Мировые запасы алюминиевых руд по странам

Основные запасы разведанных бокситов и крупнейшие производители алюминия.

Алюминий — лёгкий металл, который способен справляться почти со всеми металлами. Он также важный металл для авиации, машино-, судо-, вагоностроения. Вторая мировая война стала отправной точкой развития данной отрасли.

Главное сырьё для получения алюминия — бокситы, которые сосредоточены в 18 странах. Преимущественно это страны с жарким и влажным климатом. Но кроме бокситов имеются также заменители, которые на данный момент менее рентабельны. Это, например, алунит, анортозит, угольные отходы и горючие сланцы и другое сырьё.

Основные запасы разведанных бокситов

Запасы в тыс. тонн

Всего в мире доказанных запасов бокситов составляет более 30 млрд. тонн, которых должно хватить на многие века. ТОП-5 имеют более 70% мировых запасов бокситов.

Алюминий (бокситы) входит в список 35 критически важных полезных ископаемых, которое составило Министерство внутренних дел США

Производство алюминия требует очень большое количество электроэнергии. К счастью, бокситы — это транспортабельное сырьё. В результате этого география добычи и потребления бокситов заметно различается. Основные потребители бокситов — развитые страны с хорошей энергобазой (как правило алюминиевые заводы кучкуются возле ГЭС). Таким образом территориальный разрыв стадий получения алюминия заметно увеличивается.

Австралия является лидером по добыче бокситов (75 млн. тонн), следом идёт Китай (70 млн. тонн) и Гвинея (50 млн. тонн).

Источник

АЛЮМИНИЕВОЕ СЫРЬЕ. Мировой рейтинг стран. 2012 год

Основными мировыми продуцентами бокситов являются семь стран, на которые в 2012 году пришлось 90% мировой добычи — Австралия, Китай, Индонезия, Бразилия, Гвинея, Индия и Ямайка. Еще примерно по 2% приходится на Казахстан и Россию.

Мировой лидер в добыче бокситов — Австралия обладает крупнейшими ресурсами и запасами полигенных бокситов высокого качества. Благоприятный инвестиционный климат позволяет добывать сырье как австралийским, так и зарубежным компаниям. Бокситы перерабатываются в глинозем на крупных австралийских заводах и частично экспортируются. Индонезия, Бразилия, Гвинея, Индия имеют значительные запасы латеритных бокситов, по качеству зачастую превосходящих австралийские. Индонезия за последние пять лет увеличила производство бокситов в 2,5 раза, с 17 млн тонн в 2008 году до 42 млн тонн в 2012 году, и стала крупнейшим мировым экспортером бокситов, поставляя их главным образом в Китай. Однако с января 2014 года вступает в силу запрет на экспорт из Индонезии необогащенной руды, в связи с чем ожидается резкое сокращение добычи, так как в стране действует лишь один небольшой завод по производству глинозема. Правительство Индонезии поощряет строительство новых глиноземных заводов, и многие компании готовы финансировать их сооружение. Наиболее заинтересованы в индонезийском сырье китайские продуценты. В связи с запретом на экспорт индонезийских бокситов, в Австралии ожидается бокситовый бум, чему способствует интенсификация геологоразведочных работ на бокситы в последние 3-4 года.

Гвинея, имея практически такие же выявленные ресурсы, как и Австралия, добывает вчетверо меньше бокситов, что объясняется политической нестабильностью в стране. Индия, сырьевая база которой сопоставима с индонезийской, добывает втрое меньше бокситов, чем Индонезия. Это связано с сопротивлением, которое оказывает созданию горных производств местное население, протестующее против нарушения среды своего обитания. Ямайка обладает крупными ресурсами высококачественных бокситов, однако начиная с 2009 года ее добыча сократилась на треть, с 14,6 млн тонн в 2008 году до 9,3 млн тонн в 2012 году, в связи с высокой стоимостью мазутного топлива. Компания ОК «Русал», которой принадлежат три ямайских глиноземных завода, начинает их модернизацию, нацеленную на перевод производства на сжиженный природный газ.

В Китае имеются значительные ресурсы осадочных бокситов низкого качества, требующих обогащения для переработки в глинозем. Тем не менее, страна занимает второе место в мире по добыче бокситов, так как имеет крупнейшую в мире глиноземную промышленность, остро нуждающуюся в сырье.

