Z akej rudy sa získava hliník? Vlastnosti ťažby hliníka. Hliník a jeho zlúčeniny v raketovej technike

Módny štýl

Najväčšiu hodnotu pre priemysel ako zdroj hliníka predstavujú prírodné suroviny - bauxit, zložka horniny vo forme bauxitu, alunitu a nefelínu.

Odrody rúd obsahujúcich oxid hlinitý

Je známych viac ako 200 minerálov, ktoré obsahujú hliník.

Za surovinový zdroj sa považuje len taká hornina, ktorá môže spĺňať tieto požiadavky:

Prírodné suroviny musia mať vysoký obsah oxidov hliníka;
Ložisko musí zodpovedať ekonomickej realizovateľnosti jeho priemyselného rozvoja.
Hornina musí obsahovať hlinitú surovinu vo forme, ktorá sa má ťažiť v čistej forme známymi metódami.

Vlastnosť bauxitovej prírodnej horniny

Bauxit v prírode existuje iba vo forme binárnej zlúčeniny kovu s kyslíkom. Táto zlúčenina sa získava z prírodných hôr rudy vo forme bauxitu, pozostávajúceho z oxidov niekoľkých chemických prvkov: hliník, draslík, sodík, horčík, železo, titán, kremík, fosfor.

V závislosti od ložiska obsahujú bauxity vo svojom zložení od 28 do 80 % oxidu hlinitého. Toto je hlavná surovina na získanie jedinečného kovu. Kvalita bauxitu ako suroviny na výrobu hliníka závisí od obsahu oxidu hlinitého v ňom. Toto definuje fyzické vlastnosti bauxit:

Minerál je latentná kryštalická štruktúra alebo je v amorfnom stave. Mnohé minerály majú stuhnuté formy hydrogélov jednoduchého alebo zložitého zloženia.
Farba bauxitov na rôznych miestach ťažby sa pohybuje od takmer bielej až po červenú tmavú farbu. Existujú ložiská s čiernou farbou minerálu.
Hustota minerálov s obsahom hliníka závisí od ich chemického zloženia a je asi 3 500 kg/m3.
Chemické zloženie a štruktúra bauxitu určuje pevnú látku vlastnosti minerál. Najtvrdšie minerály sa vyznačujú tvrdosťou 6 jednotiek na stupnici prijatej v mineralógii.
Ako prírodný minerál má bauxit množstvo nečistôt, najčastejšie sú to oxidy železa, vápnika, horčíka, mangánu, nečistoty titánu a zlúčeniny fosforu.

Bauxity, kaolíny, íly obsahujú vo svojom zložení nečistoty iných zlúčenín, ktoré sa pri spracovaní surovín uvoľňujú do samostatných priemyselných odvetví.

Len v Rusku sa využívajú ložiská s ložiskami hornín, v ktorých je oxid hlinitý v nižšej koncentrácii.

V poslednej dobe sa oxid hlinitý začal získavať z nefelínov, ktoré okrem oxidu hlinitého obsahujú oxidy takých kovov ako draslík, sodík, kremík a nemenej cenný kameň kamenca, alunit.

Spôsoby spracovania minerálov obsahujúcich hliník

Technológia získavania čistého oxidu hlinitého z hliníkovej rudy sa od objavenia tohto kovu nezmenila. Jeho výrobné zariadenie sa zdokonaľuje, čo umožňuje získať čistý hliník. Hlavné výrobné fázy na získanie čistého kovu:

Ťažba rudy z rozvinutých ložísk.
Primárne spracovanie z odpadových hornín s cieľom zvýšiť koncentráciu oxidu hlinitého je proces zvýhodňovania.
Získanie čistého oxidu hlinitého, elektrolytická redukcia hliníka z jeho oxidov.

Výrobný proces končí kovom s koncentráciou 99,99%.

Extrakcia a obohacovanie oxidu hlinitého

Oxid hlinitý alebo oxidy hliníka v prírode neexistujú v čistej forme. Extrahuje sa z hliníkových rúd pomocou hydrochemických metód.

Ložiská hliníkovej rudy v ložiskách zvyčajne vyhodiť do vzduchu, poskytnutie miesta na jeho ťažbu v hĺbke približne 20 metrov, odkiaľ sa vyberie a spustí do procesu ďalšieho spracovania;

Pomocou špeciálnych zariadení (triediče, triediče) sa ruda drví a triedi, pričom sa likviduje odpadová hornina (hlušina). V tejto fáze obohacovania oxidom hlinitým sa ako ekonomicky najvýhodnejšie používajú metódy premývania a triedenia.
Vyčistená ruda usadená na dne koncentračného zariadenia sa v autokláve zmieša so zahriatou hmotou lúhu sodného.
Zmes prechádza sústavou nádob z vysokopevnostnej ocele. Nádoby sú vybavené parným plášťom, ktorý udržuje požadovanú teplotu. Tlak pary sa udržiava na úrovni 1,5-3,5 MPa až do úplného prechodu zlúčenín hliníka z obohatenej horniny na hlinitan sodný v prehriatom roztoku hydroxidu sodného.
Po ochladení kvapalina prechádza filtračným stupňom, v dôsledku čoho sa oddelí pevná zrazenina a získa sa presýtený čistý roztok hlinitanu. Keď sa do výsledného roztoku pridajú zvyšky hydroxidu hlinitého z predchádzajúceho cyklu, rozklad sa urýchli.
Na konečné sušenie hydrátu oxidu hlinitého sa používa postup kalcinácie.

Elektrolytická výroba čistého hliníka

Čistý hliník sa získava pomocou kontinuálneho procesu, pri ktorom sa hliník kalcinuje vstupuje do štádia elektrolytickej redukcie.

Moderné elektrolyzéry predstavujú zariadenie pozostávajúce z nasledujúcich častí:

Vyrobené z oceľového plášťa obloženého uhoľnými blokmi a platňami. Počas prevádzky sa na povrchu telesa kúpeľa vytvára hustý film stuhnutého elektrolytu, ktorý chráni výstelku pred zničením taveninou elektrolytu.
Vrstva roztaveného hliníka na dne kúpeľa s hrúbkou 10–20 cm slúži v tomto usporiadaní ako katóda.
Prúd je privádzaný do taveniny hliníka cez uhlíkové bloky a zapustené oceľové tyče.
Anódy zavesené na železnom ráme s oceľovými kolíkmi sú opatrené tyčami spojenými so zdvíhacím mechanizmom. Keď horí, anóda klesá a tyče sa používajú ako prvok na napájanie prúdu.
V dielňach sú elektrolyzéry inštalované postupne v niekoľkých radoch (dva alebo štyri rady).

Dodatočné čistenie hliníka rafináciou

Ak hliník extrahovaný z elektrolyzérov nespĺňa konečné požiadavky, podrobí sa dodatočnému čisteniu rafináciou.

V priemysle sa tento proces vykonáva v špeciálnom elektrolyzéri, ktorý obsahuje tri vrstvy kvapaliny:

Spodná časť - rafinovateľný hliník s prídavkom približne 35 % medi, slúži ako anóda. Meď je prítomná, aby bola hliníková vrstva ťažšia, meď sa v anódovej zliatine nerozpúšťa, jej hustota by mala presiahnuť 3000 kg/m3.
Stredná vrstva je zmesou fluoridov a chloridov bária, vápnika, hliníka s teplotou topenia cca 730°C.
Horná vrstva - čistý rafinovaný hliník tavenina, ktorá sa rozpúšťa v anódovej vrstve a stúpa. V tomto obvode slúži ako katóda. Prúd je dodávaný grafitovou elektródou.

Počas elektrolýzy zostávajú nečistoty v anódovej vrstve a elektrolyte. Výťažok čistého hliníka je 95-98%. Vývoj ložísk s obsahom hliníka má v národnom hospodárstve popredné miesto vďaka vlastnostiam hliníka, ktorý v súčasnosti zaujíma v modernom priemysle druhé miesto po železe.

V modernom priemysle je hliníková ruda najžiadanejšou surovinou. Rýchly rozvoj vedy a techniky rozšíril rozsah jej aplikácie. Čo je hliníková ruda a kde sa ťaží, je popísané v tomto článku.

Priemyselná hodnota hliníka

Hliník je považovaný za najbežnejší kov. Podľa počtu ložísk v zemskej kôre je na treťom mieste. Hliník je každému známy aj ako prvok v periodickej tabuľke, ktorý patrí medzi ľahké kovy.

Hliníková ruda je prírodná surovina, z ktorej sa tento kov získava. Ťaží sa najmä z bauxitov, ktoré obsahujú oxidy hliníka (oxid hlinitý) v najväčšom množstve – od 28 do 80 %. Ako suroviny na výrobu hliníka sa používajú aj ďalšie horniny - alunit, nefelín a nefelín-apatit, ktoré sú však horšej kvality a obsahujú oveľa menej oxidu hlinitého.

V metalurgii neželezných kovov zaujíma prvé miesto hliník. Faktom je, že vďaka svojim vlastnostiam sa používa v mnohých priemyselných odvetviach. Tento kov sa teda používa v dopravnom strojárstve, výrobe obalov, stavebníctve, na výrobu rôzneho spotrebného tovaru. Hliník má široké využitie aj v elektrotechnike.

Aby sme pochopili dôležitosť hliníka pre ľudstvo, stačí sa bližšie pozrieť na veci do domácnosti, ktoré každodenne používame. Z hliníka je vyrobených veľa domácich potrieb: sú to diely pre elektrické spotrebiče (chladnička, práčka atď.), riady, športové potreby, suveníry, interiérové prvky. Na výrobu sa často používa hliník odlišné typy kontajnerov a obalov. Napríklad plechovky alebo jednorazové fóliové nádoby.

Druhy hliníkových rúd

Hliník sa nachádza vo viac ako 250 mineráloch. Z nich sú pre priemysel najcennejšie bauxit, nefelín a alunit. Poďme sa im venovať podrobnejšie.

bauxitová ruda

Hliník sa v prírode nenachádza v čistej forme. Získava sa najmä z hliníkovej rudy – bauxitu. Ide o minerál, ktorý väčšinou pozostáva z hydroxidov hliníka, ako aj oxidov železa a kremíka. Pre vysoký obsah oxidu hlinitého (od 40 do 60 %) sa bauxit používa ako surovina na výrobu hliníka.

Fyzikálne vlastnosti hliníkovej rudy:

nepriehľadný minerál červenej a šedej farby rôznych odtieňov;
tvrdosť najodolnejších vzoriek je 6 na mineralogickej stupnici;
hustota bauxitov sa v závislosti od chemického zloženia pohybuje v rozmedzí 2900-3500 kg/m³.

Ložiská bauxitovej rudy sú sústredené v rovníkových a tropická zóna zem. Staršie ložiská sa nachádzajú na území Ruska.

Ako vzniká bauxitová hliníková ruda

Bauxity sú tvorené z monohydrátu hydrátu oxidu hlinitého, boehmitu a diaspóru, trihydrátu hydrátu - hydrargilitu a sprievodných minerálov hydroxidu a oxidu železa.

V závislosti od zloženia prírodotvorných prvkov existujú tri skupiny bauxitových rúd:

Monohydrátové bauxity - obsahujú oxid hlinitý vo forme jednej vody.
Trihydrát - takéto minerály pozostávajú z oxidu hlinitého v trojvodnej forme.
Zmiešané - táto skupina zahŕňa predchádzajúce hliníkové rudy v kombinácii.

Ložiská surovín vznikajú v dôsledku zvetrávania kyslých, zásaditých, niekedy aj zásaditých hornín alebo v dôsledku postupného usadzovania veľkého množstva oxidu hlinitého na morskom a jazernom dne.

Alunitové rudy

Tento typ usadenín obsahuje až 40 % oxidu hlinitého. Alunitová ruda vzniká vo vodnej nádrži a pobrežných zónach v podmienkach intenzívnej hydrotermálnej a vulkanickej činnosti. Príkladom takýchto ložísk je jazero Zaglinskoye na Malom Kaukaze.

Plemeno je pórovité. Pozostáva predovšetkým z kaolinitov a hydromikát. Priemyselne zaujímavé sú rudy s obsahom alunitu vyšším ako 50 %.

Nepheline

Ide o hliníkovú rudu magmatického pôvodu. Je to plne kryštalická alkalická hornina. V závislosti od zloženia a technologických vlastností spracovania sa rozlišuje niekoľko druhov nefelínovej rudy:

prvý stupeň - 60–90% nefelín; obsahuje viac ako 25 % oxidu hlinitého; spracovanie sa uskutočňuje spekaním;
druhý stupeň - 40-60% nefelín, množstvo oxidu hlinitého je o niečo nižšie - 22-25%; počas spracovania sa vyžaduje obohatenie;
treťou triedou sú nefelínové minerály, ktoré nemajú žiadnu priemyselnú hodnotu.

Svetová produkcia hliníkových rúd

Po prvýkrát sa hliníková ruda ťažila v prvej polovici 19. storočia na juhovýchode Francúzska pri meste Box. Odtiaľ pochádza názov bauxit. Toto priemyselné odvetvie sa spočiatku rozvíjalo pomalým tempom. Ale keď ľudstvo ocenilo, aký druh hliníkovej rudy je užitočný na výrobu, rozsah hliníka sa výrazne rozšíril. Mnohé krajiny začali na svojich územiach hľadať ložiská. Svetová produkcia hliníkových rúd sa tak začala postupne zvyšovať. Čísla túto skutočnosť potvrdzujú. Ak teda v roku 1913 bol celosvetový objem vyťaženej rudy 540 tisíc ton, tak v roku 2014 to bolo viac ako 180 miliónov ton.

Postupne sa zvyšoval aj počet krajín produkujúcich hliníkovú rudu. Dnes je ich asi 30. Ale za posledných 100 rokov sa vedúce krajiny a regióny neustále menia. Takže na začiatku 20. storočia boli svetovými lídrami v ťažbe hliníkovej rudy a jej výrobe Severná Amerika a západnej Európe. Tieto dva regióny predstavovali približne 98 % celosvetovej produkcie. O niekoľko desaťročí neskôr sa krajiny stali lídrami v kvantitatívnych ukazovateľoch hliníkového priemyslu. východnej Európy, Latinská Amerika a Sovietsky zväz. A už v 50. a 60. rokoch sa Latinská Amerika stala lídrom vo výrobe. A v rokoch 1980-1990. nastal rýchly prelom v hliníkovom priemysle v Austrálii a Afrike. V súčasnom celosvetovom trende sú hlavnými krajinami ťažby hliníka Austrália, Brazília, Čína, Guinea, Jamajka, India, Rusko, Surinam, Venezuela a Grécko.

Ložiská rúd v Rusku

Pokiaľ ide o produkciu hliníkových rúd, Rusko je vo svetovom rebríčku na siedmom mieste. Hoci ložiská hliníkových rúd v Rusku dodávajú krajine kov vo veľkých množstvách, na úplné zásobovanie priemyslu to nestačí. Preto je štát nútený nakupovať bauxit v iných krajinách.

Celkovo sa na území Ruska nachádza 50 ložísk rudy. Toto číslo zahŕňa miesta, kde sa ťaží nerast, ako aj ložiská, ktoré ešte neboli vyvinuté.

Väčšina rudných zásob sa nachádza v európskej časti krajiny. Tu sa nachádzajú v regiónoch Sverdlovsk, Archangelsk, Belgorod, v republike Komi. Všetky tieto regióny obsahujú 70% všetkých preskúmaných rudných zásob krajiny.

Hliníkové rudy v Rusku sa stále ťažia v starých ložiskách bauxitu. Medzi tieto oblasti patrí pole Radynskoye v Leningradskej oblasti. Aj kvôli nedostatku surovín Rusko využíva iné hliníkové rudy, ktorých ložiská sú najkvalitnejšie ložiská nerastných surovín. Ale stále sú vhodné na priemyselné účely. Takže v Rusku sa nefelínové rudy ťažia vo veľkých množstvách, čo tiež umožňuje získať hliník.

Francúzske mesto Les Baux-de-Provence ležiace na juhu krajiny sa preslávilo pomenovaním minerálu bauxit. Práve tam v roku 1821 banský inžinier Pierre Berthier objavil ložiská neznámej rudy. Trvalo ďalších 40 rokov výskumu a testovania, kým sa objavili možnosti nového plemena a uznali ho za perspektívne pre priemyselnú výrobu hliníka, ktorý v tých rokoch prevyšoval cenu zlata.

Charakteristika a pôvod

Bauxit je primárna hliníková ruda. Prakticky všetok hliník, ktorý kedy svet vyrobil, bol z nich prerobený. Táto hornina je zložená surovina so zložitou a heterogénnou štruktúrou.

Ako hlavné zložky obsahuje oxidy a hydroxidy hliníka. Oxidy železa slúžia aj ako rudotvorné minerály. A medzi najčastejšie sa vyskytujúcimi nečistotami:

kremík (reprezentovaný kremeňom, kaolinitom a opálom);
titán (ako rutil);
zlúčeniny vápnika a horčíka;
prvky vzácnych zemín;
sľuda;
v malých množstvách gálium, chróm, vanád, zirkónium, niób, fosfor, draslík, sodík a pyrit.

Pôvodom sú bauxity lateritické a krasové (sedimentárne). Prvé, kvalitné, vznikli v klíme vlhkých trópov v dôsledku hĺbkovej chemickej premeny silikátových hornín (tzv. laterizácia). Tie sú menej kvalitné, sú produktom zvetrávania, prenosu a ukladania ílových vrstiev na nových miestach.

Bauxity sa líšia v:

Fyzický stav (kamenitý, zemitý, pórovitý, sypký, hlinený).
Štruktúra (vo forme úlomkov a hrášku).
Textúrne prvky (s homogénnym alebo vrstveným zložením).
Hustota (od 1800 do 3200 kg/m³).

Chemické a fyzikálne vlastnosti

Chemické vlastnosti bauxitov majú široký rozsah spojený s premenlivým zložením materiálu. O kvalite ťažených minerálov však rozhoduje predovšetkým pomer obsahu oxidu hlinitého a oxidu kremičitého. Čím väčší je počet prvých a menej - druhý, tým významnejšie priemyselná hodnota. Banskí inžinieri považujú takzvané „otváranie“ za dôležitú chemickú vlastnosť, teda to, aké ľahké je extrahovať oxidy hliníka z rudného materiálu.

Napriek tomu, že bauxity nemajú konštantné zloženie, ich fyzikálne vlastnosti sa znižujú na tieto ukazovatele:

1	Farba	hnedá, oranžová, tehlová, ružová, červená; menej často sivá, žltá, biela a čierna
2	žily	zvyčajne biele, ale niekedy môžu byť zafarbené nečistotami železa
3	Lesknite sa	Nudné a zemité
4	Transparentnosť	Nepriehľadné
5	Špecifická hmotnosť	2-2,5 kg/cm³
6	Tvrdosť	1-3 na Mohsovej mineralogickej stupnici (pre porovnanie diamant má 10). Kvôli tejto mäkkosti sa bauxit podobá hline. Ale na rozdiel od toho posledného, keď sa pridá voda, nevytvoria homogénnu plastickú hmotu.

Je zaujímavé, že fyzický stav nemá nič spoločné s užitočnosťou a hodnotou bauxitu. Je to spôsobené tým, že sú spracované na iný materiál, ktorého vlastnosti sa výrazne líšia od pôvodnej horniny.

Svetové zásoby a produkcia

Napriek tomu, že dopyt po hliníku sa neustále zvyšuje, zásoby jeho primárnej rudy postačujú na uspokojenie tejto potreby na niekoľko ďalších storočí, najmenej však 100 rokov výroby.

Americká geologická služba US Geological Survey zverejnila údaje, podľa ktorých svetové zásoby bauxitu dosahujú 55 – 75 miliárd ton. Väčšina z nich je navyše sústredená v Afrike (32 %). Oceánia tvorí 23 %, Karibik a Južná Amerika 21 %, ázijský kontinent 18 %, ostatné regióny 6 %.

Optimizmus vzbudzuje aj realizácia procesu využitia hliníka, ktorý spomalí vyčerpávanie prírodných zásob primárnej hliníkovej rudy (a zároveň ušetrí spotrebu elektrickej energie).

Takto vyzeralo v roku 2016 desať krajín, ktoré ťažia bauxit, reprezentované rovnakým US Geological Survey.

1	Austrália	82 000
2	Čína	65 000
3	Brazília	34 500
4	India	25 000
5	Guinea	19 700
6	Jamajka	8 500
7	Rusko	5 400
8	Kazachstan	4 600
9	Saudská Arábia	4 000
10	Grécko	1 800

Vietnam je veľmi sľubný, rok 2016 končí s 1 500-tisíc metrickými tonami. Ale Malajzia, ktorá bola v roku 2015 tretia, prudko znížila vývoj bauxitu v dôsledku očakávaní prísnych environmentálnych zákonov a dnes je na 15. mieste vo svetovom rebríčku.

Bauxity sa ťažia spravidla v povrchových baniach. Na získanie pracovnej plošiny sa vrstva rudy rozloží v hĺbke 20 cm a potom sa vyberie. Kusy nerastu sa drvia a triedia: odpadová hornina (takzvaná „hlušina“) sa odplavuje prúdom premývacej vody a na dne koncentračného zariadenia zostávajú husté úlomky rudy.

Najstaršie ložiská bauxitu v Rusku pochádzajú z predkambria. Nachádzajú sa vo východných Sajanoch (ložisko Bokson). Mladšia hliníková ruda zo stredného a horného devónu sa nachádza na severnom a južnom Urale, v oblastiach Archangeľsk, Leningrad a Belgorod.

Priemyselná aplikácia

Ťažené bauxity sa delia podľa ich následného komerčného využitia na metalurgické, abrazívne, chemické, cementárske, žiaruvzdorné a pod.

Ich hlavné využitie, ktoré predstavuje 85 % svetového vývoja, má slúžiť ako surovina na výrobu oxidu hlinitého (oxid hlinitý).

Technologický reťazec vyzerá takto: bauxit sa zahrieva s lúhom sodným, potom sa filtruje, vyzráža sa pevný zvyšok a kalcinuje sa. Tento produkt je bezvodý oxid hlinitý, predposledná transformácia v cykle výroby hliníka.

Potom zostáva ponoriť do kúpeľa roztaveného prírodného alebo syntetického kryolitu a pomocou elektrolytickej redukcie izolovať samotný kov.

Prvým, kto objavil túto technológiu v roku 1860, bol francúzsky chemik Henri Saint-Clair Deville. Nahradil nákladný proces, pri ktorom sa hliník vyrábal vo vákuu z draslíka a sodíka.

Ďalšie dôležité použitie bauxitu je ako brusivo.

Ak sa oxid hlinitý kalcinuje, výsledkom je syntetický korund, veľmi tvrdý materiál s faktorom 9 na Mohsovej stupnici. Rozdrví sa, oddelí a ďalej sa zavádza do zloženia brúsneho papiera a rôznych leštiacich práškov a suspenzií.

Spekaný, práškový a tavený do okrúhlych granúl, bauxit je tiež vynikajúcim brusivom na pieskovanie. Je ideálny na povrchovú úpravu a vďaka svojmu guľovitému tvaru znižuje opotrebovanie pieskovacieho zariadenia.

Ďalším dôležitým účelom bauxitu je podieľať sa ako propant (materiál, ktorý neumožňuje uzatváranie špeciálne vytvorených porúch) v procese výroby ropy hydraulickým štiepením. V tomto prípade sú upravené častice bauxitovej horniny odolné voči hydraulickému tlaku a umožňujú, aby pukliny zostali otvorené tak dlho, ako je potrebné na uvoľnenie oleja.

Bauxity sú tiež nevyhnutné na výrobu žiaruvzdorných výrobkov. Pálený oxid hlinitý odolá teplotám až do 1780 C. Táto vlastnosť sa využíva ako na výrobu tehál a betónu, tak aj na tvorbu zariadení pre hutnícky priemysel, špeciálneho skla a dokonca aj ohňovzdorných odevov.

Záver

Chemici a technológovia neustále hľadajú adekvátne náhrady za bauxit, ktoré by svojimi vlastnosťami neboli horšie. Štúdie umožnili zistiť, že ílovité materiály, popol z elektrární a ropné bridlice sa dajú použiť na výrobu oxidu hlinitého.

