Алюміній та його сплави

за курсом: «СИСТЕМИ ТЕХНОЛОГІЙ»

на тему: «АЛЮМІНІЙ І ЙОГО СПЛАВИ»

Технологічний процес виробництва алюмінію

Використання «толінгу» у виробництві алюмінію

Стан алюмінієвої промисловості

Світовий ринок алюмінію наприкінці 2007 – на початку 2008 рр.

Застосування алюмінію та його сплавів

Алюмінії-хімічний елемент третьої групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва. Його порядковий номер 13, атомна вага 26,98.

Алюміній – метал, сфери споживання якого постійно розширюються. У ряді галузей промисловості він успішно витісняє традиційно застосовувані метали та сплави. Бурхливий розвиток споживання алюмінію обумовлено чудовими його властивостями, серед яких насамперед слід назвати високу міцність у поєднанні з малою щільністю, задовільну корозійну стійкість, добру здатність до формозміни шляхом лиття, тиску та різання; можливість з'єднання алюмінієвих деталей у різних конструкціях за допомогою зварювання, паяння, склеювання та інших способів; здатність до нанесення захисних та декоративних покриттів.

Все це у поєднанні з великими запасами алюмінію у земній корі робить перспективи розвитку виробництва та споживання алюмінію досить широким.

Мета роботи – ознайомитись із сучасним рівнем розвитку алюмінієвої промисловості та сферами застосування алюмінію та його сплавів.

вивчення основних показників;
засвоєння технології виробництва алюмінію;
проаналізувати стан промисловості;
з'ясувати основні тенденції розвитку алюмінію та його сплавів у світі тощо.

Об'єктом дослідження є алюмінієва промисловість.

Предмет дослідження – сучасний рівень розвитку алюмінієвої промисловості та сфери застосування алюмінію та його сплавів.

1. аналіз економічної, наукової та методичної літератури;

2. аналіз періодичних видань з досліджуваної теми.

Алюміній та його сплави

Алюміній порівняно молодий метал. Назва його походить від латинського слова ALUMEN - так 500 років до н. називали алюмінієві галун, яким використовувалися для протруювання при фарбуванні тканин та дублення шкір.

Алюміній як елемент був відкритий в 1825 р., Коли були отримані перші невеликі грудочки цього металу. Початок його промислового освоєння відноситься до кінця 19 століття - після відкриття технології його отримання шляхом електролізу глинозему, розчиненого в розплавленому кріоліті. Цей принцип лежить і в основі сучасного промислового вилучення алюмінію з глинозему у всіх країнах світу.

В Україні над технологією отримання алюмінію в другій половині минулого століття працював відомий вчений-хімік Н.Н.Бекетов, працями якого скористалися німці, які збудували перший алюмінієвий завод у Гмелінгіні. Перший алюмінієвий завод нашій країні був пущений в експлуатацію в 1932г. На базі Волхівської гідростанції. Будівництво Дніпрогесу дозволило запустити 1933р. Другий алюмінієвий завод. Розвиток електроенергетичного комплексу 60-70 гг. дозволило побудувати велику кількість потужних алюмінієвих заводів та зайняти провідне місце на світовому ринку алюмінію.

Алюміній є сріблясто-білим пластичним металом. У повітряному середовищі він швидко покривається окисною плівкою, яка захищає його від корозії. Алюміній хімічно стійкий проти азотної та органічних кислот, але руйнується лугами, а також соляною та сірчаною кислотами. Найважливішевластивість алюмінію – невелика щільність, він утричі легший за залізо. Механічні властивості алюмінію невисокі: опір на розрив – 5-9 кгс/мм², відносне подовження – 25-45%. Висока пластичність (досягається відпалом при температурах 350-410°С) цього металу дозволяє прокатувати його дуже тонкі листи, наприклад, фольга може мати товщину до 0,005мм. Алюміній добре зварюється, проте важко обробляється різанням. Для підвищення міцності алюміній вводять кремній, марганець, мідь та інші компоненти. Значні природні запаси алюмінію, його невелика щільність, високі антикорозійні властивості, хороша електропровідність сприяли поширенню цього металу у різних галузях техніки. Алюміній та його сплави застосовуються в літако- та машинобудуванні, при будівництві будівель та ліній електропередачі, у багатьох галузях промисловості. З нього виготовляють різні ємності та арматуру для хімічної промисловості, у харчовій промисловості застосовується пакувальна фольга з алюмінію та його сплавів (для обгортки кондитерських та молочних виробів). Широке визнання отримав алюмінієвий посуд. Алюміній добре піддається різним тонким покриттям та фарбуванню, тому його використовують і як декоративний матеріал.

Алюміній всіх марок містить понад 99% чистого алюмінію. Залежно від хімічного складу він підрозділяється на алюміній особливої, високої та технічної частоти, позначається буквою А та цифрою, що показує десяті та соті частки відсотка після 99%, наприклад, А85 – містить 99,85% алюмінію.

Так як міцність алюмінію дуже незначна, то як конструкційні матеріали застосовують його сплави. Сплави поділяються надеформовані- в основному, дюралюміній іливарні- головним чином силумін.

Дюралюміній- сплав алюмінію з міддю (2,2-5,2%), магнієм (2-2,7%) та марганцем (0,2-1,0%). Його піддають загартування у воді після нагрівання до температури близько 500°С і старінню, що зміцнює. За своїми механічними властивостями він наближається до середньовуглецевих сталей. Застосовується, головним чином, як різного прокату – листи, куточок, труби тощо. як конструкційний матеріал він використовується для транспортного та авіаційного машинобудування.

Силумін –сплав алюмінію та кремнію, має хороші ливарні властивості, м'який, застосовується для виготовлення невідповідальних деталей методом лиття та тиску. Крім алюмінію та кремнію (10-13%) до цього сплаву входять: залізо (0,2-0,7%), марганець (0,05-0,5%), кальцій (0,07-0,2%) , титан (0,05-0,2%), мідь (0,03%) та цинк (0,08%). Можуть використовуватися алюмінієві сплави з цинком, магнієм і т.д. [1].

Технологічний процес виробництва алюмінію

Виробництво алюмінію – складний технологічний процес. У вільному вигляді алюміній через свою активність не зустрічається. Його одержують з мінералів – бокситів, нефелінів та алунітів, при цьому спочатку виробляють глинозем, а потім із глинозему шляхом електролізу отримують алюміній. Технологічна схема виробництва алюмінію складається з процесів:

1. отримання глинозему Al2 O3 шляхом вилуговування концентрованим розчином лугу подрібненого бокситу та його подальшого прожарювання.

2. розчинення глинозему в розплаві кріоліту та його електроліз у ванні з вугільним анодом та покритим вугільними блоками катодом (рис. 1).Аніони алюмінію нейтралізують на катоді та випадають у розплав. На виробництво 1 т алюмінію йде 17-18 тис. кВт електроенергії.

3. електролітичне рафінування, аналогічне рафінуванню міді, де анодом єАлюмінієві блоки.

Алюміній всіх марок містить понад 99% алюмінію [1].

Мал. 1. Схема електролізера для алюмінію

Використання «толінгу» у виробництві алюмінію

Митний режим переробки на митній території («толінг») – дуже поширене явище. Під ним розуміється переробка у будь-якій країні імпортованого товару чи давальницької сировини з умовним звільненням від сплати ввізних мит, податків, якщо вони призначені для виробництва, переробки чи ремонту та подальшого вивезення кінцевого продукту межі країни – переробника.

Сьогодні до толінгу у світі ставляться неоднозначно.

В даний час толінг, зокрема, у виробництві алюмінію, використовується великими інтегрованими компаніями та створюваними ними за кордоном комерційними структурами як спосіб зниження витрат виробництва металопродукції з його перебазуванням у країни, що володіють найдешевшими природними та енергетичними ресурсами, робочою силою та забезпечують мінімальні податкові та транспортні витрати. Толінгові операції перетворилися на інструмент перерозподілу ресурсів та підвищення ефективності виробництва у глобальному масштабі.

Водночас в Уряді Україна неодноразово обговорювалося питання про відміну імпортної сировини в алюмінієвій промисловості, маючи на увазі, що толінг суттєво стримує розвиток власної сировинної бази для виробництва алюмінію, ставить це виробництво у пряму залежність від імпорту сировини, кон'юнктури світового ринку. При цьому українські підприємства, які переробляють сировину (зокрема, глинозем) за толінговими контрактами, позбавляються значної частини прибутку від реалізації продукції основного виробництва.(Первинного алюмінію). Крім того, Толінгові операції значно скорочують надходження доходів до бюджету від стягування мит. В даний час алюмінієва галузь має значні фінансові та матеріальні засоби для повної відмови від толінгу та здійснення зовнішньоторговельних операцій на звичайних комерційних умовах.

Виробництво первинного алюмінію – процес надзвичайно шкідливий із екологічної точки зору. При цьому екологічні наслідки, пов'язані з виробництвом, включаючи витрати на охорону здоров'я, здебільшого лягають на плечі держави.

В Україні серед основних аргументів на користь збереження толінгових операцій часто наводяться факти відсутності або нестачі власних оборотних коштів у підприємств-переробників на закупівлю сировини для виробництва алюмінію. При здійсненні толінгових операцій переробники позбавлені витрат із закупівлі сировини, порівняно із здійсненням бізнесу на звичайних комерційних умовах. Крім того, при толінгу набагато менший і розмір податкових та митних платежів.