Как устроен алюминиевый рынок
В это трудно поверить, но всего 150 лет назад алюминий считался серебром из глины и был чрезвычайно дорогим металлом. Сегодня алюминий занимает второе место в мире по объемам потребления среди всех металлов, уступая лишь стали. В ближайшие десятилетия спрос на алюминий продолжит расти опережающими темпами. Новейшие разработки в автомобилестроении, стремительный рост городов, новые возможности использования алюминия в качестве замены меди в энергетике – эти и многие другие тенденции позволят крылатому металлу упрочить свою лидирующую позицию как ключевого конструктивного материала 21-го века.
Николай Чернышевский
«Что делать?», 1863 г.
В период с 1854 по 1890 год было произведено всего лишь около 200 тонн алюминия – это соответствует весу ста пикапов F-150 с полностью алюминиевым кузовом, которые Ford сегодня производит каждые полтора часа.
После изобретения промышленного электрохимического способа производства выпуск и использование алюминия стали развиваться практически в геометрической прогрессии.
За следующие 10 лет, с 1890 по 1899 год, выпуск алюминия во всем мире составил уже 28 тыс. тонн, к 1930 году он вырос еще в 10 раз – до 270 тыс. тонн, что соответствует мощности среднего современного алюминиевого завода. В середине 20-го века производство алюминия в мире достигло 1 миллиона тонн в год, а в 1973 году – 10 млн тонн. Такая динамика сохранилась и в последующие десятилетия, а в 2014 году объем производства превысил 55 млн тонн. По прогнозам, в 2016 году он достигнет 60 млн тонн.
Столь стремительный рост производства крылатого металла был обусловлен, с одной стороны, развитием технологий его производства, а с другой – расширением сфер применения алюминия. Индустриализация, урбанизация, технический прогресс – алюминий стал неотъемлемой составляющей этих процессов. Сегодня высокое потребление алюминия в оценке «килограмм на душу населения» признается экономистами одним из наглядных показателей сильной и развитой экономики. Неудивительно, что в лидерах по этому показателю находятся государства с высоким ВВП, являющиеся флагманами технического развития, такие как США, Япония, страны Европы.
Предложение
Алюминиевый рынок делится на производителей первичного алюминия и сплавов на его основе – сегмент upstream, производителей алюминиевой продукции – сегмент downstream и производителей алюминия из вторичного сырья (переработка алюминия).
Сегмент upstream – это не только производство первичного алюминия и сотен различных сплавов, но и вся сырьевая цепочка, которая предшествует этому процессу. Для производства алюминия требуется добыть боксит, переработать его в глинозем и доставить на алюминиевый завод. Крупнейшие мировые производители алюминия, как правило, представляют собой вертикально-интегрированные холдинги, включающие в себя бокситовые рудники и глиноземные заводы. Преимуществом вертикальной интеграции для крупных компаний является то, что они становятся независимыми от колебаний цен и многих других внешних факторов, обеспечивая себя сырьем в необходимом объеме для непрерывного процесса производства алюминия.
Наибольшие запасы бокситов в мире сосредоточены в тропическом и субтропическом поясах Земли, поэтому основные объемы добычи обеспечивают страны Юго-Восточной Азии, Латинской Америки и Африки, а также Австралия. Как правило, в этих регионах расположено и производство глинозема, что позволяет экспортировать более сложный продукт с добавленной стоимостью.
Крупнейшие производители алюминия в мире
2014 год
На сегодняшний день крупнейшим производителем первичного алюминия в мире является российская компания РУСАЛ, созданная в 2000 году. В ее состав входят предприятия по производству алюминия, глинозема и бокситов на территории России и Украины, а также иностранные активы, вошедшие в результате серии слияний и поглощений в 2000-х годах.
Старейшим производителем металла в мире, также входящим в ТОП-10, является американская Alcoa. Она была основана 1 октября 1888 года одним из изобретателей применяемой сегодня во всем мире технологии электролиза алюминия Чарльзом Мартином Холлом и называлась тогда Pittsburgh Reduction Company.
В 1907 году название изменили на «Алюминиевую компанию Америки» (Aluminum Company of America), оно сохранилось до 1999 года, когда его официально сократили до Alcoa.
Еще один участник рейтинга – австралийско-британский концерн Rio Tinto, одна из крупнейших в мире диверсифицированных горнометаллургических компаний. В 2007 году она приобрела за рекордные $38 млрд канадскую алюминиевую компанию Alcan (Aluminum Company of Canada Limited), что позволило ей стать одним из глобальных лидеров по производству алюминия. Кстати, Rio Tinto обошла Alcoa, которая также участвовала в борьбе за Alcan.
Западную Европу в топ-листе производителей представляет норвежская Hydro. Компания тоже имеет более чем столетнюю историю: она была основана в 1905 году изначально для реализации проектов в гидроэнергетике и с тех пор выросла в крупный международный энергометаллургический холдинг.
За последние несколько лет в список крупнейших upstream-производителей стремительно ворвалась целая плеяда китайских компаний – Chalco, Hongqiao, Xinfa, East Hope, и их доля постоянно растет.
Еще одним крупным игроком рынка становятся компании из Ближнего Востока, такие как EGA (объединенные Dubal и Emal), Alba, Qatar Aluminium, Sohar Aluminium и другие. Все они обладают важным преимуществом: возможностью использовать для производства дешевую электроэнергию, получаемую при сжигании попутного газа нефтяных месторождений.
Наконец, быстро наращивают объемы производства компании из Индии – Hindalco, Vedanta и другие. По прогнозам, Индия может стать крупным экспортером алюминия на международный рынок, поскольку рост мощностей уже сегодня превышает объем внутреннего потребления.
Количество downstream-производителей в мире исчисляется тысячами.
Их продукция – это огромный спектр товаров, начиная от алюминиевых полуфабрикатов и заканчивая готовыми алюминиевыми изделиями.
Среди крупнейших downstream-производителей – американские Novelis и Aleris, британская Rexam, европейские Constellium и SAPA и многие другие компании, производящие алюминиевые банки, фасадные материалы, части фюзеляжа и корпусов автомобилей, материалы упаковки, трубы, панели, профили и прочие виды огромного списка алюминиевой продукции.
В последнее время среди upstream-компаний наметилась тенденция к развитию собственных downstream-направлений, что позволяет им получать дополнительную прибыль. Например, Alcoa заявила, что взяла курс на трансформацию бизнес-модели и больше не будет являться чисто сырьевой компанией. Норвежская Hydro, оставаясь одним из лидеров по производству первичного металла, также является одним из ведущих европейских производителей downstream-продукции. Крупнейший производитель алюминия в мире РУСАЛ тоже имеет downstream-сегмент – производство всех видов алюминиевой фольги для нужд пищевой, строительной и электротехнической отраслей промышленности.
Производство алюминия в мире из года в год увеличивается вслед за непрерывно растущим спросом на этот металл.
В среднем мировая потребность в алюминии увеличивается на 5-7% ежегодно. Так, мировое потребление первичного алюминия в 2014 году по сравнению с 2013 годом увеличилось на 7% – до 54,8 млн тонн. А по итогам 2015 года мировой спрос должен вырасти еще на 6% – до 58 млн тонн.
Производство и потребление алюминия в мире
Глобальный алюминиевый рынок сегодня можно условно разделить на две части: Китай и все остальные страны. За последнее десятилетие Китай продемонстрировал феноменальные темпы экономического роста, и в том числе стал крупнейшим в мире производителем и потребителем алюминия.
На КНР сегодня приходится половина всего мирового объема производства и потребления алюминия, ни одна другая страна не может приблизиться к Китаю по этому показателю. При этом все свои потребности в первичном металле Китай закрывает исключительно собственным же производством, поэтому чаще всего он рассматривается отдельно от мирового. В то же время Китай активно наращивает экспорт алюминиевых полуфабрикатов, конкурируя на глобальном рынке с западными компаниями.
На втором и третьем местах по объемам потребления алюминия – рынки Европы и США, где спрос исторически очень велик по причине высокого уровня промышленного развития экономик этих стран. Еще один крупный рынок – Япония, не только страна с развитой экономикой, но и родина огромного количества технических новинок в сфере электроники и приборостроения. При этом Страна восходящего солнца импортирует весь необходимый ей первичный металл, совершенно не имея собственного алюминиевого производства.
Причина – в отсутствии на ее территории мощных и дешевых источников электроэнергии.
Также постоянный хороший прирост потребления показывают активно развивающиеся страны Юго-Восточной Азии.
Наибольшее количество алюминия идет на нужды транспортной и строительной отраслей экономики – в 2014 году на них пришлось 27 и 25% соответственно. Из алюминиевых сплавов делают детали фюзеляжа самолетов, части корпусов автомобилей и поездов, детали топливных систем, систем кондиционирования, части моторов, детали кресел и внутренней отдели, яхты и морские суда, космические шаттлы и твердое ракетное топливо. В наш век в моде легкость, скорость и надежность, а гарантировать все это может только алюминий.
Потребление по отраслям (тыс. тонн)
В строительстве этот металл также завоевал весьма прочные позиции: без него не обходится ни один небоскреб, ни одно металлокаркасное здание, да и обычный жилой дом. Оконные и дверные панели, кровля, строительные каркасы, фасадные и несущие конструкции, элементы внешнего декора, сайдинги, лестницы, системы кондиционирования и отопления – все это сегодня производится с использованием алюминия и сплавов на его основе.
Следующими по объему отраслями использования являются упаковка и энергетика – 16 и 13%. Алюминий незаменим при производстве линий электропередач и телефонных проводов, радиолокаторов, конденсаторов и так далее. В сфере упаковки главные позиции занимают пищевая фольга и алюминиевая банка для напитков. В мире ежегодно производится более 200 млрд банок для напитков, ну и ничего более удобного и качественного, чем упаковка из алюминиевой фольги, человечество пока еще не придумало.
Торговля
Алюминий является биржевым товаром. Но, несмотря на распространенное заблуждение, физическая торговля этим металлом в подавляющем большинстве случаев происходит отнюдь не на бирже. Более 90% продаж алюминия с физической поставкой происходит по прямым контрактам между производителями и покупателями металла.
Но обо всем по порядку.
Итак, алюминий – биржевой товар. Такие товары имеют стандартизированные потребительские свойства – потребителю не важно, какая именно компания произвела их.
Они взаимозаменяемы, легко транспортируются и хранятся, могут дробиться на партии. Именно поэтому на сырьевых биржах торгуется upstream-продукция, а не полуфабрикаты или готовые изделия.
Когда товарно-сырьевые биржи только создавались, они служили местом для заключения физических контрактов на поставку таких биржевых товаров, однако с увеличением объемов торгов и развитием финансовых инструментов роль бирж изменилась.
Сегодня на них торгуются фьючерсные контракты на сырье – финансовые инструменты, которые практически никогда не влекут за собой реальную физическую поставку (вместе с тем такая возможность не исключается). В результате торгов устанавливается цена, служащая ориентиром для производителей и потребителей по всему миру. Сама биржа при этом ничего не покупает и не продает, она лишь предоставляет площадку для проведения торгов профессиональным игрокам рынка – брокерам.
В мире существует несколько товарно-сырьевых бирж, торгующих металлами, которые расположены в регионах с крупнейшим спросом на них.
В Китае – это Шанхайская фьючерсная биржа (SHFE), в Северной Америке – Чикагская товарная биржа (CME). Однако крупнейшей в мире биржей по торговле металлами в целом и алюминием в частности является Лондонская биржа металлов (LME), образованная еще в 1877 году.
LME начала продавать алюминий в 1978 году. Более века назад, когда биржа только создалась, торговцы встречались в небольшой кофейне недалеко от Королевской биржи и заключали сделки с голоса, собираясь в круг. Сегодня на LME ежегодно торгуются около 3,7 млрд тонн различных металлов на сумму примерно $14,5 трлн. Это в три раза больше, чем ВВП Японии.
В июне 2012 года новым владельцем LME стала Гонконгская фондовая биржа (HKEX), которая приобрела ее за 1,4 млрд фунтов стерлингов.
Алюминий является крупнейшим по объему торгов биржевым товаром среди всех металлов в мире. На него приходится почти треть заключаемых на LME контрактов. На бирже торгуются свыше 100 марок алюминия от ведущих производителей, она работает более чем с 700 различными специализированными складами для металлов в 14 странах мира.
Это необходимо, чтобы покупатель всегда мог физически приобрести купленный металл, так как, несмотря на то, что львиная доля контрактов – фьючерсные сделки, никто не запрещает покупать алюминий на бирже реальному промышленному покупателю для производственных нужд. Такая функция биржи получила название «рынок последней надежды». На практике это означает, что покупатель всегда может купить, а продавец всегда может продать металл по биржевому контракту по установленной биржевой цене и получить или поставить товар на один из биржевых складов.
Главным органом управления торгами является биржевой комитет, он ежедневно объявляет официальную цену дня на алюминий, устанавливая ее по совокупному результату прошедших торгов. Торговля проходит в соответствии со стандартными биржевыми контрактами. В каждом таком контракте определяется объем товара (для алюминия это минимум 25 тонн), условия поставки (это может быть любой склад Лондонской биржи), срок исполнения (немедленная поставка, трехмесячный, шестимесячный срок и т.
д.) и требования к качеству (металл должен быть сертифицирован на бирже).
Биржевая цена, устанавливаемая в ходе торгов, – ключевой ценовой ориентир (price benchmark) для продавцов и покупателей алюминия по всему миру, но это не конечная стоимость металла.
Сегодня итоговая цена на алюминий для потребителя складывается, как правило, из трех составляющих: биржевой цены, региональной премии, которая зависит от доступности металла на конкретном рынке, а также продуктовой наценки в зависимости от типа продукции. Если ценовым ориентиром в мировой торговле служат котировки алюминия на LME, то в переговорах о размере премии за физическую поставку производители и потребители ориентируются на данные о премиях, публикуемых в авторитетных специализированных журналах, таких как Platts, Metal Bulletin, Nikkei.
Связующим звеном между производителями и потребителями металла зачастую выступают трейдеры. Они обеспечивают обработку средних и небольших заказов, берут на себя часть финансовых рисков сделки, располагают собственными сетями складов, удобно расположенных для потребителей, а также оказывают прочие сопутствующие услуги.
Кризис 2008 года
Когда биржи только появлялись, считалось, что формируемая на них цена наиболее справедлива, так как отражает реальный баланс спроса и предложения. Однако мировой финансовый кризис 2008 года выявил существенные недостатки биржевого ценообразования.
Последовавший за ним спад потребительской активности и промышленного производства стал серьезным испытанием для алюминиевой отрасли. Спрос на алюминий резко сократился, а цена за тонну алюминия упала с $3200 до $1200. Производители были вынуждены поставлять алюминий по контрактам LME, поскольку не могли так же быстро сократить объемы выплавляемого металла вслед за падением спроса. В результате за несколько лет объем хранящегося на складах LME металла вырос с 1 до 5 млн тонн.
Ситуацией воспользовались финансовые игроки: алюминий стал для них финансовым инструментом с гарантированной доходностью за счет доступного дешевого финансирования и ценового контанго – ситуации, при которой будущая цена на металл выше текущей.
В итоге объем биржевой торговли алюминием на LME с 2007 по 2014 год вырос в 34 раза (+3300%), тогда как в действительности реальный физический спрос за этот же период увеличился не более чем на 40%.
Финансовые сделки «заморозили» весь скопившийся на складах объем алюминия, поскольку каждая такая сделка должна быть обеспечена реальным металлом. Покупатели, желающие приобрести алюминий по биржевому контракту, были вынуждены ожидать поставки со склада в течение полутора лет и больше. Сформировались очереди на отгрузку алюминия со складов LME. В свою очередь это привело к росту премий за немедленную поставку металла – их размер в середине 2014 года превышал 20% биржевой цены алюминия. Тогда как средний уровень премии за последние 25 лет колебался в размере $60-80 за тонну, то есть в пределах 5%.
Лондонская биржа попыталась вернуть рынок в сбалансированное состояние, проведя внутреннюю реформу, в ходе которой были установлены новые правила загрузки и отгрузки металла со складов, что существенно ограничило возможности финансовых игроков.
В то же время с учетом высоких объемов алюминия, хранящегося на складах, крупнейшие производители алюминия сократили часть своего производства за счет устаревших и нерентабельных мощностей. В частности, были остановлены предприятия, работавшие с использованием угольной генерации и не отвечающие современному взгляду на нормативы выбросов углекислого газа, что сделало отрасль в целом более эффективной и экологичной.
Наиболее активными в этом процессе были западные компании, такие как РУСАЛ и Alcoa, тогда как производители Китая и Ближнего Востока, напротив, продолжили наращивание объемов выпуска. Ближневосточные компании исходят из того, что наличие дешевой электроэнергии за счет использования попутного газа позволяет им иметь крайне низкую себестоимость алюминия и выгодно продавать металл даже при низких ценах. Что же касается Китая, то на первый план здесь выходят вопросы обеспечения рабочих мест и поддержания высоких темпов экономического роста.
Несмотря на все сложности, прогнозируется, что потребление алюминия продолжит динамично расти.
К 2030 году объем потребления крылатого металла может перевалить за 80 млн тонн, таким образом позволяя алюминию не только отстоять, но и укрепить свои лидерские позиции как ключевого конструктивного материала нашего времени.
В статье использованы фотоматериалы © Shutterstock и © Rusal.
Читайте также
Применение алюминия в различных сферах
Транспорт
Строительство
Потребительские товары
Упаковка
Энергетика
Как производится алюминий
Сайт об алюминии
Несмотря на то, что алюминий самый распространенный металл на нашей планете, в чистом виде на Земле его не встретить. Из-за высокой химической активности атомы алюминия легко образуют соединения с другими веществами.
При этом «крылатый металл» нельзя получить плавлением руды в печи, как это происходит, например, с железом. Процесс получения алюминия значительно сложнее и основан на использовании электричества огромной мощности. Поэтому алюминиевые заводы всегда строятся рядом с крупными источниками электроэнергии – чаще всего гидроэлектростанциями, не загрязняющими окружающую среду. Но обо всем по порядку.
- Бокситы
- Глинозем
- Криолит
- Алюминий
- Литейное производство
- Новые технологии
- Переработка
«В природе ничто не возникает мгновенно и ничто не появляется в свете в совершенно готовом виде».
Александр Герцен
русский публицист, писатель
Добыча бокситов
Производство металла делится на три основных этапа: добыча бокситов – алюминийсодержащей руды, их переработка в глинозем – оксид алюминия, и, наконец, получение чистого металла с использованием процесса электролиза – распада оксида алюминия на составные части под воздействием электрического тока.
Из 4-5 тонн бокситов получается 2 тонны глинозема, из которого производят 1 тонну алюминия.
В мире существуют несколько видов алюминиевых руд, но основным сырьем для производства этого металла являются именно бокситы. Это горная порода, состоящая, в основном, из оксида алюминия с примесью других минералов. Боксит считается качественным, если он содержит более 50% оксида алюминия.
Запасы бокситов
Общие мировые подтвержденные запасы бокситов оцениваются в 18,6 миллиардов тонн. При нынешнем уровне добычи это обеспечивает потребность в алюминий больше, чем на сто лет.
Бокситы могут сильно отличаться друг от друга. По структуре они бывают твердые и плотные либо рыхлые и рассыпчатые. По цвету – как правило, кирпично-красные, рыжеватые или коричневые из-за примеси оксида железа. При небольшом содержании железа бокситы имеют белый или серый цвет. Но иногда встречаются руды желтого, темно-зеленого цвета и даже пестрые – с голубыми, красно-фиолетовыми или черными прожилками.
Около 90% мировых запасов бокситов сосредоточено в странах тропического и субтропического поясов – из них 73% приходится на пять стран: Гвинею, Бразилию, Ямайку, Австралию и Индию. В Гвинее бокситов больше всего – 5,3 миллиарда тонн (28,4%), при этом они высокого качества, содержат минимальное количество примесей и залегают практически на поверхности.
Крупнейшие страны по добыче бокситов, 2014 год
Чаще всего добыча бокситов ведется открытым способом – специальной техникой руду «срезают» слой за слоем с поверхности земли и транспортируют для дальнейшей переработки. Однако в мире есть места, где алюминиевая руда залегает очень глубоко, и для ее добычи приходится строить шахты – одна из самых глубоких шахт в мире «Черемуховская-Глубокая» находится в России, на Урале, ее глубина – 1550 метров.
Производство глинозема
Следующим этапом является производственной цепочки является переработка бокситов в глинозем – это оксид алюминия Al2O3, который представляет собой белый рассыпчатый порошок.
Основным способом получения глинозема в мире является метод Байера, открытый более ста лет назад, но актуальный до сих пор – около 90% глинозема в мире производятся именно так. Этот способ весьма экономичен, но использовать его можно только при переработке высококачественных бокситов со сравнительно низким содержанием примесей – в первую очередь кремнезема.
Метод Байера основан на следующем: кристаллическая гидроокись алюминия, входящая в состав боксита, хорошо растворяется при высокой температуре в растворе едкого натра (каустической щёлочи, NaOH) высокой концентрации, а при понижении температуры и концентрации раствора вновь кристаллизуется. Посторонние, входящие в состав боксита (так называемый балласт), не переходят при этом в растворимую форму или перекристаллизовываются и выпадают в осадок до того, как производится кристаллизация гидроокиси алюминия. Поэтому после растворения гидроокиси алюминия балласт легко может быть отделен – он называется красный шлам.
Красный шлам
Это густая масса красно-бурого цвета, состоящая из соединений кремния, железа, титана и других элементов.
Его складируют на тщательно изолированных территориях – шламохранилищах. Их обустраивают таким образом, чтобы содержащиеся в отходах щёлочи не проникали в грунтовые воды. Как только хранилище отрабатывает свой потенциал, территорию можно вернуть в первоначальный вид, покрыв её песком, золой или дёрном и посадив определённые виды деревьев и трав. На полное восстановление могут уйти годы, но в итоге местность возвращается в изначальное состояние.
Многие специалисты не считают красный шлам отходом, так как он может служить сырьем для переработки. Например, из него извлекают скандий для дальнейшего производства алюминиево-скандиевых сплавов. Скандий придает таким сплавом особую прочность, сферы использования – автомобиле- и ракетостроение, спортивная экипировка, производство электропроводов.
Также красный шлам может использоваться для производства чугуна, бетона, получения редкоземельных металлов.
Крупные частицы гидроксида алюминия легко отделяются от раствора фильтрованием, их промывают водой, высушивают и кальцинируют – то есть нагревают для удаления воды.
Так получают глинозем.
Нефелин
Бокситы – самое распространенное, но не единственное сырье для производства глинозема. Его также можно получить из нефелина. В природе он встречается в виде апатито-нефелиновых пород (апатит – материал из группы фосфорнокислых солей кальция). В процессе производства глинозема из нефелина также получают сода, поташ (используется в строительном секторе, производстве бытовой химии, кондитерской промышленности и так далее), редкий металл галлий. А из отходов производства – белого шлама – высококачественный цемент. Чтобы получить 1 тонну глинозема в среднем требуется 4 тонны нефелина и 7,5 тонн известняка.
У глинозема нет срока годности, но хранить его непросто, так как при малейшей он возможности активно впитывает влагу – поэтому производители предпочитают как можно быстрее отправлять его на алюминиевое производство. Сначала глинозем складывают в штабели весом до 30 тысяч тонн – получается своеобразный слоеный пирог высотой до 10-12 метров.
Потом пирог «нарезают» и грузят для отправки в железнодорожные вагоны – в среднем, в один вагон от 60 до 75 тонн (зависит от вида самого вагона).
Существует еще один, гораздо менее распространенный способ получения глинозема – метод спекания. Его суть заключается в получения твердых материалов из порошкообразных при повышенной температуре. Бокситы спекают с содой и известняком – они связывают кремнезем в нерастворимые в воде силикаты, которые легко отделить от глинозема. Этот способ требует больших затрат, чем способ Байера, но в то же время дает возможность перерабатывать бокситы с высоким содержанием вредных примесей кремнезема.
Криолит
Ивиттуут
Одно из единичных месторождений природного криолита на Земле. Расположено в Гренландии и было обнаружено в 1799 году. Добыча криолита прекратилась там в 1987 году, когда был изобретен способ искусственного получения этого редкого минерала. Позднее криолит был найден в Ильменских горах на Южном Урале (Миасс) и в штате Колорадо (США).
Глинозем выступает непосредственным источником металла в процессе производства алюминия. Но для создания среды, в которой этот процесс будет происходить, необходим еще один компонент – криолит.
Это редкий минерал из группы природных фторидов состава Na3AlF6. Обычно он образует бесцветные, белые или дымчато-серые кристаллические скопления со стеклянным блеском, иногда – почти черные или красновато-коричневые. Криолит хрупкий и легко плавится.
Природных месторождений этого минерала крайне мало, поэтому в промышленности используется искусственный криолит. В современной металлургии его получают взаимодействием плавиковой кислоты с гидроксидом алюминия и содой.
Производство алюминия
Итак, мы добыли боксит, получили из него глинозем, запаслись криолитом. Все готово для последней стадии – электролизу алюминия. Электролизный цех является сердцем алюминиевого завода и не похож на цеха других металлургических предприятий, производящих, например, чугун или сталь.
Он состоит из нескольких прямоугольных корпусов, протяженность которых зачастую превышает 1 км. Внутри рядами установлены сотни электролизных ванн, последовательно подключенных массивными проводами к электричеству. Постоянное напряжение на электродах каждой ванны находится в диапазоне всего 4-6 вольт, в то время как сила тока составляет 300 кА, 400 кА и более. Именно электрический ток является здесь главной производственной силой – людей в этом цехе крайне мало, все процессы механизированы.
Ток для производства алюминия
Для запуска двигателя автомобильный аккумулятор должен обеспечить электрический ток в 300-350 А в течение 30 секунд. То есть в 1000 раз меньше, чем нужно одному электролизеру для постоянной работы.
В каждой ванне происходит процесс электролиза алюминия. Емкость ванны заполняется расплавленным криолитом, который создает электролитическую (токопроводящую) среду при температуре 950°С.
Роль катода выполняет дно ванны, а анода – погружаемые в криолит угольные блоки длиной около 1,5 метров и шириной 0,5 метра, со стороны они выглядят как впечатляющих размеров молот.
Каждые полчаса при помощи автоматической системы подачи глинозема в ванну загружается новая порция сырья. Под воздействием электрического тока связь между алюминием и кислородом разрывается – алюминий осаждается на дне ванны, образуя слой в 10-15 см, а кислород соединяется с углеродом, входящим в состав анодных блоков, и образует углекислый газ.
Примерно раз в 2-4 суток алюминий извлекают из ванны при помощи вакуумных ковшей. В застывшей на поверхности ванны корке электролита пробивают отверстие, в которое опускают трубу. Жидкий алюминий по ней засасывается в ковш, из которого предварительно откачан воздух. В среднем, из одной ванны откачивается около 1 тонны металла, а в один ковш вмещается около 4 тонн расплавленного алюминия. Далее этот ковш отправляется в литейное производство.
При производстве каждой тонны алюминия выделяется 280 000 м3 газов.
Поэтому каждый электролизер независимо от его конструкции оснащен системой газосбора, которая улавливает выделяющиеся при электролизе газы и направляет их в систему газоочистки. Современные «сухие» системы газоочистки для улавливания вредных фтористых соединений используют ни что иное, а глинозем. Поэтому перед тем как использоваться для производства алюминия, глинозем на самом деле сначала участвует в очистке газов, которые образовались в процессе производства металла ранее. Вот такой замкнутый цикл.
Для процесса электролиза алюминия требуется огромное количество электроэнергии, поэтому важно использовать возобновляемые и не загрязняющие окружающую среду источники этой энергии. Чаще всего для этого используются гидроэлектростанции – они обладают достаточной мощностью и не имеют выбросов в атмосферу. Например, в России 95% алюминиевого мощностей обеспечены гидрогенерацией. Однако есть в места в мире, где угольная генерация пока доминирует – в частности, в Китае на нее приходится 93% производства алюминия.
В результате для производства 1 тонны алюминия с использованием гидрогенерации в атмосферу выделяется чуть более 4 тонн углекислого газа, а при использовании угольной генерации – в пять раз больше – 21,6 тонны.
Углекислый газ
Для сравнения — за один солнечный день 1 гектар леса поглощает из воздуха 120-280 кг углекислого газа и выделяет 180-200 кг кислорода.
Литейное производство
Расплавленный алюминий в ковшах доставляется в литейный цех алюминиевого завода. На этой стадии металл все еще содержит небольшое количество примесей железа, кремния, меди и других элементов. Но даже доли процента, приходящиеся на примеси, могут изменить свойства алюминия, поэтому здесь их удаляют методом переплавки в специальной печи при температуре 800°С. Полученный чистый алюминий разливают в специальные формы, в которых металл приобретает свою твердую форму.
Самые маленькие слитки алюминия называются чушками, они имеют вес 6 до 22,5 кг.
Получив алюминий в чушках, потребители вновь расплавляют его и придают тот состав и форму, которые требуются для их целей.
Самые большие слитки – 30-тонные параллелепипеды длиной 11,5 метров. Их изготавливают в специальных формах, уходящих в землю на примерно 13 метров. Горячий алюминий заливается в нее в течение двух часов – слиток «растет» в форме как сосулька, только в обратном направлении. Одновременно его охлаждают водой и к моменту завершения выливки он уже готов к дальнейшей транспортировке. Прямоугольные слитки называются слябами (от англ. slabs) – они используются для проката в тонкие листы и производства алюминиевой фольги, банок для напитков или, к примеру, автомобильных кузовов.
Алюминий в форме цилиндрических слитков достигает в длину 7 метров – их используют для экструзии, то есть выдавливание через отверстие необходимой формы. Именно так производится большая часть алюминиевых изделий.
В литейном цехе алюминию придают не только разные формы, но и состав.
Дело в том, что в чистом виде этот металл используется гораздо реже, чем в виде сплавов.
Сплавы производятся путем введения в алюминий различных металлов (так называемых легирующих добавок) – одни повышает его твердость, другие плотность, третьи приводят к изменению его теплопроводности и т.д. В качестве добавок используются бор, железо, кремний, магний, марганец, медь, никель, свинец, титан, хром, цинк, цирконий, литий, скандий, серебро и др. Кроме этих элементов, в алюминиевых сплавах могут присутствовать еще около десятка легирующих добавок, таких как стронций, фосфор и другие, что значительно увеличивает возможное число сплавов. На сегодняшний день в промышленности используется свыше 100 марок алюминиевых сплавов.
Новые технологии
Производители алюминия постоянно совершенствуют свои технологии, дабы научиться производить металл наилучшего качества с наименьшими затратами и минимальным воздействием на экологию. Уже сконструированы и работают электролизеры, мощность силы тока у который по 400 и 500кА, модернизируются электролизеры прошлых поколений.
Одна из передовых мировых разработок – производство металла с использованием инертного анода. Эта уникальная революционная технология позволит алюминщикам отказаться от использования угольных анодов. Инертный анод, упрощенно говоря, вечен, но что самое важное – при его использовании в атмосферу выделяется не углекислый газ, а чистейший кислород. Причем 1 электролизная ванна сможет вырабатывать столько же кислорода, сколько 70 га леса. Пока эта технология секретна и проходит промышленные испытания, но кто знает – может быть, в будущем она сделает из алюминиевой промышленности еще одни легкие нашей планеты.
Переработка
Алюминий обладает полезным свойством – не терять своих свойств в процессе использования, поэтому изделия из него могут подвергаться переплавке и вторичной переработке в уже новые изделия. Это позволяет сохранить ту колоссальную энергию, затраченную на производство алюминия впервые.
По расчетам Международного алюминиевого института с 1880 года в мире произведен почти 1 млрд тонн алюминия и три четверти всего этого объема до сих пор используется.
Около 35% в зданиях и сооружениях, 30% – в электрических кабелях и оборудовании и 30% – в транспорте.
Здания и сооружения
Электрические кабели
Транспорт
По всему миру собирают отходы алюминия – в быту это, в основном, алюминиевые банки из-под напитков. Подсчитано, что 1 кг собранных и сданных в переработку банок позволяет сэкономить 8 кг боксита, 4 кг различных фторидов и 14 кВт/ч электроэнергии. Кроме этого, это позволяет существенно сократить экологический урон от все разрастающихся свалок. Развитие экологической ответственности делает все более популярной идею раздельного сбора мусора во всем мире.
Алюминиевая банка – самый часто перерабатываемый продукт. Примерно через 6 недель после использования они вновь оказываются на полках магазинов.
Ежегодно в мире производится более 220 млрд банок для напитков, в Европе 90% из них вторично перерабатываются – причем зачастую снова в банки, поэтому именно алюминиевую банку называют вечной.
Но переработать можно что угодно – и корпуса автомобилей, и использованную фольгу для запекания, и раму велосипеда.
В статье использованы фотоматериалы © Shutterstock и © Rusal.
Десять крупнейших в мире бокситовых рудников в 2020 г.
6 сентября 2021 г.
Кармен
Вот десять крупнейших по объему добычи бокситов в мире в 2020 году, согласно базе данных добычи GlobalData.
1. Шахта Вейпа
Шахта Вейпа — это открытая шахта, расположенная в Квинсленде, Австралия. Рудник, принадлежащий Rio Tinto, в 2020 году произвел примерно 35,009 млн тонн бокситов в год. Рудник будет работать до 2058 года.
2. Шахта Хантли
Шахта Хантли, расположенная в Западной Австралии, Австралия, принадлежит компании Alcoa. В 2020 году на открытом руднике было добыто примерно 25,133 млн тонн бокситов в год. Рудник будет работать до 2044 года.
3. Бокситовый рудник Боддингтон
Бокситный рудник Боддингтон — это открытый рудник, расположенный в Западной Австралии, Австралия.
Принадлежащий South42 новый рудник произвел около 18,325 млн тонн бокситов в год в 2020 году. Рудник будет работать до 2034 года9.0003
4. Рудник Сангареди
Принадлежащий правительству Гвинеи рудник Сангареди представляет собой открытый рудник, расположенный в Боке, Республика Гвинея. В 2020 году на старом месторождении было добыто около 16,506 млн тонн бокситов в год. Предполагаемая дата закрытия рудника — 2038 год. Принадлежащий Rio Tinto рудник, на котором в 2020 г. было добыто около 12,299 млн тонн бокситов в год. Ожидается, что рудник будет работать до 2030 г.
6. Шахта MRN
Шахта MRN — это открытая шахта, расположенная в Пара, Бразилия. На новом руднике, принадлежащем Vale, в 2020 году было добыто около 11 629 млн тонн бокситов в год. Рудник будет работать до 2026 года. В 2020 году на карьере было добыто около 9,667 млн тонн бокситов в год. Рудник будет работать до 2044 года.
8. Рудник GAC
Шахта GAC — это открытая шахта, расположенная в Боке, Гвинейская Республика.
В 2020 г. новый рудник, принадлежащий Emirates Global Aluminium, произвел примерно 8,4 млн т бокситов в год. Рудник будет работать до 2039 г.
открытый рудник, расположенный в Боке, Республика Гвинея. В 2020 году на новом руднике было добыто около 8,062 млн тонн бокситов в год.
10. Шахта Парагоминас
Шахта Парагоминас представляет собой открытую шахту, расположенную в Пара, Бразилия. В 2020 году новый рудник, принадлежащий Norsk Hydro, произвел около 6,998 млн тонн бокситов в год. Ожидается, что рудник будет работать до 2041 года.
Методология:
разработка шахт и проектов по всему миру. Компания GlobalData, материнская компания Verdict, предоставляет бизнес-информацию 4000 крупнейших компаний мира.
Информация о компаниях
Норск Гидро АСА
Рио Тинто
Правительство Гвинеи
Эмирейтс Глобал Алюминий ПАО
Корпорация Алкоа
Просмотреть все
Посмотреть большеРыночные данные
Десять крупнейших добывающих карьеров на Ближнем Востоке и в Африке в 2021 году
Рыночные данные
Десять крупнейших добывающих подземных шахт на Ближнем Востоке и в Африке в 2021 году
Рыночные данные
Десять крупнейших добывающих карьеров в Северной Америке в 2021 году
Рыночные данные
Десять крупнейших добывающих открытых и подземных рудников в Северной Америке в 2021 году
Десять крупнейших в мире бокситовых рудников в 2021 году
3 июня 2022 года
Кармен
Вот десять крупнейших по объему добычи бокситов в мире в 2021 году, согласно базе данных добычи GlobalData.
1. Рудник Вейпа
Рудник Вейпа — открытый рудник, расположенный в Квинсленде, Австралия. Рудник, принадлежащий Rio Tinto, произвел примерно 34 миллиона тонн бокситов в 2021 году. Рудник будет работать до 2058 года. . В 2021 году на открытом руднике было добыто около 25,4 млн тонн бокситов. Рудник будет работать до 2044 года.
3. Рудник Сангареди
Рудник Сангареди — открытый рудник, расположенный в Боке, Республика Гвинея. В 2021 г. на существующем руднике, принадлежащем правительству Гвинеи, было добыто около 15,8 млн тонн бокситов. Рудник будет работать до 2038 г. расположен в Западной Австралии, Австралия. В 2021 году на новом руднике было добыто около 13,5 млн тонн бокситов. Ожидаемая дата закрытия рудника — 2034 год9.0003
5. Шахта Гоув
Шахта Гоув — открытая шахта, расположенная в Северной территории, Австралия. Рудник, принадлежащий Rio Tinto, произвел около 11,8 млн тонн бокситов в 2021 году. Ожидается, что рудник будет работать до 2030 года.
Гвинеи. На новом руднике, принадлежащем Emirates Global Aluminium P, в 2021 году было добыто около 11,7 млн тонн бокситов. Рудник будет работать до 2039 года..
7. Рудник MRN
Расположенный в Пара, Бразилия, рудник MRN принадлежит Vale. В 2021 году на открытом руднике было добыто около 11,4 млн тонн бокситов. Рудник будет работать до 2026 года.
8. Бокситный рудник Боффа
Бокситный рудник Боффа — это открытый рудник, расположенный в Боке, Гвинейская Республика. На новом руднике, принадлежащем компании Aluminium of China, в 2021 году было добыто около 10,7 млн тонн бокситов. Рудник будет работать до 2081 года9.0003
9. Шахта Уиллоудейл
Шахта Уиллоудейл, принадлежащая Alcoa, представляет собой открытый рудник, расположенный в Западной Австралии, Австралия. В 2021 г. на старом месторождении было добыто около 9,3 млн тонн бокситов. Предполагаемая дата закрытия рудника – 2044 г.
10. Рудник Парагоминас
Рудник Парагоминас – открытый рудник, расположенный в Пара, Бразилия.