Основные разновидности проката
Алюминий и сплавы на его основе очень легко поддаются обработке, обладают небольшим весом, не деформируются во время обработки. Наибольшую популярность получил следующий прокат алюминия:
- Фольга. Выпускается в виде тонких длинных листов прямоугольной формы. Толщина фольги согласно ГОСТ должна находиться в пределах от 0,004 до 0,2 миллиметров. Чаще всего фольга упаковывается в массивные бухты, хотя в случае небольшого опта она может транспортироваться в виде отдельных листов.
- Тонкие листы. Имеет вид тонких прямоугольных листов, толщина которых находится в пределах от 0,5 до 5 миллиметров. На практике используются в основном для декоративных целей, поэтому часто тонкие листы выпускают с текстурированной или окрашенной поверхностью. Упаковываются тонкие листы обычно в многослойные блоки, для доставки на большие расстояния могут применяться бухты.
- Толстые листы. Представляют собой квадратные либо прямоугольные плиты без закругленных краев. Толщина одного листа обычно находится в пределах от 5 до 8 миллиметров, хотя встречаются и более толстые изделия. Толстые листы являются самым популярным видом листового проката. Из таких листов делают крылья для самолетов, покрытия домов. Для удобства транспортировки могут упаковываться в большие бухты.
- Шины. Обладает прямоугольной формой, хотя встречаются также закругленные изделия. Толщина одной шины составляет от 5 до 15 миллиметров, а ее ширина — от 10 до 200 миллиметров. Чаще всего шины упаковывают в многослойные полосы либо специальные бухты — это заметно упрощает транспортировку шин на большие расстояния.
Прокат алюминиевый может применяться также для изготовления различной сортовой продукции — это могут быть прутья, арматура, уголки, швеллеры, круги, катанки, проволока. Правила ГОСТ в этой сфере устанавливаются мягкие требования. Поэтому заказчик по договоренности с производителем может сам выбирать характеристики изделия (форма, толщина, длина, наличие дополнительных элементов и так далее).
Концепция, структура и факторы местоположения алюминиевой промышленности
Одной из отраслей цветной металлургии является алюминиевая промышленность. Она включает в себя целый комплекс мощностей по производству алюминия. Алюминиевая продукция занимает первое место в производстве и потреблении во всем мире. Основными потребителями этой продукции являются предприятия машиностроительной, транспортной, строительной, химической, пищевой и металлообрабатывающей промышленности.
Алюминиевая промышленность является подотраслью цветной металлургии, которая занимается добычей алюминиевого сырья и производством глинозема (оксида алюминия), а также кристаллического кремния, металлического алюминия и другой продукции.
Алюминиевое сырье – высококачественный кварцит для производства фторидных солей и концентратов фторшпата (флюорита). Боксит также используется в добыче глинозема для производства алюминия. Производство алюминия требует значительного количества энергии, поэтому алюминиевая отрасль считается одной из наиболее энергоемких. Предприятия этой отрасли расположены вблизи мощных, дешевых источников электроэнергии.
Структура алюминиевой промышленности включает в себя следующие отрасли:
- Добыча алюминиевых руд;
- Извлечение глинозема из руд или их концентратов;
- производство электродов и анодной массы;
- образование фторсодержащих солей;
- выплавка алюминиевого металла;
- производство полуфабрикатов из алюминия.
На расположение предприятий в алюминиевой промышленности влияют несколько факторов, но наиболее важными из них являются сырье, топливо и энергия.
Боксит является основным сырьем для производства алюминия. Содержит до 60% глинозема. Основные месторождения высококачественных бокситов находятся в семи регионах:
- Центральная и Западная Африка;
- Бразилия ;
- Карибский бассейн (Ямайка);
- Океания и Южная Азия;
- Средиземноморский регион;
- Китай;
- Россия (Урал).
Производство алюминиевого металла является очень энергоемким процессом. Поэтому при выборе места расположения производственных объектов важным фактором является наличие источников электроэнергии. Как правило, станции строятся рядом с гидроэлектростанциями. По этой причине можно разделить на регионы, где происходит добыча сырья и где производство конечного продукта происходит непосредственно.
Документация и лицензия
Чтобы организовать небольшой завод по изготовлению алюминия, необходимо получить:
- сертификат на изготовление алюминия;
- сертификат соответствия продукции;
- лицензию на проведение строительных работ.
Для получения сертификата нужно сделать проект и пойти в городскую администрацию для получения разрешения. После предварительного одобрения потребуется обойти еще несколько служб: пожарную, санитарную, экологическую инстанции, а также поставщиков света и воды.
