Алюминий из чего состоит: Как производится алюминий

1. Линия по производству алюминиевых цилиндрических слитков
2. Линия по производству алюминиевых слитков
3. Линия гомогенизации
4. Система очистки дымового газа.

1. Линия по производству алюминиевых цилиндрических слитков

1. Гидравлическая загрузочная машина к алюминиевой плавильной печи;
2. Печь плавления алюминия;
3. Печь выдержки алюминия;
4. Система удаления и очистки дымовых газов;
5. Машина полунепрерывного литья заготовок  со сменными столами;
6. Система дегазации расплавленного алюминия;
7. Автоматическая пила порезки алюминиевых слитков с системой сбора опилок.

По завершению дегазации жидкий алюминий попадает на литейный стол машины полунепрерывного литья, где происходит его кристаллизация и вытяжка цилиндрических слитков до 7м.

Готовые алюминиевые цилиндрические слитки далее подаются на участок резки, где с помощью автоматической пилы с  системой сбора опилок, разрезаются на изделия, необходимой длины.

Вода, подаваемая в машину полунепрерывного  литья слитков в процессе кристаллизации алюминия, нагревается до температуры 40С. Ее отвод происходит самотеком в бассейн и далее в башню охлаждения (градирню).

Газовые горелки обеспечивают требуемую температуру в печи. Для обеспечения взрывобезопасности сжигания газа печь оборудована устройствами контроля безопасного сжигания газа.

2. Линия по производству алюминиевых слитков

1. Печь плавки (роторная)
2. Печь плавки (выдержки)
3. Желоб переливочный
4. Загрузочное окно
5. Сливной желоб
6. Конвейер с электроприводом
7. Формы для чушек (изложницы)
8. Устройство воздушного охлаждения
9. Устройство извлечения чушек из форм

• загрузка шихты;
• нагрев;
• плавка;
• слив;
• выгрузка шлака.

3. Линия гомогенизации

1. Печь гомогенизации на природном газе
2. Загрузочная машина
3. Камера охлаждения
4. Пульт управления

4. Система очистки дымового газа

Новый высокопрочный алюминий для авиапромышленности

Группа студентов кафедры металловедения и физики прочности НИТУ «МИСиС» приступила к испытаниям нового высокопрочного алюминия для 3D-печати

Группа студентов кафедры металловедения и физики прочности НИТУ «МИСиС» приступила к испытаниям нового высокопрочного алюминия для 3D-печати. Предполагается, что разработанная ими технология найдет применение в авиа- и машиностроении, а также в других отраслях промышленности. Предложенный молодыми исследователями метод SLM-печати композитным материалом на основе алюминия позволит отказаться от применения дорогостоящего титана, который широко применяется, в том числе, в авиастроении – сообщается на сайте университета НИТУ «МИСиС».

Сегодня самолеты строятся с применением алюминия и титана. Среди остальных металлов титан самый дорогостоящий материал. Студенты НИТУ «МИСиС» Дмитрий Солодов и Александр Васильев предложили вместо титана использовать высокопрочный композитный материал на основе алюминия. Молодые ученые разработали «легкий» алюмоматричный композит с добавлением тугоплавких добавок. В авиакосмической отрасли — это значимый показатель, поскольку снижение массы летательного аппарата позволяет снизить расход топлива, и, соответственно сократить издержки.

Одновременно с этим, элементы из этого материала будут производиться с применением так называемого генеративного дизайна. Данная технология позволяет искусственному интеллекту самостоятельно формировать облик деталей под заданные конструктором параметры и ограничения. Это позволит дополнительно снизить массу алюминиевых изделий и повысить прочность конструкций. Затем разработанная искусственным интеллектом деталь будет напечатана на 3D-принтере с использованием технологии SLM-печати, позволяющей производить сложные изделия путем лазерного плавления металлического порошка. SLM-печать, а также использование тугоплавких добавок обеспечит материал высокими прочностными характеристиками.

Еще одна важная привилегия новой технологии состоит в снижении себестоимости изготовления сложных деталей с внутренними каналами, порами и т.д. Помимо этого, благодаря бионическому дизайну значительно сокращается масса готовой детали, а использование аддитивных технологий и новых материалов позволит снизить себестоимость готовых изделий.

Подразумевается, что данный материал постепенно вытеснит существующие дорогостоящие сплавы на основе титана, а также те алюминиевые сплавы, которые используются в промышленности в настоящее время. Проект молодых ученых может быть интересен авиастроительным предприятиям, машиностроительным производствам, станкостроительным заводам, предприятиям космической индустрии, а также частным организациям, осуществляющим услугу 3D-печати металлом.

На сегодняшний день уже получены первые образцы, которые были испытаны на растяжение до и после термической обработки. В ходе исследований выяснилось, что опытные образцы, напечатанные из алюминиевого порошка с тугоплавкой добавкой, показали более высокую прочность по сравнению с образцами, производимыми из обычного алюминия.

5 вещей из алюминия, без которых мы не можем представить свою жизнь

Алюминий стал широко доступен только в 20 веке в большей степени благодаря авиационной промышленности. Если сделать опрос людей какие вещи из алюминия они знают, мы можем увидеть замешательство. Мы не придаем значения тому, что мы держим в руках или видим каждый день вокруг себя. При этом, сегодня все еще является весьма актуальным собирать и сдавать на вторичную переработку алюминиевый лом.

Алюминий и его сплавы — широко распространены как технический металл. Некоторые виды использования алюминия могут быть не очевидны сразу. Например, вы знали, что алюминий используется в производстве стекла?

Алюминий невероятно популярен, потому что он легкий, крепкий, устойчив к коррозии, долговечный, пластичный, податливый, проводящий и не имеет запаха.

Алюминий также пригоден для переработки на 100% без потери своих природных свойств. Кроме того, для переработки лома алюминия требуется 5% энергии, чем для производства нового алюминия.

Вот 5 вещей из алюминия, без которых сегодня очень трудно представить нашу жизнь.

Транспортные средства

Здесь мы имеем в виду в первую очередь аэрокосмическую и автомобильную промышленность: авиадетали, автомобили, а также поезда, судна, мототранспорт и велосипеды.

Аэрокосмическая промышленность любит алюминий по причине легкости веса, поскольку его снижение имеет решающее значение для самолетов и космических аппаратов. По этой же причине широко используют алюминий и в автомобильном производстве. Он помог снизить вес легковых и грузовых автомобилей и, таким образом, несколько улучшить эффективность использования топлива.

Автомобильная промышленность все еще в значительной степени зависит от стали. Несмотря на это стремление повысить эффективность использования топлива и сократить выбросы CO2 привело к гораздо более широкому использованию алюминия в производстве автомобилей. Алюминий делает Teslas и Fords более легкими и более энергоэффективными. Эксперты прогнозируют, что к 2025 году среднее содержание алюминия в автомобиле увеличится на 60%.

Высокоскоростные железнодорожные системы, такие как Shinkansen в Японии и Maglev в Шанхае, также используют алюминий. Металл позволяет конструкторам снизить вес поездов, снижая сопротивление трения.

Тем не менее, пока алюминий обеспечивает небольшой вес деталям автомобильного производства. А мы можем передвигаться на большие расстояния, подниматься в небо и переплывать моря и океаны.

Строительные материалы

Строительство и строительная индустрия не исключение для использования алюминия.

В течение почти ста лет алюминиевые сплавы применяются в строительстве домов и офисных зданий. Наиболее известным является Эмпайр Стейт Билдинг. Он был одним из первых современных сооружений, которые в значительной степени были изготовлены из алюминия, в том числе на его культовый шпиль.

В настоящее время алюминий широко признан одним из самых энергоэффективных и устойчивых строительных материалов, доступных на рынке. Мы используем оконные рамы, фасадные панели, кровельные материалы и ставни.

Алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью. Анодированный алюминий обладает высокой восприимчивостью к полировке и невероятно долгим сроком службы. Для строительной отрасли это важный фактор, поскольку затраты на длительное техническое обслуживание будут намного ниже, чем у сопоставимых материалов. Алюминий также не подвержен атмосферным воздействиям и может очень хорошо противостоять как  влажному, так и в сухому климату, а также не становится хрупким при низких температурах. Сегодня мы можем воплотить практически любое дизайнерское решение с помощью этого материала.

Потребительские товары

В потребительских товарах причиной частого использования алюминия является легкость и внешний вид. В результате алюминий используют при изготовлении телефонов и ударопрочных для них защитных стекол, ноутбуков, спортивногох и туристического снаряжения, сковородок и кастрюль.

Кастрюля или сковородка из алюминия поглощает всего 7% тепла, остальное отдает пище. Эти алюминиевые изделия хорошо проводят тепло, не токсичны, устойчивы к ржавчине и легко чистятся.

Использование в производстве гаджетов позволят добиться легкого веса, эргономичного и привлекательного дизайна. Apple в своих iPhone и MacBook использует преимущественно детали из алюминия. Также сильно предпочитают алюминий, для изготовления своих изделий и другие высокотехнологичные бренды электроники, такие как производитель аудиотехники Bang & Olufsen.

