Алюминий

Алюминий - блестящий серебристо-белый металл, на воздухе покрывается серебристой пленкой, предохраняющей от дальнейшего разрушения, разрушается H2S - H2SO4, отличается невысокой плотностью, легкостью, высокой тепло- и электропроводностью. Отожженный алюминий прокатывается в фольгу, хорошо сваривается в определенных условиях, трудно обрабатывается резанием. Применяется в линиях электропередач, в сплавах - во многих отраслях промышленности, важнейшая руда - бокситы. По распространенности в природе занимает 1 место среди металлов, в земной коре 7,45% алюминия, в чистом виде не встречается из-за высокой химической активности.

Потребление алюминия в России до реформ составляло 19 кг/чел (в Японии потребление - 26 кг/чел), в 1995 г. потреблении составило 1,2 кг/чел. Основная масса алюминия до реформ шла в оборонную промышленность и энергетику. В связи с развалом этих отраслей спрос на внутреннем рынке сократился с 15 млн. т до 0,3 млн. т и заводы были переориентированы на внешний рынок: экспорт составляет приблизительно 80% выпуска, в т.ч. на Саянском, Новокузнецком, Краснодарском - 92-95%. Алюминиевая промышленность практически не сократила выпуск алюминия, но полностью изменила схему практически все заводы работают на базе толлинга, схема которого предполагает, что поставщик сырья, он же источник средств для оплаты производства, является собственником организации. С массированным выпуском отечественного алюминия на внешний рынок цены на него резко снизились с 2560$ в 88 г. до 1300$ в 1996 г.

Технологическая система производства алюминия.

1) Получение глинозема путем выщелачивания измельченного боксита;

2) Растворение глинозема в криолите и его последующий электролиз. В электролизной ванне анод - угольный, катод покрыт угольными блоками. Анионы алюминия нейтрализуются на катоде и выпаривается в расплав. На производство 1 тонны алюминия уходит 17-18 кВт электроэнергии.

3) Электролитическое рафинирование(аналогично рафинированию меди), где анодом являются алюминиевые блоки.

Алюминий всех марок содержит более 99% алюминия. Маркировка: А 85, обозначается буквой А и цифрой, показывающей десятые и сотые доли в процентах после 99%, т.е. А 85 содержит 99,85% алюминия.

Алюминиевые сплавы.

Так как прочность алюминия очень незначительна, то в качестве конструкционных материалов применяют его сплавы, которые подразделяются на литейные(силумин), деформированные(в основном дюралюминий - сплав алюминия с медью(2-5%) и добавкой других компонентов), обозначается буквой Д и номером сплава(Д1-Д16). Дюралюминий - блестящий твердый сплав. По механическим свойствам дюралюминий приближается к среднеуглеродистым сталям. Применяется в виде различного проката: листы, уголок, трубы и т.д. Силумин - сплав алюминия с кремнием, обладающий хорошими литейными свойствами, мягкостью, применяется для изготовления неответств. деталей. Также часто применяются сплавы алюминия с цинком, марганцем и другими металлами.

Титан.

Титан - серебристо-белый металл, его коррозийная стойкость выше стали за счет оксидной плёнки(аналогично алюминию); абсолютно стоек к морской воде и атмосферным условиям, ко многим кислотам; но реагирует с плавиковой кислотой(самая сильная кислота - HF). Легкий, тугоплавкий, высокопластичен, хорошо обрабатывается давлением, плохо - резанием, обладает высокой прочностью. Значительное количество идет на экспорт. Технология получения очень сложна и экологически вредна. Широко применяется в авиа-, ракетостроении, для обшивки судов. Необходима вакуумная обработка, так как титан - реакционно способен. Технология производства: основную массу титана для производства полуфабрикатов и сплавов на его основе получают магнийтермическим способом в виде губчатого титана(титановая губка). Рудами для получения титана являются ильменит, содержащий FeTiO3, и рутил, содержащий TiO2. Руды подвергают обогащению(мокрому или электромагнитному), в результате чего получают титановые концентраты. Извлечение титана из концентратов - трудная задача, так как титан при высоких температурах реагирует с кислородом и азотом, а в расплавленном состоянии -со всеми известными огнеупорами. Металлургия титана включает следующие процессы:

1) получение в электрической шахтной печи тетрахлорида титана TiCl4 при нагревании брикетов из смеси титановых концентратов или технического оксида титана TiO2 с углем в потоке хлора; тетрахлорид титана после конденсации паров получается в виде загрязненной красноватой жидкости, которую очищают дистилляцией;

2) получение губчатого титана восстановлением тетрахлорида титана при взаимодействии с магнием в нейтральной атмосфере(аргон или гелий) при температуре в зоне реакции 950-1000С;

3) получение слитков титана в электрических дуговых печах под вакуумом.

Для получения слитков губку прессуют с целью получения из нее электродов. Такой электрод подается в верхнюю часть печи и является одним полюсом постоянного тока. Другим полюсом служит медная водоохлаждаемая изложница. По мере плавления расходуемого электрода из губки и затвердевания слитка около холодных стенок дно изложницы опускается до получения заготовки нужной длины. Сила тока при плавке до 5400 А, напряжение около 30 В. Выпускаются две марки чистого титана(ГОСТ 19807-74*); ВТ1-00(99,42 % Ti) и ВТ1-0(99,32 % Ti).

Никель и его применение.

Никель и хром применяются в тех случаях, когда для стали применяется гальваническое покрытие. Никель значительно дороже хрома. Никель как металл сам по себе практически не применяется, а применяется в основном при покрытии стали.

Никель - серебристо-белый металл, с голубым оттенком, легко поддается полировке до зеркального блеска, коррозионно стойкий, относительно дорогой. В чистом виде применяют главным образом для антикоррозийных покрытий. Основная масса - для производства сплавов. Является одним из главных экспортно-составляющих продуктов: Норильский завод и на Карельском перешейке.