Z jaké rudy se získává hliník? Vlastnosti těžby hliníku. Hliník a jeho sloučeniny v raketové technice

Modní styl

Největší hodnotu pro průmysl jako zdroj hliníku mají přírodní suroviny - bauxit, složka horniny ve formě bauxitu, alunitu a nefelinu.

Odrůdy rud obsahujících oxid hlinitý

Je známo více než 200 minerálů, které obsahují hliník.

Za surovinový zdroj se považuje pouze taková hornina, která může splňovat následující požadavky:

Přírodní suroviny musí mít vysoký obsah oxidů hliníku;
Ložisko musí odpovídat ekonomické proveditelnosti jeho průmyslového rozvoje.
Hornina musí obsahovat hliníkovou surovinu ve formě, kterou lze v čisté formě těžit známými způsoby.

Vlastnosti bauxitové přírodní horniny

Bauxit v přírodě existuje pouze ve formě binární sloučeniny kovu s kyslíkem. Tato sloučenina se získává z přírodní hory rudy ve formě bauxitu, který se skládá z oxidů několika chemických prvků: hliník, draslík, sodík, hořčík, železo, titan, křemík, fosfor.

V závislosti na ložisku obsahují bauxity ve svém složení od 28 do 80 % oxidu hlinitého. To je hlavní surovina pro získání unikátního kovu. Kvalita bauxitu jako suroviny pro hliník závisí na obsahu oxidu hlinitého v něm. To definuje fyzické vlastnosti bauxit:

Minerál je latentní krystalická struktura nebo je v amorfním stavu. Mnoho minerálů má ztuhlé formy hydrogelů jednoduchého nebo složitého složení.
Barva bauxitů na různých místech extrakce se pohybuje od téměř bílé až po červené tmavé barvy. Existují ložiska s černou barvou minerálu.
Hustota minerálů obsahujících hliník závisí na jejich chemickém složení a je asi 3 500 kg/m3.
Chemické složení a struktura bauxitu určuje pevnou látku vlastnosti minerální. Nejtvrdší minerály se vyznačují tvrdostí 6 jednotek na stupnici přijaté v mineralogii.
Jako přírodní minerál má bauxit řadu příměsí, nejčastěji se jedná o oxidy železa, vápníku, hořčíku, manganu, příměsi titanu a sloučeniny fosforu.

Bauxity, kaoliny, jíly obsahují ve svém složení nečistoty jiných sloučenin, které se při zpracování surovin uvolňují do samostatných průmyslových odvětví.

Pouze v Rusku se využívají ložiska s ložisky hornin, ve kterých je oxid hlinitý v nižší koncentraci.

V poslední době se oxid hlinitý začal získávat z nefelinů, které kromě oxidu hlinitého obsahují oxidy takových kovů, jako je draslík, sodík, křemík a neméně hodnotný kámen kamence, alunit.

Způsoby zpracování minerálů obsahujících hliník

Technologie získávání čistého oxidu hlinitého z hliníkové rudy se od objevení tohoto kovu nezměnila. Jeho výrobní zařízení se zdokonaluje, což umožňuje získat čistý hliník. Hlavní výrobní fáze pro získání čistého kovu:

Těžba rudy z rozvinutých ložisek.
Primární zpracování z odpadních hornin za účelem zvýšení koncentrace oxidu hlinitého je proces zvýhodnění.
Získání čistého oxidu hlinitého, elektrolytická redukce hliníku z jeho oxidů.

Výrobní proces končí kovem o koncentraci 99,99 %.

Těžba a obohacování oxidu hlinitého

Oxid hlinitý nebo oxidy hliníku se v přírodě v čisté formě nevyskytují. Extrahuje se z hliníkových rud pomocí hydrochemických metod.

Ložiska hliníkové rudy v ložiskách obvykle vyhodit do povětří, poskytující místo pro jeho těžbu v hloubce cca 20 metrů, odkud je vybíráno a uváděno do procesu dalšího zpracování;

Pomocí speciálního zařízení (síta, třídiče) se ruda drtí a třídí, přičemž se vyhazuje hlušina (hlušina). V této fázi obohacování oxidem hlinitým se jako ekonomicky nejvýhodnější používají metody praní a třídění.
Vyčištěná ruda usazená na dně koncentračního zařízení se v autoklávu mísí se zahřátou hmotou louhu sodného.
Směs prochází soustavou nádob z vysokopevnostní oceli. Nádoby jsou vybaveny parním pláštěm, který udržuje požadovanou teplotu. Tlak páry se udržuje na úrovni 1,5-3,5 MPa až do úplného přechodu sloučenin hliníku z obohacené horniny na hlinitan sodný v přehřátém roztoku hydroxidu sodného.
Po ochlazení prochází kapalina stupněm filtrace, v důsledku čehož se oddělí pevná sraženina a získá se přesycený čistý roztok hlinitanu. Když se do výsledného roztoku přidají zbytky hydroxidu hlinitého z předchozího cyklu, rozklad se urychlí.
Pro konečné sušení hydrátu oxidu hlinitého se používá postup kalcinace.

Elektrolytická výroba čistého hliníku

Čistý hliník se získává pomocí kontinuálního procesu, při kterém se hliník kalcinuje vstupuje do fáze elektrolytické redukce.

Moderní elektrolyzéry představují zařízení skládající se z následujících částí:

Vyrobeno z ocelového pláště vyloženého uhelnými bloky a pláty. Během provozu se na povrchu tělesa lázně vytváří hustý film ztuhlého elektrolytu, který chrání obložení před destrukcí taveninou elektrolytu.
Jako katoda v tomto uspořádání slouží vrstva roztaveného hliníku na dně lázně o tloušťce 10–20 cm.
Proud je přiváděn do taveniny hliníku přes uhlíkové bloky a zapuštěné ocelové tyče.
Anody zavěšené na železném rámu s ocelovými čepy jsou opatřeny tyčemi spojenými se zvedacím mechanismem. Při hoření anoda klesá dolů a tyče se používají jako prvek pro napájení proudu.
V dílnách jsou elektrolyzéry instalovány postupně v několika řadách (dvě nebo čtyři řady).

Dodatečné čištění hliníku rafinací

Pokud hliník extrahovaný z elektrolyzérů nesplňuje konečné požadavky, je podroben dodatečnému čištění rafinací.

V průmyslu se tento proces provádí ve speciálním elektrolyzéru, který obsahuje tři vrstvy kapaliny:

Spodní - rafinovatelný hliník s přídavkem přibližně 35 % mědi, slouží jako anoda. Měď je přítomna proto, aby byla hliníková vrstva těžší, měď se v anodové slitině nerozpouští, její hustota by měla přesáhnout 3000 kg/m3.
Střední vrstva je směs fluoridů a chloridů barya, vápníku, hliníku s teplotou tání cca 730°C.
Horní vrstva - čistý rafinovaný hliník tavenina, která se rozpouští v anodové vrstvě a stoupá. V tomto obvodu slouží jako katoda. Proud dodává grafitová elektroda.

Během elektrolýzy zůstávají nečistoty v anodové vrstvě a elektrolytu. Výtěžnost čistého hliníku je 95–98 %. Rozvoj ložisek obsahujících hliník je v národním hospodářství na předním místě díky vlastnostem hliníku, který v současné době zaujímá v moderním průmyslu druhé místo po železe.

V moderním průmyslu je hliníková ruda nejžádanější surovinou. Rychlý rozvoj vědy a techniky rozšířil rozsah jeho aplikace. Co je hliníková ruda a kde se těží, je popsáno v tomto článku.

Průmyslová hodnota hliníku

Hliník je považován za nejběžnější kov. Podle počtu ložisek v zemské kůře se řadí na třetí místo. Hliník je také všem známý jako prvek v periodické tabulce, který patří mezi lehké kovy.

Hliníková ruda je přírodní surovina, ze které se tento kov získává. Těží se především z bauxitů, které obsahují oxidy hliníku (oxid hlinitý) v největším množství – od 28 do 80 %. Jako suroviny pro výrobu hliníku se používají i další horniny - alunit, nefelin a nefelin-apatit, které jsou však horší kvality a obsahují mnohem méně oxidu hlinitého.

V metalurgii neželezných kovů zaujímá hliník první místo. Faktem je, že díky svým vlastnostem se používá v mnoha průmyslových odvětvích. Tento kov se tedy používá v dopravním strojírenství, výrobě obalů, stavebnictví, k výrobě různého spotřebního zboží. Hliník je také široce používán v elektrotechnice.

Abychom pochopili význam hliníku pro lidstvo, stačí se blíže podívat na věci pro domácnost, které používáme každý den. Z hliníku se vyrábí spousta domácích potřeb: jsou to díly na elektrospotřebiče (lednička, pračka atd.), nádobí, sportovní potřeby, suvenýry, interiérové prvky. K výrobě se často používá hliník odlišné typy kontejnery a obaly. Například plechovky nebo jednorázové fóliové obaly.

Druhy hliníkových rud

Hliník se nachází ve více než 250 minerálech. Z nich jsou pro průmysl nejcennější bauxit, nefelin a alunit. Pojďme se jim věnovat podrobněji.

bauxitová ruda

Hliník se v přírodě nenachází v čisté formě. Získává se především z hliníkové rudy – bauxitu. Je to minerál, který se většinou skládá z hydroxidů hliníku, stejně jako oxidů železa a křemíku. Vzhledem k vysokému obsahu oxidu hlinitého (od 40 do 60 %) se bauxit používá jako surovina pro výrobu hliníku.

Fyzikální vlastnosti hliníkové rudy:

neprůhledný minerál červené a šedé barvy různých odstínů;
tvrdost nejodolnějších vzorků je 6 na mineralogické stupnici;
hustota bauxitů se v závislosti na chemickém složení pohybuje v rozmezí 2900-3500 kg/m³.

Ložiska bauxitové rudy jsou soustředěna v rovníkové a tropická zóna Země. Starověká ložiska se nacházejí na území Ruska.

Jak vzniká bauxitová hliníková ruda

Bauxity jsou tvořeny z monohydrátu hydrátu oxidu hlinitého, boehmitu a diaspory, trihydrátu hydrátu - hydrargilitu a doprovodných minerálů hydroxidu a oxidu železa.

V závislosti na složení přírodotvorných prvků existují tři skupiny bauxitových rud:

Monohydrátové bauxity - obsahují oxid hlinitý ve formě jedné vody.
Trihydrát - takové minerály se skládají z oxidu hlinitého ve formě tří vod.
Smíšené - tato skupina zahrnuje předchozí hliníkové rudy v kombinaci.

Ložiska surovin vznikají v důsledku zvětrávání kyselých, zásaditých, někdy i zásaditých hornin nebo v důsledku postupného ukládání velkého množství oxidu hlinitého na mořské a jezerní dno.

Alunitové rudy

Tento typ usazenin obsahuje až 40 % oxidu hlinitého. Alunitová ruda vzniká ve vodní pánvi a pobřežních zónách v podmínkách intenzivní hydrotermální a vulkanické činnosti. Příkladem takových ložisek je jezero Zaglinskoe na Malém Kavkaze.

Plemeno je porézní. Skládá se především z kaolinitů a hydroslíd. Průmyslově zajímavé jsou rudy s obsahem alunitu vyšším než 50 %.

Nepheline

Jedná se o hliníkovou rudu magmatického původu. Je to plně krystalická alkalická hornina. V závislosti na složení a technologických vlastnostech zpracování se rozlišuje několik druhů nefelinové rudy:

první stupeň - 60–90 % nefelin; obsahuje více než 25 % oxidu hlinitého; zpracování se provádí slinováním;
druhý stupeň - 40-60% nefelin, množství oxidu hlinitého je o něco nižší - 22-25%; během zpracování je vyžadováno obohacení;
třetí třídou jsou nefelinové minerály, které nemají průmyslovou hodnotu.

Světová produkce hliníkových rud

Poprvé byla hliníková ruda těžena v první polovině 19. století na jihovýchodě Francie u města Box. Odtud pochází název bauxit. Zpočátku se toto průmyslové odvětví rozvíjelo pomalým tempem. Ale když lidstvo ocenilo, jaký druh hliníkové rudy je užitečný pro výrobu, rozsah hliníku se výrazně rozšířil. Mnoho zemí začalo na svých územích hledat ložiska. Světová produkce hliníkových rud se tak začala postupně zvyšovat. Čísla tuto skutečnost potvrzují. Jestliže tedy v roce 1913 byl celosvětový objem vytěžené rudy 540 tisíc tun, tak v roce 2014 to bylo více než 180 milionů tun.

Postupně se také zvyšoval počet zemí produkujících hliníkovou rudu. Dnes je jich asi 30. Ale za posledních 100 let se vedoucí země a regiony neustále měnily. Takže na počátku 20. století byli světoví lídři v těžbě hliníkové rudy a její výrobě Severní Amerika a západní Evropě. Tyto dva regiony představovaly asi 98 % celosvětové produkce. O několik desetiletí později se země staly lídry, pokud jde o kvantitativní ukazatele hliníkového průmyslu. východní Evropy, Latinská Amerika a Sovětský svaz. A už v 50. a 60. letech se Latinská Amerika stala lídrem ve výrobě. A v letech 1980-1990. došlo k rychlému průlomu v průmyslu hliníku v Austrálii a Africe. V současném světovém trendu jsou hlavními zeměmi těžby hliníku Austrálie, Brazílie, Čína, Guinea, Jamajka, Indie, Rusko, Surinam, Venezuela a Řecko.

Ložiska rudy v Rusku

Pokud jde o produkci hliníkových rud, Rusko je na sedmém místě světového žebříčku. Přestože ložiska hliníkových rud v Rusku poskytují zemi kov ve velkém, nestačí to plně zásobovat průmysl. Stát je proto nucen nakupovat bauxit v jiných zemích.

Celkem se na území Ruska nachází 50 rudných ložisek. Toto číslo zahrnuje jak místa, kde se nerost těží, tak ložiska, která ještě nebyla vyvinuta.

Většina zásob rud se nachází v evropské části země. Zde se nacházejí v regionech Sverdlovsk, Archangelsk, Belgorod, v republice Komi. Všechny tyto oblasti obsahují 70 % všech prozkoumaných rudních zásob země.

Hliníkové rudy se v Rusku stále těží ve starých nalezištích bauxitu. Mezi tyto oblasti patří pole Radynskoje v Leningradské oblasti. Také kvůli nedostatku surovin Rusko využívá další hliníkové rudy, jejichž ložiska jsou nejkvalitnějšími ložisky nerostných surovin. Ale stále jsou vhodné pro průmyslové účely. Takže v Rusku se nefelinové rudy těží ve velkém množství, což také umožňuje získat hliník.

Francouzské město Les Baux-de-Provence ležící na jihu země se proslavilo tím, že dalo jméno minerálu bauxit. Právě tam v roce 1821 objevil důlní inženýr Pierre Berthier ložiska neznámé rudy. Trvalo dalších 40 let výzkumu a testování, než byly objeveny možnosti nového plemene a uznány jako perspektivní pro průmyslovou výrobu hliníku, který v těchto letech převyšoval cenu zlata.

Charakteristika a původ

Bauxit je primární hliníková ruda. Prakticky veškerý hliník, který kdy svět vyrobil, byl z nich přeměněn. Tato hornina je kompozitní surovina se složitou a heterogenní strukturou.

Jako hlavní složky obsahuje oxidy a hydroxidy hliníku. Oxidy železa slouží také jako rudotvorné minerály. A mezi nejčastěji nalezenými nečistotami:

křemík (zastoupený křemenem, kaolinitem a opálem);
titan (jako rutil);
sloučeniny vápníku a hořčíku;
prvky vzácných zemin;
slída;
v malých množstvích gallia, chrómu, vanadu, zirkonu, niobu, fosforu, draslíku, sodíku a pyritu.

Původem jsou bauxity lateritické a krasové (sedimentární). První, kvalitní, vznikly v klimatu vlhkých tropů v důsledku hluboké chemické přeměny silikátových hornin (tzv. laterizace). Ty jsou méně kvalitní, jsou produktem zvětrávání, přenosu a ukládání jílových vrstev na nových místech.

Bauxity se liší v:

Fyzický stav (kamenitý, zemitý, porézní, sypký, hlinitý).
Struktura (ve formě úlomků a hrachu).
Texturní prvky (s homogenním nebo vrstveným složením).
Hustota (kolísá od 1800 do 3200 kg/m³).

Chemické a fyzikální vlastnosti

Chemické vlastnosti bauxitů mají široký rozsah spojený s proměnlivým složením materiálu. O kvalitě těžených nerostů však rozhoduje především poměr obsahu oxidu hlinitého a oxidu křemičitého. Čím větší číslo první a méně - druhé, tím významnější průmyslová hodnota. Důlní inženýři považují takzvané „otevírání“ za důležitou chemickou vlastnost, tedy jak snadné je extrahovat oxidy hliníku z rudného materiálu.

Navzdory skutečnosti, že bauxity nemají konstantní složení, jejich fyzikální vlastnosti jsou sníženy na následující ukazatele:

1	Barva	hnědá, oranžová, cihlová, růžová, červená; méně často šedá, žlutá, bílá a černá
2	žíly	obvykle bílé, ale někdy mohou být obarveny nečistotami železa
3	Lesk	Nudné a zemité
4	Průhlednost	Neprůhledný
5	Specifická gravitace	2-2,5 kg/cm³
6	Tvrdost	1-3 na Mohsově mineralogické stupnici (pro srovnání diamant má 10). Díky této měkkosti se bauxit podobá jílu. Ale na rozdíl od posledně jmenovaných, když se přidá voda, netvoří homogenní plastickou hmotu.

Je zajímavé, že fyzický stav nemá nic společného s užitečností a hodnotou bauxitu. Je to dáno tím, že se zpracovávají na jiný materiál, který se svými vlastnostmi výrazně liší od původní horniny.

Světové zásoby a produkce

Navzdory tomu, že poptávka po hliníku neustále roste, zásoby jeho primární rudy jsou dostatečné k uspokojení této potřeby na několik dalších století, nejméně však 100 let výroby.

US Geological Survey zveřejnila údaje, podle kterých světové zásoby bauxitu dosahují 55-75 miliard tun. Většina z nich je navíc soustředěna v Africe (32 %). Oceánie tvoří 23 %, Karibik a Jižní Amerika 21 %, asijský kontinent 18 %, ostatní regiony 6 %.

Optimismus vzbuzuje i realizace procesu využití hliníku, který zpomalí vyčerpání přírodních zásob primární hliníkové rudy (a zároveň ušetří spotřebu elektrické energie).

Takto vypadalo v roce 2016 deset zemí těžící bauxit, zastoupených stejnou geologickou službou USGS.

1	Austrálie	82 000
2	Čína	65 000
3	Brazílie	34 500
4	Indie	25 000
5	Guinea	19 700
6	Jamaica	8 500
7	Rusko	5 400
8	Kazachstán	4 600
9	Saudská arábie	4 000
10	Řecko	1 800

Vietnam je velmi slibný, rok 2016 končí s 1 500 tisíci metrickými tunami. Malajsie, která byla v roce 2015 třetí, ale kvůli očekávání přísných ekologických zákonů prudce omezila rozvoj bauxitu a dnes je ve světovém žebříčku na 15. místě.

Bauxity se těží zpravidla v povrchových dolech. Pro získání pracovní plošiny se vrstva rudy rozloží v hloubce 20 cm a poté se vybere. Kusy nerostu se drtí a třídí: hlušina (tzv. hlušina) je odplavována proudem prací vody a na dně koncentračního zařízení zůstávají husté úlomky rudy.

Nejstarší ložiska bauxitu v Rusku pocházejí z prekambria. Nacházejí se ve východních Sajanech (ložisko Bokson). Mladší hliníková ruda ze středního a svrchního devonu se nachází na severním a jižním Uralu, v oblasti Archangelska, Leningradu a Belgorodu.

Průmyslová aplikace

Těžené bauxity se dělí podle jejich následného komerčního využití na metalurgické, abrazivní, chemické, cementářské, žáruvzdorné atd.

Jejich hlavní využití, které tvoří 85 % světového vývoje, má sloužit jako surovina pro výrobu oxidu hlinitého (aluminy).

Technologický řetězec vypadá takto: bauxit se zahřeje s louhem sodným, poté se zfiltruje, vysráží se pevný zbytek a kalcinuje se. Tento produkt je bezvodý oxid hlinitý, předposlední transformace v cyklu výroby hliníku.

Poté zbývá ponořit do lázně roztaveného přírodního nebo syntetického kryolitu a pomocí elektrolytické redukce kov samotný izolovat.

Prvním, kdo tuto technologii objevil v roce 1860, byl francouzský chemik Henri Saint-Clair Deville. Nahradil nákladný proces, při kterém se hliník vyráběl ve vakuu z draslíku a sodíku.

Další důležité použití bauxitu je jako brusivo.

Pokud je oxid hlinitý kalcinován, výsledkem je syntetický korund, velmi tvrdý materiál s faktorem 9 na Mohsově stupnici. Rozdrtí se, oddělí a dále se zavádí do složení brusného papíru a různých leštících prášků a suspenzí.

Spékaný, práškovaný a tavený do kulatých granulí, bauxit je také vynikající brusivo pro pískování. Je ideální pro povrchovou úpravu a díky svému kulovému tvaru snižuje opotřebení pískovacího zařízení.

Dalším důležitým účelem bauxitu je podílet se jako propant (materiál, který neumožňuje uzavření speciálně vytvořených poruch) v procesu výroby ropy hydraulickým štěpením. V tomto případě jsou upravené částice bauxitové horniny odolné vůči hydraulickému tlaku a umožňují, aby pukliny zůstaly otevřené tak dlouho, jak je nutné k uvolnění oleje.

Bauxity jsou také nepostradatelné pro výrobu žáruvzdorných výrobků. Pálený oxid hlinitý odolává teplotám až 1780 C. Této vlastnosti se využívá jak pro výrobu cihel a betonu, tak pro tvorbu zařízení pro hutní průmysl, speciální sklo a dokonce i ohnivzdorné oděvy.

Závěr

Chemici a technologové neustále hledají adekvátní náhražky bauxitu, které by svými vlastnostmi nebyly horší. Studie umožnily zjistit, že k výrobě oxidu hlinitého lze použít jílové materiály, popel z elektráren a ropné břidlice.

Náklady na celý technologický řetězec jsou však mnohonásobně vyšší. Karbid křemíku fungoval dobře jako brusivo a syntetický mullit jako žáruvzdorný materiál. Vědci doufají, že před časem úplného vyčerpání přírodní zdroje bude nalezena ekvivalentní náhrada bauxitu.