Россия располагает крупными запасами бокситов, но лишь треть из них вовлечена в освоение и разработку из-за низкого качества и глубокого залегания руд. Для производства алюминия используются также нефелиновые руды, их переработка в глинозем осуществляется методом спекания и требует более высоких энергетических затрат, чем переработка бокситов.

В Канаде компанией Orbite Aluminae начата разработка еще одного вида нетрадиционного алюминиевого сырья – высокоглиноземистых глин месторождения Гранд-Валле (Grande Vallee) в провинции Квебек, содержащих 23-26% Al2O3. Компанией разработан и запатентован новый кислотный процесс получения глинозема (Orbite-processus), с помощью которого из сырья будут также извлекаться редкие и редкоземельные элементы. Пока из глин получают глинозем химического сорта, но уже готовится проект завода по производству металлургического глинозема. В Китае в 2012 году начато промышленное производство глинозема из угольной золы; еще пять аналогичных глиноземных заводов находится в стадии проектирования и строительства.

Источник

Ресурсы и запасы алюминия

Ресурсы алюминиевого сырья (бокситов и алунитов) известны в 95 странах. По данным Геологической службы США, мировые ресурсы бокситов является основным сырьем алюминиевой промышленности, оцениваются в 55-75 млрд. т, ресурсы алюминиевого сырья в целом – 83 млрд. т.

Некоторые современные аналитики считают эту оценку заниженной. 72% мировых запасов бокситов концентрируется в гигантских, 23% – в больших и 5% – в средних и мелких бокситоносных провинциях. Более 90% мировых общих запасов бокситов сосредоточено в 18 странах с тропическим или субтропическим климатом. Уникальными запасами обладает Гвинея (20 млрд. т), а очень большими – Австралия (6,71 млрд. т), Бразилия (6,11 млрд. т.), Вьетнам (3,0 млрд. т), Индия (2,53 млрд. т), Индонезия (2,13 млрд. т). В недрах этих шести стран заключено 63% общих запасов бокситов.

Бокситы

Подтвержденные запасы бокситов располагают 56 стран, причем в 18 из них сконцентрировано более 90% этих запасов. Крупнейшими подтвержденными запасами обладают Гвинея (20,8% мировых), Бразилия (14,6%), Австралия (11,3%), Ямайка (7,4%), Камерун (6,1%), Мали (4,5 %). В них сосредоточено 65% мировых подтвержденных запасов бокситов.

Запасы бокситов на рубеже ХХ-XXI вв. (млн. т.)

Континенты	Запасы Подтв.	Доля в мире, %	Запасы общие
Европа	1483	5,5	2188
Азия	3641	13,6	11068
Африка	10215	38	28450
Америка	8215	30,6	14802
Австралия и Океания	3111	11,6	6863
вместе	26865	100	64045

Ежегодный уровень потребления алюминия в мире – 24 млн. т. По оценкам, к 2010 г.. Потребление алюминия и изделий из него в автомобильной промышленности возрастет в два раза, в производстве тары и упаковки более чем на 65%. Ежегодный прирост потребления алюминия в мировой экономике будет составлять 3-5%.

Около 75% этого объема (18 млн. т), составляет «первичный алюминий» (то есть тот, который получают из руды, в противовес вторичном алюминия, который получают из переработанного металлолома).

Крупнейшими продуцентами алюминия в мире есть страны Северной Америки, Западной, Центральной и Восточной Европы. Потребление алюминия в мире с каждым годом увеличивается, что приводит к повышению спроса на продукцию алюминиевых заводов, заставляя их наращивать производство.

Нефелиновые руды

Вторым по значению видом алюминиевого сырья является нефелиновые руды. В промышленных масштабах производство глинозема с нефелиновых руд залегает в Российской Федерации (Кия-Шалтырь, Кемеровская обл.; Кукисвумчорр, Юкспор, Расвумчорр – Мурманска обл.). Приемлемой для передела считают руду с содержанием 70-80% нефелина, лейцит, кальсилиту и анальциму. Основным источником формирования месторождений нефелиновых руд комплексы протерозойской и палеозойской щелочной серий. Нефелиновые руды относятся к комплексным, кроме основного продукта – глинозема, из них получают также соду, поташ, жидкое стекло цемент и т.д.

