Как делают алюминий?

Как делают алюминий?

Давайте разберемся.

Алюминий — третий по распространенности химический элемент на Земле после кислорода и кремния. В таблице Менделеева стоит под 13-м номером и обозначается, как Al. Алюминия в природе очень много, но весь тот, который нас окружает, сделан промышленным способом — это не золото и не платина, которые существуют в виде самородков.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160czd0.jpg


http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160fzf6.jpg

02. Так Саяногорский алюминиевый выглядит из окна заводоуправления. Я приехал в воскресенье, людей на территории почти не было, но завод работал — технология производства алюминия непрерывная и во всех цехах работа шла, как обычно.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160gc56.jpg


03. Начинается всё здесь — в электролизном цехе. Здесь производят алюминий по той самой технологии, разработанной еще французом Эру и американцем Холлом, о которых я писал выше. Правда, выглядит это теперь совсем не так, как в XIX веке. В Саяногрске делают алюминий в ваннах с т.н. обожженными анодами. Вот их привезли на транспортной тележке. Эти аноды опускают в электролизную ванну, куда засыпают глинозём и где происходит его превращение в металл.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160kb0f.jpg



04. А вот так выглядит отработавший своё обожженный анод. Это расходуемый материал, который завод тоже производит самостоятельно. Такая технология позволяет уже на этапе производства избавляться от множества вредных примесей. Анод с уже сформированным угольным кубом более безвреден, так как смолистые вещества удаляются из него в процессе изготовления. Современные заводы строятся с расчетом использования именно таких анодов. Есть еще технология норвежца Содерберга, по которой работает, например, Красноярский алюминиевый завод, но о ней я расскажу позже.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160p81y.jpg




05. Ряды электролизёров уходят, кажется, за горизонт. Это новые два цеха в Саяногорске, построенные в 2004-2006 гг и выделенные в отдельный завод, названный Хакасским — для строительства нового завода так легче было искать инвесторов. В этом цехе совсем малолюдно, я встретил только одного человека. Производственный процесс практически полностью автоматизирован — сверху засыпается глинозём, после окончания цикла приезжает кран и вакуумным насосом откачивает алюминий в большой ковш.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160h79c.jpg




06. Вот эта конструкция на кране выкачивает алюминий из трехтонных электролизных ванн, а потом разливает по ковшам, которые потом повезут в литейный цех. Для того, чтобы произвести тонну алюминия нужно почти две тонны глинозёма, полтонны углерода (для анода) и около 15 000 кВт*час электроэнергии. Всё оборудование в цехе российское, сделанное в инженерно-технологическом центре РУСАЛа, а вот сырьё привозят импортное — из Гвинеи, Ямайки.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160rqqt.jpg




07. Электролизный цех — это не только вредное производство для человека, но и для фототехники. Каждая тонна алюминия — это 280 000 кубометров выделенного газа. И, если с выбросами научились бороться с помощью системы фильтров, то вот с фото и видеотехникой, как мне сказали сопровождающие, лучше к электролизёрам близко не подходить — там сильное магнитное поле.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160szf8.jpg




08. Что дальше? Дальше ковш с алюминием ставят на тележку и везут его в литейный цех. Там его ждет печь, в которой из простого алюминия делается нужный для заказчика сплав.

Фотографии литейного — из Саяногорского алюминиевого, который построен еще в советское время. Цеха двух заводов стоят рядом и внешне отличаются только цветом. Кстати, два цеха нового Хакасского завода (ХАЗ) — первое предприятие по производству алюминия, построенное в России за последние 20 лет. Ну и самое современное, конечно.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160twr9.jpg




09. В литейном цеху стоят гигантские печи, внутрь которых страшно заглядывать — там чуть колышется раскаленное до 700°C зеркало расплавленного металла. Здесь варят алюминий on demand — по заказу потребителя. Всем нужен разный металл, с добавками под опредленное производство.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160w6db.jpg




10. Так заливают в печь чистый алюминий, привезенный из электролизного цеха. Не знаю, почему он получился на снимке красноватым — вообще он светло-серый.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160xd7g.jpg




11. Рядом с печами — добавки для сплавов: кремний, титан для легирования, цирконий в слитках.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160yf4y.jpg




12. Здесь мастер следит за добавками при плавке металла. После того, как в печь заложены компоненты будущего сплава, мастер берет пробу, делает из нее небольшой, размером с хоккейную шайбу, слиток и отправляет его в химическую лабораторию для проверки своей работы.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0160z893.jpg




13. У этой печи разливают алюминий в чушки — для тех заказчиков, которым металл нужен в собственном литейном производстве.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/01610abe.jpg




14. Пока алюминий медленно движется по конвейеру, он успевает застыть и на выходе рабочий просто складывает чушки в штабеля.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/01611c30.jpg




15. Алюминий — красивый металл.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/016122t7.jpg




16. Солнце светит в боковые окна на крыше и в цехе — почти театральный свет. Рабочие у печей, как будто под светом софитов.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/01613s17.jpg




17. У пульта управления разливочной машины, где делают цилиндрические слитки в несколько метров длиной для кабельной промышленности.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/01614wg3.jpg




18. Металл заливают в вертикальные формы.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/016150g2.jpg




19. Алюминий кристаллизуется в формах, крышку поднимают, изделия готовы.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/01616k93.jpg




20. Краном подцепляют еще теплые алюминиевые слитки и отвозят их на специальный стол.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/01617x4e.jpg




21. Мастер складывает слитки в ряд.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/016183x1.jpg




22. И ставит на них штамп своей смены и дату изготовления.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/01619bsx.jpg




23. В другом месте цеха длинные цилиндры режут на части.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0161az0t.jpg




24. Made in Russia.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0161bxze.jpg





25. Для кого-то из заказчиков отливают вот такие гигантские алюминиевые слитки.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0161ch73.jpg




26. У литейщиков короткий перерыв, можно выпить чаю. Рядом с цехом есть круглосуточная столовая, для рабочих практически бесплатная — там смешные цены, а каждому оплачивают 70 «обеденных» рублей в день.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0161d1g3.jpg




27. Здесь же можно посмотреть на результаты анализов проб «своего» металла в лаборатории.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0161esfs.jpg




28. В это время в новом литейном цехе ХАЗа идет упаковка и погрузка готовой продукции в железнодорожные вагоны.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0161fqpx.jpg




29. Заводские жалуются на РЖД — задавили своими тарифами. Монополист поднимает цены на перевозку из года в год.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0161gdhq.jpg




30. Два новых цеха Хакасского алюминиевого завода.

http://l-pics.livejournal.com/drugoi/pic/0161hpsf.jpg
Хотя, были времена, когда алюминий ценился выше драгоценных металлов. У Плиния Старшего в «Естественной истории» есть упоминание о мастере, который принес императору Тиберию чашу из легкого белого металла, добытого, по его словам, из глины. Тиберий тогда испугался, что все его богатства обесценятся и привычно отрубил мастеру голову — тогда проблемы конкуренции на рынке решались просто. В 1855 году, когда алюминий был впервые показан публике на Всемирной выставке в Париже, его называли «серебром из глины», он был очень дорогим металлом. При дворе императора Наполеона III во время торжественных обедов блюда и приборы для членов императорской семьи были из алюминия, у остальных — из простого золота.

Есть два имени, с которыми связано появление алюминия в нашей жизни: Алессандро Вольта и Гэмфри Дэви. Итальянец Вольта проводил опыты с гальваническим электричеством, т.е. с тем электричеством, которое появляется в результате химических процессов. Он придумал и сделал устройство, состоящее из чередующихся медных и цинковых пластин, разделенных прокладками из сукна, смоченного серной кислотой. Тогда считалось, что электричеством из т.н. «вольтового столба» можно лечить различные недуги и изобретение Вольта быстро вошло в моду. Химики же поняли, что с помощью электричества можно разлагать сложные тела на простые и получать металлы, которые в природе существуют только в виде соединений.

Английский химик Гэмфри Дэви, профессор Королевского института, занимался экспериментами с электролитической установкой, с помощью которой он пробовал добывать чистые металлы. Он пропускал электрический ток через воду, в которую погружал различные вещества — платиновую проволоку, ртуть, едкий натр. Так он получил металлы, известные теперь под названием натрий и калий. Стронций и барий были получены Дэви при разложении щелочных земель. В 1808 году он вплотную подошел к созданию металла из глинозёма, которому дал название «алюминий». Гэмфри Дэви можно назвать отцом современной алюминиевой промышленности — теперь все предприятия в мире используют его электролитический метод.

Однако, до настоящего алюминия еще было далеко. Опыты Дэви продолжил датский физик Ханс Кристиан Эрстед и немецкий химик Фридрих Вёлер. На получение алюминия в виде нескольких зерен величиной с булавочную головку у Вёлера ушло почти два десятка лет. Правда, и это был не чистый металл, а его сплав с калием, ртутью и платиной. Вёлер смог получить его впервые в 1827 году.

В 1856 году француз Анри-Этьен Сент-Клер Девиль, значительно удешевив и усовершенствовав технологию Вёлера, начал первое промышленное производство алюминия на заводе братьев Тиссье в Руане. За сутки завод Девиля производил два килограмма алюминия. В 1857 году килограмм этого металла стоил 300 франков. В те годы комнату в Париже можно было снять за 20 франков.

Производство алюминия химическим методом началось и в других странах — в 1888 году в Англии начал работать завод про производству металла методом Девиля. Опыты про производству алюминия проводились в США — на верхушке обелиска мемориала Джорджа Вашингтона в 1888 году была установлена небольшая пирамидка из чистого алюминия, который производил тогда всего один человек — Уильям Фришмус. По тем временам это было событием — пирамиду высотой в 22 см и весом в 3 кг даже выставляли перед установкой в витрине ювелирного магазина Тиффани в Нью-Йорке. Три килограмма — это много, в 1885 году в США было произведено всего 28,3 кг алюминия. У витрины всегда стояла толпа — все хотели посмотреть на алюминиевое чудо. Пирамидка уцелела до наших дней, только немного оплавилась от частых ударов молний.

Но это всё пока нельзя было назвать промышленным производством в полной мере. Алюминий был драгоценным металлом, а ученые мечтали о его практическом применении. Химический процесс был дорогостоящим и на смену ему пришел электролиз, изобретенный еще Дэви. Для этого нужно было дождаться, пока на смену вольтовому столбу не придут более мощные источники электрической энергии. Француз Поль-Луи Эру и американец Чарльз Мартин Холл независимо друг от друга одновременно изобрели и запатентовали электролитический способ промышленного изготовления алюминия. В 1883 году Эру рисует на полях своей рабочей тетради практически современный электролизёр — в небольшой тигель с криолитом, служивший катодом, помещается угольный анод. Эру нагрел тигель до 1100 градусов, он разрушился и в образовавшемся сплаве обнаружился алюминий.

Интересно, что дальнейшему совершенствованию технологии и увеличению выпуска алюминия противились владельцы производств — они не были заинтересованы в падении цены на металл и всячески мешали внедрению новых изобретений в этой области. Братья Коулз, владевшие заводом в Локпорте, даже хотели выкупить патент Холла, чтобы им не воспользовались конкуренты.

Так или иначе, но прогресс в технологиях сделал своё — алюминий стал общедоступным материалом и в конце XIX века из него уже делали не драгоценности, а предметы обихода, оптические приборы, посуду и кухонную утварь, которая стала вытеснять традиционные медь и чугун. Появилась и алюминиевая фольга в качестве упаковки для пищевых продуктов. Шоколад в фольге — это товар конца XIX века.

Дальнейшая история алюминия в жизни человека — это поиск его новых свойств и качеств. Из алюминия делались новые сплавы, он прекрасно взаимодействовал с другими металлами. В 1903 году немецкий металловед Альфред Вильм после многолетних экспериментов получил «твердый» алюминий из сплава с медью, магнием и марганцем. Новый материал назвали дуралюмином (от латинского durus — твердый). Этот металл стал основой для строительства самолетов — в 1920 году из советского аналога, названного кольчугалюминием, был изготовлен знаменитый АНТ-2 конструкции Андрея Туполева.

Россия стала третьей страной в мире, где начали изготавливать алюминий промышленным способом. Первый завод был основан в 1885 году промышленником А. Нововейским, он располагался вблизи Троице-Сергиевой лавры. В 1916 году в окрестностях Тихвина нашли месторождение бокситов. В 1929 году на заводе «Красный выборжец» было смонтировано шесть электролизёров. 27 марта на этом оборудовании были получены первые восемь килограммов советского алюминия. Он был изготовлен с помощью электроэнергии Волховской ГЭС и отечественных материалов. Здесь же, на заводе, из этого алюминия стали изготавливать кухонную посуду и столовые приборы. Прототипом советского электролизёра была французская электролитическая ванна. В 1930 году на Опытном заводе в Ленинграде произвели уже 90 тонн металла! Вторым алюминиевым комбинатом стал завод, построенный рядом с Днепрогэсом. В заводской комплекс входил глиноземный завод, который перерабатывал около 30 000 тонн бокситов, электролизное производство, рассчитанное на выплавку 15 000 тонн в год и собственное производство угольных анодов — основы для работы литейного цеха.

По всей стране стали искать источники сырья для работы алюминиевых заводов — потребность в этом металле была чрезвычайной. Бокситы нашли на Южном Урале, в Башкирии, стали перерабатывать в глинозём отходы доменного производства. Металла все равно не хватало и его приходилось возить из-за рубежа — из Франции, Норвегии, США.

После начала войны страна потеряла практически все свои мощности по производству алюминия — Волховский и Днепровский заводы были демонтированы. «Дайте мне 30 000 тонн алюминия и я выиграю войну», — писал Сталин Рузвельту в 1941 году. У СССР остался только один алюминиевый завод на Урале, который работал для нужд оборонной промышленности. За военные годы Уральский алюминиевый произвел более 244 000 тонн металла.

В послевоенные годы были построены Кандалакшский, Надвоицкий и Волгоградский заводы. В 60-70 гг, когда в СССР стали строить большие ГЭС на сибирских реках, появились Иркутский, Красноярский и Братский алюминиевые заводы. Оставалась проблема сырья — глинозём приходилось покупать за рубежом — в Гвинее, Африке. Первым заводом по переработке импортного материала стал Николаевский глиноземный завод (1980 год). Он был рассчитан на переработку высококачественных африканских бокситов.

После распада СССР алюминиевая отрасль в России оказалась в трудном положении — государство прекратило вкладывать средства, распались связи с поставщиками сырья в бывших советских республиках. Британская Trans World Group, получившая контроль над большой частью российских алюминиевых заводов внедрила в России известную систему толлинга, когда импорт сырья и экспорт продукции производились беспошлинно, что приносило владельцам огромные прибыли, но лишало заводы средств для развития производства. После начала приватизации в 1993 году в отрасль стали приходить криминальные структуры, надеясь на быструю прибыль. Был установлен контроль над морскими портами, заводы были вынуждены платить бандитам за отгрузку товара за рубеж. В борьбе за контроль над отраслью криминальные группировки пытались запугать тех руководителей заводов, которые отказывались сотрудничать с ними. С теми, кто отказывался работать на бандитов, жестоко расправлялись.

В 1994 году Олег Дерипаска был избран генеральным директором Саяногорского алюминиевого завода. К этому времени он был его мажоритарным владельцем вместе с TWG (братья Черные — известные имена). Через три года после своего образования возглавляемая Олегом Дерипаской группа «Сибирский алюминий» вошла в десятку ведущих мировых производителей продукции из алюминия и Дерипаска разорвал отношения с Trans World Group, найдя дополнительные средства для развития в дополнительной эмиссии акций завода. В 2007 году в результате слияния алюминиевых и глиноземных активов Компании РУСАЛ, занимавшей третье место в мире по производству алюминия, Группы СУАЛ, входившей в десятку ведущих мировых производителей алюминия, и глиноземных активов швейцарской компании Glencore была создана Объединенная компания «Российский алюминий» — крупнейший в мире производитель алюминия и глинозема.

На Саяногорский алюминиевый завод, с которого началась история РУСАЛа, я и поехал в первую очередь.

01. От Абакана, столицы Хакасии, до Саяногорска — час езды на автомобиле. По этой дороге я уже ездил два года назад, когда на Саяно-Шушенской ГЭС случилась авария. Город расположен в том самом месте, где заканчивается хакасская степь и начинаются Саянские горы. Завод (а их там три, на самом деле) — в пятнадцати километрах от города.

Смотрите в следующих сериях: как делают фольгу на заводе САЯНАЛ, как работает самый большой в мире Красноярский алюминиевый завод.

www.pageranker.ru