Як виготовляють алюміній?

Алюміній - найпоширеніший метал Землі. Він становить 8% від ваги земної кори, присутній в організмі людини, в яблуках та воді. Його виявили навіть за межами нашої планети – на Місяці та Марсі. Однак, незважаючи на таку всюдисутність, у чистому вигляді в природі його не зустрінеш. А процес отримання набагато складніший, ніж у багатьох інших металів. Про те, як алюміній виробляють та де застосовують – читайте у нашій статті.

У 1825 р. данський фізик Ганс Ерстед першим виділив відносно чистий алюміній у своїй лабораторії. А 1854 р. метал вперше було отримано промисловим способом. Однак, у другій половині ХІХ століття ціна алюмінію, видобутого в обох випадках, була приблизно рівною. Проте, в процесі розвитку хімії і вдосконалення хімічних методів, ціна алюмінію швидко падала. А коли француз Поль Ер і американець Чарльз Холл, незалежно один від одного, розробили метод отримання алюмінію за допомогою електролізу, виробляти метал стало можливо у величезних масштабах!

Боксити

Алюміній виробляють із бокситів - це руда, в якій міститься метал. Її запаси у світі обмежені та розподілені нерівномірно. Найбільші родовища припадають на Західну та Центральну Африку (32%), Австралію та Індію (23%), Південну Америку та країни Карибського басейну (21%). Найчастіше боксити видобувають у відкритий спосіб: спеціальна техніка зрізує руду шар за шаром, потім її транспортують на переробку. Однак, буває так, що алюмінієва руда глибоко залягає, і тоді для видобутку будують шахти.

Глинозем

Отже, руду привозять на спеціальні заводи, де розпочинається другий виробничий етап - відділення глинозему, тобто оксиду алюмінію. Для цього використовують метод Байєра, винайдений понад сто років тому.

Суть у наступному. Гідроокис алюмінію, що входить до складу бокситів, розчиняють у концентрованому лугу (їдкому натрі) під впливом високої температури. Потім температуру знижують і розчин, що містить сполуки алюмінію, кристалізується, а домішки - ні. Таким чином відокремлюють баласт. Після великі частинки оксиду алюмінію вимивають з розчину водою, а потім кальцинують (тобто обсушують). Так виходить глинозем.

Процес виробництва алюмінію

Величезну електролізну ванну заповнюють розплавленим кріолітом. Катодом в даному випадку виступить дно ванни, до нього «прилипатиме» алюміній, що відокремився, анодом — вугільні блоки, які необхідно занурити в кріоліт. Тепер завантажуємо глинозем і подаємо струм. Під впливом електрики структура глинозему руйнується: чистий алюміній осідає на дні, а кисень з'єднується з вуглецем, утворюючи вуглекислий газ, який збирається в спеціальний газозбірник і пропускається через систему очищення. Рідкий розплавлений метал дістають ковшем та відправляють на ливарне виробництво.

Чистий алюміній 

Процес виробництва чистого алюмінію потребує величезної кількості електроенергії, тому заводи майже завжди будують біля гідроелектростанцій. Також для створення середовища, в якому відбуватиметься сам процес відділення, потрібен кріоліт — мінерал, який вкрай рідко зустрічається в природі, тому в промисловості найчастіше використовують його штучний замінник. Ця речовина створює необхідне струмопровідне середовище на останньому етапі виробництва алюмінію.

Загалом, алюміній — легкий пластичний метал, який має високу електропровідність, теплопровідність, стійкість до корозії та низьких температур. Він добре зварюється, легко піддається штампуванню, ковці та прокатці, що дає цьому матеріалу широке поле для застосування в різних галузях.