Что такое алюминий и как его делают 🔵

Без такого удивительного металла, как алюминий невозможно представить современную жизнь. Именно ему человечество обязано изменением внешнего вида городов, их красоте, функциональности и стремлением вверх. Многие строения, будь то выставочные и торговые центры, ультрасовременные офисные здания и стадионы держатся на алюминиевом каркасе. Что такое алюминий и как его делают, читайте далее в нашей статье.

Содержание

Алюминий

Этот металл считается самым распространенным на Земле. Однако в природе его нельзя встретить в чистом виде. Он «любит» комбинироваться с водой и другими элементами, из-за чего образуется руда под названием боксит.

Основные запас бокситов находятся субтропических и тропических странах, вроде Ямайки. Эту руду довольно несложно добыть. Тем не менее чтобы добыть сам алюминий из бокситов, нужно очень постараться. Данный процесс является очень энергозатратным. Поэтому руду, как правило, перевозят в более развитые страны с большими запасами электроэнергии и уже там перерабатывают.

Производство алюминия

Итак, на примере пяти с половиной тонн бокситной руды попробуем разобраться с получением алюминия:

Бокситы измельчаются до порошкообразного состояния;
Данный порошок смешивается с едким натром (щелочь — каустическая сода) и водой в специальном котле — автоклаве (котле, в котором вещества под давлением подвергают сильному нагреву);
Под воздействием давления и тепла формируется новый материал — алюминат натрия;
Одновременно с этим образуется бурая масса из железа, кремния и других элементов —красный шлам;
Когда шлам оседает, его удаляют;
Алюминат натрия подвергают фильтрации и закачивают в емкость-мешалку, где он, постоянно перемешиваясь одновременно медленно охлаждается и из него извлекается гидроокись алюминия;
С помощью высокой температуры во вращающейся печи из гидроокиси получается прокаленный глинозем, который можно спутать со столовой солью;
После этого глинозем помещают в ванны с расплавленным редким минералом — криолитом. Это происходит при температуре 950 градусов Цельсия;
Через раствор пропускается электроток, который разрывает связь между атомами алюминия и кислорода, в результате чего металл в жидкой форме собирается на дне ванны.

В итоге из 5,5 тонн руды получается 1,1 тонны чистого алюминия. Такой алюминий называется первичным. После этого он направляется потребителям, а также используется при дальнейшем производстве алюминиевых сплавов для различных нужд.

Переработка алюминия

Давно не секрет, что сдавать алюминиевую продукцию (банки из-под напитков, прочий металлолом) является хорошей идеей. Переработать вторсырье из алюминия гораздо проще, чем производить алюминий из бокситной руды.

Энергетический бюджет электролизных ванн

Для электролиза требуются колоссальные мощности, поэтому заводы всегда привязаны к крупным источникам генерации. На одну тонну «крылатого металла» расходуется до 15 МВт·ч электроэнергии. Представьте: один мощный электролизер потребляет ток силой в сотни тысяч ампер. Чем стабильнее и дешевле входящий кВт·ч, тем ниже себестоимость чушки на выходе.

Легирование и литье полуфабрикатов

Технически чистый алюминий в промышленности почти не применяется из-за избыточной мягкости. Чтобы получить конструкционный материал, в миксеры вводят лигатуры — добавки магния, кремния, меди или марганца. Так рождаются сплавы серий 6000 или 7000, способные выдерживать колоссальные нагрузки в авиации.

После доводки состава расплав фильтруют от неметаллических включений и разливают в товарные формы:

Цилиндрические биллеты для последующей экструзии профилей;
Плоские слитки весом до 30 тонн для прокатки в лист или фольгу;
Т-образные чушки для переплавки на литейных участках;
Катанка для производства электротехнических кабелей и проволоки.

Бесконечный цикл вторичного рециклинга

Знаете ли вы, что около 75% всего произведенного за историю человечества алюминия до сих пор находится в деле? Это настоящий «зеленый» чемпион среди металлов. Переплавка лома требует в 20 раз меньше энергии, чем электролиз глинозема. При этом структура кристаллической решетки не деградирует, позволяя использовать вторсырье даже в ответственных узлах автопрома.