Průmyslová hodnota hliníku

Hliníková ruda je přírodní surovina, ze které se získává.Těží se především z bauxitů, které obsahují oxidy hliníku (oxid hlinitý) v největším množství - od 28 do 80 %. Jako suroviny pro výrobu hliníku se používají i další horniny - alunit, nefelin a nefelin-apatit, které jsou však horší kvality a obsahují mnohem méně oxidu hlinitého.

Abychom pochopili význam hliníku pro lidstvo, stačí se blíže podívat na věci pro domácnost, které používáme každý den. Z hliníku se vyrábí spousta domácích potřeb: jsou to díly na elektrospotřebiče (lednička, pračka atd.), nádobí, sportovní potřeby, suvenýry, interiérové prvky. Hliník se často používá k výrobě různých typů nádob a obalů. Například plechovky nebo jednorázové fóliové obaly.

Druhy hliníkových rud

Hliník se nachází ve více než 250 minerálech. Z nich jsou pro průmysl nejcennější bauxit, nefelin a alunit. Pojďme se jim věnovat podrobněji.

bauxitová ruda

Fyzikální vlastnosti hliníkové rudy:

neprůhledný minerál červené a šedé barvy různých odstínů;
tvrdost nejodolnějších vzorků je 6 na mineralogické stupnici;
hustota bauxitů se v závislosti na chemickém složení pohybuje v rozmezí 2900-3500 kg/m³.

Ložiska bauxitové rudy jsou soustředěna v rovníkových a tropických zónách Země. Starověká ložiska se nacházejí na území Ruska.

Jak vzniká bauxitová hliníková ruda

Bauxity jsou tvořeny z monohydrátu hydrátu oxidu hlinitého, boehmitu a diaspory, hydrátu trihydrátu - hydrargilitu a doprovodných minerálů hydroxidu a oxidu železa.

V závislosti na složení přírodotvorných prvků existují tři skupiny bauxitových rud:

Monohydrátové bauxity – obsahují oxid hlinitý v monohydrátové formě.
Trihydrát - takové minerály se skládají z oxidu hlinitého ve formě tří vod.
Smíšené - tato skupina zahrnuje předchozí hliníkové rudy v kombinaci.

Alunitové rudy

Plemeno je porézní. Skládá se především z kaolinitů a hydroslíd. Průmyslově zajímavé jsou rudy s obsahem alunitu vyšším než 50 %.

Nepheline

první stupeň - 60-90% nefelin; obsahuje více než 25 % oxidu hlinitého; zpracování se provádí slinováním;
druhý stupeň - 40-60% nefelin, množství oxidu hlinitého je o něco nižší - 22-25%; během zpracování je vyžadováno obohacení;
třetí třídou jsou nefelinové minerály, které nemají průmyslovou hodnotu.

Světová produkce hliníkových rud

Poprvé byla hliníková ruda těžena v první polovině 19. století na jihovýchodě Francie u města Box. Odtud pochází název bauxit. Zpočátku byl tento vývoj pomalý. Ale když lidstvo ocenilo, jaký druh hliníkové rudy je užitečný pro výrobu, rozsah hliníku se výrazně rozšířil. Mnoho zemí začalo na svých územích hledat ložiska. Světová produkce hliníkových rud se tak začala postupně zvyšovat. Čísla tuto skutečnost potvrzují. Jestliže tedy v roce 1913 byl celosvětový objem vytěžené rudy 540 tisíc tun, tak v roce 2014 to bylo více než 180 milionů tun.

Postupně se také zvyšoval počet zemí produkujících hliníkovou rudu. Dnes je jich asi 30. Ale za posledních 100 let se vedoucí země a regiony neustále měnily. Takže na začátku 20. století byly Severní Amerika a západní Evropa světovými lídry v těžbě hliníkové rudy a její výrobě. Tyto dva regiony představovaly asi 98 % celosvětové produkce. O několik desetiletí později se Latinská Amerika a Sovětský svaz staly lídry, pokud jde o kvantitativní ukazatele hliníkového průmyslu. A už v 50. a 60. letech se Latinská Amerika stala lídrem ve výrobě. A v letech 1980-1990. došlo k rychlému průlomu v hliníku a Africe. V současném světovém trendu jsou hlavními zeměmi těžby hliníku Austrálie, Brazílie, Čína, Guinea, Jamajka, Indie, Rusko, Surinam, Venezuela a Řecko.

Ložiska rudy v Rusku

Celkem se na území Ruska nachází 50 rudných ložisek. Toto číslo zahrnuje jak místa, kde se nerost těží, tak ložiska, která ještě nebyla vyvinuta.

Obsah [-]

Hliník je kov pokrytý matným filmem oxidu stříbra, jehož vlastnosti určují jeho popularitu: měkkost, lehkost, tažnost, vysoká pevnost, odolnost proti korozi, elektrická vodivost a nedostatek toxicity. V moderních špičkových technologiích zaujímá hliník přední místo jako konstrukční, multifunkční materiál. Největší hodnotu pro průmysl jako zdroj hliníku mají přírodní suroviny - bauxit, složka horniny ve formě bauxitu, alunitu a nefelinu.

Odrůdy rud obsahujících oxid hlinitý

Je známo více než 200 minerálů, které obsahují hliník. Za surovinový zdroj se považuje pouze taková hornina, která může splňovat následující požadavky:

Přírodní suroviny musí mít vysoký obsah oxidů hliníku;
Ložisko musí odpovídat ekonomické proveditelnosti jeho průmyslového rozvoje.
Hornina musí obsahovat hliníkovou surovinu ve formě, kterou lze v čisté formě těžit známými způsoby.

Vlastnosti bauxitové přírodní horniny

Jako surovinový zdroj mohou sloužit přírodní ložiska bauxitů, nefelinů, alunitů, jílů a kaolinů. Bauxity jsou nejvíce nasyceny sloučeninami hliníku. Jíly a kaoliny jsou nejčastější horniny s významným obsahem oxidu hlinitého. Ložiska těchto minerálů jsou na povrchu země. Bauxit v přírodě existuje pouze ve formě binární sloučeniny kovu s kyslíkem. Tato sloučenina se získává z přírodní hory rudy ve formě bauxitu, který se skládá z oxidů několika chemických prvků: hliník, draslík, sodík, hořčík, železo, titan, křemík, fosfor. V závislosti na ložisku obsahují bauxity ve svém složení od 28 do 80 % oxidu hlinitého. To je hlavní surovina pro získání unikátního kovu. Kvalita bauxitu jako suroviny pro hliník závisí na obsahu oxidu hlinitého v něm. To definuje fyzické vlastnosti bauxit:

Minerál je latentní krystalická struktura nebo je v amorfním stavu. Mnoho minerálů má ztuhlé formy hydrogelů jednoduchého nebo složitého složení.
Barva bauxitů na různých místech extrakce se pohybuje od téměř bílé až po červené tmavé barvy. Existují ložiska s černou barvou minerálu.
Hustota minerálů obsahujících hliník závisí na jejich chemickém složení a je asi 3 500 kg/m3.
Chemické složení a struktura bauxitu určuje pevnou látku vlastnosti minerální. Nejtvrdší minerály se vyznačují tvrdostí 6 jednotek na stupnici přijaté v mineralogii.
Jako přírodní minerál má bauxit řadu příměsí, nejčastěji se jedná o oxidy železa, vápníku, hořčíku, manganu, příměsi titanu a sloučeniny fosforu.

Bauxity, kaoliny, jíly obsahují ve svém složení nečistoty jiných sloučenin, které se při zpracování surovin uvolňují do samostatných průmyslových odvětví. Pouze v Rusku se využívají ložiska s ložisky hornin, ve kterých je oxid hlinitý v nižší koncentraci. V poslední době se oxid hlinitý začal získávat z nefelinů, které kromě oxidu hlinitého obsahují oxidy takových kovů, jako je draslík, sodík, křemík a neméně hodnotný kámen kamence, alunit.

Způsoby zpracování minerálů obsahujících hliník

Těžba rudy z rozvinutých ložisek.
Primární zpracování z odpadních hornin za účelem zvýšení koncentrace oxidu hlinitého je proces zvýhodnění.
Získání čistého oxidu hlinitého, elektrolytická redukce hliníku z jeho oxidů.

Výrobní proces končí kovem o koncentraci 99,99 %.

Těžba a obohacování oxidu hlinitého

Oxid hlinitý nebo oxidy hliníku se v přírodě v čisté formě nevyskytují. Extrahuje se z hliníkových rud pomocí hydrochemických metod. Ložiska hliníkové rudy v ložiskách obvykle vyhodit do povětří, poskytující místo pro jeho těžbu v hloubce cca 20 metrů, odkud je vybíráno a uváděno do procesu dalšího zpracování;

Pomocí speciálního zařízení (síta, třídiče) se ruda drtí a třídí, přičemž se vyhazuje hlušina (hlušina). V této fázi obohacování oxidem hlinitým se jako ekonomicky nejvýhodnější používají metody praní a třídění.
Vyčištěná ruda usazená na dně koncentračního zařízení se v autoklávu mísí se zahřátou hmotou louhu sodného.
Směs prochází soustavou nádob z vysokopevnostní oceli. Nádoby jsou vybaveny parním pláštěm, který udržuje požadovanou teplotu. Tlak páry se udržuje na úrovni 1,5-3,5 MPa až do úplného přechodu sloučenin hliníku z obohacené horniny na hlinitan sodný v přehřátém roztoku hydroxidu sodného.
Po ochlazení prochází kapalina stupněm filtrace, v důsledku čehož se oddělí pevná sraženina a získá se přesycený čistý roztok hlinitanu. Když se do výsledného roztoku přidají zbytky hydroxidu hlinitého z předchozího cyklu, rozklad se urychlí.
Pro konečné sušení hydrátu oxidu hlinitého se používá postup kalcinace.

Elektrolytická výroba čistého hliníku

Čistý hliník se získává pomocí kontinuálního procesu, při kterém se hliník kalcinuje vstupuje do fáze elektrolytické redukce. Moderní elektrolyzéry představují zařízení skládající se z následujících částí:

Vyrobeno z ocelového pláště vyloženého uhelnými bloky a pláty. Během provozu se na povrchu tělesa lázně vytváří hustý film ztuhlého elektrolytu, který chrání obložení před destrukcí taveninou elektrolytu.
Jako katoda v tomto uspořádání slouží vrstva roztaveného hliníku na dně lázně o tloušťce 10–20 cm.
Proud je přiváděn do taveniny hliníku přes uhlíkové bloky a zapuštěné ocelové tyče.
Anody zavěšené na železném rámu s ocelovými čepy jsou opatřeny tyčemi spojenými se zvedacím mechanismem. Při hoření anoda klesá dolů a tyče se používají jako prvek pro napájení proudu.
V dílnách jsou elektrolyzéry instalovány postupně v několika řadách (dvě nebo čtyři řady).

Dodatečné čištění hliníku rafinací

Pokud hliník extrahovaný z elektrolyzérů nesplňuje konečné požadavky, je podroben dodatečnému čištění rafinací. V průmyslu se tento proces provádí ve speciálním elektrolyzéru, který obsahuje tři vrstvy kapaliny:

Spodní - rafinovatelný hliník s přídavkem přibližně 35 % mědi, slouží jako anoda. Měď je přítomna proto, aby byla hliníková vrstva těžší, měď se v anodové slitině nerozpouští, její hustota by měla přesáhnout 3000 kg/m3.
Střední vrstva je směs fluoridů a chloridů barya, vápníku, hliníku s teplotou tání cca 730°C.
Horní vrstva - čistý rafinovaný hliník tavenina, která se rozpouští v anodové vrstvě a stoupá. V tomto obvodu slouží jako katoda. Proud dodává grafitová elektroda.