Да, про защитные стекла! Команда исследователей из Токийского университета и Японского института синхротронного излучения создала стекло, пропитанное оксидом алюминия, что они называют аэродинамической левитацией. В результате получилось стекло, которое не разбивается при падении или при ударе другим предметом. Именно такие стекла используют в самых разных областях, от автомобильных окон до смартфонов и планшетов.

Промышленные товары

К промышленным товарам, которые изготавливают из алюминия сегодня можно отнести осветительные приборы, термозащитные пленки (отражатели) радиаторы.

Так, по соотношению прочности, теплоотдачи и легкости алюминиевые радиаторы значительно превосходят стальные или металлические.
Теплозащитные пленки изготавливают из специальной изоляционной пены, покрытой алюминиевой фольгой. Служа эффективной пленкой радиатора, она предотвращает тепловые потери энергии через стены, отражая тепло, выделяемое радиатором, обратно в помещение. Такая алюминиевая теплоотражающая фольга позволяет значительно уменьшить количество энергии, необходимое для комфортного обогрева помещения.

Также, превосходные свойства алюминия делают его  оптимальным выбором для опор и кронштейнов для наружного освещения. При контакте с воздухом алюминий образует защитный слой из оксида алюминия, который защищает от коррозии. Эта естественная устойчивость к коррозии гарантирует, что алюминиевый осветительный столб выдержит воздействие времени, температуры и влажности, а также обеспечит долгие годы службы.

Фольга и упаковка

Алюминий все больше и больше заменяет пластиковые и стальные компоненты, так как он прочнее и жестче, чем пластик, и легче — чем сталь. Такие характеристики позволяют алюминиевым изделиям быстро рассеивать тепло, предохраняя электронные устройства от перегрева.

Сегодня алюминий используется для изготовления  фольги для выпечки, лотков для еды, банок для аэрозолей, а также крышек для бутылок.

Алюминиевая фольга представляет собой тонкий, блестящий лист бумаги алюминиевого металла. Он изготавливается путем прокатки больших алюминиевых листов до толщины менее 0,2 мм.

Дома люди используют алюминиевую фольгу для хранения продуктов, для покрытия поверхностей выпечки и для упаковки продуктов, таких как мясо, чтобы они не теряли влагу во время приготовления пищи.

Ну и один из наиболее распространенных видов алюминиевой тары в нашей жизни – алюминиевые банки для напитков. Одна алюминиевая банка состоит из сплава алюминия, 1% марганца, 1% магния, 0,2% кремния и 0,15% меди. Внутренняя поверхность банки покрывается специальным лаком, чтобы избежать контакт металла и напитка. Алюминиевые банки имеют самую высокую стоимость лома, субсидируя сбор и переработку других материалов. Они могут быть переработаны и возвращены на полку магазина в виде новой банки всего за 60 дней.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ ПРО АЛЮМИНИЙ

• 8% внешней коры Земли (по весу) состоит из алюминия.
•  Один Boeing-747 содержит более 66 000 кг алюминия.
• Алюминиевая фольга обычно имеет толщину менее 0,15 мм.
• Чтобы изготовить 1 кг чистого алюминия потребуется около 2–3 кг алюминиевой руды (боксита).
• Для производства чистого алюминия из переработанных банок требуется в 20 раз меньше энергии, чем из бокситов.
• Китай в 2017 году произвел более половины мирового объема алюминия (примерно 32 000 тысяч метрических тонн).
• В Германии примерно 95% банок проходят вторичную переработку.   США перерабатывают 70% алюминиевых банок для напитков.
• Ежегодно производится около 180 млрд банок для напитков. Как правило, алюминиевые банки изготавливаются из 70% переработанного металла, который сдают как вторичное сырье – лом алюминиевых банок в перерабатывающие компании.

И напоследок из интересного: алюминиевая пудра + йод + несколько капель воды = эффектное шоу. Вы увидите облака токсичного пурпурного пара йода, а затем пламя. Реакция — демонстрация того, насколько активным может быть алюминий.

Пожалуйста, не пытайтесь повторить это самостоятельно.

И — сортируйте вашу алюминиевую тару отдельно, ведь ей можно дать вторую и третью жизнь!

Как производится алюминий | Металл Супермаркеты

Во многих отношениях алюминий — идеальный металл. Он прочный, легкий, устойчивый к нагреву и коррозии, а также хороший проводник электричества. К тому же его много и недорого.

Алюминий также является самым распространенным металлом в земной коре и третьим по распространенности элементом после кислорода и кремния. Однако только в 1809 году английский химик сэр Хамфри Дэви официально идентифицировал и назвал его.

Сегодня алюминий является наиболее широко используемым металлом в мире после железа и стали.Алюминий — жизненно важный компонент практически во всех сферах нашей жизни, от автомобилей, на которых мы ездим, до упаковки наших продуктов питания.

Алюминий наиболее универсален, когда он сочетается с другими металлами с образованием алюминиевых сплавов. Процесс легирования дает алюминию улучшенные свойства, подходящие для целого ряда применений.

Как производится алюминий

Алюминий производится в следующих этапах:

• В поисках алюминиевой руды
• Горный алюминий
• Очистка бокситов
• Выплавка алюминия

В поисках алюминиевой руды

Алюминий имеет тенденцию соединяться с другими элементами и редко встречается в природе в чистом металлическом виде. Соединения алюминия встречаются в большинстве распространенных типов горных пород, включая глину, сланец, сланец, гранит и анортозит.

Самая важная алюминиевая руда — боксит, порода, содержащая около 52% оксида алюминия с примесями оксида железа, кремнезема и диоксида титана. Бокситы обычно находятся в месторождениях на поверхности Земли или вблизи нее во многих частях мира, включая Европу, Азию, Австралию и Южную Америку.

Горный алюминий

Геологи обнаруживают месторождения бокситов путем отбора проб и проведения разведочного бурения.При обнаружении залежей их разрабатывают в карьерах. Земля взрывается, и бокситы добываются с помощью экскаваторов или драглайнов.

90% всего добываемого боксита превращается в глинозем, который переплавляется в алюминий. Остальные 10% используются для других целей, включая производство абразивов, футеровки печей и проппантов для нефтяной промышленности. Для производства 2 тонн глинозема требуется 4 тонны высококачественного боксита, из которых можно сделать 1 тонну алюминия.

Очистка бокситов

Боксит очищается с использованием процесса Байера, который впервые был разработан Карлом Джозефом Байером в 1888 году.Процесс Байера состоит из четырех этапов: вываривания, осветления, осаждения и прокаливания.

Пищеварение

Боксит измельчается, смешивается с каустической содой и перекачивается в резервуары высокого давления, где применяется пар, нагретый до тепла и давления. Это вызывает реакцию каустической соды с соединениями алюминия в боксите с образованием раствора алюмината натрия. Нежелательные примеси остаются в так называемом красном шламе.

Разъяснение

Затем раствор алюмината натрия пропускают через продувочные резервуары, где давление снижается до атмосферного.Красный шлам удаляется с помощью осветлителей и тканевых фильтров. Затем осветленный раствор охлаждают в теплообменниках и перекачивают в высокие силосы.

Осадки

Затравочные кристаллы гидроксида алюминия добавляют к раствору алюмината натрия, чтобы вызвать осаждение. Во время этого процесса алюминий становится твердым. Это приводит к образованию крупных кристаллов алюминия, которые фильтруются и промываются для удаления воды и других примесей.

Прокаливание

Теперь кристаллы гидроксида алюминия подвергаются прокаливанию — процессу термической обработки, при котором подача воздуха регулируется.Вращающиеся печи используются для нагрева кристаллов до температур выше 960 ° C, что удаляет любые оставшиеся примеси, оставляя мелкий белый порошок, известный как оксид алюминия или оксид алюминия.

Выплавка алюминия

Плавка — это процесс, во время которого алюминий извлекается из глинозема. Это осуществляется с помощью процесса Холла-Эру, который был изобретен в 1886 году Шарлем Мартином Холлом и Полем Эру.

Плавка происходит в стальных электролизерах, заполненных расплавленным электролитом, где углеродные аноды используются для пропускания электрического тока через электролит.Затем к расплавленной поверхности добавляют оксид алюминия. Электрический ток осаждает расплавленный алюминий, который можно собрать и отвести.

Затем расплавленный алюминий разливают в формы для получения литейного слитка. На данном этапе чистота 99,8%. Теперь его можно дополнительно усовершенствовать для производства сверхчистого алюминия или использовать для легирования с другими металлами.

Сверхчистый алюминий

Сверхчистый алюминий высокой чистоты (99,99%) мягкий и не имеет прочности на разрыв. Однако он устойчив к коррозии и отлично проводит электричество.Сверхчистый алюминий используется в химическом оборудовании, электронных компонентах и ​​для производства бензина.

Алюминиевые сплавы

Большинство алюминия легировано другими элементами. Путем легирования алюминия можно значительно улучшить его твердость и прочность. Распространенными алюминиевыми сплавами являются алюминий-марганец (используется в контейнерах для напитков), алюминий-магний (используется в приборах и посуде), алюминий-магний-кремний (используется в зданиях и транспортных средствах) и алюминий-медь (используется в самолетах).

Переработка алюминия

Алюминий можно бесконечно перерабатывать без потери качества.Это делает его одним из самых экологически чистых металлов на планете. Невероятно, но большая часть когда-либо производимого алюминия используется до сих пор.

Metal Supermarkets — крупнейший в мире поставщик мелкосерийного металла с более чем 85 обычными магазинами в США, Канаде и Великобритании. Мы эксперты по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения.В нашем ассортименте: нержавеющая сталь, легированная сталь, оцинкованная сталь, инструментальная сталь, алюминий, латунь, бронза и медь.

Наша горячекатаная и холоднокатаная сталь доступна в широком диапазоне форм, включая пруток, трубы, листы и пластины. Мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.

Посетите одно из наших 80+ офисов в Северной Америке сегодня.

Все, что вам нужно знать: алюминий

Как бы вы отреагировали, если бы кто-то сказал вам, что обменяет кусок золота на старую банку с газировкой, которая висела у вас в задней части холодильника?

Вы бы, наверное, хорошо посмеялись, правда? Что ж, вернемся на пару сотен лет назад в начало девятнадцатого века, и алюминий, содержащийся в вашей банке с газировкой, когда-то считался одним из самых драгоценных металлов в мире (да, даже больше, чем золото)!

Однако перенесемся в сегодняшний день, и это кажется довольно диковинным, учитывая, что алюминий практически везде, куда мы идем.В настоящее время алюминий считается наиболее широко используемым «цветным металлом» в мире, его производство и применение превосходит все другие металлы, за исключением чугуна и стали.

Тем не менее, поскольку это самый распространенный металл в земной коре, второй по популярности металл в мире и третий по распространенности элемент на нашей планете, знания об этом широко используемом металле довольно скудны.

Итак, что же такое алюминий? И почему это так важно?

Что такое алюминий?

Если вы не химик, имеющий доступ к контролируемой лабораторной среде, вероятность вашего взаимодействия с «чистым алюминием» мала или равна нулю.Это связано с тем, что химические свойства металлического алюминия настолько реактивны по отношению к кислороду, что при контакте он сразу же цепляется за атомы кислорода. Поговорим о серьезной химии 😉! В результате образуется вещество, известное как гидратированный оксид алюминия. ¹

Гидратированный глинозем, более известный как боксит руда , добывается из земной коры и очищается для извлечения алюминия. После извлечения из боксита чистый алюминий часто оказывается слишком мягким и пластичным для коммерческого использования.

По этой причине алюминий почти всегда сочетается с другими легирующими металлами или элементами. К ним обычно относятся медь, магний, марганец, кремний, олово и / или цинк. За счет создания алюминиевого сплава улучшается общая прочность металла, а также многие другие различные физические свойства, необходимые для применения.

Поэтому, когда вы сталкиваетесь с повседневными предметами в своей жизни, такими как алюминиевые банки, фольга для приготовления пищи или упаковка для пищевых продуктов, просто помните, что вы на самом деле контактируете не с чистым алюминием, а с алюминиевыми сплавами, которые состоят только на 90-99%. алюминий. ⁷

Как производится алюминий?

К настоящему времени вы знаете, что алюминий не встречается в чистом виде. Вместо этого соединения алюминия существуют в скалистых глыбах руды, погребенных в земной коре. Эта руда, как упоминалось ранее, называется бокситом, и она является основным источником алюминия в мире.

Чтобы извлечь алюминий из боксита и начать делать из него полезные предметы (например, фольгу, которой вы покрываете вкусные остатки еды вашей матери), задействованы два основных процесса: первый — это процесс Байера (1886 г.), а второй — Холл. Процесс Эру (1889 г.).

1. Процесс Байера: Поскольку бокситы состоят из оксида алюминия, молекул воды и ряда примесей, воду и примеси сначала необходимо удалить. Сырой боксит добывают, а затем измельчают, смешивают, измельчают и превращают в суспензию. Затем эту суспензию обрабатывают теплом и давлением, чтобы очистить остатки боксита и оставить только оксид алюминия. ²

2. Процесс Холла – Эру: оксид алюминия (известный как оксид алюминия), оставшийся после этого, подвергается плавлению, требующему чрезвычайно большого количества энергии.Оксид алюминия помещают в расплавленную смесь и подвергают электролизу, чтобы атомы алюминия отделились от атомов кислорода. В свою очередь, получается металлический алюминий. Затем необработанный алюминий отливают в алюминиевые заготовки / слитки для легирования и дальнейшей обработки. ³

Производство алюминия может показаться не таким уж сложным на первый взгляд, но это далеко не так. Вот почему процесс вторичной переработки стал таким важным. Добыча и производство алюминия, который используется в нашем обществе, — сложный, трудоемкий и энергоемкий процесс.К счастью, переработка делает алюминий легко регенерируемым, потребляя всего 5% энергии, которая требовалась для его первоначального извлечения.

Типы алюминия

Гипотетически, предположим, вы добыли себе немного настоящего хорошего сырого алюминия и обнаружили, что у вас осталась блестящая заготовка. Чем вы сейчас занимаетесь? Расплавьте эту присоску и сплавляйте ее, вот что!

Чистый алюминий чрезвычайно мягкий и часто недостаточно прочный для большинства коммерческих применений и проектов. Чтобы исправить это, чистый алюминий плавится и смешивается с другими элементами, такими как железо, кремний, медь, магний, марганец и цинк.За счет легирования этих других элементов улучшаются такие свойства алюминия, как прочность, плотность, удобоукладываемость, электропроводность и коррозионная стойкость.

В процессе легирования алюминия могут быть получены три различных типа сплавов в зависимости от их свойств и методов, используемых для их обработки: технически чистый, поддающийся термообработке и не поддающийся термообработке.

Каждый тип алюминиевого сплава может быть далее подразделен и охарактеризован его основным легирующим элементом.Это можно уменьшить, присвоив каждому типу сплава четырехзначный номер, чтобы помочь его классифицировать, где первая цифра определяет общий класс (или серию).

1. Техническая чистота: сплавы , состоящие из алюминия чистотой 99% или выше. ⁴

• 1xxx Серия: имеет отличную коррозионную стойкость, отличную обрабатываемость, а также высокую теплопроводность и электрическую проводимость. Эта серия обычно используется для линий передачи, которые соединяют национальные сети через U.С.

2. Термически обрабатываемые: сплавы , упрочненные в процессе экстремального нагрева и охлаждения. Сплавы нагревают до определенных точек, чтобы равномерно распределить элементы внутри, а затем закаливают (быстро охлаждают), чтобы заморозить их на месте.

• 2xxx Серия: в качестве основного легирующего элемента используется медь. Эти сплавы обладают хорошим сочетанием высокой прочности и ударной вязкости. Часто используются для производства самолетов.
Серия
• 6xxx: основные легирующие элементы — кремний и магний.Эти сплавы универсальны, поддаются термообработке, формуются, свариваются, прочны и устойчивы к коррозии. Часто используются для автомобильного производства.
Серия
• 7xxx: цинк используется в качестве основного легирующего элемента с небольшими количествами магния, меди или хрома для повышения прочности. Эти сплавы поддаются термообработке и обладают очень высокой прочностью. Часто используются в сфере коммерческих авиаперевозок.

3. Нетермообрабатываемые: сплавы , упрочняемые с помощью процесса, известного как холодная обработка.Этот процесс происходит за счет «обработки» металла на этапах прокатки или ковки и создания дислокаций в атомной структуре металла для увеличения прочности. ⁵

• 3xxx Серия: марганец является основным легирующим элементом, часто с добавлением небольшого количества магния. Эти сплавы обладают средней прочностью и хорошей обрабатываемостью. Часто используются для изготовления алюминиевых банок для напитков и кухонной утвари.
Серия
• 4xxx: кремний — основной легирующий элемент.Эти сплавы имеют более низкие температуры плавления, не вызывая хрупкости. Часто используются для сварочной проволоки и строительных конструкций.
Серия
• 5xxx: магний является основным легирующим элементом. Эти сплавы обладают средней и высокой прочностью, хорошей свариваемостью и коррозионной стойкостью в водной среде. Часто используются в строительстве и на море.

Зачем нужен алюминий?

К настоящему времени вы должны иметь твердое представление о том, что такое алюминий и как он производится, но возникает большой вопрос: зачем мы его используем?

Алюминий в изобилии, недорог, легкий, пластичный, прочный, пластичный, проводящий, и этот список можно продолжить.Одна из самых важных характеристик, которая отличает алюминий от других, — это его изменчивость.

Ни один другой металл не может сравниться с алюминием, когда дело доходит до разнообразия применений, которые он имеет при сплавлении с другими элементами. Кроме того, алюминий подлежит вторичной переработке на неопределенный срок и является одним из немногих материалов в мире, который оплачивает стоимость его собственного сбора.

Сочетание экологичности с универсальностью делает алюминий не только одним из самых важных металлов в мире, но и одним из наиболее часто используемых в бесчисленных отраслях промышленности.

От глубин космоса до дна океана алюминий присутствует повсюду и вносит свой вклад как в развитие нашего общества, так и в улучшение нашей жизни. ⁶

Если окажется, что это не , все, что вы хотели знать, и многое другое, посетите страницу блога Boyd Metals для получения более интересной информации о металлургической промышленности и не забудьте проверить наши БЕСПЛАТНЫЕ цифровые акции Закажите все, что вам нужно для обработки, нажав на изображение ниже.

Наш индексированный PDF-файл с возможностью поиска позволяет легко найти нужную информацию.

Что внутри?

• Технические характеристики стандартной продукции
• Общие таблицы преобразования и руководства
• Доступные услуги обработки по видам продукции

Источники изображений:
^{1 https://stockhead.com.au/resources/pure-alumina-has-sent-first-hpa-samples-to-potential-customers/
2 http: // muharraq27.blogspot.com/2010/12/aluminium-processing.html
3 https://www.researchgate.net/figure/Flow-sheet-of-the-aluminium-production-process_fig3_262148554
4 https://www.metalmensales.com/Aluminium-1100-Properties.html
5 https://recyclenation.com/2014/03/recycle-aluminium/
6 https: // www .lightmetalage.com / news / industry-news / recycling-remelt / hydro-start-new-recycling-line /
7 https: // www.indiamart.com/cmeri-durgapur-durgapur/}

Это элементарно — элемент Алюминий

Что в имени? От латинского слова, обозначающего квасцы, alumen .

Сказать что? Алюминий произносится как ah-LOO-men-em .

Хотя алюминий является самым распространенным металлом в земной коре, он никогда не встречается в природе свободным. Весь земной алюминий соединился с другими элементами, образуя соединения. Двумя наиболее распространенными соединениями являются квасцы, такие как сульфат алюминия и калия (KAl (SO ₄ ) ₂ · 12H ₂ O) и оксид алюминия (Al ₂ O ₃ ).Около 8,2% земной коры состоит из алюминия.

Ученые подозревали, что неизвестный металл существует в квасцах еще в 1787 году, но у них не было способа извлечь его до 1825 года. Датский химик Ганс Кристиан Эрстед был первым, кто произвел небольшое количество алюминия. Два года спустя немецкий химик Фридрих Велер разработал другой способ получения алюминия. К 1845 году он смог произвести образцы достаточно большого размера, чтобы определить некоторые из основных свойств алюминия. Метод Велера был усовершенствован в 1854 году французским химиком Анри Этьеном Сент-Клер Девиль.Процесс Девиля позволил коммерческое производство алюминия. В результате цена на алюминий упала с примерно 1200 долларов за килограмм в 1852 году до примерно 40 долларов за килограмм в 1859 году. К сожалению, алюминий оставался слишком дорогим для широкого использования.

Два важных события 1880-х годов значительно увеличили доступность алюминия. Первым было изобретение нового способа получения алюминия из оксида алюминия. Чарльз Мартин Холл, американский химик, и Поль Л. Т. Эру, французский химик, независимо изобрели этот процесс в 1886 году.Вторым было изобретение нового процесса, позволяющего дешево получать оксид алюминия из бокситов. Боксит — это руда, которая содержит большое количество гидроксида алюминия (Al ₂ O ₃ · 3H ₂ O) наряду с другими соединениями. Карл Йозеф Байер, австрийский химик, разработал этот процесс в 1888 году. Процессы Холла-Эру и Байера до сих пор используются для производства почти всего алюминия в мире.

С легкого способа извлечения алюминия из оксида алюминия и легкого способа извлечения больших количеств оксида алюминия из бокситов началась эра недорогого алюминия. В 1888 году Холл основал Pittsburgh Reduction Company, которая сейчас известна как «Алюминиевая компания Америки» или Alcoa. Когда он открылся, его компания могла производить около 25 килограммов алюминия в день. К 1909 году его компания производила около 41 000 килограммов алюминия в день. В результате такого огромного увеличения предложения цена на алюминий быстро упала примерно до 0,60 доллара за килограмм.

Сегодня алюминий и алюминиевые сплавы используются в самых разных продуктах: консервных банках, пленке и кухонной утвари, а также в деталях самолетов, ракет и других изделиях, для которых требуется прочный и легкий материал.Хотя он не проводит электричество так же хорошо, как медь, он используется в линиях электропередачи из-за своего небольшого веса. Его можно наносить на поверхность стекла для изготовления зеркал, где быстро образуется тонкий слой оксида алюминия, который действует как защитное покрытие. Оксид алюминия также используется для изготовления синтетических рубинов и сапфиров для лазеров.

Пять фактов об алюминии, которые вы могли не знать

Пять фактов об алюминии, которых вы могли не знать

Когда большинство людей думают об алюминии, это относится к банке из-под газировки или длинным полоскам фольги, используемым на кухне.Что интересно в алюминии, так это то, что он действительно встречается во многих местах, например, в дверных ручках, кухонной утвари и даже в производстве стекла. И он продолжает набирать обороты во многих отраслях.

По данным Алюминиевой ассоциации, он производился в промышленных объемах чуть более 100 лет, что делает его сравнительно новым промышленным металлом.

Что делает алюминий таким популярным?

Помимо того, что он является вторым по распространенности металлическим элементом в земной коре после кремния, его легко формовать, складывать и перерабатывать.Это создает длинный список преимуществ для таких вещей, как упаковка, транспортировка и строительство.

Поскольку Pace является компанией по литью алюминия под давлением, вы можете себе представить, как мы ценим этот распространенный элемент. Мы считаем, что чем больше людей понимают в преимуществах и использовании алюминия, тем больше мы сможем внедрять инновации и совершенствовать технологии на основе этого богатого ресурса.

Имея это в виду, мы хотели бы поделиться несколькими интересными фактами.

1. Алюминий зеленого цвета. Есть два типа алюминия: первичный и вторичный. Первичное производство — это процесс изготовления нового алюминия. Вторичное производство — это переработка существующего алюминия в другую пригодную для использования форму. Этот вторичный процесс чрезвычайно безопасен для окружающей среды. Фактически, это на 92 процента более энергоэффективно, чем при первичном производстве. Благодаря возможности перерабатывать алюминий так легко, нет большого спроса на добычу новых ресурсов. Алюминиевая ассоциация сообщает, что 75 процентов когда-либо производимого алюминия все еще используется.В своей деятельности Pace использует только переработанный алюминий. Это более рентабельный и ответственный способ работы.

2. Алюминий очень легкий. По данным Геологической службы США, это треть веса стали или меди. Для Pace это означает, что позволяет нам расширить возможности дизайна. Мы можем разрабатывать продукты, которые позволяют уменьшить вес, что имеет решающее значение для многих наших клиентов, особенно в авиационной, водной и автомобильной промышленности.Более легкие машины потребляют меньше энергии для работы.

3. Алюминий хорошо сочетается с другими. Уникальные свойства алюминиевого сплава позволяют металлу хорошо работать со стальной матрицей, которую использует Pace. С алюминием процесс идет быстро, и мы можем получить мелкие детали детали. Это может исключить второстепенные операции и позволить нам комбинировать детали. Это означает меньшие затраты на сборку отливок с меньшими затратами и более мелкими деталями.

4. Алюминий родился из науки. Алюминий в природе не встречается в земной коре. Он происходит из боксита, который нужно переработать, чтобы получить алюминий. Это означает, что потребовались усилия химиков и инженеров, чтобы воплотить его в жизнь. По сути, инновации сделали этот металл возможным. Интересно, что датский химик Ганс Кристиан Эрстед впервые извлек алюминий из квасцов в 1825 году. Он оставался новинкой и слишком дорогим для массового производства до 1886 года, когда американский химик Чарльз Мартин Холл и французский химик Поль Эру независимо изобрел процесс Холла-Эру, который используется до сих пор.

5. Алюминий становится прочнее. Ученые продолжают искать способы улучшить алюминий, и в настоящее время на рынке представлены сотни смесей. Один из последних достижений был сделан в 2010 году. Юньтян Чжу, профессор Государственного университета Северной Каролины, и его коллеги подвергли алюминий с магнием и цинком экстремальному давлению. В результате получился алюминий, прочный, как сталь. Следующим этапом разработки является производство его в достаточно больших объемах для коммерческого применения, что изменит правила игры для многих отраслей.

Благодаря такому множеству применений и уникальных преимуществ алюминий легко классифицировать как металл современной жизни. Мы рады продолжить внедрение инноваций с помощью этого ресурса и посмотреть, как он изменит мир вокруг нас в ближайшие годы.

Чтобы получить полную историю алюминия, ознакомьтесь с этой статьей от Aluminium Association.

Как производится алюминий? »Science ABC

Соединения алюминия доказали свою полезность на протяжении тысячелетий.Он существует со времен Персидской империи, когда персидские гончары делали свои самые прочные сосуды из глины, содержащей оксид алюминия. Древние египтяне и вавилоняне использовали соединения алюминия в красках для тканей, косметике и лекарствах. Однако только в начале девятнадцатого века алюминий был идентифицирован как элемент и выделен как чистый металл. Из-за сложности извлечения алюминия из его природных соединений металл в течение многих лет оставался редким; Спустя полвека после его открытия он все еще был таким же редким и ценным, как серебро.Теперь, когда мы немного больше знаем об истории металла, давайте посмотрим на свойства этого металла и сырье, необходимое для производства алюминия.

(Фото: pixnio)

Свойства и сырье

Алюминий является третьим по содержанию элементом в земной коре и составляет 8% почвы и горных пород планеты. В природе алюминий содержится только в химических соединениях с другими элементами, такими как сера, кремний и кислород. Единственное место, где можно выгодно добывать алюминий, — это алюминиевые руды.Металлический алюминий обладает многими свойствами, такими как легкий, прочный, немагнитный и нетоксичный. Он проводит тепло и электричество и отражает тепло и свет. Он стабилен, но легко обрабатывается и сохраняет прочность при сильном морозе, не становясь хрупким. Поверхность алюминия быстро окисляется, образуя невидимый барьер, предохраняющий ее от коррозии. Кроме того, алюминий можно эффективно производить, и из него можно экономично переработать новые продукты.

(Изображение предоставлено Flickr)

Соединения алюминия встречаются во всех типах глины, но наиболее полезной для производства чистого алюминия рудой является боксит .Боксит состоит из 45-60% оксида алюминия, а также различных примесей, таких как песок, железо и другие металлы. Хотя некоторые месторождения бокситов представляют собой твердые породы, большинство из них состоит из относительно мягкой грязи, которую легко вырыть из открытых карьеров. Австралия производит более одной трети мировых запасов бокситов. Для производства 0,5 кг металлического алюминия требуется около 2 кг боксита. Каустическая сода (гидроксид натрия) используется для растворения соединений алюминия, содержащихся в боксите, отделения их от примесей.В зависимости от состава бокситовой руды в процессе добычи могут использоваться относительно небольшие количества других химикатов. Алюминий производится в две фазы: процесс Байера для очистки бокситовой руды с получением оксида алюминия и процесс Холла-Эру плавки оксида алюминия для получения чистого алюминия. Давайте подробнее рассмотрим эти два метода.

Процесс Байера

Сначала получают бокситовые руды, а затем измельчают их механическим способом.Затем измельченная руда смешивается с каустической содой и помещается в мельницу, а затем превращается в суспензию, содержащую руду. Затем суспензия перекачивается в варочный котел. Варочный котел — это большой резервуар, который действует как скороварка. Суспензию нагревают до 110-270 ° С при давлении 340 кПа. Эти условия поддерживаются в течение времени от получаса до нескольких часов. Может быть добавлено дополнительное количество каустической соды, чтобы гарантировать растворение всех алюминийсодержащих соединений. Горячая суспензия, которая теперь превратилась в раствор алюмината натрия, проходит через серию расширительных баков, которые снижают давление и рекуперируют тепло, которое можно повторно использовать в процессе рафинирования.

(Фото предоставлено Андреасом Шмидтом / Wikimedia Commons)

Затем суспензия перекачивается в отстойник. Поскольку суспензия остается в этом резервуаре, примеси, которые не растворяются в каустической соде, оседают на дно резервуара. Остаток (так называемый «красный шлам»), который накапливается на дне резервуара, состоит из мелкого песка, оксида железа и оксидов микроэлементов, таких как титан. После того, как загрязнения осядут, оставшаяся жидкость, которая чем-то похожа на кофе, прокачивается через серию тканевых фильтров.Фильтры задерживают любые мелкие частицы примесей, которые остаются в растворе. Этот материал промывают для извлечения глинозема и каустической соды, которые можно использовать повторно. Отфильтрованная жидкость прокачивается через серию отстойников высотой в шесть этажей. Затравочные кристаллы гидрата оксида алюминия (оксид алюминия, связанный с молекулами воды) добавляют через верхнюю часть каждого резервуара. Затравочные кристаллы растут по мере того, как они оседают в жидкости, и растворенный оксид алюминия присоединяется к ним. Кристаллы осаждаются и опускаются на дно резервуара, где они удаляются.После промывки они переносятся в печь для прокаливания (нагрев для высвобождения молекул воды, которые химически связаны с молекулами оксида алюминия). Шнековый конвейер перемещает непрерывный поток кристаллов во вращающуюся цилиндрическую печь, которая наклоняется, чтобы позволить гравитации перемещать материал через нее. Температура 1100 ° C удаляет молекулы воды, оставляя безводные (безводные) кристаллы оксида алюминия. Покидая печь, кристаллы проходят через охладитель.

Процесс Холла-Эру

Выплавка глинозема в металлический алюминий происходит в стальной ванне, называемой восстановительной ванной.Дно горшка облицовано углеродом, который действует как один из электродов системы. Противоположные электроды состоят из набора углеродных стержней, подвешенных над горшком; их опускают в раствор электролита и держат на высоте примерно 3,8 см над поверхностью расплавленного алюминия, который скапливается на дне горшка. Редукторы располагаются рядами, состоящими из 50-200 горшков, соединенных последовательно и образующих электрическую цепь. Каждая линия может производить 60 000–100 000 метрических тонн алюминия в год.Типичный плавильный завод состоит из двух или трех поточных линий. Внутри сосудов для восстановления кристаллы оксида алюминия растворяются в расплавленном криолите при температуре 960-970 ° C с образованием раствора электролита, который будет проводить электричество от углеродных стержней к покрытому углеродом слою электролизера. Через раствор пропускают постоянный ток 4-6 вольт и 100-230 тысяч ампер. В результате реакции разрываются связи между атомами алюминия и кислорода в молекулах оксида алюминия. Освободившийся кислород притягивается к угольным стержням, где образует углекислый газ.Освободившиеся атомы алюминия оседают на дно емкости в виде расплавленного металла.

(Фото предоставлено Parcly Taxel / Wikimedia Commons)

Процесс плавки является непрерывным, в раствор криолита добавляют больше глинозема, чтобы заменить разложившееся соединение. Таким образом поддерживается постоянный электрический ток. Тепло, генерируемое потоком электричества у нижнего электрода, сохраняет содержимое емкости в жидком состоянии, но на поверхности расплавленного электролита имеет тенденцию образовываться корка. Периодически корка разрушается, чтобы можно было добавить больше глинозема для обработки.Чистый расплавленный алюминий скапливается на дне емкости и постепенно сливается. Горшки работают 24 часа в сутки, семь дней в неделю. Тигель перемещается по линии электролиза, собирая 4000 кг расплавленного алюминия, имеющего чистоту 99,8%. Затем металл перемещают в раздаточную печь и отливают в виде слитков. Один из распространенных методов заключается в заливке расплавленного алюминия в длинную горизонтальную форму. Когда металл движется через форму, внешняя поверхность охлаждается водой, в результате чего алюминий затвердевает.Сплошной вал выходит из дальнего конца изложницы, где его распиливают через соответствующие интервалы для формирования слитков желаемой длины. Как и сам процесс плавки, этот процесс литья также является непрерывным. Затем алюминий собирается и отправляется различным участникам рынка для их индивидуальных производственных целей.

Алюминий | Геонауки Австралия

Введение

Алюминий окружает вас повсюду — от предметов повседневного обихода, таких как банка безалкогольных напитков, до самолетов, летающих над головой.Алюминий — один из самых полезных материалов, известных человеку. Его можно легировать (смешивать) практически с любым другим металлом для создания материалов с полезными свойствами. Все металлы, легированные алюминием, очень прочные, но легкие и устойчивые к ржавчине.

После кислорода и кремния алюминий является третьим по распространенности элементом в земной коре (8,2%) и, безусловно, самым распространенным металлом. В отличие от металлов, таких как медь, золото, свинец, железо и цинк, которые использовались людьми в течение тысяч лет, алюминий широко используется лишь немногим более 100 лет.Это связано с тем, что алюминий никогда не встречается в природе в чистом виде. Итак, хотя люди знали о соединениях алюминия, они обнаружили, как извлекать металлический алюминий только в конце 1800-х годов.

Алюминий может быть извлечен (неэкономично) из некоторых глин, но наиболее распространенной алюминиевой рудой является боксит. Сначала необходимо добыть алюминиевую руду, затем боксит перерабатывается в глинозем (оксид алюминия). Большое количество электричества используется для плавления глинозема в металлический алюминий.

Недвижимость

Алюминий — металл серебристого цвета, который никогда не встречается в природе сам по себе. Он очень легкий (около одной трети веса меди), но прочный; некоторые сплавы даже прочнее стали. Алюминий может быть как пластичным (его можно прессовать в форму), так и пластичным (его можно бить и вытягивать в проволоку). Алюминий — очень хороший проводник тепла и электричества. Он также очень устойчив к ржавчине и не токсичен. Алюминий можно легировать практически с любым другим металлом.Алюминий легко воспламеняется, немагнитен и не искрит. Эти свойства сделали его важным металлом в современном мире. Поскольку алюминий является таким реактивным металлом, вы можете подумать, что он сильно ржавеет и, следовательно, бесполезен. Однако чистый алюминий очень быстро реагирует с воздухом или водой, образуя на его поверхности тонкий, почти невидимый слой оксида алюминия, который затем действует как защитное покрытие, предотвращающее дальнейшее «ржавление».

Использует

Алюминий выплавляется из глинозема, полученного из бокситовой руды.Все три продукта имеют множество применений.

Более 90% продукции бокситов в мире используются для производства оксида алюминия с большинством из оставшихся 10% используемых абразивной, огнеупорной и химической промышленности. Боксит также используется в производстве высокоглиноземистого цемента, в качестве абсорбента или катализатора в нефтяной промышленности, в покрытиях сварочных стержней и в качестве флюса при производстве стали и ферросплавов.

Глинозем в основном используется в качестве сырья для алюминиевых заводов, однако он также используется для других промышленных целей.Он используется в стекле, фарфоре и металлических красках, например, в красках для автомобилей. Он также используется в производстве изоляторов свечей зажигания, в качестве топливного компонента для твердотопливных ракетных ускорителей, наполнителя для пластмасс, абразива (он дешевле промышленного алмаза) и на заводах по переработке металлов, где он используется для переработки токсичных отходов сероводорода газы в элементарную серу.

Глинозем, находящийся в естественном кристаллическом состоянии, называется минеральным корундом. Иногда кристаллы корунда загрязнены следовыми количествами хрома, железа, титана, меди или магния.Мы называем эти кристаллы рубинами и сапфирами.

После железа и стали алюминий является наиболее широко используемым металлом на Земле. Его часто легируют медью, цинком, магнием, марганцем или кремнием, а добавление небольших количеств циркония, гафния или скандия к этим сплавам заметно улучшает их прочность. Сам по себе алюминий находит широкое применение от специального авиастроения до предметов повседневного обихода, таких как ножи и вилки. Некоторые варианты использования перечислены в таблице ниже.

История

Около 5300 г. до н.э .: г. Персы сделали сверхпрочные горшки из глины, содержащей оксид алюминия.

Примерно в 2000 году до нашей эры: Древние египтяне и вавилоняне использовали сульфат калия и алюминия KAl (SO4) 2 в качестве лекарства для уменьшения кровотечений.Его добывали из природных месторождений в Греции и Турции. Древние римляне называли это медицинское соединение «квасцами», отсюда мы и получили современное слово и символ. Его до сих пор используют для остановки кровотечения.

Средневековье: Большинство квасцов поступало с папской территории Толфа, но цена резко упала, когда в начале 1600-х годов в Йоркшире было обнаружено большое месторождение сланцевых квасцов. В течение следующих столетий квасцы использовались в двух основных областях: как консервант для бумаги и как фиксирующий агент для окрашивания ткани.

1808: Англичанин сэр Хамфри Дэви пытался извлечь алюминий электролизом. Он потерпел неудачу, но все же установил его существование и дал ему название.

1821: Французский геолог Пьер Бертье обнаружил богатый алюминием материал недалеко от деревни Ле Бо в Провансе, Франция. Он был назван бокситом в честь села.

1825: Ганс Кристиан Эрстед в Дании произвел нечистый алюминий путем нагревания хлорида алюминия с амальгамой калия.

1827: Немецкий химик Фридрих Вёлер извлек алюминий в виде порошка путем реакции калия с безводным хлоридом алюминия, улучшая процесс Эрстеда.

1855: Французскому химику Анри Сен-Клер Девилю удалось получить твердый брусок алюминия, используя натрий вместо более дорогого калия. Алюминиевый слиток считался настолько драгоценным, что в том же году был выставлен вместе с драгоценностями французской короны.

1886: Два ученых на разных континентах (Чарльз Холл в Америке и Поль Эро во Франции) независимо друг от друга открыли экономичный метод производства алюминия электролизом в расплавленном криолите (фторид натрия-алюминия).Между прочим, оба родились в 1864 году и оба умерли в 1914 году.

1887: Австрийский химик Карл Йозеф Байер, работающий в России, разработал метод извлечения глинозема из бокситов.

1888: Холл основал компанию Pittsburgh Reduction Company (известную как Alcoa с 1907 года).

1890: Открытия Холла-Эру и Байера привели к падению цен на алюминий на 80%. В 1888 году алюминий стоил 4,86 ​​доллара за фунт. В 1893 году он составлял 0,78 доллара за фунт, а к концу 1930-х годов стоил всего 0 долларов.20 за фунт и более 2000 использований.

1900: Было произведено всего 8000 тонн алюминия, но 100 лет спустя было произведено 24,5 миллиона тонн, а в 2016 году было произведено примерно 57,6 миллиона тонн.

Истребитель F-16 был спроектирован так, чтобы быть относительно недорогим в постройке и более простым в обслуживании, чем истребители предыдущего поколения. Конструкция планера состоит из примерно 80% авиационных алюминиевых сплавов, 8% стали, 3% композитов и 1,5% титана. Источник: Wikimedia Commons, Master Sgt.Энди Данауэй

1911: Немецкий химик Альфред Вильм разработал важные алюминиевые сплавы, которые были достаточно прочными для производства таких предметов, как самолеты. Во время Второй мировой войны и войны в Корее был большой спрос на алюминий, поскольку самолеты раньше делались из дерева и ткани.

1922: Изготовлена ​​алюминиевая фольга.

1955: Первый алюминиевый завод в Австралии был открыт в Белл-Бэй, Тасмания.

1958: Впервые произведены алюминиевые банки для безалкогольных напитков.

1961: Alcoa создает Alcoa в Австралии.

1963: Австралийская Alcoa открывает первый глиноземный завод в Австралии в Квинане в Западной Австралии, затем в Пинджарре в 1972 году и в Wagerup в 1984 году.

Сегодня: По оценкам, в 2016 году было произведено 57,6 миллиона тонн алюминия. Это больше, чем все остальные цветные металлы вместе взятые. Австралия добывает бокситы в Квинсленде, Западной Австралии, Северной территории и Тасмании и является крупнейшим производителем бокситов в мире.Австралия также является мировым лидером по производству глинозема и алюминия. Три нефтеперерабатывающих завода в Западной Австралии поставляют 45% глинозема Австралии и 11% мирового производства, что делает их крупнейшим источником глинозема в мире.

Формация

Боксит Weipa, R30128. Источник: Geoscience Australia.

Бокситы — самая распространенная алюминиевая руда. Боксит представляет собой выветрившийся покров или покров, известный как латерит или твердую корку, на различных глиноземсодержащих породах.Он образуется, когда большое количество осадков вымывает более подвижные элементы из вмещающей породы, оставляя относительно неподвижный алюминий с некоторым количеством кремния, железа и титана. Из-за способа образования месторождения бокситов могут быть очень обширными и обнаружены почти на всех континентах.

Основными минералами алюминия в боксите являются гиббсит [Al (OH) ₃ , также обозначаемый как Al ₂ O ₃ .H ₂ O в обозначении оксидов], бемит [AlO (OH), обозначаемый как Al ₂ О ₃ .H ₂ O в обозначении оксидов] и диаспора, который представляет собой полиморф (альтернативную форму) бемита, но более плотный и твердый. Чистый оксид алюминия (Al ₂ O ₃ ) содержит 52,9% алюминия и 47,1% кислорода. Бокситы могут быть очень твердыми или мягкими, как ил, и могут встречаться в виде уплотненной земли (как рыхлой, так и повторно цементированной), небольших шариков (пизолитов) или полого, похожего на прутик материала (трубочки). Его цвета могут быть желтовато-коричневыми, розовыми, желтыми, красными или белыми или любой их комбинацией. Алюминий также присутствует во многих драгоценных камнях, таких как бирюза, рубины, сапфиры, изумруды, топаз, нефрит и аквамарины.

Ресурсы

Бокситовая руда содержит достаточно высокие уровни оксидов алюминия и достаточно низкие уровни оксида железа (Fe ₂ O ₃ ) и кремнезема (SiO ₂ ), чтобы ее можно было экономично добывать. Количество реакционноспособного диоксида кремния особенно важно, поскольку эта форма диоксида кремния потребляет едкий натр, необходимый для получения оксида алюминия, поэтому желателен диоксид кремния с низкой реакционной способностью. Другие потенциальные источники алюминия включают различные породы и минералы, такие как глиноземистый сланец и сланец, фосфат алюминия и глиноземистые глины.

Крупнейшие месторождения бокситов Австралии, рудники, глиноземные заводы и алюминиевые заводы (2016 г.). Источник: Geoscience Australia.

Крупнейшие в мире запасы бокситов с экономической точки зрения находятся в Гвинее, Австралии, Бразилии, Вьетнаме и Ямайке. В Австралии бокситы добывают на открытых карьерах в Вейпе в Квинсленде, Гоуве на Северной территории и на хребте Дарлинг в Западной Австралии. Кроме того, недавно начали работать новые рудники в районе Кейп-Йорк в Квинсленде и в центральной Тасмании.Другие месторождения бокситов находятся в северной части Западной Австралии, Новом Южном Уэльсе и восточной части Квинсленда, но в настоящее время их добыча нерентабельна.

Австралийские глиноземные заводы расположены в Западной Австралии (Квинана, Вагеруп, Пинджарра и Уорсели) и Квинсленде (QAL и Ярвун), а алюминиевые заводы расположены в Тасмании (Белл-Бэй), Квинсленде (Бойн-Айленд), Виктории (Портленд) и Нью-Йорке. Южный Уэльс (Томаго). Китай является крупнейшим в мире потребителем алюминия и, несмотря на сильное внутреннее производство, импортирует большие объемы глинозема и бокситов-сырцов, на которые приходится более 40% мирового потребления.Другими крупными рынками алюминия являются Соединенные Штаты Америки, Япония и Европа, но эти регионы обладают небольшими экономическими месторождениями бокситов и также зависят от импорта бокситов и глинозема для своих глиноземных заводов и алюминиевых заводов.

Дополнительная информация о ресурсах и производстве.

Горное дело

Извлечение металлического алюминия происходит в три основных этапа: добыча бокситовой руды, очистка руды для извлечения глинозема и выплавка глинозема для получения алюминия. Бокситы добывают открытым способом (открытым способом), при котором верхний слой почвы и вскрышные породы удаляются бульдозерами и скребками.Затем верхний слой почвы хранится и позже используется для восстановления растительного покрова и восстановления территории после завершения горных работ. Нижележащие бокситы добывают фронтальными погрузчиками, экскаваторами или гидравлическими экскаваторами. Некоторые бокситовые руды просто дробятся, сушатся и отправляются. Другой боксит после дробления обрабатывается промывкой для удаления части глины, реактивного кремнезема и песчаных отходов; а затем сушат во вращающихся печах. Руда загружается в грузовики, железнодорожные вагоны или на конвейерные ленты и транспортируется на корабли или нефтеперерабатывающие заводы.

Ряд факторов в производственном цикле алюминия связаны с окружающей средой, и значительные ресурсы выделяются для минимизации воздействия горнодобывающей промышленности, рафинирования и плавки на окружающую среду. Осуществляется реабилитация шахт, прилагая все усилия, чтобы вернуть местность хотя бы в первоначальное состояние. Особое внимание уделяется обращению с красным шламом с нефтеперерабатывающих заводов и его утилизации. Эта грязь обычно закачивается в плотины, которые закрыты непроницаемым материалом, чтобы предотвратить загрязнение окружающей сельской местности.

Обработка

Почти на всех промышленных предприятиях глинозем извлекается из бокситов с помощью процесса очистки Байера. Процесс, открытый Карлом Йозефом Байером в 1888 году, состоит из четырех этапов.

Варка : тонкоизмельченный боксит подается в установку с паровым обогревом, называемую варочным котлом. Здесь он смешивается под давлением с горячим раствором едкого натра. Оксид алюминия боксита (и реактивный диоксид кремния) реагирует с едким натром, образуя раствор алюмината натрия или зеленого щелока и осадок алюмосиликата натрия.

Пояснение : зеленый щелок или глиноземсодержащий раствор отделяется от отходов — нерастворенных оксидов железа и кремнезема, которые были частью исходного боксита и теперь составляют отходы из песка и красного шлама. Этот этап состоит из трех этапов: во-первых, крупные отходы размером с песок удаляются и промываются для извлечения каустической соды; во-вторых, отделяется красный шлам; и, наконец, оставшийся зеленый щелок прокачивается через фильтры для удаления любых остаточных примесей. Песок и грязь перекачиваются вместе в озёра остатков, а зелёный щелок перекачивается в теплообменники, где он охлаждается с 1000 ° C примерно до 650-790 ° C.

Осаждение: оксид алюминия осаждается из раствора в виде кристаллов гидрата оксида алюминия. Для этого раствор зеленого щелока смешивают в высоких сосудах-осадителе с небольшими количествами мелкокристаллического оксида алюминия, который стимулирует осаждение твердого гидрата оксида алюминия по мере охлаждения раствора. По завершении твердый гидрат оксида алюминия переходит на следующую стадию, а оставшийся щелок, содержащий каустическую соду и некоторое количество оксида алюминия, возвращается в варочные котлы.

Прокаливание : гидрат оксида алюминия промывают для удаления оставшейся жидкости и затем сушат.Наконец, его нагревают примерно до 1000 ° C, чтобы удалить кристаллизационную воду, оставив оксид алюминия — сухой, чисто-белый, песчаный материал. Часть оксида алюминия можно оставить в форме гидрата или подвергнуть дальнейшей переработке для химической промышленности.

Глинозем превращается в алюминий в процессе плавки. Все коммерческое производство алюминия основано на процессе плавки по Холлу-Эру, в котором алюминий и кислород в глиноземе разделяются электролизом. Электролиз включает пропускание электрического тока через расплавленный раствор оксида алюминия и природного или синтетического криолита (фторид натрия-алюминия).Расплавленный раствор содержится в восстановительных ячейках или баках, которые выстланы снизу углеродом (катодом) и соединены в электрическую цепь, называемую линией электролиза. В верхнюю часть каждой емкости вставлены угольные аноды, дно которых погружены в расплавленный раствор.

Прохождение электрического тока заставляет кислород из оксида алюминия соединяться с углеродом анода, образуя газообразный диоксид углерода. Оставшийся расплавленный металлический алюминий собирается на катоде на дне электролизера.Периодически его откачивают и переносят в большие раздаточные печи. Удаляются примеси, добавляются легирующие элементы и расплавленный алюминий разливается в слитки.

Процесс плавки — непрерывный. По мере уменьшения содержания глинозема в криолитовой ванне добавляется больше. Тепло, генерируемое прохождением электрического тока, поддерживает криолитовую ванну в расплавленном состоянии, так что она растворяет оксид алюминия. В процессе плавки расходуется большое количество энергии; от 14 000 до 16 000 киловатт-часов электроэнергии необходимо для производства одной тонны алюминия из примерно двух тонн глинозема.Алюминий иногда называют «твердым электричеством» из-за того, что при его производстве используется большое количество энергии. Следовательно, наличие дешевой электроэнергии имеет важное значение для экономичного производства.

Алюминиевые слитки производятся различных форм и размеров в зависимости от их конечного использования. Они могут быть свернуты в пластину, лист, фольгу, прутки или стержни. Их можно втянуть в провод, скрученный в кабель для линий электропередачи. На прессах слитки экструдируются в сотни различных полезных и декоративных форм, а производственные предприятия могут преобразовывать их в большие конструкционные формы.

Дополнительная информация

Дополнительная информация о ресурсах и производстве.

Краткая история алюминия, от драгоценных металлов до пивной банки: короткая волна: NPR

Алюминиевые слитки сложены штабелями на складе в порту Нового Орлеана в прошлом году. Блумберг через Getty Images скрыть подпись

Алюминиевые слитки сложены штабелями на складе в порту Нового Орлеана в прошлом году.

Алюминий используется везде, от газировки до космических капсул, но так было не всегда.

Short Wave празднует 150-летие периодической таблицы Менделеева с профилями некоторых из ее любимых элементов. Вот несколько вещей, которые вы могли не знать об алюминии.

Алюминий — самый распространенный металл на Земле и один из самых дешевых для покупки.Но раньше оно было дороже золота.

Алюминий — третий по распространенности элемент в земной коре, но он также легко связывается с другими элементами. Это означает, что он не встречается в природе в чистом виде.

В течение десятилетий после того, как он был впервые идентифицирован британским химиком сэром Хэмфри Дэви в начале 1800-х годов, ученые и мастерицы пытались, и в основном безуспешно, найти хороший метод отделения алюминия от всего остального, что прилипало к нему.

Император Франции Наполеон III был одним из первых сторонников алюминия.Он надеялся, что из легкого металла можно будет производить оружие и доспехи, что даст его солдатам преимущество в бою. Император профинансировал работу Анри Сент-Клер Девиля, который нашел химический метод получения чистого алюминия, но это все еще был медленный процесс. Часто повторяется история о том, что Наполеон III, разочарованный прогрессом в производстве алюминия, расплавил большую часть французских запасов и превратил их в столовые приборы. Он и его почетные гости использовали алюминиевую посуду, а все остальные за императорским обеденным столом обходились золотом.

Алюминиевый наконечник помещен на памятник Вашингтону 6 декабря 1884 года, как показано на современной иллюстрации. Служба национальных парков скрыть подпись

В 1884 году, когда памятник Вашингтону был завершен, он был покрыт большой алюминиевой отливкой.Согласно статье 1995 года, опубликованной в журнале Общества минералов, металлов и материалов, церемония закрытия и освящение памятника «получила широкую огласку в национальных газетах, а алюминиевая точка или вершина были достойно описаны». «Сотни тысяч, возможно, миллионы людей, которые никогда раньше даже не слышали об алюминии, теперь знают, что это такое».

В то время фунт алюминия стоил 16 долларов (419 долларов в сегодняшних долларах).

Два года спустя был открыт коммерчески жизнеспособный метод извлечения алюминия из руды, и к 1889 году цена упала до 2 долларов за фунт.За 10 лет промышленной переработки он упал до 50 центов за фунт.

Современный метод получения алюминия был открыт одновременно двумя молодыми учеными, независимо работающими на разных континентах.

В 1886 году двое мужчин, обоим по 22 года, один из которых работал в Огайо, а другой на северо-западе Франции, разработали современный метод производства металлического алюминия.

Американец Чарльз Мартин Холл приступил к работе после того, как его вдохновила лекция в Оберлин-колледже, в которой его профессор химии заявил, что изобретатель практического способа производства алюминия «благословит человечество и сделает себе состояние».«

Молодой американский химик Чарльз Мартин Холл на фотографии, сделанной в феврале 1886 года, примерно в то же время, когда он сделал революционное открытие эффективного и недорогого процесса производства алюминия. Беттманн Архив скрыть подпись

Молодой американский химик Чарльз Мартин Холл на фотографии, сделанной в феврале 1886 года, примерно в то же время, когда он совершил революционное открытие эффективного и недорогого процесса производства алюминия.

Француз Поль Эру работал над той же проблемой.

Почти в то же время двое мужчин пришли к одному и тому же ответу: электричество и много электричества.

По-прежнему используется сегодня, вот как работает их метод: глинозем из боксита растворяется в другом минерале, криолите, при температуре 1832 градуса по Фаренгейту. Расплавленная смесь переливается в чан специальной конструкции, через который проходит огромное количество электричества.В результате металлический алюминий конденсируется на дне чана.

Поль Эру, работающий во Франции, разработал тот же метод производства дешевого алюминия, что и Холл. Это фото было сделано в 1900 году. Keystone-France / Gamma-Keystone через Getty Images скрыть подпись

Поль Эру, работающий во Франции, разработал тот же метод, что и Холл, для производства дешевого алюминия.Это фото было сделано в 1900 году.

Двое мужчин боролись за право собственности на процесс, который они разработали для плавки алюминия из бокситовой руды. Эру подал заявку на патент за шесть недель до Холла, но американец смог доказать (возможно, благодаря записям его сестры Джулии Брейнерд Холл), что он действительно сделал открытие на несколько недель раньше своего соперника. В конце концов, двое мужчин уладили свой спор и стали друзьями.

В 1888 году Холл стал соучредителем компании Pittsburgh Reduction Co. по производству алюминия. Позже компания стала алюминиевым гигантом Alcoa. В следующем году Эру расширил этот процесс во Франции.

Двое мужчин умерли в один и тот же год, в 1914 году, оба в возрасте 51 года.

Развитие процесса Холла-Эру, как его стали называть, стало важной вехой в промышленной революции. Но это также повлекло за собой экологические издержки: необходимое электричество производит большое количество парниковых газов.По оценкам, только на производство алюминия приходится около 1% мировых выбросов.

Доступность алюминия на рубеже 20-го века подтолкнула эру полетов и космическую эру.

Орвилл Райт, лежащий за штурвалом на нижнем крыле, пилотирует «Райт Флайер» в первом полете на самолете тяжелее воздуха 17 декабря 1903 года в Китти Хок, Северная Каролина. Джон Т.Дэниэлс / AP скрыть подпись

Орвилл Райт, лежа за штурвалом на нижнем крыле, пилотирует «Райт Флайер» в первом полете на самолете тяжелее воздуха 17 декабря 1903 года в Китти Хок, Северная Каролина

В 1903 году Уилбур и Орвилл Райт боролись с дизайном своего летчика Райта, который вошел в историю.

«Несомненно, они знали, что им нужно что-то легкое, иначе отношение тяги к массе не было бы достаточно высоким», — говорит Дональд Садовей, профессор химии материалов в Массачусетском технологическом институте.

Чарльз Тейлор, «механик» соратник Райтов, первым предложил использовать сплав алюминия и меди для блока их примитивного четырехцилиндрового бензинового двигателя.Это была новая идея уменьшить общий вес их самолета.

«В лучшем случае это был очень скромный самолет», — говорит Роберт ван дер Линден, куратор Смитсоновского национального музея авиации и космонавтики. «Так что ему потребовалась каждая унция силы и каждая унция сэкономленного веса, чтобы поднять эту штуку в воздух».

180-фунтовый двигатель — на 20 фунтов легче, чем было задумано, благодаря алюминию — превзошел ожидания и позволил Wright Flyer взлететь.

Хотя остальная часть самолета была сделана из дерева и ткани, к концу 1920-х годов все более быстрые самолеты сделали алюминий очевидным выбором для фюзеляжа.

«До этого бипланы, обтянутые тканью, были просто прекрасны», — говорит ван дер Линден. «Но если вы разгонитесь быстрее, чем примерно 150 миль в час … вам понадобится более прочный материал».

Опять же, алюминий был ключевым. Он стал доминирующим металлом в авиации.

Переработка была дешевле и требовала меньше времени, чем переработка руды. Поэтому во время Второй мировой войны американцев поощряли сдавать свои алюминиевые кастрюли и даже алюминиевую фольгу от оберток от жевательной резинки и пачек сигарет, чтобы помочь в военных действиях.

НАСА также обратилось к алюминиевым сплавам для Apollo по той же причине, по которой они были так необходимы для самолетов — веса и прочности.

Капсула Orion следующего поколения поднимается и соединяется с испытательным стендом для проверки давления внутри Космического центра Кеннеди во Флориде. Ким Шифлетт / НАСА скрыть подпись

Капсула Orion следующего поколения поднимается для соединения с испытательным стендом для проверки давления внутри Космического центра Кеннеди во Флориде.

Космическая капсула «Орион» следующего поколения изготавливается в основном из алюминиево-литиевого сплава.

Когда дело доходит до космических полетов, «вес — это все», — говорит ван дер Линден. «Алюминиевые сплавы идеально подходят для этого».

Где были бы современная авиация и космические полеты без алюминия?

«Я не вижу этого, потому что на самом деле нет другого металла или любого другого материала, который мог бы сделать то, что сделали алюминиевые сплавы», — говорит он.

Алюминиевая банка для напитков была представлена ​​в 1959 году.

Пивовар Coors был первым, кто использовал алюминиевую банку для напитков.

До этого «упаковкой в ​​основном для всех напитков служили стальные банки и бутылки», — говорит Хейди Харрис, архивариус Coors.

«Стальные банки с пивом особенно не годились», — говорит она. По словам Харриса, сталь оставила забавный привкус.

Пивные банки перемещаются по производственной линии на консервном заводе пивоварни в Мариетте, штат Джорджия., прошедший год. Джонни Кларк / AP скрыть подпись

Пивные банки перемещаются по производственной линии на консервном заводе пивоварни в Мариетте, штат Джорджия, в прошлом году.

Но было еще одно соображение.Билл Корс, в то время генеральный директор компании, был недоволен тем, что стальные банки «валяются повсюду», — говорит Харрис.

«Он хотел создать банку, в которой потребители могли бы одну, переработать и две, чтобы пиво оставалось с хорошим вкусом в течение более длительных периодов времени», — говорит она.

Поначалу холодное пиво в алюминиевых банках было теплым. Однако к середине 1960-х годов новая банка действительно начала завоевывать популярность даже среди конкурентов Coors.

Компания Novelis из Атланты, которая на сегодняшний день является крупнейшим производителем листового алюминия для банок, заявляет, что более 60% производимого ею алюминия перерабатывается, и большая часть из них поступает из банок и возвращается в них.«На переработку алюминия требуется всего около 5% энергии, используемой для производства нового металла», — говорит Тодд Самм, главный директор по исследованиям и разработкам в Novelis.

Это означает, что углеродный след от банки из-под пива или содовой меньше, чем если бы алюминий пришел свежим с земли.

«Банка для напитков, сделанная из алюминия, является наиболее пригодной для вторичной переработки [и] наиболее экологичной упаковкой, и она постоянно подвергается вторичной переработке», — говорит Самме.

Это алюминий или алюминий?

Дэви, первооткрыватель элемента, несет большую долю вины за всю эту путаницу вокруг U.С. и британское написание и произношение слова.

Сначала он назвал свой новый элемент «алюминий», но, несмотря на ранее обнаруженные три других элемента, которым он дал суффикс «-ium» (калий, натрий и магний), он необъяснимым образом изменил его на «алюминий» в своем 1812 году. книга, Элементы химической философии .

Другие ученые того времени, казалось, предпочитали «алюминий», и это правописание и произношение, используемые сегодня британцами.

Америка пошла с «алюминием Дэви».«Это было указано как предпочтительное написание в The Century Dictionary (опубликовано в Нью-Йорке) в 1889 году и как единственное написание в Webster Unabridged Dictionary за 1913 год.

Американское химическое общество изначально было на стороне научного сообщества и назвал его «алюминием». Но к 1925 году, когда в США все чаще использовался легкий металл, общество смягчилось и перешло на «алюминий».

Этот эпизод был спродюсирован Ребеккой Рамирес и отредактирован Вьет Ле.