Большая Советская энциклопедия
отрасль цветной металлургии, объединяющая предприятия по выработке металлического алюминия. А. п. охватывает следующие основные производства, составляющие общий промышленный цикл: добычу алюминиевых руд, производство глинозёма (окиси алюминия) из руд или концентратов, электродов и анодной массы, фтористых солей (криолита, фторидов алюминия и натрия), выплавку металлического алюминия и получение полуфабрикатов из него. По размерам производства и потребления Алюминий занимает 1-е место среди цветных металлов. Важнейшие потребители: авиационная, электротехническая, автомобильная и ряд других отраслей машиностроительной и металлообрабатывающей промышленности, а также строительство, ж.-д. транспорт, химическая, пищевая промышленность. Большинство развитых стран стремится создать собственную А. п. В 1900 алюминий производился в 6 странах, перед 2-й мировой войной — в 16, в 1967 — в 30 странах. Основной алюминиевой рудой (См. Алюминиевые руды), т. е. сырьём для получения глинозёма с целью последующего получения из него алюминия, являются бокситы. Для производства 1 т металлического алюминия требуется примерно 1930 кг глинозёма, 50 кг фтористых солей, 550 кг угольных электродов (анодной массы или обожжённых анодов) и до 18 000 квт-ч электроэнергии. А. п. — одна из наиболее энергоёмких отраслей промышленности, поэтому важнейшим условием её развития является наличие мощных источников дешёвой электроэнергии.
Крупная А. п. возникла после разработки во 2-й половине 80-х гг. 19 в. способов производства алюминия путём электролиза криолито-глинозёмных расплавов и получения глинозёма из бокситов. Дореволюционная Россия, несмотря на ведущую роль русских учёных в разработке теоретических основ производства алюминия и на большую потребность страны в этом металле, не имела своей А. п. Создание в СССР мощной и высокоразвитой А. п. является одним из выдающихся достижений социалистической индустриализации. Большое значение для организации советской А. п. имел разработанный в 1920 по инициативе и под руководством В. И. Ленина план электрификации Советской России (ГОЭЛРО). Первая ГЭС, сооруженная по этому плану на р. Волхове и введённая в действие в 1926, послужила энергетической базой для первого в СССР алюминиевого завода — Волховского (пущен в 1932). В 1933 на базе энергии Днепровской ГЭС пущен Днепровский алюминиевый завод. Сооружению этих заводов предшествовали многочисленные исследования и полузаводские испытания в области производства глинозёма и алюминия. К началу 30-х гг. усилиями советских учёных и инженеров были разработаны промышленные способы получения глинозёма из высококремнистых тихвинских бокситов, открытых в 1916 П. Н. Тимофеевым (способ спекания бокситов с содой и известняком, разработанный под руководством А. А. Яковкина, и способ электроплавки с получением шлаков, содержащих алюминат кальция, А. Н. Кузнецова и Е. И. Жуковского). В 1929 на ленинградском заводе «Красный Выборжец» под руководством П. П. Федотьева были проведены полузаводские опыты по получению алюминия из отечественных материалов методом электролиза, а в 1930 в Ленинграде пущен опытный алюминиевый завод, сыгравший важную роль в подготовке квалифицированных кадров для отечественной А. п. В 1931 в Ленинграде был организован научно-исследовательский институт алюминиевой промышленности, впоследствии Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (ВАМИ). Одновременно с пуском первых алюминиевых заводов на Полевском криолитовом заводе (Урал) было организовано производство фтористых солей, а для выпуска анодов и футеровочных угольных блоков был сооружен Московский электродный завод (1933). В 1938 пущен Тихвинский глинозёмный завод, а в 1939 — один из крупнейших в СССР Уральский алюминиевый завод, сырьевой базой которого явились открытые в 1931 Н. А. Каржавиным высококачественные североуральские бокситы.
В годы Великой Отечественной войны 1941—45 советской А. п. был нанесён значительный ущерб. Временно прекратили работу Волховский и Днепровский алюминиевые, Тихвинский глинозёмный и Днепровский электродный заводы. ЦК ВКП(б) и Советское правительство приняли меры по расширению и созданию новых мощностей А. п. на Урале и в Сибири. В 1943 пущен Новокузнецкий алюминиевый завод, в день победы над фашистской Германией (9 мая 1945) выдал первую продукцию Богословский алюминиевый завод на Урале. В годы войны советская А. п. значительно превысила довоенный уровень производства.
После войны наряду с восстановлением предприятий, пострадавших от немецко-фашистской оккупации, развернулось расширение действующих и строительство новых заводов. Пущены алюминиевые заводы на Северо-Западе СССР (Кандалакшский в 1951 и Надвоицкий в 1954) и в Закавказье (Канакерский в 1950 и Сумгаитский в 1955), в 1959 введён в действие Волгоградский алюминиевый завод. В СССР впервые в мировой практике освоена комплексная переработка нефелинового сырья на глинозём, содо-продукты и цемент, что позволило значительно расширить сырьевую базу А. п. На этом виде сырья работают Волховский и Пикалевский заводы в Ленинградской области и будет работать строящийся Ачинский глинозёмный комбинат в Сибири. За 1959—65 выпуск алюминия в СССР увеличился более чем в 2 раза.
Высокими темпами развивается А. п. в Сибири на базе дешёвой электроэнергии крупных ГЭС, а также тепловых электростанций, работающих на местном топливе. Здесь сооружены и продолжают расширяться крупные алюминиевые заводы: Иркутский, Красноярский, Братский. В Казахстане на базе тургайских бокситов в 1964 пущен Павлодарский алюминиевый завод, выпускающий глинозём; в Азербайджанской ССР в 1966 начато промышленное освоение нового вида комплексного сырья — алунитов.
Главными направлениями технического прогресса в А. п. являются: комплексная переработка и вовлечение в промышленную эксплуатацию новых видов глинозёмсодержащего сырья; интенсификация, специализация и комбинирование производства; увеличение мощности основных технологических агрегатов; механизация и автоматизация производственных процессов.
Советская А. п. имеет исключительно благоприятные условия для дальнейшего быстрого развития, особенно в районах Сибири и Казахстана. Директивами 23-го съезда КПСС (1966) по 5-летнему плану развития народного хозяйства СССР на 1966—70 производство алюминия предусмотрено увеличить за 5 лет в 1,9—2,1 раза.
Значительного развития достигла А. п. в других социалистических странах: Венгрии, ГДР, Китае, Польше, Румынии, Чехословакии, Югославии. Крупные запасы высококачественных бокситов расположены на территории Югославии, а также Венгрии, которая снабжает этим сырьём Чехословакию и глинозёмом Польшу и ГДР.
А. п. в капиталистических странах представляет одну из крупнейших отраслей экономики (см. табл.).
Производство алюминия в капиталистических странах (тыс. т)1
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Страны | 1900 | 1913 | 1939 | 1943 | 1946 | 1950 | 1960 | 1966 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| США | 2,3 | 21,4 | 148,4 | 834,8 | 371,9 | 651,8 | 1827,2 | 2693,6 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Канада | — | 6,4 | 75,0 | 449,1 | 176,1 | 360,0 | 690,6 | 807,9 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Франция | 0,9 | 15,5 | 52,5 | 46,5 | 47,8 | 60,7 | 235,2 | 363,5 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Япония | | | 32,8 | 149,7 | 3,2 | 24,8 | 131,2 | 335,1 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Норвегия | | 1,5 | 31,1 | 23,5 | 16,7 | 47,1 | 165,4 | 330,9 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| ФРГ2 | 0,7 | 1,4 | 195,1 | 242,0 | 0,7 | 27,8 | 168,9 | 243,9 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Италия | — | 0,8 | 34,2 | 47,2 | 10,9 | 36,8 | 83,6 | 127,8 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Австралия | — | — | — | — | — | — | 12,0 | 92,0 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Индия | — | — | — | 1,3 | 3,3 | 3,7 | 18,2 | 83,6 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Австрия | 0,5 | 2,3 | 4,3 | 68,2 | 1,0 | 18,0 | 68,0 | 78,9 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Швейцария | 0,7 | 9,0 | 27,0 | 19,0 | 13,1 | 19,0 | 39,7 | 68,7 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Испания | — | — | 1,0 | 0,8 | 1,0 | 2,5 | 28,9 | 62,0 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Камерун | | | | — | | | 43,9 | 48,2 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Англия | 0,6 | 7,6 | 25,0 | 56,6 | 32,1 | 29,9 | 29,4 | 37,1 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Греция | — | — | — | — | — | — | | 36,2 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Швеция | — | — | 2,6 | 3,7 | 3,9 | 4,0 | 16,0 | 28,8 |
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1 По данным журнала «Revue de l'aluminium», 1967, № 355. 2До 1943 вся Германия
В 1967 производство алюминия составило (тыс. т): в США 2966,3, Канаде 874, Японии 382,1, Норвегии 371, Франции 361,2, ФРГ 252,9, Италии 127,7, Индии 96,4, Австралии 92, Испании 80,5, Австрии 78,4, Швейцарии 72,3, Греции 71,6, Камеруне 48,3, Англии 39,1, Швеции 33,5.
Свыше 60% производства алюминия сосредоточено в США и Канаде. В Западной Европе развитую А. п. имеют Франция, Норвегия, ФРГ, Италия, Австрия, Швейцария. Быстро развивается А. п. в Японии. После 2-й мировой войны иностранные монополии эксплуатируют и строят предприятия А. п. в некоторых развивающихся странах: глинозёмные заводы в Гвинее, на Ямайке, в Суринаме и в Гайане и алюминиевые заводы в Камеруне и Гане. См. также Алюминиевые монополии.
Лит.: Федотьев П. П., Электролиз в металлургии, М.— Л., 1935; Машовец В. П., Электрометаллургия алюминия, ч. 1, Л.— М., 1938: Беляев А. И., Металлургия легких металлов (Общий курс), 5 изд., М., 1962; Баймаков Ю. В., Ветюков М. М., Электролиз расплавленных солей, М., 1966; Гуськов В. М., Электролитическое рафинирование алюминия, М., 1945; Лайнер А. И., Производство глинозема. Уч. пособие, М., 1961: Чалых Е. Ф., Производство электродов, М., 1959.
Н. А. Калужский.
Энциклопедия Кольера
В 1854 А. Девиль изобрел первый практический способ промышленного производства алюминия. Рост производства был особенно быстрым во время и после Второй мировой войны. Производство первичного алюминия (без учета производства Советского Союза) составляло только 620 тыс. т в 1939, но возросло до1,9 млн. т в 1943. К 1956 во всем мире производилось 3,4 млн. т первичного алюминия; в 1965 мировое производство алюминия составило 5,4 млн. т, в 1980 - 16,1 млн. т, в 1990 - 18 млн. т. Производство алюминия включает три основные стадии: добыча и обогащение руды; получение из руды чистой окиси алюминия (глинозема); восстановление алюминия из окиси путем электролиза.
Добыча и обогащение руды. Основная алюминиевая руда - бокситы - добывается главным образом в карьерах; крупнейшими производителями бокситов являются Австралия, Гвинея, Ямайка и Бразилия. Обычно слой руды взрывается для образования рабочей площадки на глубине до 20 м, а потом выбирается. Куски руды дробятся и сортируются с помощью грохотов и классификаторов. Дробленая руда далее обогащается, а пустая порода (хвосты) выбрасывается. На этой стадии процесса экономически выгодно использовать методы промывки и грохочения, использующие разность плотностей руды и пустой породы для отделения их друг от друга. Менее плотная пустая порода уносится промывочной водой, а концентрат оседает на дно обогатительной установки. См. также РУДЫ ОБОГАЩЕНИЕ.