Průmyslová hodnota hliníku

Abychom pochopili význam hliníku pro lidstvo, stačí se blíže podívat na věci pro domácnost, které používáme každý den. Z hliníku se vyrábí spousta domácích potřeb: jsou to díly na elektrospotřebiče (lednička, pračka atd.), nádobí, sportovní potřeby, suvenýry, interiérové prvky. Hliník se často používá k výrobě různých typů nádob a obalů. Například plechovky nebo jednorázové fóliové obaly.

Druhy hliníkových rud

Hliník se nachází ve více než 250 minerálech. Z nich jsou pro průmysl nejcennější bauxit, nefelin a alunit. Pojďme se jim věnovat podrobněji.

bauxitová ruda

Fyzikální vlastnosti hliníkové rudy:

neprůhledný minerál červené a šedé barvy různých odstínů;
tvrdost nejodolnějších vzorků je 6 na mineralogické stupnici;
hustota bauxitů se v závislosti na chemickém složení pohybuje v rozmezí 2900-3500 kg/m³.

Ložiska bauxitové rudy jsou soustředěna v rovníkových a tropických zónách Země. Starověká ložiska se nacházejí na území Ruska.

Jak vzniká bauxitová hliníková ruda

Bauxity jsou tvořeny z monohydrátu hydrátu oxidu hlinitého, boehmitu a diaspory, trihydrátu hydrátu - hydrargilitu a doprovodných minerálů hydroxidu a oxidu železa.

V závislosti na složení přírodotvorných prvků existují tři skupiny bauxitových rud:

Monohydrátové bauxity - obsahují oxid hlinitý ve formě jedné vody.
Trihydrát - takové minerály se skládají z oxidu hlinitého ve formě tří vod.
Smíšené - tato skupina zahrnuje předchozí hliníkové rudy v kombinaci.

Alunitové rudy

Plemeno je porézní. Skládá se především z kaolinitů a hydroslíd. Průmyslově zajímavé jsou rudy s obsahem alunitu vyšším než 50 %.

Nepheline

první stupeň - 60–90 % nefelin; obsahuje více než 25 % oxidu hlinitého; zpracování se provádí slinováním;
druhý stupeň - 40-60% nefelin, množství oxidu hlinitého je o něco nižší - 22-25%; během zpracování je vyžadováno obohacení;
třetí třídou jsou nefelinové minerály, které nemají průmyslovou hodnotu.

Světová produkce hliníkových rud

Postupně se také zvyšoval počet zemí produkujících hliníkovou rudu. Dnes je jich asi 30. Ale za posledních 100 let se vedoucí země a regiony neustále měnily. Takže na začátku 20. století byly Severní Amerika a západní Evropa světovými lídry v těžbě hliníkové rudy a její výrobě. Tyto dva regiony představovaly asi 98 % celosvětové produkce. O několik desetiletí později se z hlediska kvantitativních ukazatelů hliníkového průmyslu staly lídry země východní Evropy, Latinské Ameriky a Sovětského svazu. A už v 50. a 60. letech se Latinská Amerika stala lídrem ve výrobě. A v letech 1980-1990. došlo k rychlému průlomu v průmyslu hliníku v Austrálii a Africe. V současném světovém trendu jsou hlavními zeměmi těžby hliníku Austrálie, Brazílie, Čína, Guinea, Jamajka, Indie, Rusko, Surinam, Venezuela a Řecko.

Ložiska rudy v Rusku

Celkem se na území Ruska nachází 50 rudných ložisek. Toto číslo zahrnuje jak místa, kde se nerost těží, tak ložiska, která ještě nebyla vyvinuta.

Bauxit je hlavní rudou pro výrobu hliníku. Vznik usazenin je spojen s procesem zvětrávání a přenosu materiálu, ve kterém jsou kromě hydroxidů hliníku další chemické prvky. Technologie těžby kovů poskytuje ekonomicky rentabilní průmyslový výrobní proces bez vzniku odpadu.

Bauxit je hlavní rudou pro výrobu hliníku

Charakteristika rudního minerálu

Název nerostné suroviny pro těžbu hliníku pochází z názvu oblasti ve Francii, kde byla ložiska poprvé objevena. Bauxit se skládá z hydroxidů hliníku, jako nečistoty obsahuje jílové minerály, oxidy železa a hydroxidy.

Podle vzhled bauxit je kamenitá a vzácněji jílu podobná hornina, která je homogenní nebo vrstvená ve struktuře. Podle formy výskytu v zemské kůře jsou husté nebo porézní. Minerály jsou klasifikovány podle jejich struktury:

suť - slepenec, štěrk, pískovec, pelitický;
noduly – luštěniny, oolit.

Základní hmota horniny ve formě inkluzí obsahuje oolitické formace oxidů železa nebo oxidu hlinitého. Bauxitová ruda je obvykle hnědé nebo cihlové barvy, ale existují ložiska bílých, červených, šedých, žlutých odstínů.

Hlavní minerály pro tvorbu rudy jsou:

diaspory;
hydrogoethit;
goethit;
boehmit;
gibbsit;
kaolinit;
ilmenit;
hematit hlinitý;
kalcit;
siderit;
slída.

Rozlišujte bauxitovou platformu, geosynklinální a oceánské ostrovy. Ložiska hliníkové rudy vznikla v důsledku přenosu produktů zvětrávání hornin s jejich následným ukládáním a sedimentací.

Průmyslové bauxity obsahují 28-60 % oxidu hlinitého. Při použití rudy by poměr křemíku ke křemíku neměl být nižší než 2-2,5.

Galerie: bauxitový kámen (25 fotografií)

Bauxit (video)

Ložiska a těžba surovin

Hlavními surovinami pro průmyslovou výrobu hliníku v Ruské federaci jsou bauxity, nefelinové rudy a jejich koncentráty, soustředěné na poloostrově Kola.

Ložiska bauxitu v Rusku se vyznačují nízkou kvalitou surovin a obtížnými těžebními a geologickými podmínkami těžby. Na území státu je 44 prozkoumaných ložisek, z nichž je využívána pouze čtvrtina.

Hlavní výrobu bauxitu provádí JSC "Sevuralboksitruda". Přes zásoby rudných surovin je nabídka zpracovatelských podniků nerovnoměrná. Již 15 let je nedostatek nefelinů a bauxitů, což vede k dovozu oxidu hlinitého.

Světové zásoby bauxitu jsou soustředěny v 18 zemích v tropických a subtropických zónách. Lokalizace bauxitu nejvyšší kvality je omezena na oblasti zvětrávání hlinitokřemičitanových hornin ve vlhkých podmínkách. Právě v těchto zónách se nachází převážná část celosvětové zásoby surovin.

Největší zásoby jsou soustředěny v Guineji. V těžbě rudných surovin ve světě patří prvenství Austrálii. Brazílie má zásoby 6 miliard tun, Vietnam - 3 miliardy tun, zásoby bauxitu v Indii, které jsou vysoké kvality, jsou 2,5 miliardy tun, Indonésie - 2 miliardy tun. Převážná část rudy je soustředěna v útrobách těchto zemí.

Bauxity se těží povrchovou a hlubinnou těžbou. Technologický proces zpracování surovin závisí na jejím chemickém složení a zajišťuje postupné provádění práce.

V první fázi vlivem chemických činidel vzniká oxid hlinitý a ve druhé fázi se z ní elektrolýzou z taveniny fluoridových solí extrahuje kovová složka.

K výrobě oxidu hlinitého se používá několik metod:

slinování;
hydrochemické;
kombinovaný.

Aplikace technik závisí na koncentraci hliníku v rudě. Bauxit nízké kvality se zpracovává složitým způsobem. Vsázka získaná jako výsledek slinování z vápencové sody a bauxitu se vyluhuje roztokem. Hydroxid kovu vzniklý jako výsledek chemického zpracování se oddělí a podrobí filtraci.

Linka na zpracování bauxitu (video)

Aplikace minerálních zdrojů

Použití bauxitu v různých odvětvích průmyslové výroby je dáno všestranností suroviny z hlediska jejího minerálního složení a fyzikálních vlastností. Bauxit je ruda, ze které se získává hliník a oxid hlinitý.

Použití bauxitu v metalurgii železa jako tavidla při tavení otevřené nístějové oceli zlepšuje technické vlastnosti výrobků.

Při výrobě elektrokorundu se vlastnosti bauxitu využívají k vytvoření ultraodolného, žáruvzdorného materiálu (syntetického korundu) v důsledku tavení v elektrických pecích za účasti antracitu jako redukčního činidla a železných pilin.

Minerál bauxit s nízkým obsahem železa se používá při výrobě žáruvzdorných, rychle tvrdnoucích cementů. Z rudných surovin se kromě hliníku získává železo, titan, gallium, zirkonium, chrom, niob a TR (prvky vzácných zemin).

Bauxity se používají k výrobě barev, brusiv, sorbentů. Ruda s nízkým obsahem železa se používá při výrobě žáruvzdorných kompozic.

V moderním průmyslu si největší oblibu získala hliníková ruda. Hliník je nejběžnějším kovem ze všech kovů, které dnes na Zemi existují. Navíc mu patří třetí místo v žebříčku co do počtu ložisek v útrobách Země. Hliník je také nejlehčí kov. Hliníková ruda je hornina, která slouží jako materiál, ze kterého se získává kov. Hliník má určité chemické a fyzikální vlastnosti, které umožňují přizpůsobit jeho aplikaci zcela jiným oblastem lidské činnosti. Hliník tedy našel své široké uplatnění v odvětvích jako je strojírenství, automobilový průmysl, stavebnictví, ve výrobě různých nádob a obalů, elektrotechnika a další spotřební zboží. Téměř každý domácí spotřebič, který člověk denně používá, obsahuje hliník v tom či onom množství.

Těžba hliníku

Existuje obrovské množství minerálů, v jejichž složení byla kdysi objevena přítomnost tohoto kovu. Vědci došli k závěru, že tento kov lze těžit z více než 250 minerálů. Není však rentabilní extrahovat kov z absolutně všech rud, proto mezi všemi existujícími odrůdami existují nejcennější hliníkové rudy, ze kterých se kov získává. Jsou to: bauxity, nefeliny a také alunity. Ze všech hliníkových rud je maximální obsah hliníku zaznamenán v bauxitech. Právě v nich se nachází asi 50 % oxidů hliníku. Ložiska bauxitu se zpravidla nacházejí přímo na zemském povrchu v dostatečném množství. Bauxit je neprůhledná hornina, která má červenou nebo šedou barvu. Nejsilnější vzorky bauxitu na mineralogické škále se odhadují na 6 bodů. Dodávají se v různých hustotách od 2900 do 3500 kg/m3, což přímo závisí na chemickém složení. Bauxitové rudy se vyznačují svým komplexem chemické složení, která zahrnuje hydroxidy hliníku, oxidy železa a křemíku a také od 40 % do 60 % oxidu hlinitého, který je hlavní surovinou pro výrobu hliníku. Stojí za zmínku, že rovníkové a tropické suchozemské pásy jsou hlavní oblastí, která je známá ložisky bauxitové rudy. Tvorba bauxitu vyžaduje účast několika složek, včetně monohydrátu oxidu hlinitého, boehmitu, diaspory a různých minerálů hydroxidu železa spolu s oxidem železa. Zvětrávání kyselých, zásaditých a v některých případech zásaditých hornin a také pomalé usazování oxidu hlinitého na dně nádrží vede ke vzniku bauxitové rudy. Ze dvou tun hliníku se získá o polovinu méně – 1 tuna. A na dvě tuny oxidu hlinitého je potřeba vytěžit asi 4,5 tuny bauxitu. Hliník lze získat také z nefelinů a alunitů. První, v závislosti na jejich jakosti, mohou obsahovat od 22 % do 25 % oxidu hlinitého. Zatímco alunity jsou o něco horší než bauxity a 40 % tvoří oxid hlinitý.

Hliníkové rudy Ruska

Ruská federace je na 7. místě hodnocení mezi všemi zeměmi světa, pokud jde o množství vytěžených hliníkových rud. Stojí za zmínku, že tato surovina se na území ruského státu těží v obrovském množství. Země však pociťuje značný nedostatek tohoto kovu a není schopna jej zajistit v množství nezbytném pro absolutní zásobování průmyslu. To je hlavní důvod, proč Rusko musí nakupovat hliníkové rudy z jiných zemí a také rozvíjet ložiska s nekvalitními nerostnými rudami. Ve státě je asi 50 ložisek, z nichž největší počet se nachází v evropské části státu. Radynkskoe je však nejstarším ložiskem hliníkové rudy v Rusku. Jeho poloha je Leningradská oblast. Skládá se z bauxitů, které byly od pradávna hlavním a nepostradatelným materiálem, ze kterého se následně vyrábí hliník.

Výroba hliníku v Rusku

Na začátku 20. století se v Rusku zrodil průmysl hliníku. V roce 1932 se ve Volchově objevil první výrobní závod na výrobu hliníku. A již 14. května téhož roku se podniku podařilo poprvé získat várku kovu. Každým rokem byla na území státu rozvíjena nová ložiska hliníkových rud a zprovozněny nové kapacity, které byly výrazně rozšířeny během druhé světové války. Poválečné období pro zemi bylo poznamenáno otevíráním nových podniků, jejichž hlavní činností byla výroba konfekčních výrobků, jejichž hlavním materiálem byly hliníkové slitiny. Současně byl uveden do provozu podnik Pikalevsky alumina. Rusko je známé svou rozmanitostí továren, díky nimž země vyrábí hliník. Z nich nejrozsáhlejší nejen v rámci ruského státu, ale na celém světě, je UC Rusal. V roce 2015 se mu podařilo vyrobit asi 3,603 milionu tun hliníku a v roce 2012 podnik dosáhl 4,173 milionu tun kovu.



Hliník / hliník (Al), 13







1,61 (Paulingova stupnice)


1.: 577,5 (5,984) kJ/mol (eV) 2.: 1816,7 (18,828) kJ/mol (eV)
Pevný
2,6989 g/cm³
660 °C, 933,5 K
2518,82 °C, 2792 K
10,75 kJ/mol
284,1 kJ/mol
24,35 24,2 J/(K mol)
10,0 cm³/mol
kubický obličejově centrovaný


(300 K) 237 W/(m K)

symbol kódu

Označuje, že hliník lze recyklovat Hliník- prvek 13. skupiny periodické tabulky chemických prvků (podle zastaralé klasifikace - prvek hlavní podskupiny III. skupiny), třetí periody, s atomovým číslem 13. Označuje se symbolem Al ( lat. Hliník). Patří do skupiny lehkých kovů. Nejběžnější kov a třetí nejrozšířenější chemický prvek v zemské kůře (po kyslíku a křemíku). jednoduchá látka hliník- lehký paramagnetický kov stříbrno-bílé barvy, snadno tvarovatelný, litý, obrobitelný. Hliník má vysokou tepelnou a elektrickou vodivost, odolnost proti korozi díky rychlé tvorbě silných oxidových filmů, které chrání povrch před další interakcí.

Příběh

Hliník poprvé získal dánský fyzik Hans Oersted v roce 1825 působením amalgámu draslíku na chlorid hlinitý, po kterém následovala destilace rtuti. Název prvku je odvozen od lat. alumen- kamenec. Před objevem průmyslové metody výroby hliníku byl tento kov dražší než zlato. V roce 1889 Angličané, kteří si přáli uctít velkého ruského chemika D. I. Mendělejeva bohatým darem, mu darovali váhy ze zlata a hliníku.

Účtenka

Hliník tvoří silnou chemickou vazbu s kyslíkem. Ve srovnání s jinými kovy je získávání hliníku z rudy obtížnější kvůli jeho vysoké reaktivitě a vysoká teplota taví většinu svých rud (jako je bauxit). Přímou redukci uhlíkem nelze použít, protože redukční síla hliníku je vyšší než u uhlíku. Nepřímou redukcí je možné získat meziprodukt Al4C3, který se rozkládá při 1900-2000 °C za vzniku hliníku. Tato metoda je ve vývoji, ale zdá se, že je výhodnější než Hall-Héroultův proces, protože vyžaduje méně energie a generuje méně CO2. Moderní metodu přípravy, Hall-Héroultův proces, vyvinuli nezávisle Američan Charles Hall a Francouz Paul Héroux v roce 1886. Spočívá v rozpuštění oxidu hlinitého Al2O3 v tavenině kryolitu Na3AlF6 s následnou elektrolýzou pomocí spotřebních koksových nebo grafitových anodových elektrod. Tento způsob získávání vyžaduje velmi velké množství elektřiny, a proto se průmyslově uplatnil až ve 20. století. Výroba 1000 kg surového hliníku vyžaduje 1920 kg oxidu hlinitého, 65 kg kryolitu, 35 kg fluoridu hlinitého, 600 kg anodických grafitových elektrod a asi 17 MWh elektřiny (~61 GJ). Laboratorní způsob výroby hliníku navrhl Friedrich Wöhler v roce 1827 redukcí bezvodého chloridu hlinitého kovovým draslíkem (reakce probíhá při zahřívání bez přístupu vzduchu):

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

Fyzikální vlastnosti

Mikrostruktura hliníku na leptaném povrchu ingotu, čistota 99,9998 %, velikost viditelného sektoru asi 55 × 37 mm

Stříbrno-bílý kov, světlý
hustota - 2712 kg/m³
bod tání pro technický hliník - 658 °C, pro vysoce čistý hliník - 660 °C
měrné skupenské teplo tání - 390 kJ/kg
bod varu - 2500 °C
měrné teplo vypařování - 10,53 MJ / kg
měrná tepelná kapacita - 897 J/kg K
pevnost v tahu litého hliníku - 10-12 kg/mm², deformovatelný - 18-25 kg/mm², slitiny - 38-42 kg/mm²
Tvrdost podle Brinella - 24…32 kgf/mm²
vysoká plasticita: technická - 35%, čistá - 50%, srolovaná do tenkého plechu a rovnoměrné fólie
Youngův modul - 70 GPa
Hliník má vysokou elektrickou vodivost (37 106 S/m) a tepelnou vodivost (203,5 W/(m K)), 65 % elektrické vodivosti mědi, má vysokou odrazivost světla.
Slabý paramagnet.
Teplotní koeficient lineární roztažnosti 24,58 10−6 K−1 (20…200 °C).
Odpor 0,0262..0,0295 Ohm mm²/m
Teplotní koeficient elektrického odporu je 4,3·10−3 K−1. Hliník přechází do supravodivého stavu při teplotě 1,2 kelvinu.

Hliník tvoří slitiny téměř se všemi kovy. Nejznámější jsou slitiny s mědí a hořčíkem (duralumin) a křemíkem (silumin).

Být v přírodě

Prevalence

Z hlediska prevalence v zemské kůře zaujímá 1. místo mezi kovy a 3. místo mezi prvky, druhé místo za kyslíkem a křemíkem. Hmotnostní koncentrace hliníku v zemské kůře se podle různých výzkumníků odhaduje na 7,45 až 8,14 %.

Přírodní sloučeniny hliníku

V přírodě se hliník díky své vysoké chemické aktivitě vyskytuje téměř výhradně ve formě sloučenin. Některé z přirozeně se vyskytujících hliníkových minerálů jsou:

Bauxity - Al2O3 H2O (s příměsí SiO2, Fe2O3, CaCO3)
Nephelines - KNa34
Alunity - (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3
Alumina (směsi kaolinů s pískem SiO2, vápenec CaCO3, magnezit MgCO3)
Korund (safír, rubín, smirek) - Al2O3
Živce - (K,Na)2O Al2O3 6SiO2, Ca
Kaolinit - Al2O3 2SiO2 2H2O
Beryl (smaragd, akvamarín) - 3BeO Al2O3 6SiO2
Chrysoberyl (alexandrit) - BeAl2O4.

V některých specifických redukčních podmínkách (vulkanické průduchy) však byla nalezena stopová množství přírodního hliníku. V přírodních vodách se hliník nachází ve formě málo toxických chemických sloučenin, jako je fluorid hlinitý. Typ kationtu nebo aniontu závisí především na kyselosti vodného prostředí. Koncentrace hliníku v ruských vodních útvarech se pohybují od 0,001 do 10 mg/l. V mořské vodě je jeho koncentrace 0,01 mg/l.

Izotopy hliníku

Přírodní hliník se skládá téměř výhradně z jediného stabilního izotopu, 27Al, se zanedbatelnými stopami 26Al, radioaktivního izotopu s nejdelší životností s poločasem rozpadu 720 000 let, produkovaného v atmosféře štěpením jader argonu 40Ar vysokoenergetickým kosmickým zářením. paprskové protony.

Chemické vlastnosti

Hliník je za normálních podmínek pokryt tenkým a pevným oxidovým filmem, a proto nereaguje s klasickými oxidačními činidly: s H2O, O2, HNO3 (bez zahřívání), H2SO4, ale reaguje s HCl. Díky tomu hliník prakticky nepodléhá korozi, a proto je moderním průmyslem velmi žádaný. Když je však oxidový film zničen (například při kontaktu s roztoky amonných solí NH +, horkými alkáliemi nebo v důsledku amalgamace), hliník působí jako aktivní redukční kov. Tvorbě oxidového filmu je možné zabránit přidáním kovů, jako je gallium, indium nebo cín, do hliníku. V tomto případě je povrch hliníku smáčen nízkotavitelnými eutektiky na bázi těchto kovů. Snadno reaguje s jednoduchými látkami:

s kyslíkem za vzniku oxidu hlinitého:

4Al+3O2→2Al2O3(styl zobrazení (matematika (4Al+3O_(2)šipka doprava 2Al_(2)O_(3))))

s halogeny (kromě fluoru), za vzniku chloridu, bromidu nebo jodidu hlinitého:

2Al+3Hal2→2AlHal3(Hal=Cl,Br,I)(styl zobrazení (matematický (2Al+3Hal_(2)šipka doprava 2AlHal_(3)(Hal=Cl,Br,I)))))

při zahřívání reaguje s jinými nekovy:

s fluorem za vzniku fluoridu hlinitého:

2Al+3F2→2AlF3(styl zobrazení (mathsf (2Al+3F_(2)šipka doprava 2AlF_(3))))

se sírou za vzniku sulfidu hlinitého:

2Al+3S→Al2S3(styl zobrazení (matematický (2Al+3Srightarrow Al_(2)S_(3))))

s dusíkem za vzniku nitridu hliníku:

2Al+N2→2AlN(styl zobrazení (matematický (2Al+N_(2)šipka doprava 2AlN)))

s uhlíkem, tvořící karbid hliníku:

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

Sulfid hlinitý a karbid hliníku jsou zcela hydrolyzovány: Al2S3+6H2O→2Al(OH)3+3H2S(styl zobrazení (mathsf (Al_(2)S_(3)+6H_(2)Opravá šipka 2Al(OH)_(3)+3H_) 2) S))) Al4C3+12H2O→4Al(OH)3+3CH4(styl zobrazení (matematický styl (Al_(4)C_(3)+12H_(2)Opravá šipka 4Al(OH)_(3)+3CH_(4))) )) S komplexními látkami:

vodou (po odstranění ochranného oxidového filmu, například amalgamací nebo horkými alkalickými roztoky):

2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2(styl zobrazení (matematický (2Al+6H_(2)Šipka vpravo 2Al(OH)_(3)+3H_(2))))

s alkáliemi (za vzniku tetrahydroxoaluminátů a jiných hlinitanů):

2Al+2NaOH+6H2O→2Na+3H2(styl zobrazení (matematický (2Al+2NaOH+6H_(2)Opravá šipka 2Na+3H_(2)))) 2Al+6NaOH→2Na3AlO3+3H2(styl zobrazení (2Al+6NaOH(3šipka vpravo 2) )AlO_(3)+3H_(2))))

Snadno rozpustný v kyselině chlorovodíkové a zředěné kyselině sírové:

2Al+6HCl→2AlCl3+3H2(styl zobrazení (matematický (2Al+6HClšipka doprava 2AlCl_(3)+3H_(2)))) 2Al+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2(styl zobrazení (matematický) (2Al+3H_(2)SO_ (4)pravá šipka Al_(2)(SO_(4))_(3)+3H_(2))))

Při zahřívání se rozpouští v kyselinách - oxidačních činidlech, které tvoří rozpustné soli hliníku:

8Al+15H2SO4→4Al2(SO4)3+3H2S+12H2O(styl zobrazení (matematický (8Al+15H_(2)SO_(4)pravá šipka 4Al_(2)(SO_(4))_(3)+3H_(2)S+ 12H_ (2)O))) Al+6HNO3→Al(NO3)3+3NO2+3H2O(styl zobrazení (matematický (Al+6HNO_(3)šipka vpravo Al(NO_(3))_(3)+3NO_(2)+ 3H_ (2)O)))

obnovuje kovy z jejich oxidů (aluminotermie):

8Al+3Fe3O4→4Al2O3+9Fe(styl zobrazení (matematický (8Al+3Fe_(3)O_(4)šipka doprava 4Al_(2)O_(3)+9Fe))) 2Al+Cr2O3→Al2O3+2Cr(styl zobrazení (matematika) (2Al+ Crsf (2)O_(3)šipka doprava Al_(2)O_(3)+2Cr)))

Výroba a trh

Výroba hliníku v milionech tun O výrobě hliníku před 19. stoletím neexistují žádné spolehlivé informace. (Vyskytující se někdy s odkazem na Pliniovu přírodní historii, tvrzení, že hliník byl znám za císaře Tiberia, je založen na nesprávné interpretaci zdroje). V roce 1825 obdržel dánský fyzik Hans Christian Oersted několik miligramů kovového hliníku a v roce 1827 se Friedrichu Wöhlerovi podařilo izolovat hliníková zrna, která však byla na vzduchu okamžitě pokryta tenkým filmem oxidu hlinitého. Až do konce 19. století se hliník v průmyslovém měřítku nevyráběl. Teprve v roce 1854 Henri Saint-Clair Deville (jeho výzkum financoval Napoleon III. v naději, že hliník bude užitečný pro jeho armádu) vynalezl první způsob průmyslové výroby hliníku, založený na vytěsňování hliníku kovovým sodíkem z dvojitého sodíku. chlorid a hliník NaCl AlCl3. V roce 1855 byl získán první slitek kovu o hmotnosti 6-8 kg. Za 36 let aplikace, od roku 1855 do roku 1890, bylo metodou Saint-Clair Deville získáno 200 tun kovového hliníku. V roce 1856 také získal hliník elektrolýzou taveniny sodno-hlinitého chloridu. V roce 1885 byl v německém městě Gmelingem postaven závod na výrobu hliníku, který fungoval podle technologie navržené Nikolajem Beketovem. Beketovova technologie se příliš nelišila od Devilleovy metody, ale byla jednodušší a spočívala v interakci mezi kryolitem (Na3AlF6) a hořčíkem. Za pět let tento závod vyrobil asi 58 tun hliníku – více než čtvrtinu světové produkce kovu chemickou cestou v období od roku 1854 do roku 1890. Metoda, vynalezená téměř současně Charlesem Hallem v USA a Paulem Hérouxem ve Francii (1886) a založená na výrobě hliníku elektrolýzou oxidu hlinitého rozpuštěného v roztaveném kryolitu, položila základ moderním způsobem výroba hliníku. Od té doby se díky zdokonalení elektrotechniky výroba hliníku zlepšila. K rozvoji výroby oxidu hlinitého významně přispěli ruští vědci K. I. Bayer, D. A. Penjakov, A. N. Kuzněcov, E. I. Žukovskij, A. A. Jakovkin a další. hliníkárna v Rusku byl postaven v roce 1932 ve městě Volchov. Hutní průmysl SSSR v roce 1939 vyrobil 47,7 tisíce tun hliníku, dalších 2,2 tisíce tun bylo dovezeno. Druhá světová válka výrazně podnítila výrobu hliníku. Takže v roce 1939 byla jeho celosvětová produkce, kromě SSSR, 620 tisíc tun, ale do roku 1943 se rozrostla na 1,9 milionu tun.Do roku 1956 bylo ve světě vyrobeno 3,4 milionu tun primárního hliníku, v roce 1965 - 5,4 milionu tun , v roce 1980 - 16,1 milionů tun, v roce 1990 - 18 milionů tun. V roce 2007 bylo na světě vyrobeno 38 milionů tun primárního hliníku a v roce 2008 - 39,7 milionů tun.

ČLR Čína (v roce 2007 vyrobila 12,60 milionů tun a v roce 2008 - 13,50 milionů tun)
Rusko Rusko (3,96/4,20)
Kanada Kanada (3.09/3.10)
USA USA (2,55/2,64)
Austrálie Austrálie (1,96/1,96)
Brazílie Brazílie (1,66/1,66)
Indie Indie (1,22/1,30)
Norsko Norsko (1,30/1,10)
SAE SAE (0,89/0,92)
Bahrajn Bahrajn (0,87/0,87)
Jižní Afrika Jižní Afrika (0,90/0,85)
Island Island (0,40/0,79)
Německo Německo (0,55/0,59)
Venezuela Venezuela (0,61/0,55)
Mosambik Mosambik (0,56/0,55)
Tádžikistán Tádžikistán (0,42/0,42)

V roce 2016 se na světovém trhu vyrobilo 59 milionů tun hliníku, zásoba je 2,224 milionu tun a průměrná denní produkce je 128,6 tisíc tun (2013,7). V Rusku je monopolem na výrobu hliníku společnost Russian Aluminium, která představuje asi 13 % světového trhu s hliníkem a 16 % oxidu hlinitého. Světové zásoby bauxitu jsou prakticky neomezené, to znamená, že jsou nesouměřitelné s dynamikou poptávky. Stávající kapacity mohou ročně vyrobit až 44,3 milionů tun primárního hliníku. Je třeba také vzít v úvahu, že v budoucnu mohou být některé aplikace hliníku přeorientovány na použití například kompozitních materiálů. Ceny hliníku (na aukcích mezinárodních komoditních burz) byly v letech 2007 až 2015 v průměru 1253–3291 dolarů za tunu.

aplikace

Široce používaný jako konstrukční materiál. Hlavními výhodami hliníku v této kapacitě jsou lehkost, tažnost pro lisování, odolnost proti korozi (na vzduchu je hliník okamžitě pokryt silným filmem Al2O3, který zabraňuje jeho další oxidaci), vysoká tepelná vodivost, netoxicita jeho sloučenin. Zejména díky těmto vlastnostem je hliník extrémně populární při výrobě nádobí, hliníkové fólie Potravinářský průmysl a pro balení. První tři vlastnosti učinily hliník hlavní surovinou v leteckém a kosmickém průmyslu (v poslední době jej pomalu nahrazují kompozitní materiály, především uhlíková vlákna). Hlavní nevýhodou hliníku jako konstrukčního materiálu je jeho nízká pevnost, proto se pro jeho zpevnění obvykle leguje malým množstvím mědi a hořčíku (slitina se nazývá dural). Elektrická vodivost hliníku je pouze 1,7krát menší než u mědi, zatímco hliník je přibližně 4krát levnější na kilogram, ale kvůli 3,3krát nižší hustotě potřebuje k dosažení stejného odporu přibližně 2krát menší hmotnost. Proto je široce používán v elektrotechnice pro výrobu vodičů, jejich stínění a dokonce i v mikroelektronice při nanášení vodičů na povrch krystalů mikročipů. Nižší elektrická vodivost hliníku (3,7 107 S/m) ve srovnání s mědí (5,84 107 S/m), pro zachování stejného elektrického odporu, je kompenzována zvětšením plochy průřezu hliníkových vodičů. Nevýhodou hliníku jako elektromateriálu je tvorba silného dielektrického oxidového filmu na jeho povrchu, který ztěžuje pájení a v důsledku zhoršení přechodového odporu způsobuje zvýšené zahřívání elektrických spojů, což zase nepříznivě ovlivňuje spolehlivost elektrického kontaktu a stav izolace. Proto zejména 7. vydání Pravidel elektrické instalace přijaté v roce 2002 zakazuje použití hliníkových vodičů s průřezem menším než 16 mm².

Díky komplexu vlastností je široce používán v tepelných zařízeních.
Hliník a jeho slitiny při ultra nízkých teplotách nekřehnou. Z tohoto důvodu je široce používán v kryogenní technologii. Známý je však případ získání křehkosti kryogenních trubek z hliníkové slitiny v důsledku jejich ohýbání na měděných jádrech při vývoji RN Energia.
Vysoká odrazivost v kombinaci s nízkou cenou a snadným vakuovým nanášením činí hliník optimálním materiálem pro výrobu zrcadel.
Při výrobě stavebních hmot jako plynotvorné činidlo.
Hliníkování dodává oceli a jiným slitinám odolnost proti korozi a okují, například ventilům pístových motorů, lopatkám turbín, ropným plošinám, zařízením pro výměnu tepla, a také nahrazuje galvanizaci.
K výrobě sirovodíku se používá sulfid hlinitý.
Probíhá výzkum s cílem vyvinout pěnový hliník jako obzvláště pevný a lehký materiál.

Jako restaurátor

Jako součást termitu, směsi pro aluminotermii.
v pyrotechnice.
K restaurování se používá hliník vzácných kovů z jejich oxidů nebo halogenidů.
Omezené použití jako ochrana pro anodickou ochranu.

Slitiny na bázi hliníku

Jako konstrukční materiál se obvykle nepoužívá čistý hliník, ale různé slitiny na jeho bázi. Označení řady slitin v tomto článku je uvedeno pro USA (norma H35.1 ANSI) a podle GOST Rusko. V Rusku jsou hlavní normy GOST 1583 „Lité hliníkové slitiny. Specifikace“ a GOST 4784 „Hliník a tvářené hliníkové slitiny. Marks. Existuje také označení UNS a mezinárodní norma pro hliníkové slitiny a jejich označení ISO R209b.

Hliník-hořčík Al-Mg (ANSI: řada 5xxx pro tvářené slitiny a 5xx.x pro slitiny pro tvarové odlitky; GOST: AMg). Slitiny systému Al-Mg se vyznačují kombinací vyhovující pevnosti, dobré tažnosti, velmi dobré svařitelnosti a odolnosti proti korozi. Kromě toho se tyto slitiny vyznačují vysokou odolností proti vibracím.

Ve slitinách tohoto systému, obsahujících až 6 % Mg, vzniká eutektický systém spojování Al3Mg2 s tuhým roztokem na bázi hliníku. V průmyslu jsou nejpoužívanější slitiny s obsahem hořčíku od 1 do 5 %. Zvýšení obsahu Mg ve slitině výrazně zvyšuje její pevnost. Každé procento hořčíku zvyšuje pevnost slitiny v tahu o 30 MPa a mez kluzu o 20 MPa. V tomto případě relativní prodloužení mírně klesá a pohybuje se v rozmezí 30-35%. Slitiny s obsahem hořčíku do 3 % (hmot.) jsou strukturně stálé za pokojových a zvýšených teplot i ve stavu výrazně opracovaném za studena. S rostoucí koncentrací hořčíku v mechanicky zpevněném stavu se struktura slitiny stává nestabilní. Navíc zvýšení obsahu hořčíku nad 6 % vede ke zhoršení korozní odolnosti slitiny. Pro zlepšení pevnostních charakteristik systému Al-Mg jsou slitiny legovány chromem, manganem, titanem, křemíkem nebo vanadem. Snaží se zabránit vnikání mědi a železa do slitin tohoto systému, protože snižují jejich odolnost proti korozi a svařitelnost.

Hliník-mangan Al-Mn (ANSI: řada 3xxx; GOST: AMts). Slitiny tohoto systému mají dobrou pevnost, tažnost a zpracovatelnost, vysokou odolnost proti korozi a dobrou svařitelnost.

Hlavními nečistotami ve slitinách systému Al-Mn jsou železo a křemík. Oba tyto prvky snižují rozpustnost manganu v hliníku. Pro získání jemnozrnné struktury jsou slitiny tohoto systému legovány titanem. Přítomnost dostatečného množství manganu zajišťuje stabilitu kovové konstrukce opracované za studena při pokojových a zvýšených teplotách.

Hliník-měď Al-Cu (Al-Cu-Mg) (ANSI: řada 2xxx, 2xx.x; GOST: AM). Mechanické vlastnosti slitin tohoto systému v tepelně zpevněném stavu dosahují a někdy překračují mechanické vlastnosti nízkouhlíkových ocelí. Tyto slitiny jsou high-tech. Mají však i podstatnou nevýhodu – nízkou korozní odolnost, což vede k nutnosti používat ochranné nátěry.

Jako příměsi lze použít mangan, křemík, železo a hořčík. Tato slitina má navíc největší vliv na vlastnosti slitiny: legování hořčíkem výrazně zvyšuje pevnost v tahu a mez kluzu. Přídavek křemíku do slitiny zvyšuje její schopnost umělého stárnutí. Legování železem a niklem zvyšuje tepelnou odolnost slitin druhé řady. Pracovní zpevnění těchto slitin po kalení urychluje umělé stárnutí a také zvyšuje pevnost a odolnost vůči korozi pod napětím.

Slitiny systému Al-Zn-Mg (Al-Zn-Mg-Cu) (ANSI: řada 7xxx, 7xx.x). Slitiny tohoto systému jsou ceněny pro svou velmi vysokou pevnost a dobrou zpracovatelnost. Představitel systému - slitina 7075 je nejpevnější ze všech hliníkových slitin. Efektu takto vysokého vytvrzení je dosaženo díky vysoké rozpustnosti zinku (70 %) a hořčíku (17,4 %) při zvýšené teploty, která při ochlazení prudce klesá.

Významnou nevýhodou těchto slitin je však extrémně nízká odolnost proti korozi pod napětím. Korozní odolnost slitin pod napětím lze zvýšit legováním mědí. Není možné si nevšimnout pravidelnosti objevené v 60. letech: přítomnost lithia ve slitinách zpomaluje přirozené a urychluje umělé stárnutí. Přítomnost lithia navíc snižuje měrnou hmotnost slitiny a výrazně zvyšuje její modul pružnosti. V důsledku tohoto objevu byly vyvinuty nové systémy slitin Al-Mg-Li, Al-Cu-Li a Al-Mg-Cu-Li.

Pro odlévání se nejlépe hodí slitiny hliníku a křemíku (siluminy). Často se z nich odlévají pouzdra různých mechanismů.
Komplexní slitiny na bázi hliníku: letectví.

Hliník jako přísada do jiných slitin

Hliník je důležitou součástí mnoha slitin. Například u hliníkových bronzů jsou hlavními složkami měď a hliník. V hořčíkových slitinách se jako přísada nejčastěji používá hliník. Pro výrobu spirál v elektrických ohřívačích se používá (spolu s dalšími slitinami) Fechral (Fe, Cr, Al). Přídavek hliníku k takzvaným "automobilovým ocelím" usnadňuje jejich zpracování, přičemž na konci procesu dochází k jasnému odlomení hotového dílu od tyče.

Šperky

Když byl hliník velmi drahý, vyráběly se z něj různé šperky. Napoleon III tedy objednal hliníkové knoflíky a v roce 1889 dostal Mendělejev váhy s miskami vyrobenými ze zlata a hliníku. Móda hliníkových šperků okamžitě zmizela, když se objevily nové technologie jejich výroby, které mnohonásobně snížily náklady. Nyní se hliník někdy používá při výrobě šperků. V Japonsku se při výrobě tradičních šperků používá hliník, který nahrazuje stříbro.

Příbory

Na objednávku Napoleona III. byly vyrobeny hliníkové příbory, které byly podávány při slavnostních večeřích jemu a nejváženějším hostům. Ostatní hosté přitom používali spotřebiče ze zlata a stříbra. Poté se rozšířily hliníkové příbory, postupem času používání hliníkového kuchyňského náčiní výrazně ubylo, ale i nyní je stále k vidění jen v některých stravovacích zařízeních – navzdory výrokům některých odborníků o škodlivosti hliníku na lidské zdraví. Navíc taková zařízení nakonec ztrácejí svůj atraktivní vzhled kvůli poškrábání a svůj tvar kvůli měkkosti hliníku. Nádobí pro armádu je vyrobeno z hliníku: lžíce, buřinky, baňky.

Sklářství

Při výrobě skla se používá fluor, fosfát a oxid hlinitý.

potravinářský průmysl

Hliník je registrován jako potravinářská přísada E173.

vojenský průmysl

Levnost a hmotnost kovu vedly k širokému použití při výrobě ručních ručních palných zbraní zejména útočné pušky a pistole.

Hliník a jeho sloučeniny v raketové technice

Hliník a jeho sloučeniny se používají jako vysoce výkonná pohonná látka v pohonných hmotách s dvěma pohonnými hmotami a jako pohonná látka v tuhých pohonných hmotách. Následující sloučeniny hliníku mají největší praktický význam jako raketové palivo:

Práškový hliník jako palivo v pevných raketových pohonných hmotách. Používá se také ve formě prášku a suspenzí v uhlovodících.
hydrid hlinitý.
boranu hliníku.
Trimethylaluminium.
Triethylaluminium.
Tripropylaluminium.

K chemickému zapalování (jako startovací palivo) v raketových motorech se také používá triethylhliník (obvykle ve směsi s triethylborem), protože se samovolně vznítí v plynném kyslíku. Hnací látky na bázi hydridu hliníku mají v závislosti na oxidačním činidle následující vlastnosti:

Energie hliníku

Hliníková energie využívá hliník jako univerzální sekundární nosič energie. Jeho aplikace v této funkci jsou:

Oxidace hliníku ve vodě za vzniku vodíku a tepelné energie.
Oxidace hliníku vzdušným kyslíkem pro výrobu elektřiny ve vzducho-hliníkových elektrochemických generátorech.

Hliník ve světové kultuře

V románu N. G. Chernyshevského "Co dělat?" (1862-1863) jedna z hlavních postav popisuje v dopise svůj sen - vizi budoucnosti, ve které lidé žijí, odpočívají a pracují ve vícepodlažních budovách ze skla a hliníku; podlahy, stropy a nábytek jsou z hliníku (v době N. G. Černyševského se hliník teprve začínal objevovat).
Aluminium Cucumbers je obrázek a název písně Viktora Tsoi z roku 1987.

Toxicita

Přes jejich široké rozšíření v přírodě žádné stvoření nevyužívá hliník v metabolismu – je to mrtvý kov. Má mírně toxický účinek, ale mnoho ve vodě rozpustných anorganických sloučenin hliníku zůstává v rozpuštěném stavu. dlouho a mohou být škodlivé pro lidi a teplokrevné živočichy pití vody. Nejjedovatější jsou chloridy, dusičnany, octany, sírany atd. Pro člověka působí při požití toxicky následující dávky sloučenin hliníku (mg/kg tělesné hmotnosti):

octan hlinitý - 0,2-0,4;
hydroxid hlinitý - 3,7-7,3;
hliníkový kamenec - 2,9.

V první řadě působí na nervový systém (hromadí se v nervové tkáni, což vede k závažným poruchám funkce centrálního nervového systému). Neurotoxické vlastnosti hliníku se však začaly zkoumat od poloviny 60. let 20. století, protože akumulaci kovu v lidském těle brání mechanismus jeho vylučování. Za normálních podmínek může být vyloučeno močí až 15 mg prvku denně. V souladu s tím je největší negativní účinek pozorován u lidí s poruchou vylučovací funkce ledvin. Norma pro obsah hliníku v pitné vodě v Rusku je 0,2 mg/l. Toto MPC může zároveň hlavní státní hygienický lékař zvýšit na 0,5 mg/l pro příslušné území pro konkrétní vodovod. Podle některých biologických studií byl příjem hliníku v lidském těle považován za faktor rozvoje Alzheimerovy choroby, ale tyto studie byly později kritizovány a závěr o spojení jednoho s druhým byl vyvrácen. Sloučeniny hliníku mohou také stimulovat rakovinu prsu, když se používají antiperspiranty na bázi chloridu hlinitého. Existuje však méně vědeckých důkazů, které to podporují, než naopak.

viz také

Eloxování
Oxidace
Hliník. třináctý prvek
Mezinárodní institut hliníku

Poznámky

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. Atomové hmotnosti prvků 2011 (IUPAC Technical Report) // Pure and Applied Chemistry. - 2013. - Sv. 85, č.p. 5. - S. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
Chemická encyklopedie. V 5 svazcích / Ed.: Knunyants I. L. (hlavní vyd.). - M.: Sovětská encyklopedie, 1988. - T. 1. - S. 116. - 623 s. - 100 000 výtisků.
Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
hliník. Online etymologický slovník. etymonline.com. Staženo 3. května 2010.
Fialkov, Yu. Deváté znamení. - M.: Detgiz, 1963. - S. 133.
Lekce číslo 49
Recyklace a zpracování hliníku pro úsporu energie a udržitelnost. - ASM International, 2007. - S. 198. - ISBN 0-87170-859-0.
Stručná chemická encyklopedie. T. 1 (A-E). - M.: Sovětská encyklopedie. 1961.
Koronovsky N. V., Yakushova A. F. Základy geologie.
Oleinikov B. V. et al. Hliník je nový minerál ze třídy nativních prvků // Zapiski VMO. - 1984, díl CXIII, čís. 2, str. 210-215. .
J.P. Riley a Skirrow G. Chemická oceánografie V. 1, 1965.
Základy vodíkové energie / Ed. V. A. Moshnikov a E. I. Terukova .. - Petrohrad: Nakladatelství Petrohradské elektrotechnické univerzity "Leti", 2010. - 288 s. - ISBN 978-5-7629-1096-5.
Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L. Reakce anorganických látek: příručka / Ed. R. A. Lidina. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M.: Drop, 2007. - S. 16. - 637 s. - ISBN 978-5-358-01303-2.
Encyklopedie: šperky, šperky, klenotnické kameny. drahé kovy. Vzácný hliník.
"Stříbro" z hlíny.
SOUHRNY NEROSTNÝCH KOMODIT 2009.
C34 Současný stav celosvětová a domácí výroba a spotřeba hliníku
Zásoby hliníku ve světě rostou.
Výroba primárního hliníku ve světě a v Rusku.
Historický cenový graf pro hliník. Staženo 8. června 2015.
Kitco - obecné kovy - průmyslové kovy - měď, hliník, nikl, zinek, olovo - tabulky, ceny, grafy, kotace, Cu, Ni, Zn, Al, Pb.
Vliv legujících prvků na vlastnosti hliníkových slitin.
Baykov D. I. a další. Svařitelné hliníkové slitiny. - L.: Sudpromgiz, 1959. - 236 s.
Fakta o hliníku.
Útočná puška Heckler-Koch HK416 (Německo) | Ekonomické zprávy.
Tara Perfection D.O.O. - Bezpečnost, na kterou se můžete spolehnout.
Sarner S. Chemie raketových paliv \u003d Chemie pohonných hmot / Per. z angličtiny. E. P. Golubková, V. K. Starkov, V. N. Shemanina; vyd. V. A. Iljinský. - M.: Mir, 1969. - S. 111. - 488 s.
Zhuk A. Z., Kleimenov B. V., Fortov V. E., Sheindlin A. E. Elektromobil na hliníkové palivo. - M: Nauka, 2012. - 171 s. - ISBN 978-5-02-037984-8.
hliníkové okurky
Shcherbatykh I., Carpenter D.O.(květen 2007). Role kovů v etiologii Alzheimerovy choroby // J. Alzheimers Dis. 11(2): 191-205.
Rondeau V., Commenges D., Jacqmin-Gadda H., Dartigues J.F.(červenec 2000). Vztah mezi koncentracemi hliníku v pitné vodě a Alzheimerovou chorobou: 8letá následná studie // Am. J. epidemiol. 152(1): 59-66.
Rondeau V.(2002). Přehled epidemiologických studií hliníku a oxidu křemičitého ve vztahu k Alzheimerově chorobě a souvisejícím poruchám // Rev. Environ. Zdraví 17(2): 107-121.
Martyn C. N., Coggon D. N., Inskip H., Lacey R. F., Young W. F.(květen 1997). Koncentrace hliníku v pitné vodě a riziko Alzheimerovy choroby // Epidemiology 8 (3): 281-286.
Graves A. B., Rosner D., Echeverria D., Mortimer J. A., Larson E. B.(září 1998). Pracovní expozice rozpouštědlům a hliníku a odhadované riziko Alzheimerovy choroby // Occup. Environ. Med. 55(9): 627-633.
Antiperspiranty/deodoranty a rakovina prsu.
hexahydrát chloridu hlinitého.

Odkazy

Hliník // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona: v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad, 1890-1907.
Hliník na Webelements
Hliník v populární knihovně chemických prvků
Hliník v usazeninách
Historie, výroba a použití hliníku
Alekseev A. I., Valov M. Yu., Yuzvyak Z. Kritéria kvality vodní systémy: Tutorial. - Petrohrad: CHIMIZDAT, 2002. ISBN 5-93808-043-6
GN 2.1.5.1315-03 Maximální přípustné koncentrace (MPC) chemikálií ve vodě vodních útvarů pro pitnou a užitkovou vodu.
GOST R 55375-2012. Primární hliník a slitiny na jeho bázi. Známky
Dokumentární film "Hliník"

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

Dostupný velký počet minerály a horniny obsahující hliník, ale pouze několik z nich lze použít k získání kovového hliníku. Bauxit je nejpoužívanější hliníkovou surovinou. , a nejprve se z rud extrahuje meziprodukt, oxid hlinitý (Al 2 0 3), a poté se z oxidu hlinitého elektrolyticky získá kovový hliník. Co nejdříve. používá se nefelin-syenit (viz nefelinický syenit) , stejně jako nefelin-apatitické horniny, které zároveň slouží jako zdroj fosfátů. Alunitové horniny mohou sloužit jako minerální surovina pro výrobu hliníku (viz Alunit) , leucitové lávy (minerální leucit), labradorit, anorthosit , vysokohlinité jíly a kaoliny, kyanit, sillimanit a andaluzitové břidlice.

V kapitalistickém a rozvojové země v praxi se k získávání hliníku používají pouze bauxity. V SSSR kromě bauxitu nabyly velkého praktického významu horniny nefelin-syenit a nefelin-apatit.

Velká sovětská encyklopedie. - M.: Sovětská encyklopedie. 1969-1978 .

hliníkové monopoly
Slitiny hliníku

Podívejte se, co je "hliníková ruda" v jiných slovnících:

hliníkové rudy- (a. hliníkové rudy; n. Aluminiumerze, Aluerze; f. minerais d aluminium; a. minerales de aluminio) přírodní minerální útvary obsahující hliník v takových sloučeninách a koncentracích, ve kterých jsou průmyslové. technické využití...... Geologická encyklopedie

HLINÍKOVÉ RUDY- horniny, suroviny pro výrobu hliníku. Většinou bauxit; hliníkové rudy také zahrnují nefelinické syenity, alunit, nefelinické apatitické horniny atd. Velký encyklopedický slovník

hliníkové rudy- horniny, suroviny pro výrobu hliníku. Většinou bauxit; hliníkové rudy zahrnují také nefelinické syenity, alunit, nefelinické apatitické horniny atd. * * * HLINÍKOVÉ RUDY HLINÍKOVÉ RUDY, horniny, suroviny pro získávání ... ... encyklopedický slovník

hliníkové rudy- rudy obsahující Al v takových sloučeninách a koncentracích, při kterých je jejich průmyslové využití technicky možné a ekonomicky proveditelné. Nejrozšířenější jako Al suroviny jsou bauxit, alunit a ... ...

HLINÍKOVÉ RUDY- Klakson. horniny, suroviny pro výrobu hliníku. V hlavním bauxit; do A. r. zahrnují také nefelinické syenity, alunit, nefelinické apatitické horniny atd. Přírodní věda. encyklopedický slovník

rudy železných kovů- rudy, které jsou surovinovou základnou ChM; včetně Fe, Mn a Cr rud (viz Železné rudy, manganové rudy a chromové rudy); Viz také: Rudy obchodovatelné rudy sideritové rudy … Encyklopedický slovník hutnictví

rudy neželezných kovů- rudy, které jsou surovinou pro CM, včetně rozsáhlé skupiny Al, polymetalických (obsahujících Pb, Zn a další kovy), Cu, Ni, Co, Sn, W, Mo, Ti rud. Specifikem rud neželezných kovů je jejich složitost ... ... Encyklopedický slovník hutnictví

rudy vzácných zemin- přírodní minerální útvary obsahující REM ve formě vlastních minerálů nebo izomorfních nečistot v některých jiných minerálech. Izv > 70 vlastních minerálů REE a asi 280 minerálů, ve kterých jsou REM zahrnuty jako… Encyklopedický slovník hutnictví

rudy vzácných kovů- přírodní útvary obsahující RE ve formě samostatných minerálů nebo izomorfních nečistot v jiných rudných a žilných minerálech v množství dostatečném pro jejich hospodárnou průmyslovou těžbu. RE se považuje za ... ... Encyklopedický slovník hutnictví

rudy radioaktivních kovů- přírodní nerostné útvary obsahující radioaktivní kovy (U, Th atd.) v takových sloučeninách a koncentracích, při kterých je jejich těžba technicky možná a ekonomicky proveditelná. Průmyslová hodnota ... ... Encyklopedický slovník hutnictví

Největší hodnotu pro průmysl jako zdroj hliníku mají přírodní suroviny - bauxit, složka horniny ve formě bauxitu, alunitu a nefelinu.

Odrůdy rud obsahujících oxid hlinitý

Je známo více než 200 minerálů, které obsahují hliník.

Za surovinový zdroj se považuje pouze taková hornina, která může splňovat následující požadavky:

Vlastnosti bauxitové přírodní horniny

Bauxity, kaoliny, jíly obsahují ve svém složení nečistoty jiných sloučenin, které se při zpracování surovin uvolňují do samostatných průmyslových odvětví.

Pouze v Rusku se využívají ložiska s ložisky hornin, ve kterých je oxid hlinitý v nižší koncentraci.

Způsoby zpracování minerálů obsahujících hliník

Těžba rudy z rozvinutých ložisek.
Primární zpracování z odpadních hornin za účelem zvýšení koncentrace oxidu hlinitého je proces zvýhodnění.
Získání čistého oxidu hlinitého, elektrolytická redukce hliníku z jeho oxidů.

Výrobní proces končí kovem o koncentraci 99,99 %.

Těžba a obohacování oxidu hlinitého

Oxid hlinitý nebo oxidy hliníku se v přírodě v čisté formě nevyskytují. Extrahuje se z hliníkových rud pomocí hydrochemických metod.

Pomocí speciálního zařízení (síta, třídiče) se ruda drtí a třídí, přičemž se vyhazuje hlušina (hlušina). V této fázi obohacování oxidem hlinitým se jako ekonomicky nejvýhodnější používají metody praní a třídění.
Vyčištěná ruda usazená na dně koncentračního zařízení se v autoklávu mísí se zahřátou hmotou louhu sodného.
Směs prochází soustavou nádob z vysokopevnostní oceli. Nádoby jsou vybaveny parním pláštěm, který udržuje požadovanou teplotu. Tlak páry se udržuje na úrovni 1,5-3,5 MPa až do úplného přechodu sloučenin hliníku z obohacené horniny na hlinitan sodný v přehřátém roztoku hydroxidu sodného.
Po ochlazení prochází kapalina stupněm filtrace, v důsledku čehož se oddělí pevná sraženina a získá se přesycený čistý roztok hlinitanu. Když se do výsledného roztoku přidají zbytky hydroxidu hlinitého z předchozího cyklu, rozklad se urychlí.
Pro konečné sušení hydrátu oxidu hlinitého se používá postup kalcinace.

Elektrolytická výroba čistého hliníku

Čistý hliník se získává pomocí kontinuálního procesu, při kterém se hliník kalcinuje vstupuje do fáze elektrolytické redukce.

Moderní elektrolyzéry představují zařízení skládající se z následujících částí:

Dodatečné čištění hliníku rafinací

Pokud hliník extrahovaný z elektrolyzérů nesplňuje konečné požadavky, je podroben dodatečnému čištění rafinací.

V průmyslu se tento proces provádí ve speciálním elektrolyzéru, který obsahuje tři vrstvy kapaliny: