Алюминий - (реферат)
p>Основным видом контроля алюминия как в чушках, так и в плоских слит ках, является проверка химического состава и его соответсвие марочно му. К чушкам и слиткам, предназначенным для обработки давлением, пре дьявляют дополнительные требования, такие, например, как отсутсвие ра ковин, газовых пузырей, трещин, шлаковых и других посторонних включе ний.Для раскисления стали в процессе ее выплавки, а также для производ ства ферросплавов и для алюмотермии можно применять более дешевый алю миний меньшей чистоты, чем это указано таблице "Чистота алюминия раз ных марок". Для этой цели промышленность выпускает шесть марок алюми ния в чушках массой от 3 до 16. 5 кг, содержащих от 98. 0 до 87. 0 % Al. В них содержание железа достигает 2. 5 %, а кремния и меди до 5 % каж дого.
Применение алюминия обусловлено особенностью его свойств. Сочетание легкости с достаточно высокой электропроводностью позволяет применять алюминий как проводник электрического тока, заменяя им более дорогую медь. Разницу в электропроводности меди (63 1 ом) и алюминия (37 1 ом) компенсируют увеличением сечения алюминиевого провода. Малая масса алюминиевых проводов делает возможным осуществлять их подвеску при значительно большем, чем в случае медных проводов, расстоянии между опорами, не опасаясь обрыва проводов под влиянием собственного веса. Из него изготовляют также кабели, шины, конденсаторы, выпрямители. Вы сокая коррозионная стойкость алюминия делает его в ряде случаев неза менимым иатериалом в химическом машиностроении, например для изготов ления аппаратуры, применяющейся при производстве, хранении и перевозке азотной кислоты и ее производных.
Широко его применяют также в пищевой промышленности-из него изготов ляют разнообразную посуду для приготовления пищи. При этом используют не только его стойкость к действию органических кислот, но также и вы сокую теплопроводность.
Высокая пластичность позволяет раскатывать алюминий в фольгу, кото рая в настоящее время полностью заменила применявшуюся ранее более до рогую оловянную фольгу. Фольга служит упаковкой для самых разнообраз ных пищевых продуктов: чая, шоколада, табака, сыра и др.
Алюминий применяют так же, как антикоррозионное покрытие других ме таллов и сплавов. Его можно наносить плакированием, диффузионной мета ллизацией и другими способами, включая покраску алюминийсодержащими красками и лаками. Особенно сильно распространено плакирование алюми нием плоского проката из менее коррозионноустойчивых алюминиевых спла вов.
Химическую активность алюминия по отношению к кислороду используют для раскисления при производстве полуспокойной и спокойной стали и для получения трудновосстановимых металлов путем вытеснения алюминием из их кислородных соединений.
Алюминий применяют как легирующий элемент в самых различных сталях и сплавах. Он придает им специфические свойства. Так например, он повы шает жаростойкость сплавов на основе железа, меди, титана и некоторых других металлов.
Можно назвать и иные области применения алюминия различной степени чистоты, но самое большое его количество расходуют на получение раз личных легких сплавов на его основе. Сведения о главных из них приве дены ниже.
В целом применение алюминия в различных отраслях хозяйства на приме ре развитых капстран оценивают следущими цифрами: транспортное машино строение 20-23% (в том числе автомобилестроение 15%), строительство 17-18%, электротехника 10-12%, производство упаковочных материалов 9-10%, производство потребительских товаров длительного пользования 9-10%, общее машиностроение 8-10%.
Алюминий завоевывает все новые области применения, несмотря на кон куренцию других материалов и особенно пластмасс.
Основными промышленными рудами, содержащими алюминий, являются бок сит, нефелин, алунит и каолин.
Качество этих руд оценивают по содержанию в них глинозема Al O , ко торый содержит 53% Al. Из других показателей качества алюминиевых руд наиболее важным является состав примесей, вредность и полезность кото рых определяются применением руды.
Б о к с и т является лучшим и во всем мире основным сырьем для по лучения алюминия. Его используют также для производства искусственного корунда, высокоогнеупорных изделий и для других назначений. По хими ческому составу эта осадочная горная порода представляет собой смесь гидратов глинозема Al O nH O с окислами железа, кремния, титана и других элементов. Наиболее распространенными гидратами глинозема, вхо дящими в состав бокситов, являются минералы: диаспор, бемит и гидрар геллит. Содержание глинозема в боксите даже в одном месторождении ко леблется в очень широких пределах-от 35 до 70%.
Входящие в состав боксита минералы образуют очень тонкую смесь, что затрудняет обогащение. В промышленности в основном применяют сырую ру ду. Процесс извлечения алюминия из руды сложный, очень энергоемкий и состоит из двух стадий: сначала извлекают глинозем, а затем из него получают алюминий.
Предметом мировой торговли является как сам боксит, так и извлечен ный из него или других руд глинозем.
На территории СНГ залежи бокситов распределены неравномерно, и бок ситы разных месторождений неравноценны по качеству. Месторождения наи более высококачественных бокситов находятся на Урале. Большие запасы бокситов имеются также в Европейской части СНГ и в Западном Казахста не.
Из индустриально развитых стран ныне практически обеспечена лишь Франция, где впервые началась его разработка. Его достоверные и веро ятные запасы в этой группе государств в 1975 г. оценивались в 4. 8 млрд. т (в том числе в Австралии 4. 6 млрд. т), тогда как в развиваю щихся странах в 12. 5 млрд. т, в основном в Африке и Латинской Америке (самые богатые-Гвинея, Камерун, Бразилия, Ямайка).
За послевоенное время резко расширился круг стран, где ведется добы ча боксита и производится первичный алюминий. В 1950 г. боксит добыва ли лишь в 11 странах, не считая СССР, в том числе в трех в количестве свыше 1 млн. т (Суринам, Гайяна, США) и в четырех более по 0. 1 млн. т (Франция, Индонезия, Италия, Гана). К 1977 г. обьем добычи возрос в 12 раз и резко изменилась ее география (более половины добычи капиталис тического мира приходилось на развивающиеся страны).
В отличие от развивающихся стран, богатая топливом Австралия большую часть добываемых бокситов (в основном на полуострове Иорк-в крупнейшем бокситовом месторождении мира) перерабатывает в глинозем, играя решаю щую роль в его мировом экспорте. Не пример ей, страны бассейна Карибс кого моря и западноафриканские вывозят преимущественно боксит. В этом сказывается как причины политического характера (мировым алюминиевым монополиям предпочтительнее производство глинозема за пределами бокси тодобывающих, зависимых от них стран), так и чисто экономические: бок ситы, в отличие от руд тяжелых цветных металлов, транспортабельны (со держат 35-65 % двуокиси алюминия), а глиноземное производство требует значительных удельных расходов, которым не располагает подавляющая часть бокситодобывающих стран.
Стремясь пртивостоять диктату мировых алюминиевых монополий боксито экспортирующие страны в 1973 г. создали организацию "Международная ас социация бокситодобывающих стран" (МАБС). В нее вошли Австралия, Гви нея, Гайана, Ямайка, а также Югославия; позднее к ней присоединились Доминиканская республика, Гаити, Гана, Сьерра-Леоне, Суринам, а Греция и Индия стали странами-наблюдателями. На год создания на долю этих го сударств приходилось примерно 85 % добычи бокситов в несоциалистичес ких государствах.
Для алюминиевой промышленности характерен территориальный разрыв как между добычей боксита и производством глинозема, так и между последним и выплавкой первичного алюминия. Крупнейшие производства глинозема (до 1-1. 3 млн. т год) локализованы как при алюминиевых заводах (например, при канадском заводе в Арвида в Квебеке, занимающем по производствен ной мощности-0. 4 млн. т алюминия в год), так и в бокситоэкспортирующих портах (например, Паранам в Суринаме), а также на путях следования бо ксита от вторых к первым-например в США на побережье Мексиканского за лива (Корпус-Кристи, Пойнт-Комфорт).
У нас в стране все добываемые бокситы разделены на десять марок. Ос новное различие между бокситами разных марок состоит в том, что они содержат разное количество основного извлекаемого компонента-глинозе ма и имеют разную величину кремниевого модуля, т. е. разное содержание глинозема к содержанию вредной в бокситах примеси кремнезема (Al O SiO ). Кремниевый модуль является очень важным показателем ка чества бокситов, от него в сильной мере зависят их применение и тех нология переработки.
Основные показатели качества бокситов всех десяти марок приведены в таблице. Там же указано и преимущественное применение бокситов разных марок.
____________________________________________________________________ | | Содержа- | Весовое | | | Марка | ние |отношение| | | боксита | Al O , % |Al O : SiO| Примерное назначение | | |___________|_________| | | | не менее | | |_________|_____________________|____________________________________| | БВ....... | 52 | 12. 0 | Производство электрокорунда | | | | | | | Б-0...... | 52 | 10. 0 | Производство глинозема, электроко- | | | | | рунда и глиноземистого цемента | | | | | | | Б-1...... | 49 | 9. 0 | То же | | | | | | | Б-2...... | 46 | 7. 0 | Производство глинозема, плавленых | | Б-3...... | 46 | 5. 0 | огнеупоров и глиноземистых цементов| | | | | | | Б-4...... | 42 | 3. 5 | Производство глинозема и огнеупо- | | Б-5...... | 40 | 2. 6 | ров | | | | | | | Б-6...... | 37 | 2. 1 | Производство огнеупоров, мартенов- | | | | | ское производство | | | | | | | Б-7...... | 30 | 5. 6 | Производство глинозема и глиноземи-| | | | | стого цемента | | | | | | | Б-8...... | 28 | 4. 0 | Производство глинозема | |_________|___________|_________|____________________________________|
Как видно из таблицы, бокситы одних и тех же марок используют для различных назначений, так например, боксит марки Б-1 может использо ван для производства глинозема, плавленых огнеупоров и глиноземистых цементов. Однако в зависимости от назначения к бокситу одной и той же марки при одинаковых основных показателях качества (содержание Al O и кремниевом модуле) предьявляют разные требования по содержанию при месей серы, окиси кальция и фосфора.