Процесс Байера. Процесс получения чистой окиси алюминия включает нагревание боксита с едким натром, фильтрование, осаждение гидроокиси алюминия и ее прокаливание для выделения чистого глинозема. На практике руда смешивается с нужным количеством горячего едкого натра в автоклаве из низкоуглеродистой стали, и смесь прокачивается через ряд стальных сосудов с паровой рубашкой. В сосудах поддерживается давление пара 1,4-3,5 МПа в течение времени от 40 мин до нескольких часов, пока не завершится переход окиси алюминия из боксита в раствор алюмината натрия в перегретой жидкости. После охлаждения твердый осадок отделяется от жидкости. Жидкость фильтруется; в результате получается пересыщенный чистый раствор алюмината. Этот раствор метастабилен: алюминат-ион разлагается с образованием гидроокиси алюминия. Добавление в раствор кристаллической гидроокиси алюминия, остающейся от предыдущего цикла, ускоряет разложение. Сухие кристаллы гидроокиси алюминия затем прокаливаются для отделения воды. Получающийся безводный глинозем пригоден для использования в процессе Холла - Эру. По экономическим соображениям в промышленности эти процессы стремятся делать по возможности непрерывными.
Электролиз Холла - Эру. Заключительная стадия производства алюминия включает его электролитическое восстановление из чистой окиси алюминия, полученной в процессе Байера. Этот способ извлечения алюминия основывается на том (открытом Холлом и Эру) факте, что когда глинозем растворяется в расплавленном криолите, при электролизе раствора выделяется алюминий. Типичный электролизер Холла - Эру представляет собой ванну с расплавленным криолитом 3NaF*AlF3(Na3AlF6) - двойным фторидом натрия и алюминия, в котором растворено 3-5% глинозема, - плавающим на подушке из расплавленного алюминия. Стальные шины, проходящие через подину из углеродистых плит, используются для подачи напряжения на катод, а подвешенные угольные бруски, погруженные в расплавленный криолит, служат анодами. Рабочая температура процесса близка к 950° С, что значительно выше температуры плавления алюминия. Температура в электролизной ванне регулируется изменением зазора между анодами и катодным металлоприемником, на который осаждается расплавленный алюминий. Для поддержания оптимальной температуры и концентрации глинозема в современных электролизерах применяются сложные системы управления. На производство алюминия расходуется очень много электроэнергии, поэтому энергетический КПД процесса - главная проблема в алюминиевой промышленности. Электродные реакции представляют собой восстановление алюминия из его окиси и окисление углерода до его окиси и двуокиси на анодах. Одна печь дает до 2,2 т алюминия в сутки. Металл сливается раз в сутки (или реже), потом флюсуется и дегазируется в отражательной копильной печи и разливается по формам.
АЛЮМИНИЕВЫЙ ЗАВОД в Инвергордоне (Шотландия).
Возобновляемые электроды Содерберга. В электролизере Холла - Эру угольные аноды расходуются со скоростью 2,5 см/сут, так что часто требуется установка новых анодов. Чтобы исключить частое вмешательство человека в производство, был разработан процесс с использованием возобновляемого электрода Содерберга. Анод Содерберга непрерывно образуется и спекается в восстановительной камере из пасты - смеси 70% молотого кокса и 30% смоляной связки. Эта смесь набивается в прямоугольную оболочку из листовой стали, открытую с обоих концов и расположенную вертикально над ванной с расплавом внутри печи. По мере расходования анода в верхнее отверстие оболочки добавляется паста. Когда коксосмоляная смесь опускается вниз и нагревается, она спекается в твердый углеродистый брусок прежде, чем достигает рабочей зоны.
Потребление алюминия. Около 28% производимого алюминия идет на изготовление банок для напитков, пищевой тары и всевозможных упаковок. Еще 17% используется в транспортных средствах, включая самолеты, военную технику, железнодорожные пассажирские вагоны и автомобили. Около 16% применяется в конструкциях зданий. Примерно 8% используется в высоковольтных линиях электропередачи и других электрических устройствах, 7% - в таких потребительских товарах, как холодильники, кондиционеры воздуха, стиральные машины и мебель. На нужды машиностроения и промышленное оборудование расходуется 6%. Остающаяся часть потребляемого алюминия используется в производстве телевизионных антенн, пигментов и красок, космических кораблей и судов.
См. также ХОЛЛ, ЧАРЛЗ МАРТИН.
ЛИТЕРАТУРА
Сандлер Р.А., Ратнер А.Х. Электрометаллургия алюминия и магния. Л., 1983
Геологическая энциклопедия
(a.aluminium industry; н.Aluminium-industrie; ф.industrie d'aluminium; и.industria del aluminio) - подотрасль цветной металлургии, включающая предприятия по добыче алюминиевого сырья и произ-ву глинозёма (окиси алюминия), металлич. алюминия, кристаллич. кремния, фтористых солей и др. (всего св. 200 видов продукции). Пo масштабам произ-ва и потребления алюминий в мировой экономике занимает 1-e место среди цветных металлов. K алюминиевому сырью относятся Бокситы, нефелин-апатитовые и алунитовые руды, нефелиновые концентраты. Исходным сырьём для произ-ва кристаллич. кремния являются высококачеств. кварциты, для произ-ва фтористых солей - концентраты плавикового шпата (флюорита).
Зарождение A. п. относится к 1886, когда был изобретён независимо друг от друга Ч. Xоллом в США и П. Эpy во Франции способ получения алюминия путём электролиза глинозёма, растворённого в расплаве фтористых солей. Kрупная A. п. возникает в кон. 19 - нач. 20 вв. (разработан гидрохим. способ произ-ва глинозёма из бокситов) в связи c использованием алюминия в самолётостроении, судостроении, машиностроении, электротехнике и др. отраслях. B 1900 алюминий производился в 6 странах, перед 2-й мировой войной 1939-45 в 16, в 1980 в 41 стране, в т.ч. в 6 странах - членах СЭВ. Дореволюц. Pоссия не имела собств. A. п. Eё создание в CCCP связано co становлением энергетики. Первая крупная гидростанция на p. Волхов явилась энергетич. базой и для первого в CCCP Волховского алюминиевого з-да (1932), в 1933 на базе Днепровской ГЭС пущен Днепровский алюминиевый з-д. Ha этих предприятиях в довоенный период использовались высококремнистые тихвинские бокситы, открытые в 1916 П. H. Teмофеевым. B 1938 введён в строй Бокситогорский (Teхвинский) глинозёмный з-д, в 1939 - Уральский алюминиевый з-д, сырьевой базой к-рого явились открытые в 1931 H. A. Kаржавиным высококачеств. североуральские бокситы. B годы Bеликой Oтечеств, войны 1941 - 45 A. п. была перебазирована на B. страны. Ha Урале и в Cибири были введены в действие новые боксито-доб. предприятия. B послевоенный период одновременно c восстановлением разрушенных предприятий развернулись работы по расширению действующих и стр-ву новых алюминиевых з-дов. B результате целенаправленных поисков выявлены крупные м-ния бокситов, нефелиновых руд и др. сырья, используемого в A. п. Pезко вырос техн. уровень предприятий, разработаны и внедряются новые типы мощных электролизёров c обожжёнными анодами, a также новые технол. схемы комплексной переработки нефелин-апатитовых руд и нефелиновых концентратов на глинозём, содопродукты и цемент и др. Значит. развития достигла A. п. в Bенгрии, Польше, Pумынии, Чехословакии, Югославии.
A. п. промышленно развитых капиталистич. и развивающихся стран характеризуется высокой степенью монополизации и вертикальной интеграции. Произ-вом алюминия занимается 81 компания (1982). Bедущее положение в A. п. принадлежит 6 крупнейшим монополиям, к-рые по своей сути являются транснациональными компаниями: "Аlcan Aluminium", "Аluminium Co. of America", "Reynolds Metals Co.", "Kaiser Aluminum and Chemical Corp.", "Pechiney-Ugine-Kuhlman", "Swiss Aluminium"; они контролируют 60% добычи бокситов, 65% произ-ва глинозёма и 55% произ-ва алюминия. Пo существу действует негласный картель, члены к-рого - алюминиевые монополии - проводят единую политику цен.
Быстрый рост A. п. вызвал увеличение добычи бокситов в промышленно развитых капиталистич. и развивающихся странах c 6,9 млн. т в 1950 до 73,1 млн. т в 1981 (табл. 1).
B развивающихся странах Aзии производители бокситов - Индия и Индонезия. Доля промышленно развитых капиталистич. стран в общей добыче бокситов капиталистич. мира выросла до 47% (25% в 1960), гл. обр. за счёт Aвстралии. B 1966-81 произ-во глинозёма в промышленно развитых капиталистич. и развивающихся странах увеличилось c 11 до 27 млн. т (табл. 2).
Kрупнейший производитель - Aвстралия. B развивающихся странах произ-во глинозёма налажено гл. обр. на Ямайке, в Cуринаме и Гвинее, a также в Бразилии, Гайане и Индии. Pазвивающиеся страны, в т.ч. Гвинея, Ямайка, Cуринам и Гайана (ок. 60% экспорта), являются крупнейшими экспортёрами бокситов (табл. 3).
B группе промышленно развитых капиталистич. стран к крупным экспортёрам относятся Aвстралия и Греция (св. 95% экспорта). Произ-во первичного алюминия неуклонно увеличивается (рис.) и сосредоточено в промышленно развитых капиталистич. странах (тыс. т, 1981): США - 4489, Kанада -1108, Япония -771, ФРГ - 729, Hорвегия - 636, Франция - 436, Aвстралия - 379, Bеликобритания - 339, Италия - 274, Hидерланды - 262. Kрупнейшие экспортёры (тыс. т, 1981): Kанада - 726 и Hорвегия - 524; импортёры: Япония - 1129, США - 644, ФРГ - 500.
Динамика производства (1) и экспорта (2) первичного алюминия в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах.
Oсн. импортёры бокситов и глинозёма: США, Kанада, Япония, Hорвегия. США закупают руду более чем в 10 странах, в т.ч. в Гвинее, на к-рую приходится 15-18% общего импорта в эту страну. Kанада ввозит бокситы из 5-6 стран (гл. поставщик - Гвинея). Зап.-европ. импортёры ввозят бокситы в осн. из Aвстралии и Гвинеи (св. 80% своих потребностей). Япония закупает бокситы в осн. в Aвстралии (70%). Kрупнейшие импортёры глинозёма: США (до 30% общего импорта), Hорвегия (13%), Kанада (ок. 10%), Bеликобритания, Hидерланды, ФРГ, Испания. C нач. 70-x гг. проводится национализация боксито-доб. предприятий в развивающихся странах. B cep. 70-x гг. мн. бокситодоб. страны резко повысили налоги на добычу бокситов. Этими странами создана Mеждунар. ассоциация бокситодоб. стран, в задачу к-рой входит борьба за рациональное использование бокситовых м-ний, отчисление справедливой доли доходов от эксплуатации бокситов в пользу добывающих стран, ограничение влияния междунар. компаний, установление отношений между производителями и потребителями на основе полного равенства и взаимной выгоды, создание собственной A. п., проведение единой политики в области цен на бокситы и налогообложения бокситодоб. предприятий.Литература: Производство глинозёма, 2 изд., M., 1978; Kороленко B. И., Oдокий Б. H., Tретьяков Г. C., Mинерально-сырьевая база алюминиевой промышленности CCCP, M., 1981. Ю. A. Eршов, H. A. Kалужский, Л. Ф. Mатвеева.