

Технология производства

Технология производства алюминия включает в себя 3 основных этапа:

Добыча боксита.
Переработка алюминийсодержащих руд в глинозем.
Выделение чистого металла из глинозема посредством электролиза и его очистка от лишних примесей.

Производство данного химического элемента осуществляется в электролизном цехе. Он состоит из нескольких корпусов протяженностью 1000 м. В нем располагаются электролизные ванны с большими проводами, подключенными к источнику питания. Ванны оборудованы электродами, находящимися под напряжением 6 В.

Большая часть процессов в электролизном цехе автоматизированы. Перед началом электролиза емкость ванн наполняется расплавленным криолитом. Это вещество предназначено для создания токопроводящей среды при высоких температурах. Дно ванны выступает в качестве катода. Анодом являются угольные блоки, погруженные в криолит.

В промышленности алюминий получают методом пирометаллургии, разработанного немецким химиком Карлом Иосифом Байером. Этот способ представляется собой восстановление металла с помощью углекислого газа или оксида углерода. Все работы на предприятии выполняются в соответствии со схемами производства алюминия, где подробно расписан процесс электролиза глинозема. Изначально в ванну загружается порция глинозема. Под воздействием электричества вещество разлагается. В результате связь между частицами алюминия и кислорода разрывается.

После электролиза на дне электролитических ванне остается чистый алюминий, находящийся в расплавленном состоянии. Кислород, вступая в реакцию углеродом, образуется углекислый газ. Полученный материал разливают по вакуумным ковшам и доставляют в литейный цех. Здесь металл подвергается термической обработке. С помощью переплавки из сплава удаляются лишние примеси. В результате вещество приобретает твердую форму и сортируется по блокам весом до 22 кг.

Алюминий сохраняет свои свойства при длительной эксплуатации. Поэтому часть алюминиевой продукции перерабатывается и повторно используется для создания чистых металлов, что оказывает положительное влияние на экологию. Объем затрат на охрану окружающей среды в этой сфере промышленности составляет 4%. Власти используют множество экономических мер в области ООС, предоставляя льготы предпринимателям, соблюдающим экологические нормы и государственные стандарты в процессе хозяйственной деятельности.

Производство глинозема

Глинозем представляет собой порошок белого цвета, образованный в результате взаимодействия алюминия с кислородом. Технологический процесс производства этого вещества был разработан Байером в конце XIXстолетия. С помощью этой технологии изготавливается 90% глинозема в мире.

При получении порошкообразного оксида алюминия методом Байера можно использовать высококачественные бокситы с низким содержанием примесей. В процессе изготовления глинозема кристаллическая гидроокись алюминия растворяется в каустической щелочи высокой концентрации. Химическая реакция осуществляется при высоких температурах. Посторонние вещества, входящие в состав боксита, при взаимодействии с раствором едкого натра выпадают в осадок. Примеси, отделенные от гидроокиси алюминия, называются красным шламом. В процессе переработки из них можно извлечь соединения кремния, железа, титана и иных химических элементов.

Крупные алюминиевые частицы с помощью фильтрации отделяются от гидроокиси алюминия. Полученное вещество промывают, высушивают и нагревают до температуры кипения воды. В результате образуется глинозем. У него отсутствует срок годности. Хранить глинозем необходимо в сухих местах. Транспортировка вещества осуществляется в железнодорожных вагонах.

Получение алюминия из глинозема

Производители активно совершенствуют технологию производства алюминия из глинозема, стараясь изготавливать металл с минимальными затратами электроэнергии и наименьшим воздействием на окружающую среду. В современных электролитических цехах используются инертные аноды, что позволяет отказаться от использования угля. Их можно использовать в течение нескольких десятилетий.

В результате использования инновационных технологий при электролизе глинозема в атмосферу не выделяется углекислый газ. В электролизных ваннах вырабатывается чистый кислород. Это позволяет снизить траты на вентиляционные механизмы, предназначенные для своевременного удаления углекислого газа из помещения. При электролизе используется не менее 2 Т глинозема, 0,1 Т криолита и небольшое количество фторидов.

Рафинирование алюминия

Образованный в результате электролиза металл содержит небольшое количество металлических и газообразных веществ:

кремний;
железо;
цинк;
углерод;
водород;
азот;
озон;
углекислый газ.

Примеси ухудшают свойства металла. Поэтому во время производства их удаляют при помощи рафинирования. Эта процедура осуществляется 2 методами:

Хлорирование: осуществляется при температуре 750°С. Алюминий подвергается продувке хлористым раствором. Хлорирование производится в специальных ковшах в течение 12 мин.
Электролитический способ: осуществляется с применением фтористых и хлористых солей. Металл подвергается термической обработке и анодному растворению. В результате из расплавленного вещества удаляются лишние примеси.

После процедуры рафинирования чистота металла составляет 99,5 – 99,9%. При этой процедуры также из рафинируемого вещества также удаляется 1% алюминия.

Сырье

В естественной среде алюминий встречается только в виде руд – бокситов. Эти вещества представлены виде гидроксидов, корунда и каолинита. В них содержится свыше 40 химических элементов. Содержание глинозема в бокситах составляет 45%. Одним из важнейших параметров алюминиевых руд является кремниевый модуль, характеризующий отношение содержаний оксидов алюминия и кремния. Он должен составляет не менее 2,6. В недрах Земли находится свыше 18 млрд тонн бокситов. При нынешних темпах производства из этого сырья можно производить алюминий до 2122 г.

Необходимое оборудование

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

Механизмы раздачи глинозема: предназначены для транспортировки порошкообразного оксида алюминия внутри цеха и дозированной подачи глинозема к электролизным машинам.
Катодная ошиновка: представляет собой гибкие ленты катодных спусков, прикрепленных к стержням катодных шин, выполненных из стальных материалов.
Газоочистительные установки: используются для очистки помещения от газов, образующихся во время производства фторида алюминия сухим способом.
Монтажное оборудование: краны линейного и технического предназначения.
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.

Алюминиевая промышленность России — крупная отрасль российской цветной металлургии. По объёму производства алюминия Россия занимает 2-е место среди стран мира, её доля в мировом производстве — 8,7 % (по данным за 2012 год). [1]

Объём производства алюминия в 2012 году составил 4,02 млн тонн. [2]

Производство металлического алюминия очень энергоёмкое, так как связано с очень высокими температурами металлургического процесса. Алюминиевые заводы ориентируются на мощные источники дешевой электроэнергии, чаще всего это крупные ГЭС. Крупнейший в мире Братский алюминиевый завод расположился у Братской ГЭС. Красноярский алюминиевый завод расположен рядом с Красноярской ГЭС и потребляет около 70 % от общего количества производимой станцией электроэнергии. Энергообеспечение алюминиевых заводов в Саяногорске, Волгограде, Шелехове, Волхове, Новокузнецке осуществляют соответственно Саяно-Шушенская ГЭС, Волжская ГЭС, Иркутская ГЭС, Волховская ГЭС и группа теплоэлектростанций, работающих на энергетическом угле Кузбасса. [3]

Потребности в алюминии в ближайшие годы будут возрастать, поэтому обе крупнейшие алюминиевые компании нашей страны имеют амбициозные планы по расширению производственной базы на каждом из трех этапов передела алюминиевых руд. [6]

В Мурманской области СУАЛ предполагает строительство второй очереди Кандалакшского алюминиевого завода, ориентировочной мощностью 230 тыс. т первичного алюминия и его сплавов в год. [8]

В настоящее время рассматривается возможность строительства глиноземного завода и в Архангельской обл. на базе Северо-Онежского месторождения (проект РУСАЛа). Проектируемая мощность этого предприятия 1—1,5 млн т в год. [9]

Содержание

Другой вид алюминиевого сырья — нефелины добывают на юге Красноярского края (Кия-Шалтырское месторождение) и на Кольском полуострове (в составе апатит-нефелиновых руд). [12]

Российские алюминиевые заводы Русала, основная часть которых расположена в Сибири, получают электроэнергию ГЭС, в том числе находящихся в структуре его материнской группы En+. [13]

40 % потребностей России в глиноземе обеспечивается отечественным сырьем, остальная часть поступает из-за границы (из Гвинеи, Ямайки и др.). [14]

Крупнейшие мощности российского производства глинозема сосредоточены на Урале (Богословский и Уральский алюминиевые заводы) и в Восточной Сибири (Ачинский глиноземный комбинат, работающий на нефелинах Кия-Шалтырского месторождения). Особенность производства глинозема из нефелинов — большой выход побочных продуктов: цемента, соды, поташа. Только при их эффективной продаже глинозем, выработанный из нефелинов, может конкурировать с произведенным из бокситов. [15]

В Восточной Сибири, где себестоимость электроэнергии наиболее низкая по России, расположены самые крупные и эффективные алюминиевые заводы страны — Братский и Красноярский (оба построены близ крупных ГЭС), а также заводы в Иркутске, Шелехове и Дивногорске (Саянский алюминиевый завод). [16]

Важнейшим сырьем для получения алюминия являются бокситы. Боксит (назв. по деревне (Beaux), Франция) - горная порода, состоящая из гидрооксидов алюминия, оксидов и гидроксидов железа, глинистых минералов и кварца. Образование бокситов может происходить только во влажном тропическом и субтропическом климате. В этой зоне находятся почти все современные и неогеновые латериты, латеритные и карстовые бокситы. Главные эпохи образования латеритных бокситов совпадали с максимумами получения Землей энергии извне, от Солнца.

Для получения алюминия необходимой чистоты в глиноземе ограничивается содержание примесей оксидов железа и кремния. Жестко лимитируется содержание примесей оксидов титана, ванадия, хрома и марганца, влияющих на электропроводность получаемого металла, оксида фосфора (V), который отрицательно влияет на протекание технологического процесса.
Крупнейшим мировым продуцентом бокситов является Австралия, на которую приходится треть мировой добычи. Мировые лидеры по объему добычи бокситов в мире —Австралия, Китай, Бразилия, Гвинея.

Россия входит в десятку основных продуцентов бокситов, занимая восьмое место в мире и обеспечивая немногим более 2% мировой добычи. Россия обладает крупной сырьевой базой бокситов, достигающей 1,4 млрд т. Правда, многие месторождения уже значительно исчерпаны. В разрабатываемых и осваиваемых месторождениях заключено 513,5 млн т

ОК "Русал" - один из лидеров мировой алюминиевой отрасли, на его долю в 2019 году пришлось 5,9% мирового производства алюминия и 6,3% глинозема. Компания присутствует в 20 странах, в ней заняты около 64 тысяч человек.

Поскольку в России нет крупных месторождений бокситов, то львиную долю сырья для металлургических заводов UC Rusal получает из-за рубежа. Поэтому из-за санкций начали использовать в качестве алюминиевого сырья нефелиновые руды; из них выпускается треть отечественного глинозема. Формула нефелина (Nа8Al8Si8O32).

По качеству нефелиновые руды значительно уступают бокситам — в них содержится от 11 до 28% Al2O3 и более 40% SiO2, поэтому их переработка в глинозем может вестись только способом спекания. Запасы нефелиновых руд огромны и составляют почти 5 млрд т. Они разведаны в Мурманской области и в Красноярском крае, Кемеровской области и Республике Тыва. Государственным балансом запасов РФ учитывается 17 месторождений нефелиновых руд.

UC Rusal нашла новый способ производить глинозем – в России, из каолинита, основного составляющего белой глины. Огромные месторождения ее находятся в Сибири, недалеко от основных заводов UC Rusal. Ачинский глиноземный комбинат объединенной компании — крупнейшее в России предприятие, занимающееся комплексной переработкой руд, применяемых для производства алюминия. Производит глинозем из нефелиновой руды и известняка по уникальной технологии, разработанной Всероссийским алюминиево-магниевым институтом.

Теперь о своей области. В прошлом году Волгоградский алюминиевый завод: по итогам первого квартала на предприятии произведено свыше 17, 5 тыс. тонн алюминия и более 26 тыс. тонн анодных блоков. Даже в условиях пандемии коронавируса объемы производства продукции находятся на уровне 4 квартала предыдущего года.

Так, реализация продукции ВгАЗа с добавленной стоимостью возросла на 7,9% и составила 12,6 тыс. тонн. В сбытовой корзине завода доля отгрузки алюминия на внутренний рынок и страны СНГ выросла на 3% и составляет на сегодняшний день 96%. Оставшиеся 4 % поставляются преимущественно в страны Европы.

К основным областям применения алюминия и его сплавов относятся аэрокосмическая промышленность, строительство, высокоскоростной железнодорожный и водный транспорт, автомобилестроение (корпуса двигателей, кузовные детали и трансмиссия), электротехника, машины и турбинная техника, упаковка пищевых продуктов и напитков, криотехника, пиротехника и ракетное топливо, пищевая промышленность.

Читайте также: