Alumiiniumimaagi varud. Alumiiniumimaagi omadused

Alumiinium on tuhmi hõbeoksiidkilega kaetud metall, mille omadused määravad populaarsuse: pehmus, kergus, plastilisus, kõrge tugevus, korrosioonikindlus, elektrijuhtivus ja toksilisuse puudumine. Kaasaegsetes kõrgtehnoloogiates on alumiiniumi kasutamine struktuurse, multifunktsionaalse materjalina esikohal.

Tööstuse kui alumiiniumi allika suurim väärtus on looduslikud toorained - boksiit, kivimi komponent boksiidi, aluniidi ja nefeliini kujul.

Alumiiniumoksiidi sisaldavate maakide sordid

Teada on üle 200 mineraali, mis sisaldavad alumiiniumi.

Tooraineallikaks loetakse ainult sellist kivimit, mis vastab järgmistele nõuetele:

Loodusliku boksiidi tunnus

Boksiidide, nefeliinide, aluniitide, savide ja kaoliinide looduslikud leiukohad võivad olla tooraineallikaks. Boksiidid on alumiiniumiühenditega kõige küllastunud. Savid ja kaoliinid on kõige levinumad kivimid, mis sisaldavad märkimisväärset alumiiniumoksiidi. Nende mineraalide maardlad asuvad maapinnal.

Boksiit looduses eksisteerib ainult metalli binaarse ühendi kujul hapnikuga. See ühend on saadud looduslikust mäest maagid boksiidi kujul, mis koosneb mitmete keemiliste elementide oksiididest: alumiinium, kaalium, naatrium, magneesium, raud, titaan, räni, fosfor.

Sõltuvalt maardlast sisaldavad boksiidid oma koostises 28–80% alumiiniumoksiidi. See on peamine tooraine ainulaadse metalli saamiseks. Boksiidi kvaliteet alumiiniumi toorainena sõltub alumiiniumoksiidi sisaldusest selles. See määratleb füüsilise omadused boksiit:

Boksiidid, kaoliinid, savid sisaldavad oma koostises teiste ühendite lisandeid, mis tooraine töötlemisel eralduvad eraldi tööstustesse.

Ainult Venemaal kasutatakse kivimimaardlaid, milles alumiiniumoksiidi kontsentratsioon on väiksem.

Hiljuti hakati alumiiniumoksiidi saama nefeliinidest, mis sisaldavad lisaks alumiiniumoksiidile ka selliste metallide oksiide nagu kaalium, naatrium, räni ja mitte vähem väärtuslik maarjakivi, aluniit.

Alumiiniumi sisaldavate mineraalide töötlemise meetodid

Tehnoloogia puhta alumiiniumoksiidi saamiseks alumiiniumi maak ei ole pärast selle metalli avastamist muutunud. Selle tootmisseadmeid täiustatakse, mis võimaldab saada puhast alumiiniumi. Peamised tootmisetapid puhta metalli saamiseks:

• Maagi kaevandamine arenenud maardlatest.
• Esmane töötlemine jääkkividest alumiiniumoksiidi kontsentratsiooni suurendamiseks on rikastamisprotsess.
• Puhta alumiiniumoksiidi saamine, alumiiniumi elektrolüütiline redutseerimine selle oksiididest.

Tootmisprotsess lõpeb metalliga, mille kontsentratsioon on 99,99%.

Alumiiniumoksiidi ekstraheerimine ja rikastamine

Alumiiniumoksiid või alumiiniumoksiidid, sisse puhtal kujul looduses ei eksisteeri. Seda ekstraheeritakse hüdrokeemiliste meetoditega alumiiniummaakidest.

Alumiiniumimaagi maardlad maardlates tavaliselt õhkima, mis tagab selle kaevandamise koha umbes 20 meetri sügavusel, kust see valitakse ja suunatakse edasisele töötlemisele;

• Eriseadmete (sõelad, klassifikaatorid) abil maak purustatakse ja sorteeritakse, visates ära aheraine (jäätmed). Selles alumiiniumoksiidi rikastamise etapis kasutatakse pesemis- ja sõelumismeetodeid, mis on majanduslikult kõige kasulikumad.
• Kontsentreerimistehase põhja settinud puhastatud maak segatakse autoklaavis kuumutatud seebikivi massiga.
• Segu juhitakse läbi kõrgtugevast terasest anumate süsteemi. Laevad on varustatud aurukattega, mis hoiab vajalikku temperatuuri. Aururõhku hoitakse tasemel 1,5-3,5 MPa kuni alumiiniumiühendite täieliku üleminekuni rikastatud kivimilt naatriumaluminaadiks ülekuumutatud naatriumhüdroksiidi lahuses.
• Pärast jahutamist läbib vedelik filtreerimisetapi, mille tulemusena eraldub tahke sete ja üleküllastunud puhta aluminaadilahuse saamine. Kui saadud lahusele lisada eelmise tsükli alumiiniumhüdroksiidi jääke, kiireneb lagunemine.
• Alumiiniumoksiidi hüdraadi lõplikuks kuivatamiseks kasutatakse kaltsineerimisprotseduuri.

Puhta alumiiniumi elektrolüütiline tootmine

Puhas alumiinium saadakse pideva protsessiga, mille käigus kaltsineeritakse alumiinium siseneb elektrolüütilise redutseerimise etappi.

Kaasaegsed elektrolüsaatorid kujutavad endast seadet, mis koosneb järgmistest osadest:

Alumiiniumi täiendav puhastamine rafineerimise teel

Kui elektrolüsaatoritest eraldatud alumiinium ei vasta lõppnõuetele, tehakse seda täiendavale puhastamisele rafineerimise teel.

Tööstuses viiakse see protsess läbi spetsiaalses elektrolüsaatoris, mis sisaldab kolme vedelikukihti:

Elektrolüüsi käigus jäävad lisandid anoodikihti ja elektrolüüti. Puhta alumiiniumi saagis on 95–98%. Alumiiniumi sisaldavate hoiuste väljatöötamisele on antud juhtiv koht rahvamajandus, tänu alumiiniumi omadustele, mis on praegu kaasaegses tööstuses raua järel teisel kohal.

Kaasaegses tööstuses on alumiiniumimaak võitnud suurima populaarsuse. Alumiinium on kõige levinum metall kõigist tänapäeval maa peal eksisteerivatest metallidest. Lisaks kuulub ta edetabelis kolmandale kohale Maa soolestikus olevate hoiuste arvu poolest. Lisaks on alumiinium kõige kergem metall. Alumiiniumaak on kivim, mis on materjal, millest metall saadakse. Alumiiniumil on teatud keemilised ja füüsikalised omadused, mis võimaldavad kohandada selle rakendust täiesti erinevatele inimtegevuse valdkondadele. Seega on alumiinium leidnud laialdast rakendust sellistes tööstusharudes nagu masinaehitus, autotööstus, ehitus, erinevate mahutite ja pakendite tootmine, elektrotehnika jm. tarbekaubad. Peaaegu iga inimese igapäevaselt kasutatav kodumasin sisaldab ühes või teises koguses alumiiniumi.

Seal on tohutult palju mineraale, mille koostises selle metalli olemasolu kunagi avastati. Teadlased on jõudnud järeldusele, et seda metalli saab kaevandada enam kui 250 mineraalist. Kuid absoluutselt kõigist maakidest ei ole kasulik metalli kaevandada, seetõttu on kogu olemasoleva mitmekesisuse hulgas kõige väärtuslikumad alumiiniumimaagid, millest metall saadakse. Need on: boksiidid, nefeliinid ja ka aluniidid. Kõigist alumiiniumimaakidest on alumiiniumi maksimaalne sisaldus märgitud boksiidides. Just neis asub umbes 50% alumiiniumoksiididest. Reeglina asuvad boksiidimaardlad otse maa pind piisavas koguses.

Boksiit on punast või halli värvi läbipaistmatu kivim. Kõige tugevamad boksiidiproovid mineraloogilisel skaalal on hinnanguliselt 6 punkti. Neid on erineva tihedusega vahemikus 2900 kuni 3500 kg/m3, mis sõltub otseselt keemiline koostis.

Boksiidimaagid eristuvad nende keerulise keemilise koostise poolest, mis sisaldab alumiiniumhüdroksiide, raud- ja ränioksiide, aga ka 40–60% alumiiniumoksiidi, mis on alumiiniumi tootmise põhitooraine. Tasub öelda, et ekvatoriaalsed ja troopilised maismaavööd on peamine piirkond, mis on kuulus boksiidimaagi leiukohtade poolest.

Boksiidi moodustumine nõuab mitme komponendi, sealhulgas alumiiniumoksiidi monohüdraadi, böömi, diaspoori ja erinevate raudhüdroksiidi mineraalide osalemist koos raudoksiidiga. Happeliste, aluseliste ja mõnel juhul aluseliste kivimite murenemine, samuti alumiiniumoksiidi aeglane settimine reservuaaride põhjas viib boksiidimaagi moodustumiseni.

Kahest tonnist alumiiniumi alumiiniumoksiidist saadakse poole vähem - 1 tonn. Ja kahe tonni alumiiniumoksiidi jaoks on vaja kaevandada umbes 4,5 tonni boksiidi. Alumiiniumi saab ka nefeliinidest ja aluniitidest.

Esimesed, sõltuvalt nende klassist, võivad sisaldada 22% kuni 25% alumiiniumoksiidi. Kuigi aluniidid on boksiitidest pisut madalamad ja 40% koosneb alumiiniumoksiidist.

Venemaa alumiiniumimaagid

Venemaa Föderatsioon on kaevandatud alumiiniumimaakide hulga poolest maailma riikide seas reitingu 7. real. Tuleb märkida, et see tooraine territooriumil Vene riik toodetakse tohututes kogustes. Riigis on aga sellest metallist märkimisväärne puudus ja ta ei suuda pakkuda seda tööstuse absoluutseks pakkumiseks vajalikus koguses. See on peamine põhjus, miks Venemaa peab alumiiniumimaake ostma teistest riikidest, samuti arendama maardlaid madala kvaliteediga mineraalide maakidega.

Osariigis on ligikaudu 50 maardlat, millest suurim hulk asub riigi Euroopa osas. Radynkskoje on aga vanim alumiiniumimaagi leiukoht Venemaal. Selle asukoht on Leningradi oblast. See koosneb boksiididest, mis on iidsetest aegadest olnud peamine ja asendamatu materjal, millest hiljem alumiiniumi toodetakse.

Tabel 1. Suurimad boksiidimaardlad Venemaal

Nimi	Sisu %		Protsent koguvarudest	Tööstuse arengu aste
	AL2O3	SiO2
"Punamütsike", Severouralsk	53.7	3.7	3.1	Arendamisel
Kalinskoje, Severouralsk	56.0	2.6	3.6	Arendamisel
Cheremuzovskoje, Sverdlo piirkond	54.2	4.0	11.0	Arendamisel
Novo - Kalinskoje, Severouralsk	55.0	3.1	7.0	Arendamisel
Iksinskoe, st. Navolok	53.5	17.4	11.4	Arendamisel
Vežaju-Vorikvinskoje,. Komi Vabariik	49.2	0.1	11.3	Valmistamisel
Vislovskoje, Belgorod	49.1	7.9	12.1	Reservis

Alumiiniumi tootmine Venemaal

20. sajandi alguses sündis Venemaal alumiiniumitööstus. 1932. aastal ilmus Volhovis esimene alumiiniumi tootmise tehas. Ja juba sama aasta 14. mail õnnestus ettevõttel esimest korda saada metallipartii. Igal aastal arendati riigi territooriumil uusi alumiiniumimaakide maardlaid ja võeti kasutusele uued võimsused, mida Teise maailmasõja ajal oluliselt laiendati. sõjajärgne periood riigi jaoks oli iseloomulik uute ettevõtete avamine, mille põhitegevuseks oli valmistoodete tootmine, mille põhimaterjaliks olid alumiiniumsulamid. Samal ajal pandi tööle Pikalevski alumiiniumoksiidi ettevõte.

Venemaa on kuulus oma erinevate tehaste poolest, tänu millele toodab riik alumiiniumi. Neist kõige suuremahuline mitte ainult Venemaa riigis, vaid kogu maailmas on UC Rusal. Tal õnnestus 2015. aastal toota umbes 3,603 miljonit tonni alumiiniumi ja 2012. aastal jõudis ettevõte 4,173 miljoni tonni metallini.

Sisukord [-]

Alumiinium on tuhmi hõbeoksiidkilega kaetud metall, mille omadused määravad populaarsuse: pehmus, kergus, plastilisus, kõrge tugevus, korrosioonikindlus, elektrijuhtivus ja toksilisuse puudumine. Kaasaegsetes kõrgtehnoloogiates on alumiiniumi kasutamine struktuurse, multifunktsionaalse materjalina esikohal. Tööstuse kui alumiiniumi allika suurim väärtus on looduslikud toorained - boksiit, kivimi komponent boksiidi, aluniidi ja nefeliini kujul.

Alumiiniumoksiidi sisaldavate maakide sordid

Teada on üle 200 mineraali, mis sisaldavad alumiiniumi. Tooraineallikaks loetakse ainult sellist kivimit, mis vastab järgmistele nõuetele:

• Looduslikel toorainetel peab olema kõrge alumiiniumoksiidide sisaldus;
• Maardla peab vastama selle tööstusliku arengu majanduslikule otstarbekusele.
• Kivim peab sisaldama alumiiniumist toorainet sellisel kujul, et seda saaks teadaolevate meetoditega puhtal kujul ekstraheerida.

Loodusliku boksiidi tunnus

Boksiidide, nefeliinide, aluniitide, savide ja kaoliinide looduslikud leiukohad võivad olla tooraineallikaks. Boksiidid on alumiiniumiühenditega kõige küllastunud. Savid ja kaoliinid on kõige levinumad kivimid, mis sisaldavad märkimisväärset alumiiniumoksiidi. Nende mineraalide maardlad asuvad maapinnal. Boksiit looduses eksisteerib ainult metalli binaarse ühendi kujul hapnikuga. See ühend on saadud looduslikust mäest maagid boksiidi kujul, mis koosneb mitmete keemiliste elementide oksiididest: alumiinium, kaalium, naatrium, magneesium, raud, titaan, räni, fosfor. Sõltuvalt maardlast sisaldavad boksiidid oma koostises 28–80% alumiiniumoksiidi. See on peamine tooraine ainulaadse metalli saamiseks. Boksiidi kvaliteet alumiiniumi toorainena sõltub alumiiniumoksiidi sisaldusest selles. See määratleb füüsilise omadused boksiit:

• Mineraal on varjatud kristalliline struktuur või on amorfses olekus. Paljudel mineraalidel on tahkestatud vormid lihtsa või keerulise koostisega hüdrogeelid.
• Boksiidide värvus erinevates kaevandamispunktides ulatub peaaegu valgest kuni punase tumedani. Seal on mineraali musta värvi maardlaid.
• Alumiiniumi sisaldavate mineraalide tihedus sõltub nende keemilisest koostisest ja on umbes 3500 kg/m3.
• Boksiidi keemiline koostis ja struktuur määrab tahke aine omadused mineraalne. Kõige kõvemad mineraalid eristuvad mineraloogia skaalal 6 ühiku kõvadusega.
• Loodusliku mineraalina on boksiidil mitmeid lisandeid, enamasti on need raua, kaltsiumi, magneesiumi, mangaani oksiidid, titaani ja fosforiühendite lisandid.

Boksiidid, kaoliinid, savid sisaldavad oma koostises teiste ühendite lisandeid, mis tooraine töötlemisel eralduvad eraldi tööstustesse. Ainult Venemaal kasutatakse kivimimaardlaid, milles alumiiniumoksiidi kontsentratsioon on väiksem. Hiljuti hakati alumiiniumoksiidi saama nefeliinidest, mis sisaldavad lisaks alumiiniumoksiidile ka selliste metallide oksiide nagu kaalium, naatrium, räni ja mitte vähem väärtuslik maarjakivi, aluniit.

Alumiiniumi sisaldavate mineraalide töötlemise meetodid

Alumiiniumimaagist puhta alumiiniumoksiidi saamise tehnoloogia pole pärast selle metalli avastamist muutunud. Selle tootmisseadmeid täiustatakse, mis võimaldab saada puhast alumiiniumi. Peamised tootmisetapid puhta metalli saamiseks:

• Maagi kaevandamine arenenud maardlatest.
• Esmane töötlemine jääkkividest alumiiniumoksiidi kontsentratsiooni suurendamiseks on rikastamisprotsess.
• Puhta alumiiniumoksiidi saamine, alumiiniumi elektrolüütiline redutseerimine selle oksiididest.

Tootmisprotsess lõpeb metalliga, mille kontsentratsioon on 99,99%.

Alumiiniumoksiidi ekstraheerimine ja rikastamine

Alumiiniumoksiid ega alumiiniumoksiide puhtal kujul looduses ei eksisteeri. Seda ekstraheeritakse hüdrokeemiliste meetoditega alumiiniummaakidest. Alumiiniumimaagi maardlad maardlates tavaliselt õhkima, mis tagab selle kaevandamise koha umbes 20 meetri sügavusel, kust see valitakse ja suunatakse edasisele töötlemisele;

• Eriseadmete (sõelad, klassifikaatorid) abil maak purustatakse ja sorteeritakse, visates ära aheraine (jäätmed). Selles alumiiniumoksiidi rikastamise etapis kasutatakse pesemis- ja sõelumismeetodeid, mis on majanduslikult kõige kasulikumad.
• Kontsentreerimistehase põhja settinud puhastatud maak segatakse autoklaavis kuumutatud seebikivi massiga.
• Segu juhitakse läbi kõrgtugevast terasest anumate süsteemi. Laevad on varustatud aurukattega, mis hoiab vajalikku temperatuuri. Aururõhku hoitakse tasemel 1,5-3,5 MPa kuni alumiiniumiühendite täieliku üleminekuni rikastatud kivimilt naatriumaluminaadiks ülekuumutatud naatriumhüdroksiidi lahuses.
• Pärast jahutamist läbib vedelik filtreerimisetapi, mille tulemusena eraldub tahke sade ja saadakse üleküllastunud puhas aluminaadi lahus. Kui saadud lahusele lisada eelmise tsükli alumiiniumhüdroksiidi jääke, kiireneb lagunemine.
• Alumiiniumoksiidi hüdraadi lõplikuks kuivatamiseks kasutatakse kaltsineerimisprotseduuri.

Puhta alumiiniumi elektrolüütiline tootmine

Puhas alumiinium saadakse pideva protsessiga, mille käigus kaltsineeritakse alumiinium siseneb elektrolüütilise redutseerimise etappi. Kaasaegsed elektrolüsaatorid kujutavad endast seadet, mis koosneb järgmistest osadest:

• Valmistatud terasest korpusest, mis on vooderdatud kivisöeplokkide ja -plaatidega. Töötamise ajal moodustub vanni korpuse pinnale tihe tahkunud elektrolüüdi kile, mis kaitseb vooderdust elektrolüüdi sulamise poolt hävitamise eest.
• Vanni põhjas olev 10–20 cm paksune sulaalumiiniumikiht toimib selles seadistuses katoodina.
• Vool juhitakse alumiiniumsulatisse süsinikplokkide ja sisseehitatud terasvarraste kaudu.
• Terasest tihvtidega raudraamile riputatud anoodid on varustatud tõstemehhanismiga ühendatud varrastega. Põlemisel vajub anood alla ja vardaid kasutatakse voolu andmise elemendina.
• Töökodades paigaldatakse elektrolüsaatorid järjestikku mitmes reas (kaks või neli rida).

Alumiiniumi täiendav puhastamine rafineerimise teel

Kui elektrolüsaatoritest eraldatud alumiinium ei vasta lõppnõuetele, tehakse seda täiendavale puhastamisele rafineerimise teel. Tööstuses viiakse see protsess läbi spetsiaalses elektrolüsaatoris, mis sisaldab kolme vedelikukihti:

• Alumine - rafineeritav alumiinium millele on lisatud umbes 35% vaske, toimib anoodina. Vask on olemas, et alumiiniumkiht oleks raskem, vask ei lahustu anoodisulamis, selle tihedus peaks ületama 3000 kg/m3.
• Keskmine kiht on baariumi, kaltsiumi, alumiiniumi fluoriidide ja kloriidide segu sulamistemperatuuriga umbes 730°C.
• Ülemine kiht - puhas rafineeritud alumiinium sula, mis lahustub anoodikihis ja tõuseb üles. See toimib selles vooluringis katoodina. Voolu annab grafiitelektrood.

Elektrolüüsi käigus jäävad lisandid anoodikihti ja elektrolüüti. Puhta alumiiniumi saagis on 95–98%. Alumiiniumi sisaldavate maardlate arendamine on rahvamajanduses juhtival kohal tänu alumiiniumi omadustele, mis praegu on kaasaegses tööstuses raua järel teisel kohal.

Kaasaegses tööstuses on alumiiniumimaak kõige nõutum tooraine. Teaduse ja tehnoloogia kiire areng on laiendanud selle rakendusala. Mis on alumiiniumimaak ja kus seda kaevandatakse, kirjeldatakse selles artiklis.

Alumiiniumi tööstuslik väärtus

Alumiiniumi peetakse kõige tavalisemaks metalliks. Maardlate arvu järgi maakoores on see kolmas koht. Alumiinium on kõigile tuntud ka perioodilisuse tabeli elemendina, mis kuulub kergmetallide hulka.

Alumiiniumaak on looduslik tooraine, millest seda metalli saadakse. Seda kaevandatakse peamiselt boksiididest, mis sisaldavad alumiiniumoksiide (alumiiniumoksiidi). enamus– 28–80%. Alumiiniumi tootmise toorainena kasutatakse ka teisi kivimeid - aluniiti, nefeliini ja nefeliin-apatiiti, kuid need on kehvema kvaliteediga ja sisaldavad palju vähem alumiiniumoksiidi.

Värvilises metallurgias on alumiinium esikohal. Fakt on see, et selle omaduste tõttu kasutatakse seda paljudes tööstusharudes. Niisiis kasutatakse seda metalli transporditehnikas, pakenditootmises, ehituses, erinevate tarbekaupade valmistamiseks. Alumiiniumi kasutatakse laialdaselt ka elektrotehnikas.

Alumiiniumi tähtsuse mõistmiseks inimkonna jaoks piisab, kui vaadata lähemalt kodutarbeid, mida me igapäevaselt kasutame. Paljud majapidamistarbed on valmistatud alumiiniumist: need on elektriseadmete osad (külmkapp, pesumasin jne), nõud, spordivarustus, suveniirid, sisustuselemendid. Valmistamiseks kasutatakse sageli alumiiniumi erinevad tüübid konteinerid ja pakendid. Näiteks purgid või ühekordsed fooliumnõud.

Alumiiniumimaakide tüübid

Alumiiniumi leidub enam kui 250 mineraalis. Nendest on tööstusele kõige väärtuslikumad boksiit, nefeliin ja aluniit. Vaatleme neid üksikasjalikumalt.

boksiidi maak

Alumiiniumi puhtal kujul looduses ei leidu. Seda saadakse peamiselt alumiiniumimaagist - boksiidist. See on mineraal, mis koosneb peamiselt alumiiniumhüdroksiididest, samuti raua- ja ränioksiididest. Sest suurepärane sisu alumiiniumoksiidi (40–60%) boksiite kasutatakse alumiiniumi tootmise toorainena.

Alumiiniumimaagi füüsikalised omadused:

• läbipaistmatu eri toonide punase ja halli värvi mineraal;
• kõige vastupidavamate proovide kõvadus on mineraloogilisel skaalal 6;
• boksiitide tihedus, olenevalt keemilisest koostisest, jääb vahemikku 2900-3500 kg/m³.

Boksiidimaagi maardlad on koondunud ekvatoriaal- ja troopiline vöönd maa. Rohkem iidseid maardlaid asub Venemaa territooriumil.

Kuidas tekib boksiidi alumiiniummaak

Boksiidid moodustuvad monohüdraadist alumiiniumoksiidhüdraadist, böhmiidist ja diaspoorist, trihüdraathüdraadist - hüdrargilliidist ning kaasnevatest mineraalidest hüdroksiidist ja raudoksiidist.

Sõltuvalt loodust moodustavate elementide koostisest eristatakse kolme boksiidimaakide rühma:

1. Monohüdraatboksiidid – sisaldavad alumiiniumoksiidi üheveelises vormis.
2. Trihüdraat – sellised mineraalid koosnevad kolmeveelises vormis alumiiniumoksiidist.
3. Segatud - sellesse rühma kuuluvad eelmised alumiiniumimaagid kombineeritult.

Tooraineladestused tekivad happeliste, leeliseliste ja mõnikord aluseliste kivimite murenemise tagajärjel või suure hulga alumiiniumoksiidi järkjärgulise ladestumise tagajärjel mere- ja järvepõhja.

Aluniidi maagid

Seda tüüpi ladestused sisaldavad kuni 40% alumiiniumoksiidi. Aluniidi maak tekib vesikonnas ja rannikuvööndites intensiivse hüdrotermilise ja vulkaanilise tegevuse tingimustes. Selliste maardlate näide on Zaglinskoje järv Väike-Kaukaasias.

Tõug on poorne. See koosneb peamiselt kaoliniitidest ja hüdromiikidest. Tööstuse huvides on maagid, mille aluniidi sisaldus on üle 50%.

Nefeliin

See on tardse päritoluga alumiiniumimaak. Tegemist on täiskristallilise leeliselise kivimiga. Sõltuvalt töötlemise koostisest ja tehnoloogilistest omadustest eristatakse mitut nefeliini maagi sorti:

• esimene klass - 60–90% nefeliin; see sisaldab üle 25% alumiiniumoksiidi; töötlemine toimub paagutamise teel;
• teine ​​klass - 40-60% nefeliin, alumiiniumoksiidi kogus on veidi väiksem - 22-25%; töötlemise ajal on vaja rikastada;
• kolmas klass on nefeliinmineraalid, millel pole tööstuslikku väärtust.

Alumiiniumimaakide tootmine maailmas

Esimest korda kaevandati alumiiniumimaak 19. sajandi esimesel poolel Kagu-Prantsusmaal Boxi linna lähedal. Siit pärineb nimi boksiidi. Alguses arenes see tööstusharu aeglases tempos. Kuid kui inimkond hindas, millist alumiiniumimaak on tootmiseks kasulik, on alumiiniumi ulatus märkimisväärselt laienenud. Paljud riigid on alustanud oma territooriumil hoiuste otsimist. Seega hakkas alumiiniumimaakide tootmine maailmas järk-järgult suurenema. Arvud kinnitavad seda fakti. Seega, kui 1913. aastal oli ülemaailmne kaevandatud maagi maht 540 tuhat tonni, siis 2014. aastal oli see üle 180 miljoni tonni.

Järk-järgult suurenes ka alumiiniumimaaki tootvate riikide arv. Tänapäeval on neid umbes 30. Kuid viimase 100 aasta jooksul on juhtivad riigid ja piirkonnad pidevalt muutunud. Nii olid 20. sajandi alguses alumiiniumimaagi kaevandamisel ja selle tootmisel maailma liidrid. Põhja-Ameerika Ja Lääne-Euroopa. Need kaks piirkonda andsid umbes 98% maailma toodangust. Mõnikümmend aastat hiljem tõusid riigid alumiiniumitööstuse kvantitatiivsete näitajate osas liidriks. Ida-Euroopast, Ladina-Ameerika ja Nõukogude Liit. Ja juba 1950. ja 1960. aastatel tõusis Ladina-Ameerika toodangu osas liidriks. Ja 1980.–1990. Austraalia ja Aafrika alumiiniumitööstuses toimus kiire läbimurre. Praeguses globaalses trendis on peamised alumiiniumi kaevandamise riigid Austraalia, Brasiilia, Hiina, Guinea, Jamaica, India, Venemaa, Suriname, Venezuela ja Kreeka.

Maagimaardlad Venemaal

Alumiiniumimaakide tootmise poolest on Venemaa maailma edetabelis seitsmendal kohal. Kuigi Venemaal asuvad alumiiniumimaakide maardlad annavad riigile metalli sisse suurel hulgal, ei piisa tööstuse täielikust pakkumisest. Seetõttu on riik sunnitud ostma boksiidi teistest riikidest.

Kokku asub Venemaa territooriumil 50 maagimaardlat. See arv hõlmab nii kohti, kus maavara kaevandatakse, kui ka maardlaid, mida pole veel välja arendatud.

Suurem osa maagivarudest asub riigi Euroopa osas. Siin asuvad nad Sverdlovski, Arhangelski, Belgorodi oblastis, Komi Vabariigis. Kõik need piirkonnad sisaldavad 70% kõigist riigi uuritud maagivarudest.

Venemaal kaevandatakse alumiiniumimaake endiselt vanades boksiidimaardlates. Nende piirkondade hulka kuulub Radynskoje maardla Leningradi piirkond. Samuti kasutab Venemaa toorainenappuse tõttu muid alumiiniumimaake, mille maardlad on kõige kehvema kvaliteediga maavarad. Kuid need sobivad endiselt tööstuslikuks otstarbeks. Nii kaevandatakse Venemaal suurtes kogustes nefeliini maake, mis võimaldavad saada ka alumiiniumi.

Boksiit on alumiiniumi tootmise peamine maak. Sademete teke on seotud ilmastiku ja materjali ülekandmise protsessiga, milles lisaks alumiiniumhüdroksiididele on ka teisi keemilisi elemente. Metalli ekstraheerimise tehnoloogia tagab majanduslikult tasuva tööstusliku tootmisprotsessi ilma jäätmeid tekitamata.

Boksiit on alumiiniumi tootmise peamine maak

Maagi mineraali omadused

Alumiiniumi kaevandamise mineraalse tooraine nimi pärineb selle piirkonna nimest Prantsusmaal, kus maardlad esmakordselt avastati. Boksiit koosneb alumiiniumhüdroksiididest, lisanditena sisaldab see savimineraale, raudoksiide ja hüdroksiide.

Kõrval välimus boksiit on kivine ja harvemini savitaoline kivim, mis on homogeenne või kihiline. Olenevalt maakoores esinemise vormist on need tihedad või poorsed. Mineraalid liigitatakse nende struktuuri järgi:

• detrital - konglomeraat, kruusakivi, liivakivi, peliit;
• sõlmed - kaunviljad, ooliitsed.

Kivimi alusmass inklusioonide kujul sisaldab raudoksiidide või alumiiniumoksiidi ooliitseid moodustisi. Boksiidimaagi värvus on tavaliselt pruun või telliskivi, kuid leidub valget, punast, halli, kollast varjundit.

Peamised mineraalid maagi moodustamiseks on:

• diasporaad;
• hüdrogoetiit;
• goetiit;
• böömiit;
• gibbsiit;
• kaoliniit;
• ilmeniit;
• alumiiniumoksiidi hematiit;
• kaltsiit;
• sideriit;
• vilgukivi.

Eristage boksiidi platvormi, geosünklinaalseid ja ookeanilisi saari. Alumiiniumimaagi ladestused tekkisid kivimite ilmastikumõjude ülekandumise tulemusena koos nende järgneva sadestumise ja settimisega.

Tööstuslikud boksiidid sisaldavad 28-60% alumiiniumoksiidi. Maagi kasutamisel ei tohiks viimase ja räni suhe olla väiksem kui 2-2,5.

Galerii: boksiitkivi (25 fotot)

Boksiit (video)

Maardlad ja tooraine kaevandamine

Vene Föderatsiooni alumiiniumi tööstusliku tootmise peamised toorained on Koola poolsaarele koondunud boksiidid, nefeliinimaagid ja nende kontsentraadid.

Venemaa boksiidimaardlaid iseloomustab madal tooraine kvaliteet ning keerulised kaevandamis- ja kaevandamisgeoloogilised tingimused. Osariigis on uuritud 44 maardlat, millest kaevandatakse vaid veerand.

Boksiidi põhitootmist teostab JSC "Sevuralboksitruda". Vaatamata maagi tooraine varudele on töötlemisettevõtete pakkumine ebaühtlane. 15 aastat on olnud nefeliinide ja boksiidide puudus, mis toob kaasa alumiiniumoksiidi impordi.

Maailma boksiidivarud on koondunud 18 riiki, mis asuvad troopilistes ja subtroopilised tsoonid. Kõrgeima kvaliteediga boksiidi asukoht piirdub niisketes tingimustes alumosilikaatkivimite ilmastikutingimustega. Just nendes tsoonides asub suurem osa ülemaailmsest toorainevarust.

Suurimad varud on koondunud Guineasse. Maagi tooraine kaevandamise osas maailmas kuulub meistritiitel Austraaliale. Brasiilial on 6 miljardit tonni varusid, Vietnamil 3 miljardit tonni, India boksiidivarud erinevad kõrge kvaliteet, ulatub 2,5 miljardi tonnini, Indoneesia - 2 miljardi tonnini. Suurem osa maagist on koondunud nende riikide sooltesse.

Boksiite kaevandatakse lahtise ja allmaakaevandamise teel. Tehnoloogiline protsess tooraine töötlemine sõltub selle keemilisest koostisest ja näeb ette tööde etapiviisilist teostamist.

Esimeses etapis moodustub keemiliste reagentide mõjul alumiiniumoksiid ja teises etapis ekstraheeritakse sellest metallkomponent elektrolüüsi teel fluoriidsoolade sulamist.

Alumiiniumoksiidi moodustamiseks kasutatakse mitmeid meetodeid:

• paagutamine;
• hüdrokeemiline;
• kombineeritud.

Tehnikate rakendamine sõltub alumiiniumi kontsentratsioonist maagis. Madala kvaliteediga boksiiti töödeldakse keerulisel viisil. Paekivisoodast ja boksiidist paagutamise tulemusena saadud laeng leostatakse lahusega. Keemilise töötlemise tulemusena tekkinud metallhüdroksiid eraldatakse ja filtreeritakse.

Boksiidi töötlemisliin (video)

Maavarade rakendus

Boksiidi kasutamine erinevates tööstusliku tootmise harudes on tingitud tooraine mitmekülgsusest selle mineraalse koostise ja füüsikaliste omaduste poolest. Boksiit on maak, millest ekstraheeritakse alumiiniumi ja alumiiniumoksiidi.

Boksiidi kasutamine mustmetallurgias räbustina koldeterase sulatamisel parandab toodete tehnilisi omadusi.

Elektrokorundi valmistamisel kasutatakse boksiidi omadusi ülimalt vastupidava tulekindla materjali (sünteetilise korundi) moodustamiseks elektriahjudes sulatamise tulemusena, mille käigus kasutatakse redutseerijana antratsiiti ja rauast.

Madala rauasisaldusega mineraalboksiiti kasutatakse tulekindlate, kiiresti kivistuvate tsementide valmistamisel. Lisaks alumiiniumile ekstraheeritakse maagi toorainest rauda, ​​titaani, galliumi, tsirkooniumi, kroomi, nioobiumi ja TR-i (haruldased muldmetallid).

Boksiite kasutatakse värvide, abrasiivide, sorbentide tootmiseks. Madala rauasisaldusega maaki kasutatakse tulekindlate kompositsioonide valmistamisel.

Kaasaegses tööstuses on alumiiniumimaak võitnud suurima populaarsuse. Alumiinium on kõige levinum metall kõigist tänapäeval maa peal eksisteerivatest metallidest. Lisaks kuulub ta edetabelis kolmandale kohale Maa soolestikus olevate hoiuste arvu poolest. Lisaks on alumiinium kõige kergem metall. Alumiiniumaak on kivim, mis on materjal, millest metall saadakse. Alumiiniumil on teatud keemilised ja füüsikalised omadused, mis võimaldavad kohandada selle rakendust täiesti erinevatele inimtegevuse valdkondadele. Seega on alumiinium leidnud laialdast rakendust sellistes tööstusharudes nagu masinaehitus, autotööstus, ehitus, erinevate mahutite ja pakendite tootmine, elektrotehnika ja muud tarbekaubad. Peaaegu iga inimese igapäevaselt kasutatav kodumasin sisaldab ühes või teises koguses alumiiniumi.

Alumiiniumi kaevandamine

Seal on tohutult palju mineraale, mille koostises selle metalli olemasolu kunagi avastati. Teadlased on jõudnud järeldusele, et seda metalli saab kaevandada enam kui 250 mineraalist. Kuid absoluutselt kõigist maakidest ei ole kasulik metalli kaevandada, seetõttu on kogu olemasoleva mitmekesisuse hulgas kõige väärtuslikumad alumiiniumimaagid, millest metall saadakse. Need on: boksiidid, nefeliinid ja ka aluniidid. Kõigist alumiiniumimaakidest on alumiiniumi maksimaalne sisaldus märgitud boksiidides. Just neis asub umbes 50% alumiiniumoksiididest. Reeglina paiknevad boksiidimaardlad piisavas koguses otse maapinnal. Boksiit on punast või halli värvi läbipaistmatu kivim. Kõige tugevamad boksiidiproovid mineraloogilisel skaalal on hinnanguliselt 6 punkti. Neid on erineva tihedusega 2900 kuni 3500 kg/m3, mis sõltub otseselt keemilisest koostisest. Boksiidimaagid eristuvad nende keerulise keemilise koostise poolest, mis sisaldab alumiiniumhüdroksiide, raud- ja ränioksiide, aga ka 40–60% alumiiniumoksiidi, mis on alumiiniumi tootmise põhitooraine. Tasub öelda, et ekvatoriaalsed ja troopilised maismaavööd on peamine piirkond, mis on kuulus boksiidimaagi leiukohtade poolest. Boksiidi moodustumine nõuab mitme komponendi, sealhulgas alumiiniumoksiidi monohüdraadi, böömi, diaspoori ja erinevate raudhüdroksiidi mineraalide osalemist koos raudoksiidiga. Happeliste, aluseliste ja mõnel juhul aluseliste kivimite murenemine, samuti alumiiniumoksiidi aeglane settimine reservuaaride põhjas viib boksiidimaagi moodustumiseni. Kahest tonnist alumiiniumi alumiiniumoksiidist saadakse poole vähem - 1 tonn. Ja kahe tonni alumiiniumoksiidi jaoks on vaja kaevandada umbes 4,5 tonni boksiidi. Alumiiniumi saab ka nefeliinidest ja aluniitidest. Esimesed, sõltuvalt nende klassist, võivad sisaldada 22% kuni 25% alumiiniumoksiidi. Kuigi aluniidid on boksiitidest pisut madalamad ja 40% koosneb alumiiniumoksiidist.

Venemaa alumiiniumimaagid

Venemaa Föderatsioon on kaevandatud alumiiniumimaakide hulga poolest maailma riikide seas reitingu 7. real. Väärib märkimist, et seda toorainet kaevandatakse Venemaa riigi territooriumil tohututes kogustes. Riigis on aga sellest metallist märkimisväärne puudus ja ta ei suuda pakkuda seda tööstuse absoluutseks pakkumiseks vajalikus koguses. See on peamine põhjus, miks Venemaa peab alumiiniumimaake ostma teistest riikidest, samuti arendama maardlaid madala kvaliteediga mineraalide maakidega. Osariigis on ligikaudu 50 maardlat, millest suurim hulk asub riigi Euroopa osas. Radynkskoe on aga vanim alumiiniumimaagi leiukoht Venemaal. Selle asukoht on Leningradi oblast. See koosneb boksiididest, mis on iidsetest aegadest olnud peamine ja asendamatu materjal, millest hiljem alumiiniumi toodetakse.

Alumiiniumi tootmine Venemaal

20. sajandi alguses sündis Venemaal alumiiniumitööstus. 1932. aastal ilmus Volhovis esimene alumiiniumi tootmise tehas. Ja juba sama aasta 14. mail õnnestus ettevõttel esimest korda saada metallipartii. Igal aastal arendati riigi territooriumil uusi alumiiniumimaakide maardlaid ja võeti kasutusele uued võimsused, mida Teise maailmasõja ajal oluliselt laiendati. Sõjajärgset perioodi iseloomustas riigi jaoks uute ettevõtete avamine, mille põhitegevuseks oli valmistoodete tootmine, mille põhimaterjaliks olid alumiiniumsulamid. Samal ajal pandi tööle Pikalevski alumiiniumoksiidi ettevõte. Venemaa on kuulus oma erinevate tehaste poolest, tänu millele toodab riik alumiiniumi. Neist kõige suuremahuline mitte ainult Venemaa riigis, vaid kogu maailmas on UC Rusal. Tal õnnestus 2015. aastal toota umbes 3,603 miljonit tonni alumiiniumi ja 2012. aastal jõudis ettevõte 4,173 miljoni tonni metallini.

Alumiinium / Alumiinium (Al), 13

1,61 (Paulingi skaala)

1.: 577,5 (5,984) kJ/mol (eV) 2.: 1816,7 (18,828) kJ/mol (eV)

Tahke

2,6989 g/cm³

660 °C, 933,5 K

2518,82°C, 2792K

10,75 kJ/mol

284,1 kJ/mol

24,35 24,2 J/(K mol)

10,0 cm³/mol

kuupkujuline näokeskne

(300 K) 237 W/(m K)

koodi sümbol

See näitab, et alumiiniumi saab taaskasutada Alumiiniumist- keemiliste elementide perioodilisuse tabeli 13. rühma element (vananenud klassifikatsiooni järgi III rühma põhialarühma element), kolmandast perioodist, aatomnumbriga 13. Seda tähistatakse sümboliga Al ( lat. Alumiiniumist). Kuulub kergmetallide rühma. Levinuim metall ja kolmas keemiline element maapõues (hapniku ja räni järel). lihtne aine alumiiniumist- hõbevalge värvi kerge paramagnetiline metall, kergesti vormitav, valatud, töödeldud. Alumiiniumil on kõrge soojus- ja elektrijuhtivus, korrosioonikindlus tänu tugevate oksiidkilede kiirele moodustumisele, mis kaitsevad pinda edasise vastasmõju eest.

Lugu

Taani füüsik Hans Oersted sai alumiiniumi esmakordselt 1825. aastal kaaliumamalgaami toimel alumiiniumkloriidiga, millele järgnes elavhõbeda destilleerimine. Elemendi nimi on tuletatud sõnast lat. alumees- maarjas. Enne alumiiniumi tootmiseks kasutatava tööstusliku meetodi avastamist oli see metall kullast kallim. 1889. aastal kinkisid britid, soovides austada suurt vene keemikut D. I. Mendelejevit rikkaliku kingitusega, talle kullast ja alumiiniumist valmistatud kaalud.

Kviitung

Alumiinium moodustab hapnikuga tugeva keemilise sideme. Võrreldes teiste metallidega on alumiiniumi taastamine maagist raskem selle kõrge reaktsioonivõime ja enamiku maakide (näiteks boksiidi) kõrge sulamistemperatuuri tõttu. Otsest redutseerimist süsinikuga ei saa kasutada, kuna alumiiniumi redutseerimisvõime on suurem kui süsinikul. Kaudsel redutseerimisel on võimalik saada vahesaadus Al4C3, mis laguneb 1900-2000 ° C juures alumiiniumi moodustumisega. See meetod on väljatöötamisel, kuid tundub olevat soodsam kui Hall-Héroult' protsess, kuna see nõuab vähem energiat ja tekitab vähem CO2. Tänapäevase valmistamismeetodi, Hall-Héroult' protsessi töötasid 1886. aastal iseseisvalt välja ameeriklane Charles Hall ja prantslane Paul Héroux. See seisneb alumiiniumoksiidi Al2O3 lahustamises Na3AlF6 krüoliidi sulatis, millele järgneb elektrolüüs, kasutades tarbitavaid koksi või grafiitanoodi elektroode. See saamise meetod nõuab väga suuri elektrikoguseid ja seetõttu hakati seda tööstuslikult kasutama alles 20. sajandil. 1000 kg tooralumiiniumi tootmiseks kulub 1920 kg alumiiniumoksiidi, 65 kg krüoliiti, 35 kg alumiiniumfluoriidi, 600 kg anoodgrafiitelektroode ja ca 17 MWh elektrit (~61 GJ). labori meetod Alumiiniumi tootmise pakkus välja Friedrich Wöhler 1827. aastal veevaba alumiiniumkloriidi redutseerimisel kaaliummetalliga (reaktsioon kulgeb kuumutamisel ilma õhu juurdepääsuta):

AlCl3+3K→3KCl+Al(kuvastiil (mathsf (AlCl_(3)+3Krightarrow 3KCl+Al)))

Füüsikalised omadused

Alumiiniumist mikrostruktuur valuploki söövitatud pinnal, puhtus 99,9998%, nähtav sektori suurus umbes 55×37 mm

• Hõbe-valge metall, kerge
• tihedus - 2712 kg/m³
• tehnilise alumiiniumi sulamistemperatuur - 658 °C, kõrge puhtusastmega alumiiniumil - 660 °C
• sulamiserisoojus - 390 kJ/kg
• keemistemperatuur - 2500 °C
• aurustumiserisoojus - 10,53 MJ / kg
• erisoojusvõimsus - 897 J/kg K
• valualumiiniumi tõmbetugevus - 10-12 kg/mm², deformeeritav - 18-25 kg/mm², sulamite - 38-42 kg/mm²
• Brinelli kõvadus - 24…32 kgf/mm²
• kõrge elastsus: tehniliseks - 35%, puhtaks - 50%, sisserullitud õhuke leht ja isegi fooliumiga
• Youngi moodul - 70 GPa
• Alumiiniumil on kõrge elektrijuhtivus (37 106 S/m) ja soojusjuhtivus (203,5 W/(m K)), mis moodustab 65% vase elektrijuhtivusest, suure valguspeegeldusvõimega.
• Nõrk paramagnet.
• Lineaarpaisumise temperatuuritegur 24,58 10−6 K−1 (20…200 °C).
• Takistus 0,0262...0,0295 Ohm mm²/m
• Elektritakistuse temperatuuritegur on 4,3·10−3 K−1. Alumiinium läheb ülijuhtivasse olekusse temperatuuril 1,2 kelvinit.

Alumiinium moodustab sulameid peaaegu kõigi metallidega. Tuntumad on vase ja magneesiumiga (duralumiinium) ning räni (silumin) sulamid.

Looduses olemine

Levimus

Levimuse poolest maakoores on see metallide hulgas 1. koht ja elementide hulgas 3. koht, jäädes alla ainult hapnikule ja ränile. Alumiiniumi massikontsentratsioon maakoores on erinevate teadlaste hinnangul 7,45–8,14%.

Looduslikud alumiiniumiühendid

Looduses esineb alumiiniumi oma kõrge keemilise aktiivsuse tõttu peaaegu eranditult ühendite kujul. Mõned looduslikult esinevad alumiiniumi mineraalid on:

• Boksiidid - Al2O3 H2O (koos SiO2, Fe2O3, CaCO3 lisanditega)
• Nefeliinid - KNa34
• Aluniidid - (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3
• Alumiiniumoksiid (kaoliinide segud liivaga SiO2, lubjakivi CaCO3, magnesiidi MgCO3)
• Korund (safiir, rubiin, smirgel) - Al2O3
• Päevakivi - (K,Na)2O Al2O3 6SiO2, Ca
• Kaoliniit - Al2O3 2SiO2 2H2O
• Berüül (smaragd, akvamariin) - 3BeO Al2O3 6SiO2
• Krüsoberüül (aleksandriit) - BeAl2O4.

Siiski mõnes konkreetses vähendavad tingimused(vulkaanide tuulutusavad) leiti jälgedes looduslikku metallilist alumiiniumi. Looduslikes vetes leidub alumiiniumi vähetoksiliste keemiliste ühendite, näiteks alumiiniumfluoriidi kujul. Katiooni või aniooni tüüp sõltub eelkõige happesusest veekeskkond. Alumiiniumi kontsentratsioon Venemaa veekogudes on vahemikus 0,001 kuni 10 mg/l. IN merevesi selle kontsentratsioon on 0,01 mg/l.

Alumiiniumi isotoobid

Looduslik alumiinium koosneb peaaegu täielikult ainsast stabiilsest isotoobist 27Al, mille jäljed on tühised 26Al, pikima elueaga radioaktiivne isotoop, mille poolestusaeg on 720 tuhat aastat ja mis tekkis atmosfääris argooni tuumade lõhenemisel 40Ar prootonite poolt. kosmilised kiired kõrgete energiatega.

Keemilised omadused

Alumiinium on tavatingimustes kaetud õhukese ja tugeva oksiidkilega ning seetõttu ei reageeri klassikaliste oksüdeerijatega: H2O, O2, HNO3-ga (kuumutamata), H2SO4-ga, kuid reageerib HCl-ga. Seetõttu ei ole alumiinium praktiliselt korrosioonile allutatud ja seetõttu on see tänapäevases tööstuses laialdaselt nõutud. Kui aga oksiidkile hävib (näiteks kokkupuutel ammooniumsoola lahustega NH +, kuumade leelistega või amalgamatsiooni tulemusena), toimib alumiinium aktiivse redutseeriva metallina. Oksiidkile teket on võimalik vältida, lisades alumiiniumile metalle nagu gallium, indium või tina. Sel juhul niisutatakse alumiiniumi pinda nendel metallidel põhineva madala sulamistemperatuuriga eutektikaga. Reageerib kergesti lihtsate ainetega:

• hapnikuga alumiiniumoksiidi moodustamiseks:

4Al+3O2→2Al2O3 (kuvastiil (matemaatika (4Al+3O_(2)paremnool 2Al_(2)O_(3))))

• halogeenidega (va fluor), moodustades kloriidi, bromiidi või alumiiniumjodiidi:

2Al+3Hal2→2AlHal3(Hal=Cl,Br,I)(kuvastiil (matemaatika (2Al+3Hal_(2)nool paremale 2AlHal_(3)(Hal=Cl,Br,I)))

• reageerib kuumutamisel teiste mittemetallidega:

• fluoriga, moodustades alumiiniumfluoriidi:

2Al+3F2→2AlF3(kuvastiil (mathsf (2Al+3F_(2)paremnool 2AlF_(3))))

• väävliga, moodustades alumiiniumsulfiidi:

2Al+3S→Al2S3(kuvastiil (mathsf (2Al+3Srightarrow Al_(2)S_(3))))

• lämmastikuga alumiiniumnitriidi moodustamiseks:

2Al+N2→2AlN(kuvastiil (mathsf (2Al+N_(2)paremnool 2AlN)))

• süsinikuga, moodustades alumiiniumkarbiidi:

4Al+3C→Al4C3(kuvastiil (mathsf (4Al+3Crightarrow Al_(4)C_(3))))

Alumiiniumsulfiid ja alumiiniumkarbiid on täielikult hüdrolüüsitud: Al2S3+6H2O→2Al(OH)3+3H2S(kuvastiil (matemaatika (Al_(2)S_(3)+6H_(2)Paremnool 2Al(OH)_(3))+3H_() 2) S))) Al4C3+12H2O→4Al(OH)3+3CH4 (kuvastiil (matemaatika (Al_(4)C_(3)+12H_(2)Paremnool 4Al(OH)_(3)+3CH_(4))))) )) Keeruliste ainetega:

• veega (pärast kaitsva oksiidkile eemaldamist, näiteks liitmise või kuuma leelise lahusega):

2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2 (kuvastiil (matemaatika (2Al+6H_(2)noole parempoolne 2Al(OH)_(3)+3H_(2))))

• leelistega (tetrahüdroksoaluminaatide ja muude aluminaatide moodustumisega):

2Al+2NaOH+6H2O→2Na+3H2 (kuvastiil (matemaatika (2Al+2NaOH+6H_(2)paremnool 2Na+3H_(2)))) 2Al+6NaOH→2Na3AlO3+3H2 (kuvamisviis (matemaatika (2Al+6NaOH_paremnool) )AlO_(3)+3H_(2))))

• Kergesti lahustuv vesinikkloriid- ja lahjendatud väävelhapetes:

2Al+6HCl→2AlCl3+3H2 (kuvastiil (matemaatika (2Al+6HClnool paremale 2AlCl_(3)+3H_(2)))) 2Al+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2 (kuvastiil (matemaatika (2Al+3H_(2)SO_)) (4)paremnool Al_(2)(SO_(4))_(3)+3H_(2)))

• Kuumutamisel lahustub see hapetes - oksüdeerivates ainetes, mis moodustavad lahustuvaid alumiiniumisoolasid:

8Al+15H2SO4→4Al2(SO4)3+3H2S+12H2O (kuvastiil (matemaatika (8Al+15H_(2)SO_(4)paremnool 4Al_(2)(SO_(4)))_(3)+3H_(2)S+ 12H_ (2)O))) Al+6HNO3→Al(NO3)3+3NO2+3H2O (kuvastiil (matemaatika (Al+6HNO_(3)paremnool Al(NO_(3)))_(3)+3NO_(2)+ 3H_) (2)O)))

• taastab metallid nende oksiididest (aluminotermia):

8Al+3Fe3O4→4Al2O3+9Fe(kuvastiil (mathsf (8Al+3Fe_(3)O_(4)paremnool 4Al_(2)O_(3)+9Fe))) 2Al+Cr2O3→Al2O3+2Cr(kuvastiil (mathsf (2Al+Cr_ (2)O_(3)paremnool Al_(2)O_(3)+2Cr)))

Tootmine ja turg

Alumiiniumi tootmine miljonites tonnides Alumiiniumi tootmise kohta enne 19. sajandit pole usaldusväärset teavet. (Mõnikord, kui viidatakse Pliniuse loodusloole, väide, et alumiinium oli tuntud keiser Tiberiuse ajal, põhineb allika vääral tõlgendusel). 1825. aastal sai Taani füüsik Hans Christian Oersted mitu milligrammi metallilist alumiiniumi ja 1827. aastal suutis Friedrich Wöhler eraldada alumiiniumi terad, mis aga kattusid õhus kohe õhukese alumiiniumoksiidi kilega. Kuni 19. sajandi lõpuni ei toodetud alumiiniumi tööstuslikus mastaabis. Alles 1854. aastal leiutas Henri Sainte-Clair Deville (tema uurimistööd rahastas Napoleon III, lootes, et alumiinium on tema armeele kasulik) esimese meetodi alumiiniumi tööstuslikuks tootmiseks, mis põhines alumiiniumi väljatõrjumisel kahekordsest naatriummetallist. naatriumkloriid ja alumiinium NaCl AlCl3. 1855. aastal saadi esimene metallist valuplokk kaaluga 6-8 kg. 36 kasutusaasta jooksul, aastatel 1855–1890, saadi Saint-Clair Deville'i meetodil 200 tonni alumiiniummetalli. 1856. aastal sai ta alumiiniumi ka naatrium-alumiiniumkloriidi sulatise elektrolüüsi teel. 1885. aastal ehitati Saksamaal Gmelingemi linna alumiiniumi tootmistehas, mis töötab Nikolai Beketovi pakutud tehnoloogia järgi. Beketovi tehnoloogia ei erinenud palju Deville'i meetodist, kuid see oli lihtsam ja seisnes krüoliidi (Na3AlF6) ja magneesiumi vastasmõjus. Viie aasta jooksul tootis see tehas umbes 58 tonni alumiiniumi - enam kui veerand kogu maailmas aastatel 1854–1890 keemiliselt toodetud metallist. Meetod, mille leiutasid peaaegu üheaegselt USA Charles Hall ja Prantsusmaal Paul Héroux (1886) ning mis põhineb alumiiniumi tootmisel sulas krüoliidis lahustatud alumiiniumoksiidi elektrolüüsil, pani aluse kaasaegsele alumiiniumi tootmismeetodile. Sellest ajast alates on alumiiniumi tootmine tänu elektrotehnika täiustamisele paranenud. Märkimisväärse panuse alumiiniumoksiidi tootmise arendamisse andsid vene teadlased K. I. Bayer, D. A. Penjakov, A. N. Kuznetsov, E. I. Žukovski ja A. A. Jakovkin, esimene alumiiniumitehas Venemaal ehitati 1932. aastal Volhovi linna. NSV Liidu metallurgiatööstus tootis 1939. aastal 47,7 tuhat tonni alumiiniumi, veel 2,2 tuhat tonni imporditi. Teiseks Maailmasõda stimuleeris oluliselt alumiiniumi tootmist. Nii oli selle ülemaailmne toodang 1939. aastal, välja arvatud NSV Liit, 620 tuhat tonni, kuid 1943. aastaks oli see kasvanud 1,9 miljoni tonnini 1956. aastaks toodeti maailmas 3,4 miljonit tonni primaaralumiiniumi, 1965. aastal 5,4 miljonit tonni. , 1980. aastal - 16,1 miljonit tonni, 1990. aastal - 18 miljonit tonni. 2007. aastal toodeti maailmas 38 miljonit tonni primaaralumiiniumi ja 2008. aastal - 39,7 miljonit tonni. :

1. Hiina Hiina (2007. aastal toodeti 12,60 miljonit tonni ja 2008. aastal 13,50 miljonit tonni)
2. Venemaa Venemaa (3,96/4,20)
3. Kanada Kanada (3.09/3.10)
4. USA USA (2,55/2,64)
5. Austraalia Austraalia (1,96/1,96)
6. Brasiilia Brasiilia (1,66/1,66)
7. India India (1,22/1,30)
8. Norra Norra (1,30/1,10)
9. AÜE AÜE (0,89/0,92)
10. Bahrein Bahrein (0,87/0,87)
11. Lõuna-Aafrika Lõuna-Aafrika Vabariik (0,90/0,85)
12. Island Island (0,40/0,79)
13. Saksamaa Saksamaa (0,55/0,59)
14. Venezuela Venezuela (0,61/0,55)
15. Mosambiik Mosambiik (0,56/0,55)
16. Tadžikistan Tadžikistan (0,42/0,42)

2016. aastal toodeti maailmaturul 59 miljonit tonni alumiiniumi, varu on 2,224 miljonit tonni ja keskmine päevatoodang on 128,6 tuhat tonni (2013,7). Venemaal on alumiiniumi tootmise monopoliks Venemaa alumiiniumiettevõte, mis moodustab umbes 13% maailma alumiiniumiturust ja 16% alumiiniumoksiidist. Maailma boksiidivarud on praktiliselt piiramatud, see tähendab, et need ei ole võrreldavad nõudluse dünaamikaga. Olemasolevate tootmisvõimsuste abil saab aastas toota kuni 44,3 miljonit tonni primaaralumiiniumi. Arvestada tuleb ka sellega, et tulevikus võidakse osa alumiiniumi rakendusi ümber orienteerida näiteks komposiitmaterjalide kasutamisele. Alumiiniumi hinnad (rahvusvaheliste kaubabörside oksjonitel) olid aastatel 2007–2015 keskmiselt 1253–3291 dollarit tonni kohta.

Rakendus

Laialdaselt kasutatav konstruktsioonimaterjalina. Alumiiniumi peamised eelised selles kvaliteedis on kergus, plastilisus stantsimisel, korrosioonikindlus (õhus kaetakse alumiinium koheselt tugeva Al2O3 kilega, mis takistab selle edasist oksüdeerumist), kõrge soojusjuhtivus, selle ühendite mittetoksilisus. Eelkõige on need omadused muutnud alumiiniumi äärmiselt populaarseks kööginõude valmistamisel, alumiiniumfooliumiga toiduainetööstuses ja pakendamiseks. Esimesed kolm omadust tegid alumiiniumist lennunduse ja kosmosetööstuse peamise tooraine (hiljuti on see aeglaselt asendatud komposiitmaterjalidega, peamiselt süsinikkiuga). Alumiiniumi kui konstruktsioonimaterjali peamiseks puuduseks on selle madal tugevus, mistõttu selle tugevdamiseks legeeritakse seda tavaliselt väikese koguse vase ja magneesiumiga (sulamit nimetatakse duralumiiniumiks). Alumiiniumi elektrijuhtivus on vaid 1,7 korda väiksem kui vasel, samal ajal kui alumiinium on ligikaudu 4 korda odavam kilogrammi kohta, kuid 3,3 korda väiksema tiheduse tõttu vajab see võrdse takistuse saavutamiseks ligikaudu 2 korda vähem kaalu. Seetõttu kasutatakse seda laialdaselt elektrotehnikas juhtmete tootmiseks, nende varjestamiseks ja isegi mikroelektroonikas juhtmete sadestamisel mikroskeemide kristallide pinnale. Alumiiniumi madalam elektrijuhtivus (3,7 107 S/m) võrreldes vasega (5,84 107 S/m), et säilitada sama elektritakistus, kompenseeritakse alumiiniumjuhtmete ristlõikepinna suurenemisega. Alumiiniumi kui elektrimaterjali puuduseks on tugeva dielektrilise oksiidkile moodustumine selle pinnale, mis raskendab jootmist ja kontakttakistuse halvenemise tõttu põhjustab elektriühenduste suurenenud kuumenemist, mis omakorda mõjutab negatiivselt elektrilise kontakti töökindlus ja isolatsiooni olek. Seetõttu keelab 2002. aastal vastu võetud elektripaigaldise eeskirjade 7. väljaanne kasutada alumiiniumjuhtmeid ristlõikega alla 16 mm².

• Omaduste kompleksi tõttu kasutatakse seda laialdaselt soojusseadmetes.
• Alumiinium ja selle sulamid ei muutu ülimadalatel temperatuuridel rabedaks. Seetõttu kasutatakse seda krüogeentehnoloogias laialdaselt. Siiski on teada juhtum, kus alumiiniumsulamist valmistatud krüogeensed torud on RN Energia arendamise käigus vasesüdamikele painutatud torude rabeduse omandamiseks.
• Suur peegeldusvõime koos madala hinna ja vaakum-sadestamise lihtsusega muudab alumiiniumi peeglite valmistamiseks optimaalseks materjaliks.
• Ehitusmaterjalide tootmisel gaasimoodustajana.
• Alumiinium annab korrosiooni- ja katlakivikindluse terasele ja teistele sulamitele, näiteks kolbmootori ventiilidele, turbiinilabadele, õliplatvormidele, soojusvahetusseadmetele ning asendab ka galvaniseerimist.
• Alumiiniumsulfiidi kasutatakse vesiniksulfiidi tootmiseks.
• Käimas on uuringud vahustatud alumiiniumi väljatöötamiseks eriti tugeva ja kerge materjalina.

Restauraatorina

• Termiidi komponendina, segud aluminotermiaks.
• pürotehnikas.
• Alumiiniumi kasutatakse haruldaste metallide eraldamiseks nende oksiididest või halogeniididest.
• Piiratud kasutus anoodkaitse kaitsjana.

Alumiiniumipõhised sulamid

Konstruktsioonimaterjalina ei kasutata tavaliselt puhast alumiiniumi, vaid sellel põhinevaid erinevaid sulameid. Selle artikli sulamite seeria tähistus on antud USA jaoks (standard H35.1 ANSI) ja vastavalt GOST Venemaale. Venemaal on peamised standardid GOST 1583 “Valatud alumiiniumisulamid. Spetsifikatsioonid" ja GOST 4784 "Alumiinium ja sepistatud alumiiniumisulamid. Märgid. Alumiiniumisulamitele ja nende märgistusele on olemas ka UNS-märgistus ja rahvusvaheline standard ISO R209 b.

• Alumiinium-magneesium Al-Mg (ANSI: 5xxx seeria sepistatud sulamitele ja 5xx.x sulamitele vormitud valandite jaoks; GOST: AMg). Al-Mg süsteemi sulameid iseloomustab rahuldava tugevuse, hea plastilisuse, väga hea keevitatavuse ja korrosioonikindluse kombinatsioon. Lisaks iseloomustab neid sulameid kõrge vibratsioonikindlus.

Selle süsteemi sulamites, mis sisaldavad kuni 6% Mg, moodustub Al3Mg2 eutektiline süsteem, mis liitub alumiiniumipõhise tahke lahusega. Tööstuses kasutatakse kõige enam sulameid magneesiumisisaldusega 1–5%. Mg sisalduse suurenemine sulamis suurendab oluliselt selle tugevust. Iga magneesiumiprotsent suurendab sulami tõmbetugevust 30 MPa ja voolavuspiiri 20 MPa. Sel juhul suhteline pikenemine veidi väheneb ja jääb vahemikku 30-35%. Sulamid magneesiumisisaldusega kuni 3% (massi järgi) on toa- ja kõrgendatud temperatuuridel struktuurselt stabiilsed ka oluliselt külmtöödeldud olekus. Magneesiumi kontsentratsiooni suurenedes tööga karastatud olekus muutub sulami struktuur ebastabiilseks. Lisaks põhjustab magneesiumisisalduse suurenemine üle 6% sulami korrosioonikindluse halvenemise. Al-Mg süsteemi tugevusomaduste parandamiseks legeeritakse sulamid kroomi, mangaani, titaani, räni või vanaadiumiga. Nad püüavad vältida vase ja raua sattumist selle süsteemi sulamitesse, kuna need vähendavad nende korrosioonikindlust ja keevitatavust.

• Alumiinium-mangaan Al-Mn (ANSI: 3xxx seeria; GOST: AMts). Selle süsteemi sulamitel on hea tugevus, plastilisus ja töödeldavus, kõrge korrosioonikindlus ja hea keevitatavus.

Al-Mn süsteemi sulamite peamised lisandid on raud ja räni. Mõlemad elemendid vähendavad mangaani lahustuvust alumiiniumis. Peeneteralise struktuuri saamiseks legeeritakse selle süsteemi sulamid titaaniga. Piisava koguse mangaani olemasolu tagab külmtöödeldud metallkonstruktsiooni stabiilsuse toa- ja kõrgendatud temperatuuridel.

• Alumiinium-vask Al-Cu (Al-Cu-Mg) (ANSI: 2xxx seeria, 2xx.x; GOST: AM). Selle süsteemi sulamite mehaanilised omadused kuumusega tugevdatud olekus ulatuvad ja mõnikord isegi ületavad mehaanilised omadused madala süsinikusisaldusega terased. Need sulamid on kõrgtehnoloogilised. Kuid neil on ka märkimisväärne puudus - madal korrosioonikindlus, mis tingib vajaduse kasutada kaitsekatteid.

Lisanditena võib kasutada mangaani, räni, rauda ja magneesiumi. Veelgi enam, viimane mõjutab kõige tugevamalt sulami omadusi: magneesiumiga legeerimine suurendab oluliselt tõmbetugevust ja voolavuspiiri. Räni lisamine sulamile suurendab selle kunstliku vananemise võimet. Raua ja nikliga legeerimine suurendab teise seeria sulamite kuumakindlust. Nende sulamite karastamine pärast kustutamist kiirendab kunstlikku vananemist ning suurendab ka tugevust ja vastupidavust pingekorrosioonile.

• Al-Zn-Mg (Al-Zn-Mg-Cu) süsteemi sulamid (ANSI: 7xxx, 7xx.x seeria). Selle süsteemi sulamid on hinnatud nende väga suure tugevuse ja hea töödeldavuse poolest. Süsteemi esindaja - sulam 7075 on kõigist alumiiniumisulamitest tugevaim. Sellise suure kõvenemise efekt saavutatakse tänu tsingi (70%) ja magneesiumi (17,4%) kõrgele lahustuvusele kõrgendatud temperatuuridel, mis jahutamisel järsult väheneb.

Nende sulamite oluline puudus on aga äärmiselt madal pingekorrosioonikindlus. Pinge all olevate sulamite korrosioonikindlust saab suurendada vasega legeerimisega. Ei saa märkimata jätta 60ndatel avastatud seaduspärasust: liitiumi olemasolu sulamites aeglustab loomulikku ja kiirendab kunstlikku vananemist. Lisaks vähendab liitiumi olemasolu sulami erikaalu ja suurendab oluliselt selle elastsusmoodulit. Selle avastuse tulemusena on välja töötatud uued Al-Mg-Li, Al-Cu-Li ja Al-Mg-Cu-Li sulamisüsteemid.

• Valamiseks sobivad kõige paremini alumiinium-räni sulamid (silumiinid). Tihti valatakse neist välja erinevate mehhanismide korpused.
• Alumiiniumil põhinevad komplekssulamid: lennundus.

Alumiinium lisandina muudes sulamites

Alumiinium on paljude sulamite oluline komponent. Näiteks alumiiniumpronksides on põhikomponendid vask ja alumiinium. Magneesiumisulamites kasutatakse alumiiniumi kõige sagedamini lisandina. Elektrisoojendite spiraalide valmistamiseks kasutatakse Fechrali (Fe, Cr, Al) (koos teiste sulamitega). Alumiiniumi lisamine niinimetatud "vabalõikelistele terastele" hõlbustab nende töötlemist, jättes protsessi lõpus valmis detaili varda küljest selgeks.

Ehted

Kui alumiinium oli väga kallis, valmistati sellest mitmesuguseid ehteid. Niisiis tellis Napoleon III alumiiniumnööbid ja 1889. aastal kingiti Mendelejevile kullast ja alumiiniumist valmistatud kaussidega kaalud. Alumiiniumist ehete mood kadus kohe, kui ilmusid uued tehnoloogiad nende valmistamiseks, mis vähendasid kulusid mitu korda. Nüüd kasutatakse alumiiniumi mõnikord ehete valmistamisel. Jaapanis kasutatakse alumiiniumi traditsiooniliste ehete valmistamisel, asendades hõbeda.

Söögiriistad

Napoleon III tellimusel valmistati alumiiniumist söögiriistad, mida serveeriti pidulikel õhtusöökidel nii talle kui ka kõige auväärsematele külalistele. Teised külalised kasutasid samal ajal kullast ja hõbedast valmistatud kodumasinaid. Siis levisid alumiiniumist söögiriistad laialdaselt, aja jooksul vähenes oluliselt alumiiniumist köögiriistade kasutamine, kuid praegugi võib neid näha vaid mõnes toitlustusasutuses – hoolimata mõne asjatundja väidetest alumiiniumi kahjulikkusest inimese tervisele. Lisaks kaotavad sellised seadmed lõpuks oma atraktiivse välimuse kriimustuste tõttu ja kuju alumiiniumi pehmuse tõttu. Armee tarvikud on valmistatud alumiiniumist: lusikad, pallid, kolvid.

Klaasi valmistamine

Klaasi valmistamisel kasutatakse fluoriidi, fosfaati ja alumiiniumoksiidi.

toidutööstus

Alumiinium on registreeritud kui toidu lisaaine E173.

sõjatööstus

Metalli odavus ja kaal tõid kaasa laialdase kasutuse käsitsi valmistamisel väikerelvad eriti ründerelvad ja püstolid.

Alumiinium ja selle ühendid raketitehnikas

Alumiiniumi ja selle ühendeid kasutatakse suure jõudlusega raketikütusena bipropellentides ja raketikütusena tahketes raketikütustes. Järgmised alumiiniumiühendid pakuvad raketikütusena suurimat praktilist huvi:

• Alumiiniumpulber kütusena tahkete raketikütustes. Seda kasutatakse ka pulbri ja süsivesinike suspensioonide kujul.
• alumiiniumhüdriid.
• alumiiniumboraan.
• Trimetüülalumiinium.
• Trietüülalumiinium.
• Tripropüülalumiinium.

Trietüülalumiiniumi (tavaliselt segatuna trietüülbooriga) kasutatakse ka raketimootorite keemiliseks süütamiseks (käivituskütusena), kuna see süttib spontaanselt hapnikugaasis. Sõltuvalt oksüdeerijast on alumiiniumhüdriidi raketikütustel järgmised omadused:

Alumiiniumi energia

Alumiiniumienergia kasutab alumiiniumi universaalse sekundaarse energiakandjana. Selle rakendused selles funktsioonis on järgmised:

• Alumiiniumi oksüdeerimine vees vesiniku ja soojusenergia tootmiseks.
• Alumiiniumi oksüdeerimine õhuhapnikuga elektri tootmiseks õhk-alumiinium elektrokeemilistes generaatorites.

Alumiinium maailma kultuuris

• N. G. Tšernõševski romaanis "Mida teha?" (1862-1863) üks peategelasi kirjeldab kirjas oma unistust - tulevikunägemust, milles inimesed elavad, puhkavad ja töötavad mitmekorruselistes klaasist ja alumiiniumist hoonetes; põrandad, laed ja mööbel on alumiiniumist (N. G. Tšernõševski ajal hakati alumiiniumi alles avastama).
• Alumiiniumkurgid on Viktor Tsoi 1987. aasta laulu pilt ja pealkiri.

Toksilisus

Vaatamata laiale levikule looduses ei kasuta alumiiniumi ainevahetuses mitte ükski elusolend – see on surnud metall. Sellel on kerge toksiline toime, kuid paljud vees lahustuvad anorgaanilised alumiiniumiühendid jäävad lahustunud olekusse. kaua aega ning võib joogivee kaudu avaldada kahjulikku mõju inimestele ja soojaverelistele loomadele. Kõige mürgisemad on kloriidid, nitraadid, atsetaadid, sulfaadid jne. Inimesele on allaneelamisel toksiline toime alumiiniumühendite järgmistes annustes (mg/kg kehamassi kohta):

• alumiiniumatsetaat - 0,2-0,4;
• alumiiniumhüdroksiid - 3,7-7,3;
• alumiinium maarjas - 2,9.

Peamiselt tegutseb närvisüsteem(akumuleerub närvikoesse, põhjustades tõsiseid kesknärvisüsteemi talitlushäireid). Alumiiniumi neurotoksilist omadust on aga uuritud alates 1960. aastate keskpaigast, kuna metalli kuhjumist inimkehas takistab selle eritumise mehhanism. Normaalsetes tingimustes võib uriiniga erituda kuni 15 mg elementi päevas. Sellest lähtuvalt täheldatakse suurimat negatiivset mõju neerude eritusfunktsiooni kahjustusega inimestel. Venemaal on joogivee alumiiniumisisalduse norm 0,2 mg/l. Samal ajal võib riigi peasanitaararst konkreetse veevarustussüsteemi vastava territooriumi jaoks seda MPC-d suurendada 0,5 mg/l-ni. Mõnede bioloogiliste uuringute kohaselt peeti alumiiniumi sattumist inimkehasse Alzheimeri tõve väljakujunemise teguriks, kuid hiljem kritiseeriti neid uuringuid ning lükati ümber järeldus ühe seose kohta teisega. Alumiiniumkloriidi higistamisvastaste ainete kasutamisel võivad alumiiniumiühendid stimuleerida ka rinnavähki. Kuid selle toetuseks on vähem teaduslikke tõendeid kui vastupidi.

Vaata ka

• Anodeerimine
• Oksüdatsioon
• Alumiiniumist. kolmeteistkümnes element
• Rahvusvaheline Alumiiniumiinstituut

Märkmed

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Elementide aatommassid 2011 (IUPAC Technical Report) // Pure and Applied Chemistry. - 2013. - Vol. 85, nr. 5. - Lk 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Keemia entsüklopeedia. 5 köites / Toim.: Knunyants I. L. (peatoim.). -M.: Nõukogude entsüklopeedia, 1988. - T. 1. - S. 116. - 623 lk. - 100 000 eksemplari.
3. Harry H. Binder: Lexikon der Chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
4. alumiiniumist. Interneti-etümoloogiasõnastik. etymonline.com. Vaadatud 3. mail 2010.
5. Fialkov, Yu.Üheksas märk. - M.: Detgiz, 1963. - S. 133.
6. Õppetund number 49
7. Alumiiniumi ringlussevõtt ja töötlemine energiasäästu ja jätkusuutlikkuse tagamiseks. - ASM International, 2007. - Lk 198. - ISBN 0-87170-859-0.
8. Lühike keemiaentsüklopeedia. T. 1 (A-E). - M.: Nõukogude entsüklopeedia. 1961. aasta.
9. Koronovski N. V., Jakušova A. F. Geoloogia alused.
10. Oleinikov B. V. jt Alumiinium on looduslike elementide klassi uus mineraal // Zapiski VMO. - 1984, CXIII osa, nr. 2, lk. 210-215. .
11. J.P. Riley ja Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965.
12. Vesinikuenergia alused / Toim. V. A. Moshnikov ja E. I. Terukova .. - Peterburi: Peterburi elektrotehnilise ülikooli kirjastus "Leti", 2010. - 288 lk. - ISBN 978-5-7629-1096-5.
13. Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Reaktsioonid anorgaanilised ained: teatmeteos / Toim. R. A. Lidina. - 2. väljaanne, muudetud. ja täiendav - M.: Bustard, 2007. - S. 16. - 637 lk. - ISBN 978-5-358-01303-2.
14. Entsüklopeedia: ehted, ehted, ehtekivid. Väärismetallid. Väärisalumiinium.
15. "Hõbe" savist.
16. MINERAALLISTE KAUBADE KOKKUVÕTE 2009. A.
17. C34 Praegune seisülemaailmne ja kodumaine alumiiniumi tootmine ja tarbimine
18. Alumiiniumivarud maailmas kasvavad.
19. Primaaralumiiniumi tootmine maailmas ja Venemaal.
20. Alumiiniumi ajalooline hinnagraafik. Vaadatud 8. juunil 2015.
21. Kitco – Mitteväärismetallid – Tööstuslikud metallid – Vask, alumiinium, nikkel, tsink, plii – graafikud, hinnad, graafikud, noteeringud, Cu, Ni, Zn, Al, Pb.
22. Legeerelementide mõju alumiiniumisulamite omadustele.
23. Baykov D. I. ja teised. Keevitavad alumiiniumisulamid. - L.: Sudpromgiz, 1959. - 236 lk.
24. Faktid alumiiniumi kohta.
25. ründerelv Heckler-Koch HK416 (Saksamaa) | Majandusuudised.
26. Tara Perfection D.O.O. - Ohutus, millele võite loota.
27. Sarner S. Raketikütuste keemia \u003d Raketikütuse keemia / Per. inglise keelest. E. P. Golubkova, V. K. Starkov, V. N. Šemanina; toim. V. A. Iljinski. - M.: Mir, 1969. - S. 111. - 488 lk.
28. Žuk A. Z., Kleimenov B. V., Fortov V. E., Šeindlin A. E. Alumiiniumkütusel töötav elektriauto. - M: Nauka, 2012. - 171 lk. - ISBN 978-5-02-037984-8.
29. alumiiniumist kurgid
30. Shcherbatykh I., Puusepp D.O.(mai 2007). Metallide roll Alzheimeri tõve etioloogias // J. Alzheimers Dis. 11(2): 191-205.
31. Rondeau V., Commenges D., Jacqmin-Gadda H., Dartigues J. F.(juuli 2000). Joogivee alumiiniumikontsentratsioonide ja Alzheimeri tõve vaheline seos: 8-aastane järeluuring // Am. J. epidemiol. 152(1): 59-66.
32. Rondeau V.(2002). Ülevaade alumiiniumi ja ränidioksiidi epidemioloogilistest uuringutest seoses Alzheimeri tõve ja sellega seotud häiretega // Rev. Keskkond. Tervis 17 (2): 107-121.
33. Martyn C. N., Coggon D. N., Inskip H., Lacey R. F., Young W. F.(mai 1997). Alumiiniumi kontsentratsioon joogivees ja Alzheimeri tõve risk // Epidemiology 8 (3): 281-286.
34. Graves A. B., Rosner D., Echeverria D., Mortimer J. A., Larson E. B.(september 1998). Tööalane kokkupuude lahustite ja alumiiniumiga ning hinnanguline Alzheimeri tõve risk // Occup. Keskkond. Med. 55(9): 627-633.
35. Antiperspirandid/deodorandid ja rinnavähk.
36. alumiiniumkloriid heksahüdraat.

Lingid

• Alumiinium // entsüklopeediline sõnaraamat Brockhaus ja Efron: 86 köites (82 köidet ja 4 täiendavat köidet). - Peterburi, 1890-1907.
• Alumiinium veebielementidel
• Alumiinium populaarses keemiliste elementide raamatukogus
• Alumiinium ladestustes
• Alumiiniumi ajalugu, tootmine ja kasutusalad
• Aleksejev A. I., Valov M. Yu., Yuzvyak Z. Veesüsteemide kvaliteedi kriteeriumid: Õpetus. - Peterburi: KHIMIZDAT, 2002. ISBN 5-93808-043-6
• GN 2.1.5.1315-03 Kemikaalide maksimaalne lubatud kontsentratsioon (MPC) joogi- ja olmeveekogude vees.
• GOST R 55375-2012. Esmane alumiinium ja sellel põhinevad sulamid. Margid
• Dokumentaalfilm "Alumiinium"

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Alumiinium on üks populaarsemaid ja ihaldatumaid metalle. Millises tööstuses seda teatud esemete koosseisu ei lisata. Alustades mõõteriistadest ja lõpetades lennundusega. Selle kerge, painduva ja mittesöövitava metalli omadused tulid maitsele päris paljudele tööstusharudele.

Alumiiniumi ennast (üsna aktiivset metalli) puhtal kujul looduses praktiliselt ei leidu ja seda kaevandatakse alumiiniumoksiidist, mille keemiline valem on Al 2 O 3. Kuid otsene viis alumiiniumoksiidi saamiseks on omakorda alumiiniumimaak.

Küllastuserinevused

Põhimõtteliselt on alumiiniumi kaevandamisel ainult kolme tüüpi maake, millega peate töötama. Jah, see keemiline element on väga-väga levinud ja seda võib leida ka teistes ühendites (neid on umbes kaks ja poolsada). Kõige tulusam on aga väga kõrge kontsentratsiooni tõttu kaevandamine boksiitidest, aluniitidest ja nefeliinidest.

Nefeliinid on aluseline moodustis, mis tekkis selle tulemusena kõrge temperatuur magma. Ühest selle maagi ühikust toodetakse peamise toorainena kuni 25% alumiiniumoksiidi. Seda alumiiniumimaaki peetakse aga kaevurite jaoks kõige vaesemaks. Kõik ühendid, mis sisaldavad alumiiniumoksiidi veelgi väiksemas koguses kui nefeliinid, on ilmselgelt tunnistatud kahjumlikeks.

Aluniidid tekkisid nii vulkaanilise kui ka hüdrotermilise tegevuse käigus. Need sisaldavad kuni 40% sellist vajalikku alumiiniumoksiidi, mis on "kuldne keskmine" meie maakide kolmainsuses.

Ja esikoha, rekordilise alumiiniumoksiidi sisaldusega viiskümmend protsenti või rohkem, saavad boksiidid! Neid peetakse õigustatult alumiiniumoksiidi peamiseks allikaks. Kuid nende päritolu osas ei suuda teadlased ikkagi teha ainuõiget otsust.

Kas rändasid nad oma algsest päritolukohast ja ladestusid pärast iidsete kivimite lagunemist või osutusid seteteks pärast mõne lubjakivi lahustumist või tekkisid need üldiselt raua-, alumiiniumi- ja titaanisoolade lagunemise tulemusena. sadestunud. Üldiselt on päritolu siiani teadmata. Kuid see, et boksiidid on kõige tulusamad, on juba kindel.

Alumiiniumi ekstraheerimise meetodid

Vajalikud maagid kaevandatakse kahel viisil.

Alumiiniumimaardlates ihaldatud Al 2 O 3 avakaevandamise seisukohalt on kolm peamist maaki jagatud kahte rühma.

Boksiiti ja nefeliini kui suurema tihedusega struktuure jahvatatakse pinnakaevandaja abil. Muidugi oleneb kõik masina tootjast ja mudelist, kuid keskmiselt suudab see korraga eemaldada kuni 60 sentimeetrit kivi. Pärast ühe kihi täielikku läbimist valmistatakse nn riiul. See meetod aitab kaasa kombainijuhi turvalisele kohalolekule oma kohal. Kokkuvarisemise korral on ohutud nii veermik kui ka kabiin koos operaatoriga.

Teises rühmas on aluniidid, mida nende lõtvuse tõttu kaevandatakse kaevandusekskavaatoritega koos järgneva mahalaadimisega kallurautodele.

Radikaalselt teistsugune viis on kaevandusest läbi murda. Siin on kaevandamise põhimõte sama, mis söekaevanduses. Muide, Venemaa sügavaim alumiiniumikaevandus asub Uuralites. Kaevanduse sügavus on 1550m.!

Saadud maagi töötlemine

Lisaks saadetakse saadud mineraalid sõltumata valitud kaevandamismeetodist töötlemistöökodadesse, kus spetsiaalsed purustid purustavad mineraalid umbes 110 millimeetri suurusteks fraktsioonideks.

Järgmine samm on täiendava keemia hankimine. lisandid ja transport järgmisse etappi, milleks on kivimi paagutamine ahjudes.

Pärast lagunemist ja aluminaatmassi saamist sellest väljumisel saadame paberimassi vedelikust eraldamiseks ja kuivatamiseks.

Viimases etapis puhastatakse juhtunu leelistest ja saadetakse uuesti ahju. Seekord - kaltsineerimiseks. Kõigi toimingute lõpp on sama kuiv alumiiniumoksiid, mida on vaja hüdrolüüsi teel alumiiniumi saamiseks.

Kuigi kaevandusest läbimurdmist peetakse keerulisemaks viisiks, teeb see vähem kahju. keskkond, kuidas avatud teed. Kui olete keskkonna eest, teate, mida valida.

Alumiiniumi kaevandamine maailmas

Siinkohal võime öelda, et alumiiniumiga suhtlemise näitajad kogu maailmas on jagatud kahte loendisse. Esimeses loendis on riigid, millel on suurimad alumiiniumi looduslikud varud, kuid võib-olla pole kõigi nende rikkuste töötlemiseks aega. Ja teises nimekirjas on alumiiniumimaagi otsese kaevandamise maailmaliidrid.

Nii et loodusliku (kuigi mitte kõikjal, seni realiseerunud) rikkuse osas on olukord järgmine:

1. Guinea
2. Brasiilia
3. Jamaica
4. Austraalia
5. India

Võib öelda, et nendes riikides on valdav enamus Al 2 O 3 maailmas. Need moodustavad 73 protsenti koguarvust. Ülejäänud varud on hajutatud gloobus mitte nii heldelt. Aafrikas asuv Guinea globaalses mõttes - suurim hoius alumiiniumi maagid maailmas. Ta "lõikas ära" 28%, mis on isegi rohkem kui veerand selle mineraali ülemaailmsetest leiukohtadest.

Ja alumiiniummaagi kaevandamise protsessidega on lood nii:

1. Hiina on esikohal ja toodab 86,5 miljonit tonni;
2. Austraalia on oma 81,7 miljoniga võõraste loomade riik. tonni teisel kohal;
3. Brasiilia - 30,7 miljonit tonni;
4. Varude poolest liider Guinea on toodangu poolest alles neljandal kohal - 19,7 miljonit tonni;
5. India - 14,9 miljonit tonni.

Samuti võib sellesse nimekirja lisada Jamaica, mis suudab toota 9,7 miljonit tonni, ja Venemaa, mille näitaja on 6,6 miljonit tonni.

Alumiinium Venemaal

Mis puutub alumiiniumi tootmisesse Venemaal, siis ainult Leningradi oblastis ja loomulikult Uuralites kui tõelises mineraalide laos võivad teatud näitajad kiidelda. Peamine ekstraheerimismeetod on minu oma. Nad kaevandavad neli viiendikku kogu riigi maagist. Kokku on Föderatsiooni territooriumil üle nelja tosina nefeliini ja boksiidi maardla, mille ressursist jätkub kindlasti ka meie lapselapselastele.

Kuid Venemaa impordib alumiiniumoksiidi ka teistest riikidest. Põhjus on selles, et kohalikud ained (nt Punamütsike) ladestuvad Sverdlovski piirkond) sisaldavad ainult poolt alumiiniumoksiidist. Hiina või itaalia tõud on Al 2 O 3-ga küllastunud kuuskümmend protsenti või rohkem.

Vaadates tagasi mõningatele raskustele alumiiniumi kaevandamisega Venemaal, on mõttekas mõelda sekundaarse alumiiniumi tootmisele, nagu tegi seda Ühendkuningriik, Saksamaa, USA, Prantsusmaa ja Jaapan.

Alumiiniumi pealekandmine

Nagu me juba artikli alguses mainisime, on alumiiniumi ja selle ühendite kasutusala äärmiselt lai. Isegi kivist kaevandamise etappidel on see äärmiselt kasulik. Näiteks maagis endas on väikeses koguses muid metalle, nagu vanaadium, titaan ja kroom, mis on kasulikud terase legeerimisprotsessides. Alumiiniumi staadiumis on ka kasu, sest alumiiniumoksiidi kasutatakse mustmetallurgias räbustina.

Metalli ennast kasutatakse soojusseadmete valmistamisel, krüogeentehnoloogias, osaleb mitmete sulamite loomisel metallurgias, on olemas klaasitööstuses, raketitööstuses, lennunduses ja isegi toiduainetööstuses lisandina E173 .

Seega on kindel ainult üks. Inimkonna vajadus alumiiniumi ja ka selle ühendite järele ei kao veel palju aastaid. Mis seega räägib ainult selle toodangu kasvust.

Kaasaegses tööstuses on alumiiniumimaak kõige nõutum tooraine. Teaduse ja tehnoloogia kiire areng on laiendanud selle rakendusala. Mis on alumiiniumimaak ja kus seda kaevandatakse, kirjeldatakse selles artiklis.

Alumiiniumi tööstuslik väärtus

Alumiiniumi peetakse kõige tavalisemaks metalliks. Maardlate arvu järgi maakoores on see kolmas koht. Alumiinium on kõigile tuntud ka perioodilisuse tabeli elemendina, mis kuulub kergmetallide hulka.

Alumiiniumimaak on looduslik tooraine, millest seda saadakse, seda kaevandatakse peamiselt boksiididest, mis sisaldavad alumiiniumoksiide (alumiiniumoksiidi) kõige rohkem - 28-80%. Alumiiniumi tootmise toorainena kasutatakse ka teisi kivimeid - aluniiti, nefeliini ja nefeliin-apatiiti, kuid need on kehvema kvaliteediga ja sisaldavad palju vähem alumiiniumoksiidi.

Värvilises metallurgias on alumiinium esikohal. Fakt on see, et selle omaduste tõttu kasutatakse seda paljudes tööstusharudes. Niisiis kasutatakse seda metalli transporditehnikas, pakenditootmises, ehituses, erinevate tarbekaupade valmistamiseks. Alumiiniumi kasutatakse laialdaselt ka elektrotehnikas.

Alumiiniumi tähtsuse mõistmiseks inimkonna jaoks piisab, kui vaadata lähemalt kodutarbeid, mida me igapäevaselt kasutame. Paljud majapidamistarbed on valmistatud alumiiniumist: need on elektriseadmete osad (külmkapp, pesumasin jne), nõud, spordivarustus, suveniirid, sisustuselemendid. Alumiiniumi kasutatakse sageli erinevat tüüpi mahutite ja pakendite tootmiseks. Näiteks purgid või ühekordsed fooliumnõud.

Alumiiniumimaakide tüübid

Alumiiniumi leidub enam kui 250 mineraalis. Nendest on tööstusele kõige väärtuslikumad boksiit, nefeliin ja aluniit. Vaatleme neid üksikasjalikumalt.

boksiidi maak

Alumiiniumi puhtal kujul looduses ei leidu. Seda saadakse peamiselt alumiiniumimaagist - boksiidist. See on mineraal, mis koosneb peamiselt alumiiniumhüdroksiididest, samuti raua- ja ränioksiididest. Tänu suurele alumiiniumoksiidi sisaldusele (40–60%) kasutatakse alumiiniumi tootmise toorainena boksiidi.

Alumiiniumimaagi füüsikalised omadused:

• läbipaistmatu eri toonide punase ja halli värvi mineraal;
• kõige vastupidavamate proovide kõvadus on mineraloogilisel skaalal 6;
• boksiitide tihedus, olenevalt keemilisest koostisest, jääb vahemikku 2900-3500 kg/m³.

Boksiidimaagi maardlad on koondunud Maa ekvatoriaal- ja troopilistesse vöönditesse. Rohkem iidseid maardlaid asub Venemaa territooriumil.

Kuidas tekib boksiidi alumiiniummaak

Boksiidid moodustuvad monohüdraadist alumiiniumoksiidhüdraadist, böhmiidist ja diaspoorist, trihüdraathüdraadist - hüdrargilliidist ning kaasnevatest mineraalidest hüdroksiidist ja raudoksiidist.

Sõltuvalt loodust moodustavate elementide koostisest eristatakse kolme boksiidimaakide rühma:

1. Monohüdraatboksiidid – sisaldavad monohüdraadi kujul alumiiniumoksiidi.
2. Trihüdraat – sellised mineraalid koosnevad kolmeveelises vormis alumiiniumoksiidist.
3. Segatud - sellesse rühma kuuluvad eelmised alumiiniumimaagid kombineeritult.

Tooraineladestused tekivad happeliste, leeliseliste ja mõnikord aluseliste kivimite murenemise tagajärjel või suure hulga alumiiniumoksiidi järkjärgulise ladestumise tagajärjel mere- ja järvepõhja.

Aluniidi maagid

Seda tüüpi ladestused sisaldavad kuni 40% alumiiniumoksiidi. Aluniidi maak tekib vesikonnas ja rannikuvööndites intensiivse hüdrotermilise ja vulkaanilise tegevuse tingimustes. Selliste maardlate näide on Zaglinskoje järv Väike-Kaukaasias.

Tõug on poorne. See koosneb peamiselt kaoliniitidest ja hüdromiikidest. Tööstuse huvides on maagid, mille aluniidi sisaldus on üle 50%.

Nefeliin

See on tardse päritoluga alumiiniumimaak. Tegemist on täiskristallilise leeliselise kivimiga. Sõltuvalt töötlemise koostisest ja tehnoloogilistest omadustest eristatakse mitut nefeliini maagi sorti:

• esimene klass - 60-90% nefeliin; see sisaldab üle 25% alumiiniumoksiidi; töötlemine toimub paagutamise teel;
• teine ​​klass - 40-60% nefeliin, alumiiniumoksiidi kogus on veidi väiksem - 22-25%; töötlemise ajal on vaja rikastada;
• kolmas klass on nefeliinmineraalid, millel pole tööstuslikku väärtust.

Alumiiniumimaakide tootmine maailmas

Esimest korda kaevandati alumiiniumimaak 19. sajandi esimesel poolel Kagu-Prantsusmaal Boxi linna lähedal. Siit pärineb nimi boksiidi. Alguses oli see areng aeglane. Kuid kui inimkond hindas, millist alumiiniumimaak on tootmiseks kasulik, on alumiiniumi ulatus märkimisväärselt laienenud. Paljud riigid on alustanud oma territooriumil hoiuste otsimist. Seega hakkas alumiiniumimaakide tootmine maailmas järk-järgult suurenema. Arvud kinnitavad seda fakti. Seega, kui 1913. aastal oli ülemaailmne kaevandatud maagi maht 540 tuhat tonni, siis 2014. aastal oli see üle 180 miljoni tonni.

Järk-järgult suurenes ka alumiiniumimaaki tootvate riikide arv. Tänapäeval on neid umbes 30. Kuid viimase 100 aasta jooksul on juhtivad riigid ja piirkonnad pidevalt muutunud. Nii olid 20. sajandi alguses Põhja-Ameerika ja Lääne-Euroopa alumiiniumimaagi kaevandamisel ja selle tootmisel maailmas liidrid. Need kaks piirkonda andsid umbes 98% maailma toodangust. Paar aastakümmet hiljem tõusid Ladina-Ameerika ja Nõukogude Liit alumiiniumitööstuse kvantitatiivsete näitajate osas liidriks. Ja juba 1950. ja 1960. aastatel tõusis Ladina-Ameerika toodangu osas liidriks. Ja 1980.–1990. alumiiniumis ja Aafrikas toimus kiire läbimurre. Praeguses globaalses trendis on peamised alumiiniumi kaevandamise riigid Austraalia, Brasiilia, Hiina, Guinea, Jamaica, India, Venemaa, Suriname, Venezuela ja Kreeka.

Maagimaardlad Venemaal

Alumiiniumimaakide tootmise poolest on Venemaa maailma edetabelis seitsmendal kohal. Kuigi Venemaal asuvad alumiiniumimaakide maardlad varustavad riiki suurtes kogustes metalliga, ei piisa sellest tööstuse täielikuks varustamiseks. Seetõttu on riik sunnitud ostma boksiidi teistest riikidest.

Kokku asub Venemaa territooriumil 50 maagimaardlat. See arv hõlmab nii kohti, kus maavara kaevandatakse, kui ka maardlaid, mida pole veel välja arendatud.

Suurem osa maagivarudest asub riigi Euroopa osas. Siin asuvad nad Sverdlovski, Arhangelski, Belgorodi oblastis, Komi Vabariigis. Kõik need piirkonnad sisaldavad 70% kõigist riigi uuritud maagivarudest.

Venemaal kaevandatakse alumiiniumimaake endiselt vanades boksiidimaardlates. Nende piirkondade hulka kuulub Leningradi oblastis asuv Radynskoje väli. Samuti kasutab Venemaa toorainenappuse tõttu muid alumiiniumimaake, mille maardlad on kõige kehvema kvaliteediga maavarad. Kuid need sobivad endiselt tööstuslikuks otstarbeks. Nii kaevandatakse Venemaal suurtes kogustes nefeliini maake, mis võimaldavad saada ka alumiiniumi.