Далее после исправления возможных ошибок, нужно опять идти в администрацию на окончательное утверждение.
Сертификат соответствия должен быть на каждый вид производимой продукции. Чтобы его получить, нужно сдать образец в региональный центр сертификации. Здесь профиль испытают по нескольким параметрам, поэтому сертификат обойдется примерно в 18 000 рублей.
Чтобы получить лицензию, придется обратиться в лицензионный центр.
Вторичный алюминий
Источником для вторичного алюминия является алюминиевый лом и отходы алюминия во всех формах и видах изделий, а также шлаки и другие отходы алюминиевых литейных производств. Первичное и вторичное производство алюминия тесно связаны. Многие алюминиевые сплавы, деформируемые и литейные, предполагают наличие различных примесей, которые могут присутствовать во алюминиевом ломе и алюминиевых технологических отходах. В последние десятилетие применение алюминиевых отходов при производстве различной алюминиевой продукции неизменно возрастает. Примером этого является производство алюминиевого листа для производства банок для упаковки пива и прохладительных напитков.
Рисунок 6 – Алюминиевый лом: банки для упаковки пива и напитков
Переработка вторичного сырья
Четверть общей потребности в алюминии удовлетворяется вторичной переработкой сырья. Из продуктов вторичной переработке льется фасонное литье.
Предварительно отсортированное сырье переплавляется в пороговой печи. В ней остаются металлы, имеющие более высокую температуру плавления, чем алюминий, например, никель и железо. Из расплавленного алюминия продувкой хлором или азотом удаляются различные неметаллические включения.
Более легкоплавкие металлические примеси удаляются присадками магния, цинка или ртути и вакуумированием. Магний удаляется из расплава хлором.
Заданный литейный сплав получают, введя добавки, которые определяются составом расплавленного алюминия.
Характеристика факторов размещения производства
Под сырьевым фактором понимается размещение предприятий у источников сырья для получения определенной продукции: около месторождений полезных ископаемых, крупных водных объектов, в лесных зонах и т. п. Размещение таких производств вблизи источников сырья исключает перевозку больших объемов и снижает расходы предприятий. Поэтому производства организуются как можно ближе к источникам сырья. Готовая продукция предприятий будет более дешевой за счет снижения расходов на доставку сырья. Сырьевой фактор оказывает значительное влияние на размещение целого ряда промышленных производств: например, на производство калийных удобрений, цемента, лесопиление, обогащение руд цветных металлов.
Топливный фактор, как и сырьевой, оказывает такое же влияние на размещение производства. Он является определяющим в размещении отраслей, использующих для производства продукции большие объемы минерального топлива: угля, природного газа, мазута. К таким отраслям относятся теплоэнергетика, отдельные производства черной металлургии, химической промышленности. Так, наиболее мощные тепловые электростанции в США, России, Китае построены вблизи крупных угольных месторождений. У месторождений угля размещаются многие предприятия по производству чугуна и стали.
Энергетический фактор влияет на размещение производств, в которых на создание единицы продукции потребляется большое количество преимущественно электрической энергии. Такие производства называются энергоемкими. К ним относится производство многих легких цветных металлов (алюминия, титана и др.), химических волокон, бумаги. Предприятия по производству энергоемкой продукции размещаются в тех районах, где в больших объемах производится преимущественно дешевая электроэнергия, например около крупных гидроэлектростанций.
Трудовой фактор оказывает решающее влияние на размещение производств, основанных на использовании большого количества трудовых ресурсов, в том числе высококвалифицированных специалистов. Это трудоемкие производства. Например, в легкой промышленности к таким производствам относится швейное производство. В сельском хозяйстве наиболее трудоемкими являются рисоводство, овощеводство, плодоводство. Производство электронного оборудования, персональных компьютеров предполагает использование квалифицированных кадров. Ориентированные на трудовой фактор, эти производства размещаются преимущественно в густонаселенных районах с дешевой рабочей силой.
Потребительский, или рыночный, фактор влияет на размещение отраслей, производящих продукцию, пользующуюся широким, иногда повседневным, спросом у населения. Это продукты питания, одежда, обувь, бытовая техника и др. Такие производства ориентируются на потребителя и размещаются практически во всех крупных населенных пунктах.
Роль транспортного фактора важна для всех отраслей, продукция которых потребляется не на месте ее производства, а поставляется в другие районы. Все предприятия заинтересованы в снижении расходов на доставку готовой продукции в районы ее потребления. Поэтому многие производства размещаются возле крупных транспортных узлов, в морских портах, на линиях магистральных железных дорог, нефтепроводов. Мозырский нефтеперерабатывающий комбинат был построен рядом с нефтепроводом «Дружба».
При размещении производств большое значение приобретает экологический фактор, связанный с охраной окружающей среды. Этот фактор ограничивает создание производства, если оно может нанести вред окружающей среде. К производствам, которые характеризуются большими выбросами загрязняющих веществ или иным вредным воздействием на окружающую среду, предъявляются повышенные экологические требования. Их запрещается размещать в крупных городах и густонаселенных районах. На этих предприятиях должны использоваться современные малоотходные технологии и возводиться сооружения по очистке выбросов.
В современных условиях роль экологического фактора возрастает — он влияет на размещение всех производств
Наиболее важно учитывать экологический фактор при размещении предприятий химической промышленности, металлургии, энергетики, особенно при строительстве АЭС
Размещение отраслей цветной металлургии России
Медная промышленность возникла в России на Урале. За почти 300 лет сильной эксплуатации многие месторождения руд здесь истощились. Ныне уральские медеплавильные заводы используют как местное, так и привозное (в основном казахстанское) сырьё.
Крупнейший центр медно-никелевого производства — Норильск (рис. 61) был создан в Восточной Сибири в 1930-е гг. Комбинат в этом заполярном городе даёт около половины российской меди, 1/3 никеля, почти всю платину, а также золото, кобальт и другие металлы. Деятельность этого гиганта цветной металлургии, увы, далеко не полезна для жителей города и окружающей природы. Комбинат — крупнейший в России загрязнитель атмосферы, прежде всего двуокисью серы.
Перспективы развития медной промышленности в Восточной Сибири связаны с уникальным месторождением медных руд в Удоканском хребте на севере Читинской области. По запасам руды оно относится к крупнейшим в мире, высоко и содержание меди в этой руде — 1,5%! Месторождение это ещё только намечается к освоению.
Изменения в распределении предприятий по производству алюминия
Эта отрасль начала свое стремительное развитие еще в период первых пятилетних планов. В то время большинство предприятий располагалось рядом с дешевыми источниками электроэнергии и иногда работало с местным сырьем. Такое расположение подходящее для отрасли и значительно снижающее затраты на транспортировку готовой продукции.
Во время Второй мировой войны большая часть производственных мощностей была перенесена на Урал по политическим причинам. Понятно, что для войны стране нужен был алюминий, тем более, что в регионе уже разработаны местные источники сырья. В послевоенные годы отток в европейскую часть России изменился, а доля предприятий в производстве алюминия
Факторы для создания алюминиевых заводов не исчезли, и опять-таки речь шла, в основном, о наличии дешевой энергии.
Уже во второй половине 20 века началось масштабное освоение Сибири и строительство огромных гидроэлектростанций, что непосредственно отразилось на расположении основных производственных мощностей алюминиевой промышленности. Крупнейшие алюминиевые заводы расположены в Красноярске и Братске.
Практически ничего не изменилось в месте расположения таких объектов, хотя корпоративная политика существенно изменилась. Как уже упоминалось, заметный дефицит сырья уже вынуждает нас импортировать значительную его часть. По этой причине алюминиевые гиганты обратили свой взор на зарубежные товарные рынки, и теперь стало общепринятой практикой не только инвестировать туда, но и покупать их прямо сейчас. Кроме того, в современном мире возникли целые вертикально интегрированные группы, включающие в себя месторождения сырья и производственные мощности, а также алюминиевые заводы.
Из этого можно сделать вывод, что основным фактором, влияющим в настоящее время на расположение алюминиевых заводов, является фактор энергии. Наличие источника дешевой электроэнергии покрывает все расходы, связанные с транспортировкой сырья и готовой продукции.
Медная промышленность
Медь – один из самых долговечных и
экологически чистых металлов.
Благодаря своим уникальным свойствам (очень высокой электропроводности, пластичности) применяется во многих отраслях экономики.
Основные потребители меди: наукоемкие производства и строительство
Источник получения меди – сульфидные руды (медный колчедан). Содержание меди в руде обычно менее 5%. Всю остальную массу занимают другие породы.
Производство меди
Сейчас распространен пирометаллургический способ производства меди: оно включает плавку, получение черновой меди. Получение чистой рафинированной меди.
Основные базы медной промышленности нашей страны находятся на Урале.
Изменения в размещении производящих алюминий предприятий.
Данная отрасль начала свое стремительное развитие еще в период проведения первых пятилеток. Тогда основная масса предприятий располагалась именно у источников недорогой электроэнергии, и частично работало на местном сырье. Такое расположение полностью устраивало всю промышленность, значительно снижались расходы на транспортировку готовой продукции.
В период второй мировой войны большая часть производственных мощностей была перенесена на Урал, причиной в первую очередь стали политические факторы, и это понятно, стране был нужен алюминий на военные цели, тем более в регионе уже разрабатывались местные источники сырья. В послевоенные годы происходит обратный отток на европейскую часть России,
факторы размещения алюминиевых предприятий не делись никуда, и опять основным вопросом было наличие дешевой энергии.
Уже во второй половине 20 века началось масштабное освоение Сибири, началось строительство грандиозных гидроэлектростанций, что сразу же сказалось и на размещении основных производственных мощностей алюминиевой промышленности. Наиболее крупные алюминиевые комбинаты расположены в Красноярске, Братске.
В размещении подобных предприятий практически ничего не изменилось и сейчас, правда значительно изменилась политика корпораций. Уже сейчас ощутимый дефицит сырья заставляет, как уже говорилось, импортировать его значительную часть. Именно поэтому алюминиевые гиганты обратили свой взор на иностранные рынки сырья, сейчас обычным делом стало не только вкладывать в них средства, но и выкупать их полностью. Кроме этого, на современном этапе, созданы целые вертикально-интегрированные корпорации, в которые входят и сырьевые месторождения, и генерирующие мощности и 
непосредственно алюминиевые комбинаты.
На основании выше изложенного можно сделать вывод, основным фактором, влияющим на расположение алюминиевых предприятий, на сегодняшний день является именно энергетический. Наличие источника дешевой электроэнергии покрывает все расходы, связанные с транспортировкой сырья и готового продукта.
Конвертирование штейна
Конвертирование штейна осуществляется в медеплавильных конвертерах (рисунок 44) путем продувки его воздухом для окисления сернистого железа, перевода железа в шлак и выделения черновой меди.
Конвертеры имеют длину 6 – 10 м и наружный диаметр 3 – 4 м. Заливку расплавленного штейна, слив продуктов плавки и удаление газов осуществляют через горловину, расположенную в средней части корпуса конвертера. Для продувки штейна подается сжатый воздух через фурмы, расположенные по образующей конвертера. В одной из торцевых стенок конвертера расположено отверстие, через которое проводится пневматическая загрузка кварцевого флюса, необходимого для удаления железа в шлак. Процесс продувки ведут в два периода. В первый период в конвертер заливают штейн и подают кварцевый флюс. В этом периоде протекают реакции окисления сульфидов
2FeS + 3O2 = 2Fe + 2SO2,
2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2
Образующаяся закись железа взаимодействует с кварцевым флюсом и удаляется в шлак
2FeO + SiO2 = (FeO)2·SiO2
По мере накопления шлака его частично сливают и заливают в конвертер новую порцию исходного штейна, поддерживая определенный уровень штейна в конвертере. Во втором периоде закись меди взаимодействует с сульфидом меди, образуя металлическую медь
2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2
Таким образом, в результате продувки получают черновую медь, содержащую 98,4 – 99,4% Cu. Полученную черновую медь разливают в плоские изложницы на ленточной разливочной машине.
Известные производители
Наиболее крупным производителем алюминия является , которая производит более 4 млн. т алюминия в год. Также в список крупнейших производителей алюминия в России входят:
- , специализирующаяся на работе с алюминиевыми сплавами;
- АО «БАЗ», работающее на производстве и добыче глинозема и гидрооксида алюминия;
- ВгАЗ, завод по производству первичного алюминия.
Производство алюминия представляет собой сложный процесс, требующий необходимого оборудования, знания технологии, соблюдения особых условий и трудовых затрат. Зато изготовление различных изделий из алюминия — дело популярное.
О перспективах производства алюминия расскажет это видео:
Алюминиевая продукция
Виды продукции
Алюминий и его сплавы могут отливаться или формоваться в готовые изделия и полуфабрикаты практически любым из всех известных технологических процессов, применяемых для металлов. По их форме изделия делят на стандартные и «по чертежам заказчика».
Первые включают алюминиевые листы, плиты, фольгу, прутки, проволоку, трубы и конструкционные профили (уголки, тавры, двутавры и тому подобное).
Изделия «по чертежам заказчика» (по-английски их называют «engineered products») разрабатываются для какого-то специального применения и включают прессованные профили, поковки, отливки, а также в значительно меньших количествах изделия порошковой металлургии, ударного прессования и других. Около половины из них приходится на листы, плиты и фольгу, около 20 % — на прессованные профили и трубы.
Экструзия алюминия
Экструзия (или, более официально, по-русски и привычно, «прессование») алюминия и его сплавов — это процесс пластического деформирования, при котором заготовку, обычно часть круглого слитка («столба»), продавливают или выдавливают через одно или несколько отверстий матрицы – специального прессового инструмента. Для этого применяют специальное оборудование – экструзионные прессы, как правило, гидравлические, которые обеспечивают на штоке (пресс-штемпеле, пуансоне), который непосредственно «давит, прессует» заготовку, усилие от 500 до 4000 тонн, а иногда и больше, в зависимости от назначения и производительности пресса.
Алюминиевые отливки
Алюминиевые отливки обычно производят следующими методами:
- литье под давлением;
- литье в постоянные формы (литье в кокили);
- литье в песчаные формы;
- литье в гипсовые формы;
- литье в расплавляемые формы.
Эти процессы включают различные варианты и разновидности, такие как вакуумные технологии, литье под низким давлением, центробежное литье.
Рисунок 8 – Литье алюминиевых колесных дисков
Алюминиевые поковки
Алюминиевые поковки производят созданием пластического течения металла путем приложения к нем кинетических, механических или гидравлических усилий в открытой или закрытой матрице. Поковки, выполняемые вручную, имеют простые геометрические формы – прямоугольники, цилиндры, диски. Более сложные формы куют в закрытых формах
Рафинирование алюминия
Чтобы получить более высокие степени чистоты алюминия применяют специальные технологии. Чистоту 99,99 % достигают путем зональной плавки или обработки жидкого алюминия методом Хупса (Hoopes).
Метод очистки Хупса
Метод Хупса – это трехслойный электролитический процесс, в котором применяют расплавленную соль с плотностью более высокой, чем у жидкого алюминия (рисунок 5). Комбинацией этих двух методов очистки можно достигать чистоты алюминия 99,999 %.
Рисунок 5 – Печь для рафинирования алюминия по методу Хупса
Нижний слой служит в качестве анода. Он состоит из рафинированного (очищенного) алюминиевого сплава с медью. Медь вводится для того, чтобы увеличить плотность нижнего слоя. Средний слой – это расплавленный электролит. Его плотность ниже, чем плотность анодного сплава и выше, чем плотность уже очищенного алюминия, который “плавает” сверху электролита.
Очистка алюминия происходит за счет растворения примесей на аноде в результате электрохимических реакций.
Очистка алюминия зонной плавкой
Принцип зонной плавки заключается в повторяемых проходах зоны плавления вдоль алюминиевого слитка. Примеси, которые снижают точку плавления алюминия, скапливаются в зоне плавления и постепенно перемещаются к концу слитка. К таким примесям относятся, например, олово, бериллий, кальций, железо, кобальт, никель, магний, медь, кремний, цинк. Примеси, которые повышают точку плавления, концентрируются в начале слитка. К таким примесям относятся, например, хром, титан, молибден, ванадий. Марганец не изменяет температуру плавления и поэтому не двигается под воздействием зоны плавления. Зонной плавкой достигают чистоты алюминия 99,9999 % .
Сырьевая база
Отечественная металлургия развивается благодаря богатству полезных ископаемых, которыми наполнены недра государства.
Многочисленные месторождения коксующихся углей полностью обеспечивают потребности металлургов. Большинство уральских заводов работает на угле, поставляемом из Кузнецкого угольного бассейна (Кузбасса).
По запасам железной руды сейчас Российская Федерация находится на первом месте в мире. На ее территории находится около 19% общемировых запасов этого полезного ископаемого. Крупные залежи железной руды называют железорудным бассейном. Наиболее крупными на постсоветском пространстве их примерами являются:
- криворожский железорудный бассейн;
- железорудный бассейн южного Урала;
- курская магнитная аномалия.
Разработка месторождений железной руды специалисты ведут открытым (карьер) и подземным (шахта) способом.
Целесообразность разработки месторождений угля или железистого кварцита определяется глубиной залежей, транспортной доступностью месторождения, а также технологическими параметрами.
Рассмотрев факторы (не только сырьевые), влияющие на выбор района размещения металлургических заводов.
Критерии выбора расположения объектов цветной металлургии
Геологический фактор – главный из критериев, влияющих на размещение заводов по производству цветных металлов. Из-за низкой доли полезного компонента в рудах цветных металлов, их транспортировка экономически нецелесообразна.
Это требует расположения заводов этой отрасли в местах добычи полезных ископаемых. Производство никеля, например, строго привязано к месту его добычи.
Разработка месторождение цветных металлов часто сопряжена с рядом трудностей. Доступ к полезным минералам часто огражден щитом пустой породы и его приходится взрывать. Такая разработка требует применения большого количества техники: экскаваторов, транспортеров, электровозов.
