Тест по географии в 9 классе «Металлургия в России». В настоящем тесте 16 вопросов разной формы ответа без ограничения по времени. Перед тестированием рекомендуется прочитать конспекты по проверяемой теме. Результат тестирования оценивается по пятибалльной системе. Чтобы получить оценку «5» необходимо ответить правильно более 80% вопросов.
Результат тестирования можно отправить себе на электронную почту (ввод данных в конце теста).
Металлургия в России
Источник: xn--9-8sb3ae5aa.xn--p1ai
Страны лидеры в мире по производству и выплавке алюминия
В современной промышленности наибольшую популярность завоевала алюминиевая руда. Алюминий представляет собой самый распространенный метал из всех, существующих на сегодняшний день, металлов на земле. Кроме того, ему принадлежит третье место в рейтинге по численности залежей в недрах Земли. Также, алюминий является и самым легким металлом.
Уртит (алюминиевая руда). Сибирский Федеральный Университет
Алюминиевой рудой называется горная порода, служащая материалом, из которого и происходит получение металла. Алюминий обладает определенными химическими и физическими свойствами, которые позволяют адаптировать его применение к совершенно различным областям человеческой деятельности. Таким образом, алюминий нашел свое широкое применение в таких отраслях, как машиностроение, автомобилестроение, строительство, при производстве различной тары и упаковки, электротехники, иных потребительских товаров. Практически каждый бытовой прибор, ежедневно используемый человеком, в том или ином количестве содержит в себе алюминий.
Различия по насыщенности
В основе своей достойными упоминания являются лишь три вида руд, с которыми нужно работать, если вы занимаетесь добычей алюминия. Да, данный химический элемент очень и очень распространен, и его можно найти также в других соединениях (их насчитывают около двух с половиной сотен). Однако, наиболее рентабельной, в силу весьма высокой концентрации, добыча будет именно из бокситов, алунитов и нефелинов.
Нефелины являются щелочным образованием, появившимся вследствие высокой температуры магмы. Из одной единицы данной руды выйдет до 25% глинозема, как основного сырья. Однако, эта руда алюминия считается наиболее бедной для добытчиков. Все соединения, содержащие в себе глинозем в еще меньших количествах, чем имеют нефелины – заведомо признаны нерентабельными.
Алуниты образовались при вулканической, а также гидротермальной активностях. Они в себе содержат до 40% такого необходимого глинозема, являясь «золотой серединой» в нашей троице руд.
То ли они перекочевали с изначального места происхождения и отложились после того, как выветрились древние породы, то ли получились осадком после того, как растворились некоторые известняки, или же вообще стали итогом распада солей железа, алюминия и титана, выпав осадком. В общем, происхождение все еще неизвестно. Но то, что бокситы – самые доходные, это уже точно.
Зарождение производства
Датский физик Эрстед выделил первым алюминий в свободном виде в 1825 году. Химическая реакция проходила с хлоридом алюминия и амальгамой калия, вместо которой спустя два года немецкий химик Велер использовал металлический калий.
Калий – материал достаточно дорогой, поэтому в промышленном производстве алюминия француз Сент-Клер Девиль вместо калия в 1854 году использовал натрий, элемент значительно более дешевый, и стойкий двойной хлорид алюминия и натрия.
Русский ученый Н. Н. Бекетов смог вытеснить алюминий из расплавленного криолита магнием. В конце восьмидесятых годов того же века эту химическую реакцию использовали немцы на первом алюминиевом заводе. Во второй половине XVIII века было получено около химическими способами 20 т чистого металла. Это был очень дорогой алюминий.
Производство алюминия с помощью электролиза зародилось в 1886 году, когда одновременно были поданы практически одинаковые патентные заявки основоположниками этого способа американским ученым Холлом и французом Эру. Они предложили растворять глинозем в расплавленном криолите, а затем электролизом получать алюминий.
С этого и началась алюминиевая промышленность, ставшая за более чем вековую историю одной из самых крупных отраслей металлургии.
Способы добывания алюминия
Добывают необходимые руды двумя способами.
В плане открытого способа добычи в месторождениях алюминия заветного Al2O3, три основных руды делятся на две группы.
Бокситы и нефелины, как структуры с более высокой плотностью, срезаются фрезерным методом с помощью карьерного комбайна. Конечно, все зависит от производителя и модели машины, но, в среднем, она способна снимать до 60 сантиметров породы за раз. После полного прохода одного слоя делается так называемая полка. Такой метод способствует безопасному нахождению на своем месте оператора комбайна. В случае обвала и ходовая часть, и кабина с оператором будут находиться в безопасности.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Аллюминий, агрегированный с коркой байерита на поверхности. Узбекистан, Навойская область, Учкудук
Обработка полученной руды
Далее, вне зависимости от выбранного способа добычи, полученные полезные ископаемые отправляются в цеха для переработки, где специальные дробильные аппараты разобьют минералы на фракции, размером примерно под 110 миллиметров.
Следующим этапом идет получение дополнительных хим. добавок и транспортировка к дальнейшему этапу, которым является спекание породы в печах.
Пройдя декомпозицию и получив на выходе из нее алюминатную пульпу, мы отправим пульпу на разделение и осушение ее от жидкости.
На финальном этапе то, что получилось, подвергается очистке от щелочей и снова отправляется в печи. В этот раз – на прокалку. Финалом всех действий станет тот самый сухой глинозем, который нужен для получения алюминия через гидролиз.
Пусть пробивание шахты и считается более тяжелым способом, но оно несет меньший вред окружающей среде, чем открытый способ. Если вы за экологию – вы знаете, что выбрать.
Получение глинозема
Существует три способа получения окиси алюминия из руд:
Последний способ — наиболее распространенный, разработанный еще в том же XVIII веке, но с тех пор неоднократно доработанный и существенно улучшенный, применяется для переработки бокситов высоких сортов. Так получают около 85 % глиноземов.
Сущность щелочного способа заключается в том, что алюминиевые растворы с большой скоростью разлагаются, когда в них вводится гидроокись алюминия. Оставшийся после реакции раствор выпаривается при высокой температуре около 170° С и опять используется для растворения глинозема;
Сначала боксит дробится и измельчается в мельницах с едкой щелочью и известью, затем в автоклавах при температурах до 250°С происходит его химическое разложение и образовывается алюминат натрия, который разбавляют щелочным раствором уже при более низкой температуре – всего 100° С. Алюминатный раствор промывается в специальных сгустителях, отделяется от шлама. Затем происходит его разложение. Через фильтры раствор перекачивают в емкости с мешалками для постоянного перемешивания состава, в который для затравки добавлена твердая гидроокись алюминия.
В гидроциклонах и вакуум-фильтрах выделяется гидроокись алюминия, часть которой возвращается в качестве затравочного материала, а часть идет на кальцинацию. Фильтрат, оставшийся после отделения гидроокиси, тоже возвращается в оборот для выщелачивания следующей партии бокситов.
Процесс кальцинации (обезвоживания) гидроокиси во вращающихся печах происходит при температурах до 1300° С.
Для получения двух тонн окиси алюминия расходуется 8,4 кВт*ч электроэнергии.
Прочное химическое соединение, температура плавления которого 2050° С, это еще не алюминий. Производство алюминия впереди.
Добыча алюминия в мире
В данном пункте можно сказать, что показатели по взаимодействиям с алюминием во всем мире разделяются на два списка. В первом списке окажутся страны, которые владеют наибольшими природными запасами алюминия, но, возможно, не все из этих богатств успевают обрабатывать. А во втором списке как раз находятся мировые лидеры по непосредственной добыче алюминиевой руды.
Итак, в плане природных (хоть и не везде, пока что, реализованных) богатств ситуация обстоит так:
Эти страны, можно сказать, обладают подавляющим большинством Al2O3 в мире. На их долю приходится 73 процента в сумме. Остальные запасы разбросаны по всему земному шару не в таких щедрых количествах. Гвинея, что расположена в Африке, в глобальном смысле – крупнейшее месторождение алюминиевых руд в мире. Она «отхватила» 28%, что даже больше четверти от общемировых залежей данного полезного ископаемого.
Альтернатива алюминиевым рудам
Развитие современного производства требует все больших объемов алюминия. Однако не всегда рентабельно разрабатывать месторождения, или импортировать глинозем из-за границы. Поэтому все чаще используется выплавка металла с использованием вторичного сырья.
Импортозамещение – фактор экономической безопасности страны
Например, такие страны как США, Япония, Германия, Франция, Великобритания в основном производят вторичный алюминий, по объемам составляющий до 80% от общемировой выплавки.
Вторичный металл обходится намного дешевле, в сравнении с первичным, для получения которого тратится 20000 кВт энергии/1 тонну.
На сегодня алюминий, получаемый с различных руд, один из востребованных материалов позволяющих получать прочные и легкие изделия, не поддающиеся коррозии. Альтернатив металлу пока не найдено, и в ближайшие десятилетия объемы добычи руды, и выплавки будут только расти.
Алюминий в России
Касаемо добычи алюминия в России, похвастаться определенными показателями могут лишь Ленинградская область и, конечно же, Урал, как истинная кладовая полезных ископаемых. Основной способ добычи – шахтный. Им добывают четыре пятых всей руды страны. В общей сложности, на территории Федерации имеется более четырех десятков месторождений нефелинов и бокситов, ресурса которых точно хватит даже нашим праправнукам.
Однако, Россия также занимается и ввозом глинозема из других стран. Все потому, что местные вещества (к примеру, месторождение Красная Шапочка в Свердловской области) содержат в себе лишь половину глинозема. Тогда как китайские или итальянские породы насыщенны Al2O3 на шестьдесят и более процентов.
Оглядываясь на некоторые сложности с добычей алюминия в России, имеет смысл задуматься о производстве вторичного алюминия, как это сделали Великобритания, Германия, США, Франция и Япония.
Общие сведения
Прежде чем понять, где производят алюминий в России, нужно рассмотреть всю информацию об этой отрасли промышленности. Такой подход позволит узнать много интересных данных, которые помогут составить реферат, подготовиться к докладу или просто более тщательно изучить развивающуюся сферу деятельности.
История промышленности
История алюминиевой промышленности России начинается в далёком 1932 году. В это время на Волховском алюминиевом заводе, располагавшемся в Ленинградской области, был впервые в СССР произведён первичный алюминий. Этому событию предшествовало создание плана электрификации страны (ГОЭЛРО), без которого развитие отрасли было бы невозможным. Он был подписан в 1927 году с целью показать величие государства и дать толчок к дальнейшему развитию его экономики.
Всесоюзная индустриализация привела к появлению большого количества заводов и комбинатов, которые были задействованы в производстве алюминия. Благодаря этому уже к концу 30-х годов объём производства металла стал одним из наибольших в мире.
Наиболее сложный этап развития промышленности — годы Великой Отечественной войны. В это время большая часть предприятий была перевезена за Урал. Вынужденные обстоятельства дали толчок к развитию алюминиевой отрасли в других регионах страны. Так уже в начале 1943 года был открыт первый завод на территории Сибири, а в 1945 г. — на Дальнем Востоке. Все принятые меры оказались эффективными и, несмотря на трудности военного периода, производство алюминия увеличивалось с каждым годом.
В послевоенные годы началась масштабная компания по восстановлению разрушенных предприятий алюминиевой отрасли. Параллельно с этим шло активное строительство новых заводов и комбинатов. Именно в этот период центр выплавки алюминия в России окончательно переместился в Сибирь.
Серьёзный удар по алюминиевой промышленности был нанесён в 1991 году, когда Совет Республик СССР принял решение о распаде союза. Это событие запустило процесс медленного развала отрасли. Значительно сократилось потребление металла, начали закрывать небольшие предприятия, а тысячи сотрудников заводов становились безработными. Это продолжалось до тех пор, пока в 2000 году не была основана компания РУСАЛ, которая установила контроль над большинством предприятий отрасли. С этого момента начался рост производства, который продолжается и по сей день.
Сферы деятельности
Алюминиевая промышленность охватывает 6 основных сфер деятельности. Каждая из них отвечает за определённый этап производства металла. Результатом таких коллективных действий становится контроль над всем циклом выплавки алюминия.
Охватываемые производства:
добыча алюминиевой руды;
получение оксида алюминия (глинозёма) из рудных концентратов;
создание анодной массы;
производство фтористых солей;
выплавка металлического алюминия;
изготовление полуфабрикатов из металла.
Источники сырья
Основные производители алюминия располагают свои предприятия в местах, где есть источники сырья. Это даёт возможность снизить расходы на транспортировку и повысить доход. Благодаря такой стратегии современные заводы и комбинаты появились в следующих регионах страны:
Красноярский край;
Архангельская область;
Свердловская область;
Республика Коми;
Челябинская область.
Существующих источников сырья недостаточно, чтобы покрыть потребности страны в алюминии. Поэтому Россия закупает руду в соседних странах (например, Казахстан или Украина), где её добывают в больших количествах.
Основные потребители
Алюминий нужен везде. Его используют в различных отраслях промышленности, поэтому количество потребляемого металла постоянно увеличивается.
Главные предприятия-потребители:
авиационные;
автомобильные;
электротехнические;
машиностроительные;
металлообрабатывающие;
строительные;
химические;
пищевые;
железнодорожные.
Применение алюминия
Как мы уже оговаривали в начале статьи, спектр применения алюминия и его соединений крайне широк. Даже на этапах извлечения из породы он крайне полезен. В самой руде, например, находятся в малом количестве и другие металлы, вроде ванадия, титана и хрома, полезные для процессов легировании стали. На этапе глинозема тоже есть польза, ведь глинозем используется в черной металлургии в роли флюса.
Сам металл используют в производстве теплового оборудования, криогенной технике, участвует в создании ряда сплавов в металлургии, присутствует в стекольной промышленности, ракетной технике, авиации и даже в пищевой промышленности, как добавка Е173.
Так что, наверняка ясно только одно. В течение еще многих лет потребность человечества в алюминии, как и в его соединениях, не угаснет. Что, соответственно, говорит исключительно о росте объемов его добычи.
Кристаллическая решетка алюминия — гранецентрированный куб, которая устойчива при температуре от 4°К до точки плавления. В алюминии нет аллотропических превращений, т.е. его строение постоянно.
Элементарная ячейка состоит из четырех атомов размером 4,049596×10-10 м; при 25 °С атомный диаметр (кратчайшее расстояние между атомами в решетке) составляет 2,86×10-10 м, а атомный объем 9,999×10-6 м3/г-атом. Примеси в алюминии незначительно влияют на величину параметра решетки. Алюминий обладает большой химической активностью, энергия образования его соединений с кислородом, серой и углеродом весьма велика. В ряду напряжений он находится среди наиболее электроотрицательных элементов, и его нормальный электродный потенциал равен -1,67 В. В обычных условиях, взаимодействуя с кислородом воздуха, алюминий покрыт тонкой (2-10-5 см), но прочной пленкой оксида алюминия А1203, которая защищает от дальнейшего окисления, что обусловливает его высокую коррозионную стойкость. Однако при наличии в алюминии или окружающей среде Hg, Na, Mg, Ca, Si, Си и некоторых других элементов прочность оксидной пленки и ее защитные свойства резко снижаются.
Источник: master-pmg.ru
Месторождения и характеристика боксита
Боксит – широко распространенная горная порода, состоящая в основном из минералов гидроокиси алюминия. Назван по населенному пункту Les Baux на юге Франции, где образец был обнаружен и описан в 1821 г. О свойствах боксита мир узнал после парижской выставки 1855 г, на которой был продемонстрирован полученный из него алюминий, представленный как “глиняное серебро”. Действительно, внешне боксит похож на глину, но по своим физическим и химическим свойствам не имеет с ней ничего общего.
Боксит – широко распространенная горная порода, состоящая в основном из минералов гидроокиси алюминия
Характеристика бокситов
По цвету они чаще всего бывают красными, коричневыми, реже – белыми, серыми, черными, зелеными или с примесями различных цветов. Бокситы не растворяются в воде. Внешне они могут выглядеть глинистыми или каменистыми, по структуре – плотными или пористыми, мелкокристаллическими или аморфными. Плотность зависит от содержания железа.
Нередко в основной массе могут быть включены округлые зерна, образованные глиноземом или окислом железа. При содержании 50-60% окиси железа порода приобретает значение железной руды. Твердость боксита по шкале Мооса колеблется от 2 до 7. Его химическая формула, кроме гидратов окислов алюминия, составляющих основную рудную массу, включает в виде различных соединений железо, кремний, титан, карбонат магния и кальция, фосфор, натрий, калий, цирконий, ванадий. Иногда – примесь пирита.
Бокситы не растворяются в воде
В зависимости от природы породообразующего минерала бокситы можно разделить на 3 основные группы:
моногидратные, в которых глинозем представлен только в одной форме (диаспор, бемит);
тригидратные, содержащие глинозем в трехводной форме (гиббсит);
смешанные, сочетающие первые 2 группы.
Качество и марка боксита как алюминиевой руды зависит от содержания оксида алюминия в перерасчете на сухое вещество. В наиболее высокой марке он содержится в количестве 52%, в самой низкой его не менее 28%. Даже на одном месторождении количество глинозема может существенно отличаться. Качество породы снижается с повышением содержания оксида кремния.
Ценится бокситовая руда, из которой глинозем извлекается легко. Различные ее сорта и марки по-своему используются в промышленности.
Как добывается боксит (видео)
Также рекомендуем прочитать:
Месторождения
Галерея: камень боксит (50 фото)
Качество руд российских месторождений уступает зарубежным, и процесс переработки их сложнее. По добыче бокситов Россия занимает 7 место в мире.
Использование бокситов
Применение боксита в 60% приходится на получение алюминия. Его производство и потребление занимает 1 место в мире среди цветных металлов. Он необходим в судостроении, авиационной и пищевой промышленности. При использовании алюминиевых профилей в море большое значение имеет их прочность, легкость и устойчивость к коррозии.
Динамично развивается потребление бокситов в строительстве, на эти нужды уходит более 1/5 части получаемого алюминия. При плавке руды получают электрокорунд – промышленный абразив. Выделяемые примесные остатки цветных металлов являются сырьем для производства пигментов, красок. Получаемый из руды глинозем применяют как формовочный материал в металлургии.
Бетон, изготовленный с добавлением глиноземистого цемента, быстро твердеет, устойчив к высоким температурам и жидким кислым средам. Абсорбирующие свойства боксита позволяют использовать его при изготовлении средств для удаления нефтяных разливов. Маложелезистые породы идут на изготовление огнеупоров, выдерживающих температуру до 1 900°С.
Потребность в алюминии и других продуктах переработки руды растет, поэтому развитые страны вкладывают средства на освоение месторождений даже с низким порогом прибыльности.
Применение бокситов в украшениях встречается только в авторских работах. Необычного окраса образцы используют для изготовления сувениров, в частности полированных шаров. Минерал боксит в народной медицине не применяется, поскольку лечебные возможности его на сегодняшний день не обнаружены. Также не выявлены его магические свойства, поэтому внимание экстрасенсов он не привлекает.