Алуниты

Алуниты – третий источник получения алюминия. Месторождения алунитовых руд локализуются в комплексах молодого вулканизма. Известные в ряде стран мира, в том числе Азербайджане (Заглик), Китае, США и т.д.

Источник

Алюминиевая руда: месторождения, добыча. Всё о бокситах

Бокситовая руда – основа мирового производства алюминия

Непосредственно сам серебристый металл получают из глинозема. Это сырье представляет собой оксид алюминия (Аl2О3), получаемый с руд:

Самый распространенный источник получения исходного материала это бокситы, их и считают основной алюминиевой рудой.

Несмотря на уже более чем 130 летнюю историю открытия, понять происхождение алюминиевой руды до сих пор не удалось. Возможно, что попросту в каждом регионе сырье образовалось под воздействием определенных условий. И это создает затруднения, чтобы вывести одну универсальную теорию об образовании бокситов. Основных гипотез происхождения алюминиевого сырья три:

1. Они образовались вследствие растворения некоторых типов известняков, как остаточный продукт.
2. Боксит получился в результате выветривания древних пород с дальнейшим их переносом и отложением.
3. Руда является результатом химических процессов разложения железных, алюминиевых и титановых солей, и выпала как осадок.

Однако, алунитовые и нефелиновые руды образовывались в отличных условиях от бокситов. Первые формировались в условиях активной гидротермальной и вулканической деятельности. Вторые – при высоких температурах магмы.

Как результат, алуниты, в основном, имеют рассыпчатую пористую структуру. В их составе имеется до 40% различных оксидных соединений алюминия. Но, кроме собственно самой алюмниеносной руды в залежах, как правило, имеются добавки, что влияет на рентабельность их добычи. Считается выгодным разрабатывать месторождение при 50-ти процентном соотношении алунитов к добавкам.

Нефелины обычно представлены кристаллическими образцами, которые кроме алюминиевого оксида содержат добавки в виде различных примесей. Зависимо от состава, такой тип руды классифицируют по типам. Самые богатые имеют в своем составе до 90% нефелинов, второсортные 40-50%, если минералы беднее этих показателей, то не считается нужным вести их разработку.

Имея представления, о происхождении полезных ископаемых, геологическая разведка может довольно точно определить места нахождения залежей алюминиевых руд. Также условия формирования, влияющие на состав и структуру минералов, определяют способы добычи. Если месторождение считается рентабельным, налаживают его разработку.

Как образовывается бокситная алюминиевая руда

Бокситы образуются из одноводного гидрата глинозема, бемита и диаспора, трехводного гидрата – гидраргиллита и сопутствующих минералов гидроокиси и окиси железа.

В зависимости от состава природообразующих элементов различают три группы бокситных руд:

1. Моногидратные бокситы – содержат глинозем в одноводной форме.
2. Тригидратные – такие минералы состоят из глинозема в трехводной форме.
3. Смешанные – эта группа включает в сочетании предыдущие алюминиевые руды.

Месторождения сырья образуются вследствие выветривания кислых, щелочных, а иногда и основных пород или в результате постепенного осаждения на морском и озерном дне большого количества глинозема.

Характеристика рудного минерала

Название минерального сырья для добычи алюминия происходит от названия местности во Франции, где впервые были обнаружены залежи. Боксит состоит из гидроокислов алюминия, в качестве примесей в нем находятся глинистые минералы, окислы и гидроокислы железа.

По внешнему виду боксит является каменистой, а реже — глиноподобной, породой — однородной или слоистой по текстуре. В зависимости от формы залегания в земной коре она бывают плотной или пористой. По структуре различают минералы:

Читайте также: Для чего выполняется разделка кромок при сварке?

• обломочные — конгломератовые, гравелиты, песчаниковые, пелитовые;
• конкреционные — бобовые, оолитовые.

Основная масса породы в виде включений содержит оолитовые образования окислов железа или глинозема. Бокситовая руда обычно бурого или кирпичного цвета, но встречаются залежи белого, красного, серого, желтого оттенков.

Главными минералами для образования руды являются:

Различают бокситы платформенные, геосинклинальные и океанических островов. Месторождения алюминиевой руды образовались в результате переноса продуктов выветривания горных пород с последующим их отложением и образованием осадка.

Промышленные бокситы содержат 28-60% глинозема. При использовании руды соотношение последнего к кремнию не должно быть ниже 2-2,5.

Особенности алюминиевой руды

Руда — это природное минеральное образование, в составе которого содержится определенный металл или минерал. В чистом виде алюминия в природе практически нет, потому добывают его из алюминиевой руды. В земной коре ее содержание составляет около 9%. Сегодня насчитывается порядка 250 разновидностей минеральных соединений, включающих алюминий, но не все из них выгодны в обработке. Наиболее ценными для алюминиевой промышленности считаются следующие типы руды:

Бокситная чаще всего используется как сырье для добычи металла, ведь именно она содержит до 60% оксидов алюминия. Еще состав включает оксиды кремния и железа, кварц, магний, натрий и другие химические элементы и соединения. В зависимости от состава, бокситы имеют разную плотность. Цвет горной породы преимущественно красный или серый. Для производства 1 тонны алюминия необходимо 4,5 тонны боксита.

Алунитовая руда не сильно отстает от бокситной, так как содержит до 40% глинозема — основного поставщика алюминия. Отличается пористой структурой и имеет немало примесей. Добыча алюминия рентабельна только тогда, когда общее количество алунитов равноценно совокупности добавок.

Нефелины — это щелочная порода магматического происхождения. По содержанию оксидов алюминия они занимают третье место. Из первого сорта нефелиновой руды можно переработать от 25% и более глинозема. Из второго сорта — до 25%, но не менее 22%. Все минеральные соединения, включающие оксиды алюминия меньше этого значения, не имеют промышленной ценности.

Нефелин

Это алюминиевая руда магматического происхождения. Она представляет собой полнокристаллическую щелочную породу. В зависимости от состава и технологических особенностей переработки выделяют несколько сортов нефелиновой руды:

• первый сорт – 60–90% нефелина; он содержит более 25% глинозема; переработка осуществляется методом спекания;
• второй сорт – 40–60% нефелина, количество глинозема немного ниже – 22–25%; во время переработки требуется обогащение;
• третий сорт – нефелиновые минералы, которые не представляют никакой промышленной ценности.

Сырье для производства алюминия

Из какого сырья получают алюминий? Производство алюминия из всех минералов, его содержащих, дорого и нерентабельно. Добывают его из бокситов, которые содержат до 50% оксидов алюминия и залегают прямо на поверхности земли значительными массами.

Эти алюминиевые руды имеют достаточно сложный химический состав. Они содержат глиноземы в количестве 30-70% от общей массы, кремнеземы, которых может быть до 20%,окись железа в пределах от 2 до 50%, титан (до 10%).

Глиноземы, а это окись алюминия и есть, состоят из гидроокисей, корунда и каолинита.

В последнее время окиси алюминия стали получать из нефелинов, которые содержат еще и окиси натрия, калия, кремния, и алунитов.

Для производства 1 т чистого алюминия нужно около двух тонн глинозема, который, в свою очередь, получают из примерно 4,5 т боксита.

Основные этапы технологии производства

В общих чертах технология производства алюминия не изменилась с момента создания.

Процесс состоит из трех стадий. На первой из алюминиевых руд, будь это бокситы или нефелины, получают глинозем – окись алюминия Al2O3 .

Затем из окиси выделяют промышленный алюминий со степенью очистки 99,5 % , которой для некоторых целей бывает недостаточно.

Поэтому на последней стадии рафинируют алюминий. Производство алюминия завершается его очисткой до 99,99 %.

Технология разработки алюминиевых залежей

Наиболее важную роль в получении алюминия играют бокситы, в которых наибольшая концентрация глинозема. Сам по себе боксит — это сложная горная порода, и его добыча опирается на нескольких основных способов:

• 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 месторождения алюминиевой руды учитываются такие факторы, как тип месторождения, а также геологические условия его залегания (например, горизонтальное или наклонное).

Процесс срезания пластов алюминиеносных пород земли зависит также во многом от их вида и структуры. Ниже представлены два наиболее распространенных метода:

1. 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».
2. 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.

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.

Рафинация алюминия

Наиболее известный метод – это трехслойный электролиз. Он также проходит в электролизных ваннах с угольными подинами, футерованных магнезитом. Анодом в процессе служит сам расплавленный металл, который подвергается очистке. Он располагается в нижнем слое на токопроводящей подине. Чистый алюминий, который из электролита растворяется в анодном слое, понимается вверх и служит катодом. Ток к нему подводится с помощью графитового электрода.

Электролит в промежуточном слое – это фториды алюминия или чистые или с добавлением натрия и хлорида бария. Нагревается он до температуры 800°С.

Расход электроэнергии при трехслойном рафинировании составляет 20 кВт*ч на один кг металла, то есть на одну тонну нужно 20 тысяч кВт*ч. Вот почему, как ни одно производство металлов, алюминий требует наличия не просто источника электроэнергии, а крупной электростанции в непосредственной близости.

В рафинированном алюминии в очень малых количествах содержатся железо, кремний, медь, цинк, титан и магний.

После рафинирования алюминий перерабатывается в товарную продукцию. Это и слитки, и проволока, и лист, и чушки.

Продукты сегрегации, полученные в результате рафинирования, частично, в виде твердого осадка, используются для раскисления, а частично отходят в виде щелочного раствора.

Абсолютно чистый алюминий получают при последующей зонной плавке металла в инертном газе или вакууме. Примечательной его характеристикой является высокая электропроводность при криогенных температурах.

Страны лидеры по добыче алюминиевых руд

Основные месторождения алюминия сосредоточены в регионах с тропическим климатом, а большая часть 73% залежей приходятся на всего 5 стран: Гвинею, Бразилию, Ямайку, Австралию и Индию. Из них самые богатые запасы имеет Гвинея более 5 млрд. тонн (28%от мировой доли).

Если разделить запасы и объемы по добыче, то можно получить следующую картину:

• 1-е место – Африка (Гвинея).
• 2-е место – Америка.
• 3-е место – Азия.
• 4-е место – Австралия.
• 5-е – Европа.

Пятерка лидеров стран по добыче алюминиевой руды представлена в таблице

Страна	Объемы добычи млн. тонн
Китай	86,5
Австралия	81,7
Бразилия	30,7
Гвинея	19,7
Индия	14,9

Также к основным добытчикам алюминиевых руд относятся: Ямайка (9,7 млн. т.), Россия (6,6), Казахстан (4,2), Гайана (1,6).

ТОП 10 стран по добыче боксита

Доказано существование залежей металла в объеме около 30 миллиардов тонн. Такого количества сырья для производства алюминия должно хватить на многие века. Причем пять стран обладают запасами 70% всего боксита.

При производстве алюминия требуется большой объем электроэнергии. В то же время, бокситы являются транспортабельным сырьем, ведь они добываются в отдаленных географически странах. Потребителями ресурса являются развитые государства, имеющие огромную энергобазу. Не даром большая часть промышленных предприятий работают неподалеку от ГЭС. Это позволяет сократить территориальную доступность между шахтами для получения алюминия и заводами по его изготовлению. Среди лидеров по выпуску алюминия лидирует Австралия, ежегодная доля добычи которой составляет 75 миллионов тонн. Следом за ней идет Китай с 70 миллионами, а также Гвинея с 50 миллионами тонн.

N | Страна | Добыча в 2004 г. (млн т) | Запасы на конец 2004 г. (млрд т) | Доля в мировой добыче (%)

1	Австралия	56	4,4	35,90
2	Бразилия	18,5	1,9	11,86
3	Гвинея	15,5	7,4	9,94
4	Китай	15	0,7	9,62
5	Ямайка	13,5	2	8,65
6	Индия	10	0,77	6,41
7	Венесуэла	5,5	0,32	3,53
8	Россия	5	0,2	3,21
9	Суринам	4,2	0,58	2,69
10	Греция	2,4	0,6	1,54
11	Гайана	1,7	0,7	1,09
Другие страны		9	3,72	5,77
Всего по миру		156	23	100,00

Разработка месторождений алюминиевых руд в России

В нашей стране есть несколько богатых залежей алюминиевых руд, сосредоточенных на Урале, и в Ленинградской области. Но, основным способом добычи бокситов у нас, является более трудоемкий закрытый шахтный метод, которым извлекают около 80% от общей массы руд в России.

Иностранные инвестиции в промышленности России

Лидеры по разработке месторождений – акционерное общество «Севуралбокситруда», АО Бакситогорский глинозем, Южно-Уральские бокситовые рудники. Однако их запасы исчерпываются. Вследствие чего России приходится импортировать около 3 млн. тонн глинозема в год.

Месторождение	Запасы
Красная Шапочка (Урал)	На 19 лет добычи
Горностайское и Горностайско-Краснооктябрьское	На 18 лет добычи
Блиново-Каменское	10 лет
Кургазское	10 лет
Радынский карьер	7 лет

В общей сложности на территории страны разведано 44 месторождения различных алюминиевых руд (бокситов, нефелинов), которых по оценкам, должно хватить на 240 лет, при такой интенсивности добычи как сегодня.

Импорт глинозема обусловлен низким качеством руды в залежах, например, на месторождении Красная Шапочка добывают боксит с 50% глиноземным составом, тогда как в Италии извлекают породу с 64% оксида алюминия, а в Китае 61%.

Карта: Основные запасы разведанных бокситов в мире

Запасы в тыс. тонн

Всего в мире доказанных запасов бокситов составляет более 30 млрд. тонн, которых должно хватить на многие века. ТОП-5 имеют более 70% мировых запасов бокситов.

Основные области применения алюминия и его сплавов

Данный конструкционный металл имеет широкое распространение. В частности именно с его использования начали свою работу авиастроение, ракетостроение, пищевая промышленность и изготовление посуды. Благодаря своим особенностям алюминий позволяет улучшить маневренность судов за счет меньшей массы.

Конструкции из алюминия в среднем на 50% получаются легче, нежели аналогичные стальные изделия.

Отдельно стоит упомянуть способность металла проводить ток. Такая особенность позволила сделать его главным конкурентом меди. Он активно применяется при производстве микросхем и в целом в области микроэлектроники.

Наиболее популярными сферами использования можно назвать:

• Авиастроение: насосы, двигатели, корпуса и прочие элементы;
• Ракетостроение: как горючий компонент для ракетного топлива;
• Судостроение: корпуса и палубные надстройки;
• Электроника: провода, кабели, выпрямители;
• Оборонное производство: автоматы, танки, самолеты, различные установки;
• Строительство: лестницы, рамы, отделка;
• Область ЖД: цистерны для нефтепродуктов, детали, рамы для вагонов;
• Автомобилестроение: бампера, радиаторы;
• Быт: фольга, посуда, зеркала, мелкие приборы;

Широкое распространение объясняется преимуществами металла, однако есть у него и существенный недостаток – это невысокая прочность. Чтобы минимизировать его, в металл добавляется медь и магний.

Как вы уже поняли, основное свое применение получили алюминий и его соединения в электротехнике (и просто технике), быту, промышленности, машиностроении, авиации. Теперь же мы поговорим о применении металла алюминия в строительстве.

О применении алюминия и его сплавах расскажет это видео:

Применение минерального ресурса

Применение боксита в разных отраслях промышленного производства обусловлено универсальностью сырья по его минеральному составу и физическим свойствам. Бокситы являются рудой, из которой извлекают алюминий и глинозем.

Использование боксита в черной металлургии в качестве флюса при выплавке мартеновской стали улучшает технические характеристики продукции.

При изготовлении электрокорунда используются свойства боксита образовывать сверхстойкий, огнеупорный материал (синтетический корунд) в результате плавки в электрических печах с участием антрацита в качестве восстановителя и железных опилок.

Авиация

На современном этапе развития дозвуковой и сверхзвуковой авиации алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами в самолетостроении.

В авиации США широко применяются сплавы серии 2ххх, Зххх, 5ххх, 6ххх и 7ххх. Серия 2ххх рекомендована для работы при высоких рабочих температурах и с повышенными значениями коэффициента вязкости разрушения. Сплавы серии 7ххх – для работы при более низких температурах значительно нагруженных деталей и для деталей с высокой сопротивляемостью к коррозии под напряжением. Для малонагруженных узлов применяются сплавы серии Зххх, 5ххх и 6xxx. Они же используются в гидро-, масло-и топливных системах.

В России при изготовлении авиационной техники успешно используются упрочняемые термической обработкой высокопрочные алюминиевые сплавы Al-Zn-Mg-Cu и сплавы средней и повышенной прочности Al-Mg-Cu. Они являются конструкционным материалом для обшивки и внутреннего сплавного набора элементов планера самолета (фюзеляж, крыло, киль и др.). Сплав 1420, принадлежащий системе Al-Zn-Mg, используют при конструировании сварного фюзеляжа пассажирского самолета. При изготовлении гидросамолетов предусмотрено применение свариваемых коррозионностойких магнолиевых сплавов (AМг5, АМг6) и сплавов Al-Zn-Mg (1915, В92, 1420).

Бесспорное преимущество имеется у свариваемых алюминиевых сплавов при создании объектов космической техники. Высокие значения удельной прочности, удельной жесткости материала позволили обеспечить изготовление баков, межбаковых и носовых частей ракеты с высокой про-дольной устойчивостью. К достоинствам алюминиевых сплавов (2219 и др.) следует отнести их работоспособность при криогенных температурах в контакте с жидким кислородом, водородом и гелием. У этих сплавов происходит так называемое криогенное упрочнение, т.е. прочность и пластичность параллельно растут с понижением температуры.

Сплав 1460 принадлежит системе Al-Cu-Li и является более перспективным для проектирования и изготовления баковых конструкций применительно к криогенному типу топлива – сжатому кислороду, водороду или природному газу.

Автомобильный транспорт

Одним из основных требований к материалам, применяемым в автомобильном транспорте, является малая масса и достаточно высокие показатели прочности. Принимаются во внимание также коррозионная стойкость и хорошая декоративная поверхность материала.

Высокая удельная прочность алюминиевых сплавов увеличивает грузоподъемность и уменьшает эксплуатационные расходы передвижного транспорта. Высокая коррозионная стойкость материала продляет сроки эксплуатации, расширяет ассортимент перевозимых товаров, включая жидкости и газы с высокой агрессивной концентрацией.

При изготовлении элементов каркаса, обшивки кузова полуприцепа автофургона, рефрижератора, скотовоза и т.п. перспективным материалом являются алюминиевые сплавы АД31, 1915 (прессованные профили) и сплавы АМг2, АМг5 (лист).

Находят применение алюминиевые сплавы АМц, АМгЗ и 1915 при изготовлении отдельных узлов легкового автомобиля (навесные детали, бамперы, радиаторы охлаждения, отопители).

В автомобилестроении США широко используются алюминиевые свариваемые сплавы серии Зххх, 5ххх и 6ххх.

Из прессованных полуфабрикатов сплавов 2014 и 6061 изготовляют балки, рамы тяжелых грузовых автомобилей. Панели и отдельные элементы из сплава 5052 поступают на изготовление кабины. В качестве обшивочного материала кузова грузовика используют лист из сплавов 5052, 6061, 2024, 3003 и 5154. Стойки кузова выполняются из прессованных полуфабрикатов сплавов 6061 и 6063. Магналиевые сплавы серии 5ххх (5052, 5086, 5154 и 5454) являются основным материалом при изготовлении автоцистерн.

Строительство

Перспективность применения алюминиевых сплавов в строительных конструкциях подтверждается технико-экономическими расчетами и многолетней мировой практикой в области сооружения различных строительных объектов.

Внедрение алюминиевых сплавов в строительстве уменьшает металлоемкость, повышает долговечность и надежность конструкций при эксплуатации их в экстремальных условиях (низкая температура, землетрясение и т.п.). В зависимости от назначения строительных алюминиевых конструкций рекомендуются различные марки сплавов: АД1, АМц, АМг2, АД31, 1915 и др.

Опыт, накопленный в США, подтверждает целесообразность использования алюминиевых сплавов в строительных конструкциях. На них расходуется больше алюминия, чем в любой другой отрасли промышленности. При этом предпочтение отдается внедрению свариваемых сплавов серии Зххх, 5ххх и 6ххх.

Алюминиевые сплавы для космических аппаратов

Корпус первого советского спутника, который был запущен в октябре 1957 года, был изготовлен из алюминиево-магниевого сплава АМг6 с содержанием магния 6 %. Алюминиево-магниевые сплавы остаются основным материалом для изготовления корпусов ракет. Во внутренних отсеках ракет применяются и дюралевые алюминиевые сплавы.

Первый искусственный космический объект – советский Спутник 1

В последние десятилетия 20-го века в космических аппаратах стали применяться алюминиево-литиевые сплавы. Плотность лития составляет всего 0,533 г/см3 – он легче воды. Добавки лития в алюминий в количестве до 2,5 % снижают плотность алюминиевого сплава , а также повышают его модуль упругости. Так, сплав 8090 имеет плотность на 10 % ниже, а модуль упругости на 11 % выше, чем у популярных в самолетостроении сплавов 2024 и 2014. На рисунке ниже показано колесо марсохода Curiosity из алюминиевого сплава 7075.

Колесо марсохода Curiosity из алюминиевого сплава 7075-Т7351

Алюминий применяется также в качестве связующего материала в бороалюминиевых композитах, которые в настоящее время также применяются в космической технике.

Бороалюминиевый композит (40 % волокон бора)

Алюминий в судостроении

Алюминевый патрульный катер

Круизный лайнер с алюминиевой надстройкой

Алюминиевая яхта-катамаран

Алюминий в вагоностроении

Конструкция высокоскоростного поезда Intercity Express
из прессованных алюминиевых профилей – Германия, 1992

Алюминиевый вагон городского рельсового транспорта

Грузовой алюминиевый вагон для перевозки угля

Области применения оксидов и гидроксидов алюминия

Оксид и гидроксид алюминия – наиболее распространенные соединения этого металла. В природе они имеются только в виде минералов – корунды, бокситы, нефелины.

1. Ювелирная сфера. Корунды, незамутненные и чистые – это известные во всем мире драгоценности – рубины и сапфиры.
2. В химической промышленности эти соединения служат адсорбентом, также используются в производстве керамической посуды: котелки, ковши, чашки, кастрюли обладают повышенной жаропрочностью именно благодаря алюминию. Оксид алюминия применяется и для производства катализаторов. Кроме того, его иногда добавляют в бетон – для лучшего затвердевания, в стекло – для жаропрочности материала.
3. Гидроксид алюминия активно используется в медицине (разнообразные лекарства, вакцины от гепатитов «А» и «В») – во внимание фармацевтов попадают его свойства поглощать кислоту и каталитически воздействовать на иммунитет человека. Это соединение быстро выводит фосфаты из организма, что позволяет эффективно лечить почечную недостаточность.
4. Косметическая сфера. Так как соединения алюминия экологически чистые, абсолютно безопасны для окружающей среды, здоровья и жизни человека, то его часто добавляют в шампуни, солнцезащитные и увлажняющие крема для лица и тела, зубную пасту, мыло, косметические маски и лосьоны, тоники, пенки и антиперсперанты.

Области применения хлоридов и сульфатов алюминия

Хлорид алюминия не встречается в чистом виде, его получают искусственным путем из бокситов и каолинов. Больше всего его используют в нефтеперерабатывающей промышленности.

Сульфаты алюминия активно применяются в косметической сфере – в качестве добавки к косметическим средствам (например, антиперсперантам), и текстильной – в качестве красителя тканей, промышленности. Кроме того, соединение можно использовать как защиту от насекомых – комаров, мух, мелких мошек. Сульфаты алюминия способы и обезболить место укуса. Тем не менее, это соединение небезвредно для человека, при длительном контакте (если вдохнуть или проглотить его) возможно серьезное отравление.

Альтернатива алюминиевым рудам

Развитие современного производства требует все больших объемов алюминия. Однако не всегда рентабельно разрабатывать месторождения, или импортировать глинозем из-за границы. Поэтому все чаще используется выплавка металла с использованием вторичного сырья.

Например, такие страны как США, Япония, Германия, Франция, Великобритания в основном производят вторичный алюминий, по объемам составляющий до 80% от общемировой выплавки.

Вторичный металл обходится намного дешевле, в сравнении с первичным, для получения которого тратится 20000 кВт энергии/1 тонну.

На сегодня алюминий, получаемый с различных руд, один из востребованных материалов позволяющих получать прочные и легкие изделия, не поддающиеся коррозии. Альтернатив металлу пока не найдено, и в ближайшие десятиле.

Источник