Náklady na celý technologický reťazec sú však mnohonásobne vyššie. Karbid kremíka fungoval dobre ako brúsivo a syntetický mullit ako žiaruvzdorný materiál. Vedci dúfajú, že pred časom úplného vyčerpania prírodné zdroje nájde sa ekvivalentná náhrada bauxitu.

Priemyselná hodnota hliníka

Hliníková ruda je prírodná surovina, z ktorej sa získava, ťaží sa najmä z bauxitov, ktoré obsahujú v najväčšom množstve oxidy hliníka (oxid hlinitý) - od 28 do 80 %. Ako suroviny na výrobu hliníka sa používajú aj ďalšie horniny - alunit, nefelín a nefelín-apatit, ktoré sú však horšej kvality a obsahujú oveľa menej oxidu hlinitého.

Aby sme pochopili dôležitosť hliníka pre ľudstvo, stačí sa bližšie pozrieť na veci do domácnosti, ktoré každodenne používame. Z hliníka je vyrobených veľa domácich potrieb: sú to diely pre elektrické spotrebiče (chladnička, práčka atď.), riady, športové potreby, suveníry, interiérové prvky. Hliník sa často používa na výrobu rôznych typov nádob a obalov. Napríklad plechovky alebo jednorazové fóliové nádoby.

Druhy hliníkových rúd

Hliník sa nachádza vo viac ako 250 mineráloch. Z nich sú pre priemysel najcennejšie bauxit, nefelín a alunit. Poďme sa im venovať podrobnejšie.

bauxitová ruda

Fyzikálne vlastnosti hliníkovej rudy:

nepriehľadný minerál červenej a šedej farby rôznych odtieňov;
tvrdosť najodolnejších vzoriek je 6 na mineralogickej stupnici;
hustota bauxitov sa v závislosti od chemického zloženia pohybuje v rozmedzí 2900-3500 kg/m³.

Ložiská bauxitovej rudy sú sústredené v rovníkových a tropických zónach Zeme. Staršie ložiská sa nachádzajú na území Ruska.

Ako vzniká bauxitová hliníková ruda

Bauxity sú tvorené z monohydrátu hydrátu oxidu hlinitého, boehmitu a diaspóru, trihydrátu hydrátu - hydrargilitu a sprievodných minerálov hydroxidu a oxidu železa.

V závislosti od zloženia prírodotvorných prvkov existujú tri skupiny bauxitových rúd:

Monohydrátové bauxity – obsahujú oxid hlinitý v monohydrátovej forme.
Trihydrát - takéto minerály pozostávajú z oxidu hlinitého v trojvodnej forme.
Zmiešané - táto skupina zahŕňa predchádzajúce hliníkové rudy v kombinácii.

Alunitové rudy

Plemeno je pórovité. Pozostáva predovšetkým z kaolinitov a hydromikát. Priemyselne zaujímavé sú rudy s obsahom alunitu vyšším ako 50 %.

Nepheline

prvý stupeň - 60-90% nefelín; obsahuje viac ako 25 % oxidu hlinitého; spracovanie sa uskutočňuje spekaním;
druhý stupeň - 40-60% nefelín, množstvo oxidu hlinitého je o niečo nižšie - 22-25%; počas spracovania sa vyžaduje obohatenie;
treťou triedou sú nefelínové minerály, ktoré nemajú žiadnu priemyselnú hodnotu.

Svetová produkcia hliníkových rúd

Po prvýkrát sa hliníková ruda ťažila v prvej polovici 19. storočia na juhovýchode Francúzska pri meste Box. Odtiaľ pochádza názov bauxit. Spočiatku bol tento vývoj pomalý. Ale keď ľudstvo ocenilo, aký druh hliníkovej rudy je užitočný na výrobu, rozsah hliníka sa výrazne rozšíril. Mnohé krajiny začali na svojich územiach hľadať ložiská. Svetová produkcia hliníkových rúd sa tak začala postupne zvyšovať. Čísla túto skutočnosť potvrdzujú. Ak teda v roku 1913 bol celosvetový objem vyťaženej rudy 540 tisíc ton, tak v roku 2014 to bolo viac ako 180 miliónov ton.

Postupne sa zvyšoval aj počet krajín produkujúcich hliníkovú rudu. Dnes je ich asi 30. Ale za posledných 100 rokov sa vedúce krajiny a regióny neustále menia. Takže na začiatku 20. storočia boli Severná Amerika a západná Európa svetovými lídrami v ťažbe hliníkovej rudy a jej výrobe. Tieto dva regióny predstavovali približne 98 % celosvetovej produkcie. O niekoľko desaťročí neskôr sa Latinská Amerika a Sovietsky zväz stali lídrami v kvantitatívnych ukazovateľoch hliníkového priemyslu. A už v 50. a 60. rokoch sa Latinská Amerika stala lídrom vo výrobe. A v rokoch 1980-1990. nastal rýchly prelom v hliníku a Afrike. V súčasnom celosvetovom trende sú hlavnými krajinami ťažby hliníka Austrália, Brazília, Čína, Guinea, Jamajka, India, Rusko, Surinam, Venezuela a Grécko.

Ložiská rúd v Rusku

Celkovo sa na území Ruska nachádza 50 ložísk rudy. Toto číslo zahŕňa miesta, kde sa ťaží nerast, ako aj ložiská, ktoré ešte neboli vyvinuté.

Obsah [-]

Hliník je kov potiahnutý matným filmom oxidu striebra, ktorého vlastnosti určujú jeho popularitu: mäkkosť, ľahkosť, ťažnosť, vysoká pevnosť, odolnosť proti korózii, elektrická vodivosť a nedostatok toxicity. V moderných špičkových technológiách má použitie hliníka popredné miesto ako konštrukčný, multifunkčný materiál. Najväčšiu hodnotu pre priemysel ako zdroj hliníka predstavujú prírodné suroviny - bauxit, zložka horniny vo forme bauxitu, alunitu a nefelínu.

Odrody rúd obsahujúcich oxid hlinitý

Je známych viac ako 200 minerálov, ktoré obsahujú hliník. Za surovinový zdroj sa považuje len taká hornina, ktorá môže spĺňať tieto požiadavky:

Prírodné suroviny musia mať vysoký obsah oxidov hliníka;
Ložisko musí zodpovedať ekonomickej realizovateľnosti jeho priemyselného rozvoja.
Hornina musí obsahovať hlinitú surovinu vo forme, ktorá sa má ťažiť v čistej forme známymi metódami.

Vlastnosť bauxitovej prírodnej horniny

Ako surovinový zdroj môžu slúžiť prírodné ložiská bauxitov, nefelínov, alunitov, ílov a kaolínov. Bauxity sú najviac nasýtené zlúčeninami hliníka. Íly a kaolíny sú najbežnejšie horniny s významným obsahom oxidu hlinitého. Ložiská týchto minerálov sú na povrchu zeme. Bauxit v prírode existuje iba vo forme binárnej zlúčeniny kovu s kyslíkom. Táto zlúčenina sa získava z prírodných hôr rudy vo forme bauxitu, pozostávajúceho z oxidov niekoľkých chemických prvkov: hliník, draslík, sodík, horčík, železo, titán, kremík, fosfor. V závislosti od ložiska obsahujú bauxity vo svojom zložení od 28 do 80 % oxidu hlinitého. Toto je hlavná surovina na získanie jedinečného kovu. Kvalita bauxitu ako suroviny na výrobu hliníka závisí od obsahu oxidu hlinitého v ňom. Toto definuje fyzické vlastnosti bauxit:

Minerál je latentná kryštalická štruktúra alebo je v amorfnom stave. Mnohé minerály majú stuhnuté formy hydrogélov jednoduchého alebo zložitého zloženia.
Farba bauxitov na rôznych miestach ťažby sa pohybuje od takmer bielej až po červenú tmavú farbu. Existujú ložiská s čiernou farbou minerálu.
Hustota minerálov s obsahom hliníka závisí od ich chemického zloženia a je asi 3 500 kg/m3.
Chemické zloženie a štruktúra bauxitu určuje pevnú látku vlastnosti minerál. Najtvrdšie minerály sa vyznačujú tvrdosťou 6 jednotiek na stupnici prijatej v mineralógii.
Ako prírodný minerál má bauxit množstvo nečistôt, najčastejšie sú to oxidy železa, vápnika, horčíka, mangánu, nečistoty titánu a zlúčeniny fosforu.

Bauxity, kaolíny, íly obsahujú vo svojom zložení nečistoty iných zlúčenín, ktoré sa pri spracovaní surovín uvoľňujú do samostatných priemyselných odvetví. Len v Rusku sa využívajú ložiská s ložiskami hornín, v ktorých je oxid hlinitý v nižšej koncentrácii. V poslednej dobe sa oxid hlinitý začal získavať z nefelínov, ktoré okrem oxidu hlinitého obsahujú oxidy takých kovov ako draslík, sodík, kremík a nemenej cenný kameň kamenca, alunit.

Spôsoby spracovania minerálov obsahujúcich hliník

Ťažba rudy z rozvinutých ložísk.
Primárne spracovanie z odpadových hornín s cieľom zvýšiť koncentráciu oxidu hlinitého je proces zvýhodňovania.
Získanie čistého oxidu hlinitého, elektrolytická redukcia hliníka z jeho oxidov.

Výrobný proces končí kovom s koncentráciou 99,99%.

Extrakcia a obohacovanie oxidu hlinitého

Oxid hlinitý alebo oxidy hliníka v prírode neexistujú v čistej forme. Extrahuje sa z hliníkových rúd pomocou hydrochemických metód. Ložiská hliníkovej rudy v ložiskách zvyčajne vyhodiť do vzduchu, poskytnutie miesta na jeho ťažbu v hĺbke približne 20 metrov, odkiaľ sa vyberie a spustí do procesu ďalšieho spracovania;

Pomocou špeciálnych zariadení (triediče, triediče) sa ruda drví a triedi, pričom sa likviduje odpadová hornina (hlušina). V tejto fáze obohacovania oxidom hlinitým sa ako ekonomicky najvýhodnejšie používajú metódy premývania a triedenia.
Vyčistená ruda usadená na dne koncentračného zariadenia sa v autokláve zmieša so zahriatou hmotou lúhu sodného.
Zmes prechádza sústavou nádob z vysokopevnostnej ocele. Nádoby sú vybavené parným plášťom, ktorý udržuje požadovanú teplotu. Tlak pary sa udržiava na úrovni 1,5-3,5 MPa až do úplného prechodu zlúčenín hliníka z obohatenej horniny na hlinitan sodný v prehriatom roztoku hydroxidu sodného.
Po ochladení kvapalina prechádza filtračným stupňom, v dôsledku čoho sa oddelí pevná zrazenina a získa sa presýtený čistý roztok hlinitanu. Keď sa do výsledného roztoku pridajú zvyšky hydroxidu hlinitého z predchádzajúceho cyklu, rozklad sa urýchli.
Na konečné sušenie hydrátu oxidu hlinitého sa používa postup kalcinácie.

Elektrolytická výroba čistého hliníka

Čistý hliník sa získava pomocou kontinuálneho procesu, pri ktorom sa hliník kalcinuje vstupuje do štádia elektrolytickej redukcie. Moderné elektrolyzéry predstavujú zariadenie pozostávajúce z nasledujúcich častí:

Vyrobené z oceľového plášťa obloženého uhoľnými blokmi a platňami. Počas prevádzky sa na povrchu telesa kúpeľa vytvára hustý film stuhnutého elektrolytu, ktorý chráni výstelku pred zničením taveninou elektrolytu.
Vrstva roztaveného hliníka na dne kúpeľa s hrúbkou 10–20 cm slúži v tomto usporiadaní ako katóda.
Prúd je privádzaný do taveniny hliníka cez uhlíkové bloky a zapustené oceľové tyče.
Anódy zavesené na železnom ráme s oceľovými kolíkmi sú opatrené tyčami spojenými so zdvíhacím mechanizmom. Keď horí, anóda klesá a tyče sa používajú ako prvok na napájanie prúdu.
V dielňach sú elektrolyzéry inštalované postupne v niekoľkých radoch (dva alebo štyri rady).

Dodatočné čistenie hliníka rafináciou

Ak hliník extrahovaný z elektrolyzérov nespĺňa konečné požiadavky, podrobí sa dodatočnému čisteniu rafináciou. V priemysle sa tento proces vykonáva v špeciálnom elektrolyzéri, ktorý obsahuje tri vrstvy kvapaliny:

Spodná časť - rafinovateľný hliník s prídavkom približne 35 % medi, slúži ako anóda. Meď je prítomná, aby bola hliníková vrstva ťažšia, meď sa v anódovej zliatine nerozpúšťa, jej hustota by mala presiahnuť 3000 kg/m3.
Stredná vrstva je zmesou fluoridov a chloridov bária, vápnika, hliníka s teplotou topenia cca 730°C.
Horná vrstva - čistý rafinovaný hliník tavenina, ktorá sa rozpúšťa v anódovej vrstve a stúpa. V tomto obvode slúži ako katóda. Prúd je dodávaný grafitovou elektródou.

Priemyselná hodnota hliníka

Aby sme pochopili dôležitosť hliníka pre ľudstvo, stačí sa bližšie pozrieť na veci do domácnosti, ktoré každodenne používame. Z hliníka je vyrobených veľa domácich potrieb: sú to diely pre elektrické spotrebiče (chladnička, práčka atď.), riady, športové potreby, suveníry, interiérové prvky. Hliník sa často používa na výrobu rôznych typov nádob a obalov. Napríklad plechovky alebo jednorazové fóliové nádoby.

Druhy hliníkových rúd

Hliník sa nachádza vo viac ako 250 mineráloch. Z nich sú pre priemysel najcennejšie bauxit, nefelín a alunit. Poďme sa im venovať podrobnejšie.

bauxitová ruda

Fyzikálne vlastnosti hliníkovej rudy:

nepriehľadný minerál červenej a šedej farby rôznych odtieňov;
tvrdosť najodolnejších vzoriek je 6 na mineralogickej stupnici;
hustota bauxitov sa v závislosti od chemického zloženia pohybuje v rozmedzí 2900-3500 kg/m³.

Ložiská bauxitovej rudy sú sústredené v rovníkových a tropických zónach Zeme. Staršie ložiská sa nachádzajú na území Ruska.

Ako vzniká bauxitová hliníková ruda

Bauxity sú tvorené z monohydrátu hydrátu oxidu hlinitého, boehmitu a diaspóru, trihydrátu hydrátu - hydrargilitu a sprievodných minerálov hydroxidu a oxidu železa.

V závislosti od zloženia prírodotvorných prvkov existujú tri skupiny bauxitových rúd:

Monohydrátové bauxity - obsahujú oxid hlinitý vo forme jednej vody.
Trihydrát - takéto minerály pozostávajú z oxidu hlinitého v trojvodnej forme.
Zmiešané - táto skupina zahŕňa predchádzajúce hliníkové rudy v kombinácii.

Alunitové rudy

Plemeno je pórovité. Pozostáva predovšetkým z kaolinitov a hydromikát. Priemyselne zaujímavé sú rudy s obsahom alunitu vyšším ako 50 %.

Nepheline

prvý stupeň - 60–90% nefelín; obsahuje viac ako 25 % oxidu hlinitého; spracovanie sa uskutočňuje spekaním;
druhý stupeň - 40-60% nefelín, množstvo oxidu hlinitého je o niečo nižšie - 22-25%; počas spracovania sa vyžaduje obohatenie;
treťou triedou sú nefelínové minerály, ktoré nemajú žiadnu priemyselnú hodnotu.

Svetová produkcia hliníkových rúd

Postupne sa zvyšoval aj počet krajín produkujúcich hliníkovú rudu. Dnes je ich asi 30. Ale za posledných 100 rokov sa vedúce krajiny a regióny neustále menia. Takže na začiatku 20. storočia boli Severná Amerika a západná Európa svetovými lídrami v ťažbe hliníkovej rudy a jej výrobe. Tieto dva regióny predstavovali približne 98 % celosvetovej produkcie. O niekoľko desaťročí neskôr sa z hľadiska kvantitatívnych ukazovateľov hliníkárskeho priemyslu stali lídrami krajiny východnej Európy, Latinskej Ameriky a Sovietskeho zväzu. A už v 50. a 60. rokoch sa Latinská Amerika stala lídrom vo výrobe. A v rokoch 1980-1990. nastal rýchly prelom v hliníkovom priemysle v Austrálii a Afrike. V súčasnom celosvetovom trende sú hlavnými krajinami ťažby hliníka Austrália, Brazília, Čína, Guinea, Jamajka, India, Rusko, Surinam, Venezuela a Grécko.

Ložiská rúd v Rusku

Celkovo sa na území Ruska nachádza 50 ložísk rudy. Toto číslo zahŕňa miesta, kde sa ťaží nerast, ako aj ložiská, ktoré ešte neboli vyvinuté.

Bauxit je hlavnou rudou na výrobu hliníka. Vznik usadenín je spojený s procesom zvetrávania a presunu materiálu, v ktorom sa okrem hydroxidov hliníka nachádzajú aj ďalšie chemické prvky. Technológia ťažby kovov poskytuje ekonomicky rentabilný priemyselný výrobný proces bez vzniku odpadu.

Bauxit je hlavnou rudou na výrobu hliníka

Charakteristika rudného minerálu

Názov nerastnej suroviny na ťažbu hliníka pochádza z názvu oblasti vo Francúzsku, kde boli ložiská prvýkrát objavené. Bauxit pozostáva z hydroxidov hliníka, ako nečistoty obsahuje ílové minerály, oxidy železa a hydroxidy.

Autor: vzhľad bauxit je kamenistá a zriedkavejšie ílovitá hornina, ktorá má homogénnu alebo vrstvenú štruktúru. Podľa formy výskytu v zemskej kôre sú husté alebo pórovité. Minerály sú klasifikované podľa ich štruktúry:

troska - zlepenec, štrkopiesok, pieskovec, pelitik;
uzliny - strukoviny, oolit.

Základná hmota horniny vo forme inklúzií obsahuje oolitické formácie oxidov železa alebo oxidu hlinitého. Bauxitová ruda má zvyčajne hnedú alebo tehlovú farbu, ale existujú ložiská bielych, červených, šedých, žltých odtieňov.

Hlavné minerály na tvorbu rudy sú:

diaspóry;
hydrogoethit;
goethit;
boehmit;
gibbsit;
kaolinit;
ilmenit;
hematit hlinitý;
kalcit;
siderit;
sľuda.

Rozlišujte bauxitovú platformu, geosynklinálne a oceánske ostrovy. Ložiská hliníkovej rudy vznikli v dôsledku prenosu produktov zvetrávania hornín s ich následným ukladaním a sedimentáciou.

Priemyselné bauxity obsahujú 28-60% oxidu hlinitého. Pri použití rudy by pomer kremíka k kremíku nemal byť nižší ako 2-2,5.

Galéria: bauxitový kameň (25 fotografií)

Bauxit (video)

Ložiská a ťažba surovín

Hlavnými surovinami pre priemyselnú výrobu hliníka v Ruskej federácii sú bauxity, nefelínové rudy a ich koncentráty, sústredené na polostrove Kola.

Ložiská bauxitu v Rusku sa vyznačujú nízkou kvalitou surovín a ťažkými bansko-geologickými podmienkami ťažby. V rámci štátu sa nachádza 44 preskúmaných ložísk, z ktorých je využívaná len štvrtina.

Hlavnú výrobu bauxitu vykonáva JSC "Sevuralboksitruda". Napriek zásobám rudných surovín je ponuka spracovateľských podnikov nerovnomerná. Už 15 rokov je nedostatok nefelínov a bauxitov, čo vedie k dovozu oxidu hlinitého.

Svetové zásoby bauxitu sú sústredené v 18 krajinách v tropických a subtropických zónach. Lokalizácia bauxitu najvyššej kvality je obmedzená na oblasti zvetrávania hlinitokremičitanových hornín vo vlhkých podmienkach. Práve v týchto zónach sa nachádza prevažná časť celosvetovej ponuky surovín.

Najväčšie zásoby sú sústredené v Guinei. Z hľadiska ťažby rudných surovín vo svete patrí prvenstvo Austrálii. Brazília má zásoby 6 miliárd ton, Vietnam - 3 miliardy ton, zásoby bauxitu v Indii, ktoré sú vysokej kvality, sú 2,5 miliardy ton, Indonézia - 2 miliardy ton. Väčšina rudy je sústredená v útrobách týchto krajín.

Bauxity sa ťažia povrchovou a podzemnou ťažbou. Technologický proces spracovanie surovín závisí od jej chemického zloženia a zabezpečuje postupné vykonávanie práce.

V prvom stupni sa vplyvom chemických činidiel tvorí oxid hlinitý a v druhom stupni sa z neho elektrolýzou z taveniny fluoridových solí extrahuje kovová zložka.

Na výrobu oxidu hlinitého sa používa niekoľko metód:

spekanie;
hydrochemické;
kombinované.

Aplikácia techník závisí od koncentrácie hliníka v rude. Bauxit nízkej kvality sa spracováva komplexným spôsobom. Vsádzka získaná ako výsledok spekania z vápencovej sódy a bauxitu sa vylúhuje roztokom. Hydroxid kovu vytvorený ako výsledok chemického spracovania sa oddelí a podrobí filtrácii.

Linka na spracovanie bauxitu (video)

Aplikácia nerastných surovín

Využitie bauxitu v rôznych odvetviach priemyselnej výroby je dané všestrannosťou suroviny z hľadiska jej minerálneho zloženia a fyzikálnych vlastností. Bauxit je ruda, z ktorej sa získava hliník a oxid hlinitý.

Použitie bauxitu v metalurgii železa ako taviva pri tavení ocele s otvoreným ohniskom zlepšuje technické vlastnosti výrobkov.

Pri výrobe elektrokorundu sa vlastnosti bauxitu využívajú na vytvorenie ultraodolného, žiaruvzdorného materiálu (syntetický korund) v dôsledku tavenia v elektrických peciach za účasti antracitu ako redukčného činidla a železných pilín.

Minerál bauxit s nízkym obsahom železa sa používa pri výrobe žiaruvzdorných, rýchlotvrdnúcich cementov. Okrem hliníka sa z rudných surovín získava železo, titán, gálium, zirkónium, chróm, niób a TR (prvky vzácnych zemín).

Bauxity sa používajú na výrobu farieb, abrazív, sorbentov. Pri výrobe žiaruvzdorných kompozícií sa používa ruda s nízkym obsahom železa.

V modernom priemysle získala najväčšiu popularitu hliníková ruda. Hliník je najbežnejším kovom zo všetkých kovov, ktoré dnes na Zemi existujú. Okrem toho mu patrí tretie miesto v rebríčku, čo sa týka počtu ložísk v útrobách Zeme. Hliník je tiež najľahší kov. Hliníková ruda je hornina, ktorá slúži ako materiál, z ktorého sa získava kov. Hliník má určité chemické a fyzikálne vlastnosti, ktoré umožňujú prispôsobiť jeho aplikáciu úplne iným oblastiam ľudskej činnosti. Hliník si teda našiel svoje široké uplatnenie v odvetviach ako strojárstvo, automobilový priemysel, stavebníctvo, vo výrobe rôznych nádob a obalov, elektrotechnika, a ďalší spotrebný tovar. Takmer každý domáci spotrebič, ktorý človek denne používa, obsahuje hliník v tom či onom množstve.

Ťažba hliníka

Existuje obrovské množstvo minerálov, v zložení ktorých bola kedysi objavená prítomnosť tohto kovu. Vedci prišli na to, že tento kov možno ťažiť z viac ako 250 minerálov. Nie je však rentabilné extrahovať kov z absolútne všetkých rúd, preto medzi všetkými existujúcimi rozmanitosťami existujú najcennejšie hliníkové rudy, z ktorých sa kov získava. Sú to: bauxity, nefelíny a tiež alunity. Zo všetkých hliníkových rúd je maximálny obsah hliníka zaznamenaný v bauxitoch. Práve v nich sa nachádza asi 50 % oxidov hliníka. Ložiská bauxitu sa spravidla nachádzajú priamo na zemskom povrchu v dostatočnom množstve. Bauxit je nepriehľadná hornina, ktorá má červenú alebo sivú farbu. Najsilnejšie vzorky bauxitu na mineralogickej škále sa odhadujú na 6 bodov. Prichádzajú v rôznych hustotách od 2900 do 3500 kg/m3, čo priamo závisí od chemického zloženia. Bauxitové rudy sa vyznačujú svojim komplexom chemické zloženie, ktorá zahŕňa hydroxidy hliníka, oxidy železa a kremíka, ako aj od 40 % do 60 % oxidu hlinitého, ktorý je hlavnou surovinou na výrobu hliníka. Stojí za zmienku, že rovníkové a tropické suchozemské pásy sú hlavnou oblasťou, ktorá je známa ložiskami bauxitovej rudy. Tvorba bauxitu si vyžaduje účasť niekoľkých zložiek, vrátane monohydrátu oxidu hlinitého, bôhmitu, diaspóry a rôznych minerálov hydroxidu železa spolu s oxidom železa. Zvetrávanie kyslých, zásaditých a v niektorých prípadoch zásaditých hornín, ako aj pomalé usadzovanie oxidu hlinitého na dne nádrží vedie k tvorbe bauxitovej rudy. Z dvoch ton oxidu hlinitého sa získa o polovicu menej - 1 tona. A na dve tony oxidu hlinitého je potrebné vyťažiť asi 4,5 tony bauxitu. Hliník možno získať aj z nefelínov a alunitov. Prvé, v závislosti od ich kvality, môžu obsahovať od 22 % do 25 % oxidu hlinitého. Zatiaľ čo alunity sú o niečo horšie ako bauxity a 40% pozostáva z oxidu hlinitého.

Hliníkové rudy Ruska

Ruská federácia je na 7. priečke hodnotenia spomedzi všetkých krajín sveta, pokiaľ ide o množstvo vyťažených hliníkových rúd. Stojí za zmienku, že táto surovina sa na území ruského štátu ťaží v enormných množstvách. Krajina však pociťuje značný nedostatok tohto kovu a nie je schopná ho zabezpečiť v množstve potrebnom na absolútnu zásobu priemyslu. To je hlavný dôvod, prečo Rusko musí nakupovať hliníkové rudy z iných krajín, ako aj rozvíjať ložiská nerastných rúd nízkej kvality. V štáte je asi 50 ložísk, z ktorých najväčší počet sa nachádza v európskej časti štátu. Radynkskoe je však najstarším ložiskom hliníkovej rudy v Rusku. Jeho poloha je Leningradská oblasť. Pozostáva z bauxitov, ktoré boli od pradávna hlavným a nenahraditeľným materiálom, z ktorého sa následne vyrába hliník.

Výroba hliníka v Rusku

Začiatkom 20. storočia sa v Rusku zrodil hlinikársky priemysel. V roku 1932 sa vo Volchove objavil prvý výrobný závod na výrobu hliníka. A už 14. mája toho istého roku sa podniku podarilo prvýkrát získať dávku kovu. Každým rokom sa na území štátu rozvíjali nové ložiská hliníkových rúd a uvádzali sa do prevádzky nové kapacity, ktoré boli výrazne rozšírené počas druhej svetovej vojny. Povojnové obdobie sa pre krajinu vyznačovalo otvorením nových podnikov, ktorých hlavnou činnosťou bola výroba hotových výrobkov, ktorých hlavným materiálom boli hliníkové zliatiny. Zároveň bol uvedený do prevádzky podnik Pikalevsky alumina. Rusko je známe svojou rozmanitosťou tovární, vďaka ktorým sa v krajine vyrába hliník. Z nich je najrozsiahlejšia nielen v rámci ruského štátu, ale aj na celom svete, UC Rusal. V roku 2015 sa mu podarilo vyrobiť asi 3,603 milióna ton hliníka av roku 2012 podnik dosiahol 4,173 milióna ton kovu.



Hliník / hliník (Al), 13







1,61 (Paulingova stupnica)


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


(300 K) 237 W/(m K)

symbol kódu

Označuje, že hliník je možné recyklovať hliník- prvok 13. skupiny periodickej tabuľky chemických prvkov (podľa zastaranej klasifikácie prvok hlavnej podskupiny III. skupiny), tretej periódy, s atómovým číslom 13. Označuje sa symbolom Al ( lat. hliník). Patrí do skupiny ľahkých kovov. Najbežnejší kov a tretí najbežnejší chemický prvok v zemskej kôre (po kyslíku a kremíku). jednoduchá látka hliník- ľahký paramagnetický kov strieborno-bielej farby, ľahko tvarovateľný, odlievaný, opracovateľný. Hliník má vysokú tepelnú a elektrickú vodivosť, odolnosť voči korózii v dôsledku rýchlej tvorby silných oxidových filmov, ktoré chránia povrch pred ďalšou interakciou.

Príbeh

Hliník prvýkrát získal dánsky fyzik Hans Oersted v roku 1825 pôsobením amalgámu draslíka na chlorid hlinitý, po ktorom nasledovala destilácia ortuti. Názov prvku je odvodený od lat. alumen- kamenec. Pred objavením priemyselnej metódy výroby hliníka bol tento kov drahší ako zlato. V roku 1889 Briti, ktorí si chceli uctiť veľkého ruského chemika D. I. Mendelejeva bohatým darom, mu darovali váhy zo zlata a hliníka.

Potvrdenie

Hliník tvorí silnú chemickú väzbu s kyslíkom. V porovnaní s inými kovmi je získavanie hliníka z rudy náročnejšie pre jeho vysokú reaktivitu a vysoká teplota tavenie väčšiny svojich rúd (ako je bauxit). Priama redukcia uhlíkom sa nedá použiť, pretože redukčný výkon hliníka je vyšší ako u uhlíka. Nepriamou redukciou je možné získať medziprodukt Al4C3, ktorý sa rozkladá pri 1900-2000 °C za vzniku hliníka. Táto metóda je vo vývoji, ale zdá sa, že je výhodnejšia ako Hall-Héroultov proces, pretože vyžaduje menej energie a vytvára menej CO2. Modernú metódu prípravy, Hall-Héroultov proces, vyvinuli nezávisle Američan Charles Hall a Francúz Paul Héroux v roku 1886. Spočíva v rozpustení oxidu hlinitého Al2O3 v tavenine kryolitu Na3AlF6 s následnou elektrolýzou pomocou spotrebných koksových alebo grafitových anódových elektród. Tento spôsob získavania vyžaduje veľmi veľké množstvo elektriny, a preto sa priemyselne uplatnil až v 20. storočí. Na výrobu 1000 kg surového hliníka je potrebných 1920 kg oxidu hlinitého, 65 kg kryolitu, 35 kg fluoridu hlinitého, 600 kg anodických grafitových elektród a asi 17 MWh elektriny (~61 GJ). Laboratórny spôsob výroby hliníka navrhol Friedrich Wöhler v roku 1827 redukciou bezvodého chloridu hlinitého kovovým draslíkom (reakcia prebieha pri zahrievaní bez prístupu vzduchu):

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

Fyzikálne vlastnosti

Mikroštruktúra hliníka na leptanom povrchu ingotu, čistota 99,9998 %, veľkosť viditeľného sektora asi 55 × 37 mm

Strieborno-biely kov, svetlý
hustota - 2712 kg/m³
teplota topenia pre technický hliník - 658 °C, pre vysoko čistý hliník - 660 °C
špecifické teplo topenia - 390 kJ/kg
bod varu - 2500 °C
špecifické teplo vyparovania - 10,53 MJ / kg
merná tepelná kapacita - 897 J/kg K
pevnosť v ťahu liateho hliníka - 10-12 kg/mm², deformovateľný - 18-25 kg/mm², zliatiny - 38-42 kg/mm²
Tvrdosť podľa Brinella - 24…32 kgf/mm²
vysoká plasticita: technická - 35%, čistá - 50%, valcovaná do tenkého plechu a dokonca aj fólie
Youngov modul - 70 GPa
Hliník má vysokú elektrickú vodivosť (37 106 S/m) a tepelnú vodivosť (203,5 W/(m K)), 65 % elektrickej vodivosti medi, má vysokú odrazivosť svetla.
Slabý paramagnet.
Teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti 24,58 10−6 K−1 (20…200 °C).
Odpor 0,0262..0,0295 Ohm mm²/m
Teplotný koeficient elektrického odporu je 4,3·10−3 K−1. Hliník prechádza do supravodivého stavu pri teplote 1,2 kelvina.

Hliník tvorí zliatiny takmer so všetkými kovmi. Najznámejšie sú zliatiny s meďou a horčíkom (dural) a kremíkom (silumin).

Byť v prírode

Prevalencia

Z hľadiska prevalencie v zemskej kôre je na 1. mieste medzi kovmi a na 3. mieste medzi prvkami, na druhom mieste za kyslíkom a kremíkom. Hmotnostná koncentrácia hliníka v zemskej kôre sa podľa rôznych výskumníkov odhaduje na 7,45 až 8,14 %.

Prírodné zlúčeniny hliníka

V prírode sa hliník pre svoju vysokú chemickú aktivitu vyskytuje takmer výlučne vo forme zlúčenín. Niektoré z prirodzene sa vyskytujúcich hliníkových minerálov sú:

Bauxity - Al2O3 H2O (s prímesami SiO2, Fe2O3, CaCO3)
Nefelíny - KNa34
Alunity - (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3
Alumina (zmesi kaolínov s pieskom SiO2, vápenec CaCO3, magnezit MgCO3)
Korund (zafír, rubín, šmirgeľ) - Al2O3
Živce - (K,Na)2O Al2O3 6SiO2, Ca
Kaolinit - Al2O3 2SiO2 2H2O
Beryl (smaragd, akvamarín) - 3BeO Al2O3 6SiO2
Chryzoberyl (alexandrit) - BeAl2O4.

V niektorých špecifických redukčných podmienkach (vulkanické prieduchy) sa však našli stopové množstvá prírodného hliníka. V prírodných vodách sa hliník nachádza vo forme nízko toxických chemických zlúčenín, ako je fluorid hlinitý. Typ katiónu alebo aniónu závisí predovšetkým od kyslosti vodného prostredia. Koncentrácie hliníka v ruských vodných útvaroch sa pohybujú od 0,001 do 10 mg/l. V morskej vode je jeho koncentrácia 0,01 mg / l.

Izotopy hliníka

Prírodný hliník pozostáva takmer výlučne z jediného stabilného izotopu, 27Al, so zanedbateľnými stopami 26Al, rádioaktívneho izotopu s najdlhšou životnosťou s polčasom rozpadu 720 000 rokov, ktorý vzniká v atmosfére štiepením jadier argónu 40Ar vysokoenergetickým kozmickým lúčové protóny.

Chemické vlastnosti

Za normálnych podmienok je hliník pokrytý tenkým a pevným oxidovým filmom, a preto nereaguje s klasickými oxidačnými činidlami: s H2O, O2, HNO3 (bez zahrievania), H2SO4, ale reaguje s HCl. Vďaka tomu hliník prakticky nepodlieha korózii, a preto je v modernom priemysle široko žiadaný. Keď je však oxidový film zničený (napríklad pri kontakte s roztokmi amónnych solí NH +, horúcimi zásadami alebo v dôsledku amalgamácie), hliník pôsobí ako aktívny redukčný kov. Je možné zabrániť tvorbe oxidového filmu pridaním kovov ako gálium, indium alebo cín do hliníka. V tomto prípade je povrch hliníka zmáčaný nízkotaviteľnými eutektikami na báze týchto kovov. Ľahko reaguje s jednoduchými látkami:

s kyslíkom za vzniku oxidu hlinitého:

4Al+3O2→2Al2O3(štýl zobrazenia (matematický (4Al+3O_(2)šípka doprava 2Al_(2)O_(3))))

s halogénmi (okrem fluóru), za vzniku chloridu, bromidu alebo jodidu hlinitého:

2Al+3Hal2→2AlHal3(Hal=Cl,Br,I)(štýl zobrazenia (matematický (2Al+3Hal_(2)šípka doprava 2AlHal_(3)(Hal=Cl,Br,I)))))

pri zahrievaní reaguje s inými nekovmi:

s fluórom za vzniku fluoridu hlinitého:

2Al+3F2→2AlF3(štýl zobrazenia (mathsf (2Al+3F_(2)šípka doprava 2AlF_(3))))

so sírou za vzniku sulfidu hlinitého:

2Al+3S→Al2S3(štýl zobrazenia (matematický (2Al+3Srightarrow Al_(2)S_(3))))

s dusíkom za vzniku nitridu hliníka:

2Al+N2→2AlN(štýl zobrazenia (matematický (2Al+N_(2)šípka doprava 2AlN)))

s uhlíkom, tvoriacim karbid hliníka:

4Al+3C→Al4C3(štýl zobrazenia (matematický (4Al+3Crightarrow Al_(4)C_(3))))

Sulfid hlinitý a karbid hliníka sú úplne hydrolyzované: Al2S3+6H2O→2Al(OH)3+3H2S(štýl displeja (matematika) (Al_(2)S_(3)+6H_(2)Opravá šípka 2Al(OH)_(3)+3H_( 2) S))) Al4C3+12H2O→4Al(OH)3+3CH4(štýl displeja (matematické) (Al_(4)C_(3)+12H_(2)Opravá šípka 4Al(OH)_(3)+3CH_(4)) )) S komplexnými látkami:

vodou (po odstránení ochranného oxidového filmu, napríklad amalgamáciou alebo horúcimi alkalickými roztokmi):

2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2(štýl zobrazenia (matematický (2Al+6H_(2)Šípka vpravo 2Al(OH)_(3)+3H_(2))))

s alkáliami (s tvorbou tetrahydroxoaluminátov a iných hlinitanov):

2Al+2NaOH+6H2O→2Na+3H2(štýl zobrazenia (matematický (2Al+2NaOH+6H_(2)Šípka vpravo 2Na+3H_(2)))) 2Al+6NaOH→2Na3AlO3+3H2(štýl zobrazenia (2Al+6NaOH(3šípka vpravo 2) )AlO_(3)+3H_(2))))

Ľahko rozpustný v kyseline chlorovodíkovej a zriedenej kyseline sírovej:

2Al+6HCl→2AlCl3+3H2(štýl zobrazenia (matematický (2Al+6HClšípka doprava 2AlCl_(3)+3H_(2)))) 2Al+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2(štýl displeja (matematický) (2Al+3H_(2)SO_ (4)šípka vpravo Al_(2)(SO_(4))_(3)+3H_(2))))

Pri zahrievaní sa rozpúšťa v kyselinách - oxidačných činidlách, ktoré tvoria rozpustné soli hliníka:

8Al+15H2SO4→4Al2(SO4)3+3H2S+12H2O(štýl zobrazenia (matematický (8Al+15H_(2)SO_(4)šípka doprava 4Al_(2)(SO_(4))_(3)+3H_(2)S+ 12H_ (2)O))) Al+6HNO3→Al(NO3)3+3NO2+3H2O(štýl zobrazenia (matematický (Al+6HNO_(3)šípka vpravo Al(NO_(3))_(3)+3NO_(2)+ 3H_ (2)O)))

obnovuje kovy z ich oxidov (aluminotermia):

8Al+3Fe3O4→4Al2O3+9Fe(štýl zobrazenia (matematický (8Al+3Fe_(3)O_(4)šípka doprava 4Al_(2)O_(3)+9Fe))) 2Al+Cr2O3→Al2O3+2Cr(štýl zobrazenia (math_Crsf (2Al+ Crsf (2)O_(3)šípka doprava Al_(2)O_(3)+2Cr)))

Výroba a trh

Výroba hliníka v miliónoch ton O výrobe hliníka pred 19. storočím neexistujú spoľahlivé informácie. (Tvrdenie, že hliník bol známy za cisára Tiberia, sa niekedy vyskytuje s odkazom na Pliniovu prírodnú históriu, je založené na nesprávnej interpretácii zdroja). V roku 1825 dostal dánsky fyzik Hans Christian Oersted niekoľko miligramov kovového hliníka a v roku 1827 sa Friedrichovi Wöhlerovi podarilo izolovať hliníkové zrná, ktoré sa však na vzduchu okamžite pokryli tenkým filmom oxidu hlinitého. Až do konca 19. storočia sa hliník v priemyselnom meradle nevyrábal. Až v roku 1854 Henri Sainte-Clair Deville (jeho výskum financoval Napoleon III. v nádeji, že hliník bude užitočný pre jeho armádu) vynašiel prvú metódu priemyselnej výroby hliníka, založenú na vytesňovaní hliníka kovovým sodíkom z dvojitého chlorid sodný a hlinitý NaCl AlCl3. V roku 1855 bol získaný prvý ingot kovu s hmotnosťou 6-8 kg. Za 36 rokov aplikácie, od roku 1855 do roku 1890, sa metódou Saint-Clair Deville získalo 200 ton kovového hliníka. V roku 1856 získal hliník aj elektrolýzou taveniny sodno-hlinitého chloridu. V roku 1885 bol v nemeckom meste Gmelingem postavený závod na výrobu hliníka fungujúci podľa technológie, ktorú navrhol Nikolaj Beketov. Beketovova technológia sa veľmi nelíšila od Devilleovej metódy, ale bola jednoduchšia a spočívala v interakcii medzi kryolitom (Na3AlF6) a horčíkom. Za päť rokov tento závod vyrobil asi 58 ton hliníka - viac ako štvrtinu svetovej produkcie kovu chemickou cestou v období rokov 1854 až 1890. Metóda, vynájdená takmer súčasne Charlesom Hallom v USA a Paulom Hérouxom vo Francúzsku (1886) a založená na výrobe hliníka elektrolýzou oxidu hlinitého rozpusteného v roztavenom kryolite, položila základ pre moderným spôsobom výroba hliníka. Odvtedy sa vďaka zdokonaľovaniu elektrotechniky výroba hliníka zlepšila. K rozvoju výroby oxidu hlinitého výrazne prispeli ruskí vedci K. I. Bayer, D. A. Penjakov, A. N. Kuznecov, E. I. Žukovskij, A. A. Jakovkin a ďalší. hlinikáreň v Rusku bola postavená v roku 1932 v meste Volchov. Hutnícky priemysel ZSSR v roku 1939 vyrobil 47,7 tisíc ton hliníka, ďalších 2,2 tisíc ton bolo dovezených. Druhá svetová vojna výrazne podnietila výrobu hliníka. Takže v roku 1939 bola jeho celosvetová produkcia, okrem ZSSR, 620 tisíc ton, ale do roku 1943 narástla na 1,9 milióna ton.Do roku 1956 sa vo svete vyrobilo 3,4 milióna ton primárneho hliníka, v roku 1965 - 5,4 milióna ton , v roku 1980 - 16,1 milióna ton, v roku 1990 - 18 miliónov ton. V roku 2007 sa vo svete vyrobilo 38 miliónov ton primárneho hliníka a v roku 2008 - 39,7 milióna ton.

ČĽR Čína (v roku 2007 vyrobila 12,60 milióna ton a v roku 2008 - 13,50 milióna ton)
Rusko Rusko (3,96/4,20)
Kanada Kanada (3.09/3.10)
USA USA (2,55/2,64)
Austrália Austrália (1,96/1,96)
Brazília Brazília (1,66/1,66)
India India (1,22/1,30)
Nórsko Nórsko (1,30/1,10)
SAE SAE (0,89/0,92)
Bahrajn Bahrajn (0,87/0,87)
Južná Afrika Južná Afrika (0,90/0,85)
Island Island (0,40/0,79)
Nemecko Nemecko (0,55/0,59)
Venezuela Venezuela (0,61/0,55)
Mozambik Mozambik (0,56/0,55)
Tadžikistan Tadžikistan (0,42/0,42)

V roku 2016 sa na svetovom trhu vyrobilo 59 miliónov ton hliníka, zásoba je 2,224 milióna ton a priemerná denná produkcia je 128,6 tisíc ton (2013,7). V Rusku je monopolom na výrobu hliníka spoločnosť Russian Aluminium, ktorá predstavuje asi 13 % svetového trhu s hliníkom a 16 % oxidu hlinitého. Svetové zásoby bauxitu sú prakticky neobmedzené, to znamená, že sú neúmerné s dynamikou dopytu. Existujúce kapacity dokážu vyprodukovať až 44,3 milióna ton primárneho hliníka ročne. Do úvahy treba brať aj to, že v budúcnosti sa môžu niektoré aplikácie hliníka preorientovať na použitie napríklad kompozitných materiálov. Ceny hliníka (na aukciách medzinárodných komoditných búrz) boli od roku 2007 do roku 2015 v priemere 1253 – 3291 dolárov za tonu.

Aplikácia

Široko používaný ako konštrukčný materiál. Hlavnými výhodami hliníka v tejto kvalite sú ľahkosť, ťažnosť pre lisovanie, odolnosť proti korózii (na vzduchu je hliník okamžite pokrytý silným filmom Al2O3, ktorý zabraňuje jeho ďalšej oxidácii), vysoká tepelná vodivosť, netoxicita jeho zlúčenín. Najmä vďaka týmto vlastnostiam je hliník mimoriadne populárny pri výrobe riadu, hliníkovej fólie v Potravinársky priemysel a na balenie. Prvé tri vlastnosti urobili z hliníka hlavnú surovinu v leteckom a kozmickom priemysle (v poslednom čase ho pomaly nahrádzajú kompozitné materiály, predovšetkým uhlíkové vlákna). Hlavnou nevýhodou hliníka ako konštrukčného materiálu je jeho nízka pevnosť, preto sa na jeho spevnenie zvyčajne leguje malým množstvom medi a horčíka (zliatina sa nazýva dural). Elektrická vodivosť hliníka je len 1,7-krát menšia ako u medi, zatiaľ čo hliník je približne 4-krát lacnejší na kilogram, ale kvôli 3,3-krát nižšej hustote potrebuje na dosiahnutie rovnakého odporu približne 2-krát menšiu hmotnosť. Preto sa široko používa v elektrotechnike na výrobu drôtov, ich tienenie a dokonca aj v mikroelektronike pri ukladaní vodičov na povrch kryštálov mikroobvodov. Nižšia elektrická vodivosť hliníka (3,7 107 S/m) v porovnaní s meďou (5,84 107 S/m), aby sa zachoval rovnaký elektrický odpor, je kompenzovaná zväčšením prierezu hliníkových vodičov. Nevýhodou hliníka ako elektrického materiálu je tvorba silného dielektrického oxidového filmu na jeho povrchu, čo sťažuje spájkovanie a v dôsledku zhoršenia prechodového odporu spôsobuje zvýšené zahrievanie na elektrických spojoch, čo následne nepriaznivo ovplyvňuje spoľahlivosť elektrického kontaktu a stav izolácie. Preto najmä 7. vydanie Pravidiel elektrickej inštalácie, prijaté v roku 2002, zakazuje používanie hliníkových vodičov s prierezom menším ako 16 mm².

Vďaka komplexu vlastností je široko používaný v tepelných zariadeniach.
Hliník a jeho zliatiny nekrehnú pri ultranízkych teplotách. Z tohto dôvodu je široko používaný v kryogénnej technológii. Známy je však prípad získania krehkosti kryogénnych rúrok vyrobených z hliníkovej zliatiny v dôsledku ich ohýbania na medených jadrách pri vývoji RN Energia.
Vysoká odrazivosť v kombinácii s nízkou cenou a jednoduchosťou vákuového nanášania robí z hliníka optimálny materiál na výrobu zrkadiel.
Pri výrobe stavebných materiálov ako plynotvorné činidlo.
Hliníkovanie dodáva oceli a iným zliatinám odolnosť voči korózii a tvorbe vodného kameňa, napríklad ventilom piestových motorov, lopatkám turbín, ropným plošinám, zariadeniam na výmenu tepla a tiež nahrádza galvanizáciu.
Na výrobu sírovodíka sa používa sulfid hlinitý.
Prebieha výskum s cieľom vyvinúť penový hliník ako obzvlášť pevný a ľahký materiál.

Ako reštaurátor

Ako zložka termitu, zmesi na aluminotermiu.
v pyrotechnike.
Na obnovu sa používa hliník vzácne kovy z ich oxidov alebo halogenidov.
Obmedzené použitie ako ochrana pre anodickú ochranu.

Zliatiny na báze hliníka

Ako konštrukčný materiál sa zvyčajne nepoužíva čistý hliník, ale rôzne zliatiny na jeho báze. Označenie série zliatin v tomto článku je uvedené pre USA (norma H35.1 ANSI) a podľa GOST Rusko. V Rusku sú hlavnými normami GOST 1583 „Zliatiny hliníka. Špecifikácie“ a GOST 4784 „Hliník a spracované hliníkové zliatiny. Marks. Existuje aj označenie UNS a medzinárodná norma pre hliníkové zliatiny a ich označenie ISO R209 b.

Hliník-horčík Al-Mg (ANSI: séria 5xxx pre tvárnené zliatiny a 5xx.x pre zliatiny pre tvarové odliatky; GOST: AMg). Zliatiny systému Al-Mg sa vyznačujú kombináciou vyhovujúcej pevnosti, dobrej ťažnosti, veľmi dobrej zvárateľnosti a koróznej odolnosti. Okrem toho sa tieto zliatiny vyznačujú vysokou odolnosťou voči vibráciám.

V zliatinách tohto systému s obsahom do 6% Mg vzniká eutektický systém spájania Al3Mg2 s tuhým roztokom na báze hliníka. V priemysle sú najpoužívanejšie zliatiny s obsahom horčíka od 1 do 5 %. Zvýšenie obsahu Mg v zliatine výrazne zvyšuje jej pevnosť. Každé percento horčíka zvyšuje pevnosť v ťahu zliatiny o 30 MPa a medzu klzu o 20 MPa. V tomto prípade relatívne predĺženie mierne klesá a pohybuje sa v rozmedzí 30-35%. Zliatiny s obsahom horčíka do 3 % (hmot.) sú štruktúrne stabilné pri izbovej a zvýšenej teplote aj v stave výrazne opracovanom za studena. So zvyšujúcou sa koncentráciou horčíka v pracovnom spevnenom stave sa štruktúra zliatiny stáva nestabilnou. Okrem toho zvýšenie obsahu horčíka nad 6 % vedie k zhoršeniu koróznej odolnosti zliatiny. Pre zlepšenie pevnostných charakteristík systému Al-Mg sú zliatiny legované chrómom, mangánom, titánom, kremíkom alebo vanádom. Snažia sa zabrániť vniknutiu medi a železa do zliatin tohto systému, pretože znižujú ich koróznu odolnosť a zvárateľnosť.

Hliník-mangán Al-Mn (ANSI: séria 3xxx; GOST: AMts). Zliatiny tohto systému majú dobrú pevnosť, ťažnosť a spracovateľnosť, vysokú odolnosť proti korózii a dobrú zvárateľnosť.

Hlavnými nečistotami v zliatinách systému Al-Mn sú železo a kremík. Oba tieto prvky znižujú rozpustnosť mangánu v hliníku. Na získanie jemnozrnnej štruktúry sú zliatiny tohto systému legované titánom. Prítomnosť dostatočného množstva mangánu zabezpečuje stabilitu kovovej konštrukcie opracovanej za studena pri izbových a zvýšených teplotách.

Hliník-meď Al-Cu (Al-Cu-Mg) (ANSI: séria 2xxx, 2xx.x; GOST: AM). Mechanické vlastnosti zliatin tohto systému v tepelne spevnenom stave dosahujú a niekedy prevyšujú mechanické vlastnosti nízkouhlíkových ocelí. Tieto zliatiny sú high-tech. Majú však aj významnú nevýhodu – nízku koróznu odolnosť, čo vedie k potrebe použitia ochranných náterov.

Ako prísady možno použiť mangán, kremík, železo a horčík. Okrem toho má táto zliatina najsilnejší vplyv na vlastnosti zliatiny: legovanie horčíkom výrazne zvyšuje pevnosť v ťahu a medzu klzu. Pridanie kremíka do zliatiny zvyšuje jej schopnosť umelého starnutia. Legovanie železom a niklom zvyšuje tepelnú odolnosť zliatin druhej série. Pracovné spevnenie týchto zliatin po kalení urýchľuje umelé starnutie a tiež zvyšuje pevnosť a odolnosť voči korózii pod napätím.

Zliatiny systému Al-Zn-Mg (Al-Zn-Mg-Cu) (ANSI: séria 7xxx, 7xx.x). Zliatiny tohto systému sú cenené pre svoju veľmi vysokú pevnosť a dobrú spracovateľnosť. Predstaviteľ systému - zliatina 7075 je najpevnejšia zo všetkých hliníkových zliatin. Účinok takého vysokého vytvrdenia je dosiahnutý vďaka vysokej rozpustnosti zinku (70 %) a horčíka (17,4 %) pri zvýšené teploty, ktorá pri ochladzovaní prudko klesá.

Významnou nevýhodou týchto zliatin je však extrémne nízka odolnosť proti korózii pod napätím. Odolnosť zliatin pod napätím proti korózii sa môže zvýšiť legovaním meďou. Nie je možné nevšimnúť si pravidelnosť objavenú v 60. rokoch: prítomnosť lítia v zliatinách spomaľuje prirodzené a urýchľuje umelé starnutie. Prítomnosť lítia navyše znižuje špecifickú hmotnosť zliatiny a výrazne zvyšuje jej modul pružnosti. V dôsledku tohto objavu boli vyvinuté nové systémy zliatin Al-Mg-Li, Al-Cu-Li a Al-Mg-Cu-Li.

Na odlievanie sú najvhodnejšie hliníkovo-kremíkové zliatiny (siluminy). Často sa z nich odlievajú puzdrá rôznych mechanizmov.
Komplexné zliatiny na báze hliníka: letectvo.

Hliník ako prísada do iných zliatin

Hliník je dôležitou súčasťou mnohých zliatin. Napríklad v hliníkových bronzoch sú hlavnými komponentmi meď a hliník. V horčíkových zliatinách sa ako prísada najčastejšie používa hliník. Na výrobu špirál v elektrických ohrievačoch sa používa Fechral (Fe, Cr, Al) (spolu s inými zliatinami). Prídavok hliníka do takzvaných „automatových ocelí“ uľahčuje ich spracovanie, pričom na konci procesu poskytuje jasné odlomenie hotového dielu od tyče.

Šperky

Keď bol hliník veľmi drahý, vyrábali sa z neho rôzne šperky. Napoleon III teda objednal hliníkové gombíky a v roku 1889 dostal Mendelejev váhy s miskami vyrobenými zo zlata a hliníka. Móda hliníkových šperkov okamžite zmizla, keď sa objavili nové technológie na ich výrobu, ktoré mnohonásobne znížili náklady. Teraz sa hliník niekedy používa pri výrobe šperkov. V Japonsku sa pri výrobe tradičných šperkov používa hliník, ktorý nahrádza striebro.

Príbory

Na objednávku Napoleona III. boli vyrobené hliníkové príbory, ktoré sa podávali na slávnostných večerách jemu a najváženejším hosťom. Ostatní hostia v tom istom čase používali spotrebiče zo zlata a striebra. Potom sa rozšírili hliníkové príbory, postupom času sa používanie hliníkových kuchynských riadov výrazne znížilo, no aj tak ich možno vidieť stále len v niektorých stravovacích zariadeniach – napriek vyjadreniam niektorých odborníkov o škodlivosti hliníka na ľudské zdravie. Okrem toho takéto zariadenia nakoniec stratia svoj atraktívny vzhľad v dôsledku škrabancov a ich tvar v dôsledku mäkkosti hliníka. Nádoby pre armádu sú vyrobené z hliníka: lyžice, bowlery, banky.

Sklárske práce

Pri výrobe skla sa používa fluorid, fosfát a oxid hlinitý.

potravinársky priemysel

Hliník je registrovaný ako potravinárska prídavná látka E173.

vojenský priemysel

Lacnosť a hmotnosť kovu viedli k širokému použitiu pri výrobe manuálu ručné zbrane najmä útočné pušky a pištole.

Hliník a jeho zlúčeniny v raketovej technike

Hliník a jeho zlúčeniny sa používajú ako vysokovýkonná hnacia látka v dvojpropelentných pohonných látkach a ako pohonná látka v tuhých pohonných látkach. Nasledujúce zlúčeniny hliníka majú najväčší praktický význam ako raketové palivo:

Práškový hliník ako palivo v pevných raketových pohonných látkach. Používa sa aj vo forme prášku a suspenzií v uhľovodíkoch.
hydrid hlinitý.
bóran hliníka.
trimetylhliník.
trietylhliník.
Tripropylhliník.

Trietylhliník (zvyčajne zmiešaný s trietylbórom) sa používa aj na chemické zapálenie (ako štartovacie palivo) v raketových motoroch, pretože sa samovoľne zapáli v plynnom kyslíku. Hnacie plyny na báze hydridu hlinitého majú v závislosti od oxidačného činidla tieto vlastnosti:

Energia hliníka

Hliníková energia využíva hliník ako univerzálny sekundárny nosič energie. Jeho aplikácie v tejto funkcii sú:

Oxidáciou hliníka vo vode vzniká vodík a tepelná energia.
Oxidácia hliníka vzdušným kyslíkom na výrobu elektriny vo vzduchovo-hliníkových elektrochemických generátoroch.

Hliník vo svetovej kultúre

V románe N. G. Chernyshevského „Čo robiť? (1862-1863) jedna z hlavných postáv opisuje v liste svoj sen - víziu budúcnosti, v ktorej ľudia žijú, relaxujú a pracujú vo viacposchodových budovách zo skla a hliníka; podlahy, stropy a nábytok sú vyrobené z hliníka (v dobe N. G. Chernyshevského sa hliník len začínal objavovať).
Aluminium Cucumbers je obraz a názov piesne Viktora Tsoi z roku 1987.

Toxicita

Napriek ich širokému rozšíreniu v prírode žiadne stvorenie nevyužíva hliník v metabolizme – je to mŕtvy kov. Má mierne toxický účinok, ale mnohé vo vode rozpustné anorganické zlúčeniny hliníka zostávajú v rozpustenom stave. dlho a môžu byť škodlivé pre ľudí a teplokrvné živočíchy pitná voda. Najtoxickejšie sú chloridy, dusičnany, acetáty, sírany atď.. Pre človeka majú nasledujúce dávky zlúčenín hliníka (mg/kg telesnej hmotnosti) toxický účinok pri požití:

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

V prvom rade pôsobí na nervový systém (hromadí sa v nervovom tkanive, čo vedie k závažným poruchám funkcie centrálneho nervového systému). Neurotoxická vlastnosť hliníka sa však skúma už od polovice 60. rokov 20. storočia, keďže hromadeniu kovu v ľudskom tele bráni mechanizmus jeho vylučovania. Za normálnych podmienok môže byť močom vylúčených až 15 mg prvku denne. V súlade s tým sa najväčší negatívny účinok pozoruje u ľudí s poruchou funkcie vylučovania obličiek. Norma pre obsah hliníka v pitnej vode v Rusku je 0,2 mg/l. Tento MPC môže zároveň hlavný štátny hygienický lekár zvýšiť na 0,5 mg/l pre príslušné územie pre konkrétny vodovod. Podľa niektorých biologických štúdií bol príjem hliníka v ľudskom tele považovaný za faktor rozvoja Alzheimerovej choroby, no tieto štúdie boli neskôr kritizované a záver o spojitosti jedného s druhým bol vyvrátený. Zlúčeniny hliníka môžu tiež stimulovať rakovinu prsníka, keď sa používajú antiperspiranty na báze chloridu hlinitého. Existuje však menej vedeckých dôkazov, ktoré to podporujú, ako naopak.

pozri tiež

Eloxovanie
Oxidácia
hliník. trinásty prvok
Medzinárodný inštitút hliníka

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. Atómové hmotnosti prvkov 2011 (Technická správa IUPAC) // Čistá a aplikovaná chémia. - 2013. - Zv. 85, č. 5. - S. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
Chemická encyklopédia. V 5 zväzkoch / Ed.: Knunyants I. L. (hlavný vyd.). - M.: Sovietska encyklopédia, 1988. - T. 1. - S. 116. - 623 s. - 100 000 kópií.
Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
hliník. Online etymologický slovník. etymonline.com. Získané 3. mája 2010.
Fialkov, Yu. Deviate znamenie. - M.: Detgiz, 1963. - S. 133.
Lekcia číslo 49
Recyklácia a spracovanie hliníka pre úsporu energie a udržateľnosť. - ASM International, 2007. - S. 198. - ISBN 0-87170-859-0.
Stručná chemická encyklopédia. T.1 (A-E). - M.: Sovietska encyklopédia. 1961.
Koronovsky N. V., Yakushova A. F. Základy geológie.
Oleinikov B. V. a kol. Hliník je nový minerál z triedy prírodných prvkov // Zapiski VMO. - 1984, časť CXIII, č. 2, str. 210-215. .
J.P. Riley a Skirrow G. Chemická oceánografia V. 1, 1965.
Základy vodíkovej energie / Ed. V. A. Moshnikov a E. I. Terukova .. - Petrohrad: Vydavateľstvo Petrohradskej elektrotechnickej univerzity "Leti", 2010. - 288 s. - ISBN 978-5-7629-1096-5.
Lidin R.A., Molochko V.A., Andreeva L.L. Reakcie anorganických látok: príručka / Ed. R. A. Lidina. - 2. vyd., prepracované. a dodatočné - M.: Drop, 2007. - S. 16. - 637 s. - ISBN 978-5-358-01303-2.
Encyklopédia: šperky, šperky, šperkové kamene. vzácne kovy. Vzácny hliník.
"Striebro" z hliny.
SÚHRNY NERASTNÝCH KOMODÍT 2009.
C34 Aktuálny stav celosvetovej a domácej výroby a spotreby hliníka
Zásoby hliníka vo svete rastú.
Výroba primárneho hliníka vo svete av Rusku.
Historický cenový graf pre hliník. Získané 8. júna 2015.
Kitco - Základné kovy - Priemyselné kovy - Meď, Hliník, Nikel, Zinok, Olovo - Tabuľky, Ceny, Grafy, Cenové ponuky, Cu, Ni, Zn, Al, Pb.
Vplyv legujúcich prvkov na vlastnosti hliníkových zliatin.
Baykov D. I. a ďalší. Zvárateľné hliníkové zliatiny. - L.: Sudpromgiz, 1959. - 236 s.
Fakty o hliníku.
Útočná puška Heckler-Koch HK416 (Nemecko) | Ekonomické správy.
Tara Perfection D.O.O. - Bezpečnosť, na ktorú sa môžete spoľahnúť.
Sarner S. Chémia raketových palív \u003d Chémia pohonných látok / Per. z angličtiny. E. P. Golubková, V. K. Starkov, V. N. Shemanina; vyd. V. A. Iľjinský. - 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 uhorky
Shcherbatykh I., Carpenter D.O.(máj 2007). Úloha kovov v etiológii Alzheimerovej choroby // J. Alzheimers Dis. 11(2): 191-205.
Rondeau V., Commenges D., Jacqmin-Gadda H., Dartigues J. F.(júl 2000). Vzťah medzi koncentráciami hliníka v pitnej vode a Alzheimerovou chorobou: 8-ročná následná štúdia // Am. J. epidemiol. 152(1): 59-66.
Rondeau V.(2002). Prehľad epidemiologických štúdií hliníka a oxidu kremičitého vo vzťahu k Alzheimerovej chorobe a pridruženým poruchám // Rev. Environ. Zdravie 17(2): 107-121.
Martyn C. N., Coggon D. N., Inskip H., Lacey R. F., Young W. F.(máj 1997). Koncentrácie hliníka v pitnej vode a riziko Alzheimerovej choroby // Epidemiology 8 (3): 281-286.
Graves A. B., Rosner D., Echeverria D., Mortimer J. A., Larson E. B.(september 1998). Pracovné vystavenie rozpúšťadlám a hliníku a odhadované riziko Alzheimerovej choroby // Occup. Environ. Med. 55(9): 627-633.
Antiperspiranty/deodoranty a rakovina prsníka.
hexahydrát chloridu hlinitého.

Odkazy

Hliník // Encyklopedický slovník Brockhausa a Efrona: v 86 zväzkoch (82 zväzkov a 4 dodatočné). - Petrohrad, 1890-1907.
Hliník na Webelements
Hliník v populárnej knižnici chemických prvkov
Hliník v ložiskách
História, výroba a použitie hliníka
Alekseev A. I., Valov M. Yu., Yuzvyak Z. Kritériá kvality vodné systémy: Návod. - Petrohrad: KHIMIZDAT, 2002. ISBN 5-93808-043-6
GN 2.1.5.1315-03 Maximálne prípustné koncentrácie (MPC) chemikálií vo vode vodných útvarov na pitnú a úžitkovú vodu.
GOST R 55375-2012. Primárny hliník a zliatiny na jeho báze. Známky
Dokumentárny 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

Dostupné veľké množstvo minerály a horniny obsahujúce hliník, ale len niekoľko z nich sa dá použiť na získanie kovového hliníka. Bauxit je najpoužívanejšou hliníkovou surovinou. , a najprv sa z rúd extrahuje medziprodukt, oxid hlinitý (Al 2 0 3), a potom sa z oxidu hlinitého elektrolyticky získa kovový hliník. ASAP. používa sa nefelín-syenit (pozri nefelínový syenit) , ako aj nefelín-apatitové horniny, ktoré súčasne slúžia ako zdroj fosfátov. Alunitové horniny môžu slúžiť ako minerálna surovina na výrobu hliníka (pozri Alunit) , leucitové lávy (minerálny leucit), labradorit, anortozit , vysokohlinité íly a kaolíny, kyanit, sillimanit a andaluzitové bridlice.

V kapitalistickej a rozvojové krajiny v praxi sa na získavanie hliníka používajú iba bauxity. V ZSSR okrem bauxitu nadobudli veľký praktický význam horniny nefelín-syenit a nefelín-apatit.

Veľká sovietska encyklopédia. - M.: Sovietska encyklopédia. 1969-1978 .

hliníkové monopoly
Zliatiny hliníka

Pozrite sa, čo je „hliníková ruda“ v iných slovníkoch:

hliníkové rudy- (a. hliníkové rudy; n. Aluminiumerze, Aluerze; f. minerais d aluminium; a. minerales de aluminio) prírodné minerálne útvary obsahujúce hliník v takých zlúčeninách a koncentráciách, v ktorých sú priemyselné. technické využitie...... Geologická encyklopédia

HLINÍKOVÉ RUDY- horniny, suroviny na výrobu hliníka. Väčšinou bauxity; hliníkové rudy zahŕňajú aj nefelínové syenity, alunit, nefelínové apatitické horniny atď. Veľký encyklopedický slovník

hliníkové rudy- horniny, suroviny na výrobu hliníka. Väčšinou bauxit; hliníkové rudy zahŕňajú aj nefelínové syenity, alunit, nefelínové apatitické horniny atď. * * * HLINÍKOVÉ RUDY HLINÍKOVÉ RUDY, horniny, suroviny na získavanie ... ... encyklopedický slovník

hliníkové rudy- rudy obsahujúce Al v takých zlúčeninách a koncentráciách, pri ktorých je ich priemyselné využitie technicky možné a ekonomicky realizovateľné. Najrozšírenejšie ako Al suroviny sú bauxit, alunit a ... ...

HLINÍKOVÉ RUDY- Klaksón. horniny, suroviny na výrobu hliníka. V hlavnom bauxit; do A. r. zahŕňajú aj nefelínové syenity, alunit, nefelínové apatitové horniny atď. Prírodná veda. encyklopedický slovník

rudy železných kovov- rudy, ktoré sú surovinovou základňou CHM; vrátane Fe, Mn a Cr rúd (pozri Železné rudy, mangánové rudy a chrómové rudy); Pozri tiež: Rudy obchodovateľné rudy sideritové rudy … Encyklopedický slovník hutníctva

rudy neželezných kovov- rudy, ktoré sú surovinou pre CM, vrátane rozsiahlej skupiny Al, polymetalických (obsahujúcich Pb, Zn a iné kovy), Cu, Ni, Co, Sn, W, Mo, Ti rúd. Špecifikom rúd neželezných kovov je ich komplexnosť ... ... Encyklopedický slovník hutníctva

rudy vzácnych zemín- prírodné minerálne útvary obsahujúce REM vo forme vlastných minerálov alebo izomorfných nečistôt v niektorých iných mineráloch. Izv > 70 vlastných minerálov REE a asi 280 minerálov, v ktorých sú REM zahrnuté ako… Encyklopedický slovník hutníctva

rudy vzácnych kovov- prírodné útvary obsahujúce RE vo forme samostatných minerálov alebo izomorfných nečistôt v iných rudných a žilných mineráloch v množstve dostatočnom na ich hospodárnu priemyselnú ťažbu. RE sa považuje za ... ... Encyklopedický slovník hutníctva

rudy rádioaktívnych kovov- prírodné minerálne útvary obsahujúce rádioaktívne kovy (U, Th a pod.) v takých zlúčeninách a koncentráciách, pri ktorých je ich ťažba technicky možná a ekonomicky realizovateľná. Priemyselná hodnota ...... Encyklopedický slovník hutníctva

Najväčšiu hodnotu pre priemysel ako zdroj hliníka predstavujú prírodné suroviny - bauxit, zložka horniny vo forme bauxitu, alunitu a nefelínu.

Odrody rúd obsahujúcich oxid hlinitý

Je známych viac ako 200 minerálov, ktoré obsahujú hliník.

Za surovinový zdroj sa považuje len taká hornina, ktorá môže spĺňať tieto požiadavky:

Vlastnosť bauxitovej prírodnej horniny

Bauxity, kaolíny, íly obsahujú vo svojom zložení nečistoty iných zlúčenín, ktoré sa pri spracovaní surovín uvoľňujú do samostatných priemyselných odvetví.

Len v Rusku sa využívajú ložiská s ložiskami hornín, v ktorých je oxid hlinitý v nižšej koncentrácii.

V poslednej dobe sa oxid hlinitý začal získavať z nefelínov, ktoré okrem oxidu hlinitého obsahujú oxidy takých kovov ako draslík, sodík, kremík a nemenej cenný kameň kamenca, alunit.

Spôsoby spracovania minerálov obsahujúcich hliník

Ťažba rudy z rozvinutých ložísk.
Primárne spracovanie z odpadových hornín s cieľom zvýšiť koncentráciu oxidu hlinitého je proces zvýhodňovania.
Získanie čistého oxidu hlinitého, elektrolytická redukcia hliníka z jeho oxidov.

Výrobný proces končí kovom s koncentráciou 99,99%.

Extrakcia a obohacovanie oxidu hlinitého

Oxid hlinitý alebo oxidy hliníka v prírode neexistujú v čistej forme. Extrahuje sa z hliníkových rúd pomocou hydrochemických metód.

Pomocou špeciálnych zariadení (triediče, triediče) sa ruda drví a triedi, pričom sa likviduje odpadová hornina (hlušina). V tejto fáze obohacovania oxidom hlinitým sa ako ekonomicky najvýhodnejšie používajú metódy premývania a triedenia.
Vyčistená ruda usadená na dne koncentračného zariadenia sa v autokláve zmieša so zahriatou hmotou lúhu sodného.
Zmes prechádza sústavou nádob z vysokopevnostnej ocele. Nádoby sú vybavené parným plášťom, ktorý udržuje požadovanú teplotu. Tlak pary sa udržiava na úrovni 1,5-3,5 MPa až do úplného prechodu zlúčenín hliníka z obohatenej horniny na hlinitan sodný v prehriatom roztoku hydroxidu sodného.
Po ochladení kvapalina prechádza filtračným stupňom, v dôsledku čoho sa oddelí pevná zrazenina a získa sa presýtený čistý roztok hlinitanu. Keď sa do výsledného roztoku pridajú zvyšky hydroxidu hlinitého z predchádzajúceho cyklu, rozklad sa urýchli.
Na konečné sušenie hydrátu oxidu hlinitého sa používa postup kalcinácie.

Elektrolytická výroba čistého hliníka

Čistý hliník sa získava pomocou kontinuálneho procesu, pri ktorom sa hliník kalcinuje vstupuje do štádia elektrolytickej redukcie.

Moderné elektrolyzéry predstavujú zariadenie pozostávajúce z nasledujúcich častí:

Dodatočné čistenie hliníka rafináciou

Ak hliník extrahovaný z elektrolyzérov nespĺňa konečné požiadavky, podrobí sa dodatočnému čisteniu rafináciou.

V priemysle sa tento proces vykonáva v špeciálnom elektrolyzéri, ktorý obsahuje tri vrstvy kvapaliny: