Алюминий и его сплавы

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ИНСТИТУТ ВНЕШНЕЭКОНОМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ ЭКОНОМИКИ И ПРАВА» 

 

 

  

 

 

  

 

 

Реферат

на  тему:

«Алюминий и его сплавы.»

 

 

  

 

 

  

 

 

 

Выполнила:

Студентка  lll курса очного  отделения экономического факультета

Булатова  М.С.

 

 

 

Санкт-Петербург

2012

      Содержание

1. Общая характеристика.
2. Сырьевая база и ее воспроизводство.
3. Промышленная политика в отрасли.
4. Перспективы развития отрасли.
5. Технологигеский процесс производства алюминия.
6. Классификация,маркировка,свойства и область применения.
7. Алюминиевые сплавы: классификация,маркировка,свойства и область применения.
8. Технологические процессы обработки алюминия и его сплавов, виды поставляемой продукции.
9. Коньюктура международного и отечественного рынка алюминия.
10. Российский рынок алюминия  
    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      Общая характеристика.

 

            Природный алюминий состоит из одного нуклида 27Al. Конфигурация внешнего электронного слоя 3s2p1. Практически во всех соединениях степень окисления алюминия +3 (валентность III). Радиус нейтрального атома алюминия 0,143 нм, радиус иона Al3+ 0,057 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома алюминия равны, соответственно, 5,984, 18,828, 28,44 и 120 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность алюминия 1,5.

Алюминий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл, кристаллическая  решетка которого кубическая гранецентрированная, параметр а = 0,40403 нм. Температура плавления чистого металла 660°C, температура кипения около 2450°C, плотность 2,6989 г/см3. Температурный коэффициент линейного расширения алюминия около 2,5·10^–5 К^–1.

 

Тенденции и динамика производства алюминия и современное  состояние отрасли.

На момент образования  РУСАЛа в 2000 г. существующая в стране технология производства алюминия не соответствовала современным экономическим и экологическим требованиям. При этом наличие собственной технологии производства алюминия является безусловным конкурентным преимуществом для любой современной алюминиевой компании – без нее невозможно развитие и создание новых эффективных производств.

Только пять компаний в  мире обладают собственной технологией  производства алюминия, включая Alcan и Аlcoa, при этом владельцы не продают свои последние разработки. Компания РУСАЛ, стремясь занять лидирующую позицию по производству алюминия, в 2001 году приступила к созданию собственной технологии электролиза с высокой силой тока. Эта задача стала одной из приоритетных для сформированного в 2002 году Инженерно -Технологического Центра (ИТЦ) компании. Результатом работы Центра стала разработка двух новых промышленных технологий электролиза.

Основным достижением  ИТЦ является разработка и запуск в эксплуатацию электролизера РА - 300, проектирование и конструирование  которого были осуществлены в течение  года. В декабре 2003 г. пять ванн этого  типа были запущены в эксплуатацию на Саяногорском алюминиевом заводе. Отличительная особенность РА - 300 - уменьшение потребления электроэнергии и увеличение срока эксплуатации. Данная технология использовалась в 2005 - 2006 годах при строительстве Хакасского алюминиевого завода и уже доказала свою конкурентоспособность и эффективность. Стоимость тонны мощности нового завода на Западе составляет 5,5 – 6 тысяч долларов. На ХАЗе, благодаря менее материалоёмкой технологии строительства, тот же показатель составил 2,5 тысячи долларов за тонну мощности. На предприятии работает 341 электролизер РА - 300, с силой тока в промышленном масштабе 320 кА.

Для того чтобы закрепить  позицию лидера, нужно постоянно  двигаться вперед, и в 2004 г. ИТЦ  приступил к разработке нового электролизера  силой тока 400 кА, который не имеет  аналогов в мире. Объем инвестиций в проект составил 11,3 млн долларов США. РА - 400 стал самым мощным электролизёром в России и был пущен на Саяногорском алюминиевом заводе (САЗ) в 2005 году. По сравнению с электролизером РА - 300, у нового электролизёра сокращен удельный расход по металлоемкости, применен спаренный анод, повышена герметизация створчатых укрытий, уменьшены габариты ванны по высоте за счет усовершенствованной компоновки механизмов подъема анодного устройства. Выход по току составляет 93%, а расход электроэнергии – менее 13 900 киловатт на тонну алюминия. Запуск РА - 400, рассчитанного на выпуск 3 тонн алюминия в сутки, позволит РУСАЛу повысить производительность на 30%. При этом объем выбросов загрязняющих веществ снизится на 30%. Новые электролизёры работают по технологии обожженных анодов и отвечают самым высоким экологическим стандартам. В начале января 2006 г. на САЗе заработал второй агрегат РА - 400, а в конце января – третий. В 2010 году в работе находятся 16 электролизеров РА - 400, достигнута сила тока 425 кА. Технология РА - 400 принята к внедрению на строящемся Тайшетском алюминиевом заводе в объеме 672 электролизеров. С 2009 года начато продвижение технологии РА - 400 на внешний рынок.

Следующим шагом развития технологической базы является создание технологии, обеспечивающей лидерство  в мировом масштабе по ключевым показателям  эффективности, экологическим характеристикам  при минимизации капитальных  затрат на строительство. В рамках данного  направления в Инженерно-технологическом  Центре с 2005 года были начаты работы по созданию технологии электролиза, получившей название РА - 500 на силу тока свыше 520 кА, расходом электроэнергии ниже 13000 кВтч/т, частотой анодных эффектов электролизера  ниже 0,03 АЭ/сут.

На сегодняшний день разработан технический проект, в декабре 2010 года планируется завершение рабочего проектирования и подготовка пакета конструкторской документации, готовой  к передаче изготовителям элементов  конструкции электролизера.

Параллельно с проектированием  в 2007 - 2008 году были начаты работы по строительству  опытного участка РА - 500 в Опытно - Промышленном Корпусе Электролиза  Саяногорского алюминиевого завода, где в настоящее время проходят испытания опытные электролизеры РА - 400.

Финансирование НИОКР  по разработке технологии электролиза  РА - 500 (включая строительство участка  электролизеров на высокой плотности  тока и стоимость патентов технологии РА - 400 входящих в состав технологии РА - 500) за период 2005 - 2009 годов составило  более 800 млн рублей.

В настоящее время при  поддержке Правительства РФ планируется  проект строительства опытного производства алюминия по технологии РА - 500 с общим  бюджетом более 2 млрд рублей, где будет проведено испытание технологии и выведение РА - 500 на проектные показатели. Срок выполнения проекта - 2011-2014гг.

Вопрос снижения себестоимости  производства алюминия в современных  условиях является ключевым для предприятий  алюминиевой отрасли. Другим фактором, стимулирующим компании к поиску новых технологий получения «крылатого металла», является тенденция по ужесточению  экологических требований к производству. Для решения задачи по созданию более экономически и экологически эффективного производства алюминия в РУСАЛе в 2004 году был инициирован проект по созданию электролизера с инертными анодами.

Благодаря технологии, основанной на инертных электродах, производители  алюминия смогут достичь:

- полного исключения выбросов  парниковых газов и полиароматических углеводородов при производстве алюминия;

- снижения себестоимости  производства более чем 10 % за  счет экономии анодов и электроэнергии;

- сокращения капитальных  затрат при строительстве завода  более чем 30 %.

Первоначальной задачей  проекта был выбор материала  инертного анода для дальнейшей разработки технологии его изготовления, а также разработка технологии электролиза  с инертными анодами. В своих  исследованиях РУСАЛ сделал ставку на сотрудничество с ведущими научными центрами России. Для этого компания организовала совместную лабораторию  с химическим факультетом Московского  Государственного Университета им. М.В. Ломоносова. Также ведется сотрудничество с Сибирским Федеральным Университетом. РУСАЛ размещает заказы на выполнение НИОКР и в академических институтах РАН, на научно-производственных предприятиях.

Кроме того, в Инженерно - технологическом центре РУСАЛа в 2010 году открыта лаборатория по испытанию инертных анодов и конструкций электролизеров. Испытания проводятся на шести электролизерах в масштабе от 10 до 100 Ампер, что позволяет значительно ускорить разработку технологии инертного анода. Сейчас в проекте активно разрабатываются различные варианты конструкций электролизеров с инертными анодами.

Проект по созданию технологии инертного анода находится на рассмотрении в Наблюдательном совете РОСНАНО. Сотрудничество РУСАЛа с РОСНАНО позволит привлечь дополнительные средства для разработок, что даст возможность российской алюминиевой отрасли стать первой во внедрении этой технологии на производстве. Над внедрением этой технологии сейчас работают научные центры всех крупных алюминиевых компаний мира.

Скорейшее окончание проекта  позволит РУСАЛу сохранить в долгосрочной перспективе свои конкурентные преимущества и закрепить позиции в качестве мирового лидера отрасли.

Потребление алюминия является одним из показателей уровня экономического развития страны. Стимулирование спроса на внутреннем рынке, поддержка потребителей из строительной, упаковочной, автомобильной, энергетической отраслей, выпуск продукции, полностью соответствующей современным  требованиям заказчика является одним из важнейших направлений  в работе РУСАЛа. Специалисты компании в сотрудничестве с ведущими НИИ разрабатывают новые сплавы, которые затем внедряются в производство. Благодаря этому расширяется применение алюминия в различных отраслях российской промышленности в соответствии с уникальными характеристиками этого металла. Один из ключевых проектов по разработке новой продукции направлен на получения алюминиевых сплавов с редкоземельными, переходными металлами и создание высокоэффективного оборудования для производства электротехнической катанки.

Многие регионы России сталкиваются с проблемой ограниченной пропускной способности линий электропередач (ЛЭП). Уже сегодня энергопотребление  некоторых районов в несколько  раз превышает величины, заложенные в энергетической стратегии РФ до 2020 года. В этих условиях электросетевые компании вынуждены модифицировать существующие сети – либо путем строительства параллельных линий, либо с помощью переноса дополнительной нагрузки на провода большего сечения. Это требует беспрецедентных ресурсов и не всегда возможно, поскольку сталеалюминиевый провод большого сечения обладает такой массой, на которую старые опоры часто не рассчитаны, что в конечном итоге приводит к необходимости установки новых опор ЛЭП большего размера. Также в условиях пиковых нагрузок стандартный стальной сердечник существующих проводов перегревается и расширяется, что приводит к растягиванию провода и его обрыву или замыканию на землю. Ситуация усугубляется при сильных снегопадах.

Проблему поможет решить создание нового проводника из алюминиевого сплава с увеличенной стойкостью к термическим перегрузкам с  сохранением механических свойств. Увеличение передаваемой электрической  мощности при этом должно быть достигнуто снижением электрического сопротивления.

В 2010 году РУСАЛ начал  проект по разработке технологии получения  алюминиевых сплавов с редкоземельными, переходными металлами и создание высокоэффективного оборудования для  производства электротехнической катанки.

В результате реализации проекта  будет создана энергосберегающая  технология производства катанки из новых алюминиевых сплавов для  электротехнической промышленности, которая  позволит заменить токопроводящие жилы в проводах и силовых кабелях  на новые сплавы. Будут разработаны  современные сплавы для производства электрических проводников на основе алюминия с повышенной устойчивостью  к температурным нагрузкам и, соответственно, с возможностью передачи большей мощности на единицу сечения  проводника. Также будет испытана обработка проводника на уровне наноэлементарных частиц для повышения прочности и электропроводности. Эти разработки позволят вплотную подойти к широкомасштабному вытеснению дорогостоящих медных проводников и расширить границы использования алюминиевых, а также увеличить сроки эксплуатации линий электропередач на 20 – 40 %.

Проект будет реализован Инженерно-технологическим центром  РУСАЛа в тесном сотрудничестве с Сибирским федеральным университетом, на базе которого будут организованы научно - исследовательские и технологические работы, а также созданы физические модели производства. НИОКР по проекту будет проведен в 2010 - 2012 гг. Для организации производства на Иркутском алюминиевом заводе РУСАЛа до 2013 года будет создана линия по выпуску катанки производительностью 10 тыс. тонн в год, а также автоматизированная система управления технологическим процессом.

В 2010 году данный проект РУСАЛа победил в конкурсе Министерства образования и науки Российской Федерации, по результатам которого будет выделено финансирование в размере 110,25 млн рублей. Кроме того, по условиям договора с Министерством образования и науки РФ РУСАЛ направит на осуществление данного проекта не менее 114,75 млн рублей собственных средств.

Создание производства таких  сплавов в России будет способствовать повышению конкурентоспособности  российской кабельной промышленности и снижению потерь энергии в сетях, что для условий России является приоритетным направлением.