Алюминий присутствует в нашей жизни всего лишь около полутора веков, но и за этот короткий срок успел пройти путь от декоративного металла, любимца ювелиров, до материала, позволяющего нам передвигаться быстрее, жить в тепле и уюте, пользоваться всеми благам современности и познавать миры вокруг.

Алюминий — самый распространенный металл на Земле, его доля в земной коре составляет до 8,8%. Однако алюминиевых рудников в природе не существует. Благодаря своей химической активности алюминий практически не встречается в свободном виде — для промышленного производства подходят лишь немногие из содержащих его минералов и горных пород.

Сегодня мы увидим, как производят алюминий на одном из крупнейших алюминиевых заводов мира.

Фотографии Вадима Махорова

История

Существует легенда, что однажды к римскому императору Тиберию (42 год до н. э. — 37 год н. э.) пришел ювелир с металлической, небьющейся обеденной тарелкой, изготовленной якобы из глинозема (Al2O3). Тарелка была очень светлой и блестела, как серебро. По всем признакам она должна быть алюминиевой. При этом ювелир утверждал, что только он и боги знают, как получить этот металл из глины. Тиберий, опасаясь, что металл из легкодоступной глины может обесценить золото и серебро, приказал на всякий случай отрубить ювелиру голову.

Лишь почти через 2 000 лет после Тиберия, в 1825 году, датский физик Ганс Христиан Эрстед получил несколько миллиграммов металлического алюминия, а в 1827 году Фридрих Велер смог выделить крупинки алюминия, которые, однако, на воздухе немедленно покрывались тончайшей пленкой.

Дальше Анри Сент-Клер Девиль, исследования которого финансировал Наполеон III, придумал первый способ промышленного получения алюминия и получил первый слиток массой около 7 кг. Девиль начал производство алюминия на заводе братьев Тиссье в Руане. За сутки завод производил два килограмма алюминия. В 1857 году килограмм этого металла стоил 300 франков. В те годы комнату на месяц в Париже можно было снять за 20 франков.

Начало современному способу производства алюминия положил метод, изобретенный почти одновременно в 1886 году Чарльзом Холлом в США и Полем Эру во Франции. С тех пор, в связи с улучшением электротехники, производство алюминия совершенствовалось. Заметный вклад в развитие производства глинозема внесли русские учёные К. И. Байер, Д. А. Пеняков, А. Н. Кузнецов, Е. И. Жуковский, А. А. Яковкин и др.

Электролизеры, работающие по технологии экологического Содерберга:

Датой рождения алюминиевой промышленности России считается 14 мая 1932 года, когда на Волховском заводе в Ленинградской области была получена первая партия металла. Через год первую продукцию выпустил Днепровский алюминиевый завод на Украине.

С помощью вакуумного ковша забирают алюминий из электролизера:

На данный момент лидером мировой алюминиевой отрасли является РУСАЛ (Объединенная компания «Российский алюминий»). Продукция экспортируется клиентам в 70 странах мира. На долю компании приходится около 12.5% мирового рынка алюминия 3.9 млн. тонн алюминия в год. Объединенная компания присутствует в 17 странах мира на 5 континентах, в ней работают 100 000 человек.

Красноярский алюминиевый завод как раз и принадлежит РУСАЛу. КрАЗ — второй крупнейший производитель алюминия в мире. Производственная мощность КрАЗа — 1 млн. тонн алюминия в год (около 24% российского и 2.4% мирового производства алюминия).

Производство алюминия является исключительно энергоемким. Поэтому алюминиевые заводы преимущественно строят в регионах, где есть свободный доступ к мощным источникам электроэнергии. В нашем случае этим источником является Красноярская ГЭС, установленная мощность которой 6 000 МВт. Сегодня это самая мощная ГЭС в России (до тех пор, пока Саяно-Шушенская ГЭС находится на реконструкции). И Красноярский алюминиевый завод потребляет около 70% от общего объема производимой ГЭС электроэнергии.

Электролизная ванна, где производится алюминий:

Алюминий производят из глинозема, который в свою очередь извлекается преимущественно из бокситов (иногда из нефелиновых руд), запасы которых на Земле практически безграничны. На КрАЗе мы можем видеть только заключительный этап производства. Температура процесса достигает 955 градусов Цельсия, что значительно выше температуры плавления самого металла — 660 С.

Вакуумные ковши могут забрать за один раз от 3 до 5 тонн горячего металла:

Суточная производительность завода — 2 725 тонн.

На КрАЗе введен в работу единственный в России корпус для производства алюминия высокой чистоты:

Чистота сверхчистого металла — 99.996%. Он используется в производстве компьютерных жестких дисков, мобильных телефонов и другой электронной техники, а также в аэрокосмической и оборонной промышленностях. Основные поставки этого алюминия с КрАЗа идут в Азию, Японию, США.

Напряжение, подаваемое на электролизер (аппарат для электролиза) всего лишь 4.5 вольт, но сила тока огромная — 174 300 ампер:

Если в корпусах Содерберга получение алюминия происходит из глинозема, то в корпусе для производства алюминия высокой чистоты (АВЧ) исходным сырьем является более грязный алюминий. Проще говоря, технический алюминий проходит вторичную очистку, что делает его сверхчистым. Производительность одного электролизера АВЧ — 600 кг\сутки.

КрАЗ является единственным в мире заводом, где используется сразу три технологии производства алюминия — электролизеры Содерберга, АВЧ для производства алюминия высокой чистоты и электролизеры с обожженными анодами.

У каждого корпуса завода есть газоочистное оборудование, установленное в рамках первого этапа экологической модернизации:

Заявленная эффективность улавливания вредных веществ — 99.9%.

В производственный комплекс КрАЗа входит 3 литейных отделения. Ниже фотографии с литейного отделения №3, в котором помимо всего делают самые длинные алюминиевые слитки в мире:

Миксер на 100 тонн металла, в котором идет приготовление сплавов. Миксер по сути — это большая кастрюля, в которую помимо первичного металла добавляются необходимые ингредиенты — легирующие материалы. В результате получается высококачественный алюминиевый сплав:

Температура металла в миксере более 800 градусов:

Заливка металла в миксер:

Завод КрАЗ заточен на выпуск высокотехнологичной продукции. К примеру, завод сейчас развивает производство так называемых плоских слитков. Они широко востребованы рынком упаковочных материалов, нужны для производства кузовных панелей легковых автомобилей.

В литейном отделении предприятия работает уникальный литейный агрегат, который стал выпускать слитки двойной длины — до 11.5 метров. Изготовленные на нем сплавы теперь используются в производстве фольги. Причем, это слитки-рекордсмены. Такие длинные алюминиевые слитки не выпускал еще ни один завод мира:

В 2012 году завод предложил новую продукцию лидерам мирового автопрома. К примеру, японские концерны Тойота и Мицубиси заказали сплавы, чтобы повысить эксплуатационные свойства своих легковых автомобилей. Был предложен металл, обеспечивающий элементам двигателя и колесным дискам и прочность, и пластичность.

Так производят алюминий.