5.5. Металург1я алюмшю

5.5.1. Властивосп алюмшш 1 його використання

У загальному виробництв! металу у свт алюмшш посщае друге М1сце шсля зализа 1 перше серед кольорових метал! в. Вш мае високу електро- (13,8- 10⁷ Ом/м) 1 теплопровщшсть (близько 300 Вт/(м • К)), йоступаючись лише ср1блу й мцц, його застосовують як провщниковий Материал та для виготовлення деталей теплотехшчних пристро!в.

Температура плавлення алюмшш становить 660 °С, температура ки- ||1ння — 2520 "С, щшьюсть — 2700 кг/м³ у твердому сташ, а в рщкому за Температури 900 °С — 2320 кг/м³. Алюмшш мае велику спорщненють ДО кисню (екзотерм!чний ефект окиснення близько 1670 кДж/моль) 1 в Т011коподр 1 бноному стаю пщ час нагр1вання спалахуе 1 згоряе в повпрь За звичайних умов алюмшш взаемод1е з киснем повггря. При цьому Поверхня алюмшш вкриваеться тонкою (завтовшки близько 0,0002 мм) |Ц|льною шнвкою оксиду, яка захищае його вщ подальшого окиснення як у твердому, так 1 в рщкому стат. Висока Х1м1чна активность алюмшш Щодо галощ1в, с1рки 1 вуглецю зумовлюе утворення з цими елементами фториду (А1Р₃), хлориду (А1С1₃), сульфщу (А1₂8₃) та карбщу (А1₄С₃).

Залежно вщ ступеня чистоти алюмшш багато його ф1зичних власти- Востей змшюеться, оскшьки зростання ГГ пщвищуе температуру плавлен­ия та електропровщшеть 1 знижуе густину. Однак деяк1 характеристи­ки алюмшш можна значно полшшити легуючими добавками магшю, силщпо, М1Д1, цинку, мангану, як1 пщвищують мехашчш й ливарш його НЛаСТИВОСТ! та корозшну СТШК1СТЬ.

Унаслщок велико! спорщненосп до кисню алюмшш вщновлюе ок- сиди багатьох метал)в до метал1чного стану. Пщ час нагр1вання алюмшш Швидко розчиняеться у розбавлених штратнш 1 сульфатнш кислотах, однак за звичайних умов ттратна кислота його пасивуе. Алюмшш добре розчиняеться в лугах з утворенням алюмшата, але в оргашчних кисло­тах 1 ВОД1 ВШ не розчиняеться.

Важливу роль алюмшш вщшрае у виробництв1 стал1, де його засто­совують не лише як розкисник, а й як легуючу добавку (особливо для жаротривких сталей), а також для термгпюго зварювання та в проце- сах добування деяких кольорових метал1в способом алюмотермп.

Алюмш1ев1 сплави под1ляють на деформ1вш (пщдаються холоднш та гарячш мехашчнш обробщ — прокатуванню, куванню тощо) та ли­варш. Серед сплавав, що деформуються, насамперед слщ вщзначити дуралюмши (3,4 — 4 % Си, 0,5 Мп, 0,5 % М§ ), створення яких сприяло бурхливому розвитку ав1ацшно1 техшки. За своТми мехашчними влас- тивостями дуралюмши наближаються до деяких сорпв стал/, хоча !х ирльшеть приблизно в 2,7 раза менша.

Серед ливарних сплав1в найбшьше поширеш силумши — сплави з великим умштом силщш та добавками легуючих елемента. Силумши мають висок! ливарш властивост!, що дае змогу отримувати фасонне литво будь-якоТ конф1гурацп.

5.5.2. Сировина для виробництва алюмшш

За поширенням у природ! Алюмшш поступаеться лише Оксигену та Силщш, тобто його ресурси теоретично невичерпш. Внаслщок високо!

Х1М1ЧН01 активност1 алюмшш у природ! трапляеться лише у вигляд! х1м1чних сполук. НИШ в1домо блИЗЬКО 250 МШераЛ1В, що мютять алюмшш, серед яких понад 40 % належить до алюмосил1кат1в. Найважлившшми мшералами, що м1стять алюмшш, 1 входять до складу алюмшевих рул та мають промислове значения е (вм1ст А1₂0з, %): корунд А1₂0₃ 100; дгаспор, бемтг А1₂0₃ -Н₂0 — 85,0; пдрарплгг А1₂0₃ -ЗН₂0 — 71,0, юашт А1₂0₃-8Ю₂ — 63,0; каолйпт А1₂0₃ -28Ю₂ • 2Н₂0 — 39,5; алуии К₂80₄-А1₂(80₄)₃-4А1(0Н)₃ - 37,0; нефелш (N3, К)₂0-А1₂0₃ -28Ю₂ 32,3-35,9.

Основш алюм1н1ев1 руди — боксити, нефелши, алушти, каолши I юашти. Найбшьше промислове значения мае боксит — прська порода, що переважно складаеться з пдратованих оксид1в алюм1н1ю, феруму, силщш, титану та деяких шших елемент1в. За зовн1ШИ1м виглядом боксити дуже под1бш до глини, можуть мати р1зш кольори та вщтшки вщ б1лого до темно-червоного. Шдльшсть боксит1в залежно В1д Тх по ристост1 може коливатися вщ 1200 до 3500 кг/м³.

Найважлив1шою характеристикою, що визначае як1сть 6оксит1в, г вм1ст оксиду алюмш1ю та силгщевий модуль (А1₂0₃/8Ю₂). Що вищс значения цього модуля, то б1лыиий вм1ст А1₂0₃ 1 менший вм1ст 810₂, тобто вища як1сть бокситу. Кр1м виробництва глинозему боксити вико ристовують також для виробництва електрокорунду, отримання глино земистого цементу та вогнетрив1в.

В Укра'Тш е велию родовища алунтв. У своему склад1 вони кр1м оксиду алюм1н1ю м1стять ще й ангщрид та луги, 1 тому Тх доц1льно переробляти комплексно з метою вилучення вс1х корисних складових.

Вм1ст глинозему в нефелшах значно менший, н1ж у бокситах, 1 тому залежно вщ складу Тх переробляють або збагачують. У деяких вииадках за допомогою комплексно!" переробки з нефел1н1в вилучають рщгасно земельн! метали, а вщходи використовують для виробництва цементу.

Каолши 1 глини — найпоширен1ш1 породи, що мають у своему склад 1 алюмшш. Деяк1 сорти каолппв мштять до 36 —39 % глинозему, тому Тх можна використовувати як сировину для вилучення глинозему.

Юашти зазвичай збагачують, отримуючи сил1кат алюм1Н1ю А1₂0₃ -8102, з якого електротерм1чиим способом виробляють силщш-алюмш1ев1 сплави.

У вшьному стан1 алюмшш було видшено Х1м1чним способом у 1825 р. датським ф1зиком К. Ерстедом. Промислове виробництво алюмшш у той час грунтувалося на х1М1Чних методах 1 проюнувало до 1890 р. В 1886 р. одночасно 1 незалежно один вщ одного Поль Еру у Францп та Чарльз Хол у США запатентували спос1б виготовлення метал1чного алюм1нпо електрол130м глинозему, розчиненого в крюлт. Шсля цього виробництво алюмшш почало розвиватися надзвичайно швидкими тем­пами 1 перетворилося в одну з найбшыних галузей металург1йного ви­робництва у св1т1.

Сучасна технолопя добування метал1Чного алюмшш досить склад- | I мае чотири окремих напрями виробництва: глинозему; крюлггу 1 Ористих солей; вупльних вироб1в; електрол!тичного алюмшш.