al (Раздаточные материалы), страница 4

| | | | | | | | АЛ24, |

| | АЛ26 | 0,4-0,7| 20-22 | 1,5-2,5| - | 1,0-2,0| АЛ25, |

|_____|______|________|________|________|________|________|__________|

Сплав алюминия с высоким содержанием магния (марка АЛ8) обладает на-

иболее высокими механическими и антикоррозионными свойствами среди ли-

тейных сплавов, но его литейные свойства существенно хуже, чем у дру-

гих. Отливка изделий из него сопряжена с определенными технологически-

ми трудностями.

Литейные сплавы с высоким содержанием кремнием часто называют силу-

минами, т.е. так же, как и сырьевые двойные сплавы алюминия с кремни-

ем. Нормальный силумин АЛ2, содержащий 10-13% Si, является сплавом с

прекрасными литейными свойствами, но он недостаточно прочен и не мо-

жет упрочняться путем термической обработки, так как кремний почти не-

растворим в алюминии. В его структуре на фоне грубой эвтектики нахо-

дятся крупные весьма твердые включения первичного кремния, что делает

сплав малопластичным. Во избежания этого структуру измельчают путем

модифицирования-введением перед отливкой незначительных количеств, на-

пример натрия. Такой сплав называют модифицированным силумином.

Для повышения прочности силумина содержание кремния в нем снижают до

4,5-5,5%, но дополнительно вводят легирующие добавки меди, марганца и

магния, например марка АЛЗ. Это делает его и более прочным и упрочня-

емым при закалке и старении.

Силумин марки АЛ11, содержащий большое количество цинка, обладает

особенно высокой жидкотекучестью; его применяют для получения отливок

очень сложной конфигурации.

Легирование заметно улучшает свойства алюминия. Так только временное

сопротивление алюминия разрыву повышается с 10 до 22 кГ мм в дюралю-

минии марки Д16. В состоянии же максимального упрочнения прочность не-

которых сплавов повышается до 58 кГ мм .

Высокий уровень механических свойств в сочетании с низкой удельной

плотностью обеспечивает очень широкое применение алюминиевых сплавов

в самых разнообразных отраслях, особенно в самолетостроении, авиамото-

ростроении, транспортном машиностроении и др., где от снижения массы

конструкции увеличивается ее полезная мощность.

Алюминиевая промышленность относительно новая, самая крупная и быс-

трее всех растущая среди основных подотраслей цветной металлургии, а

вместе с тем и наиболее монополизированная. В конце 70-х годов почти

половина всего производства первичного алюминия в несоциалистических

сранах была сосредоточена на заводах трех американских ("Алкоа", "Рей-

нолдз металз" и "Кайзер алюминиум") и одной канадской ("Алкан") моно-

полий, тесно связанной с американским капиталом. Они не только господ-

ствуют в алюминиевой промышленности США и Канады, но и захватили важ-

ные позиции в ряде европейских государств (особенно сильны они в Нор-

вегии), в Японии и Австралии, в бокситодобывающих странах Центральной

Америки и Африки. Предприятия широкоизвестных монополий французкой

"Пешине С. А.", швейцарской "Алюсюис", западногерманской "Ферайнигте

Алюминиумверке А. Г." и трех японских дают более 1 5 производства алю-

миния в развитых капиталистических странах.

В 1950 г. алюминиевые заводы имелись в 12 промышленно развитых капи-

талистических странах и лишь в одной развивающейся, причем 99% выплав-

ки было сконцетрировано в шести главных капиталистических странах и

четырех, где основную роль в электроэнергетики играли ГЭС-в Канаде,

Норвегии, Австрии и Швейцарии. К 1977 г. доля последних четырех госу-

дарств в мировом капиталистическом производстве упала более чем вдвое

(до 8.9%), а число стран, производящих алюминий, превысило 30; среди

них одиннадцать развивающихся: Гана, Индия, Бразилия, Бахрейн (c про-

изводством свыше 100 тыс. т год), Аргентина, Суринам, Камерун (свыше

50 тыс. т), Венесуэла, Мексика, Иран, Южная Корея. Алюминиевой про-

мышленностью обзавелись Австралия, Новая Зеландия, ЮАР и Исландия.

Она теперь есть в преобладающем большинстве западноевропейских госу-

дарств. Однако все вместе взятые, появившиеся после 1950 г., 19 новых

производителей алюминия дают его меньше, чем одна Япония, опередившая

по масштабам производства Канаду. Из европейских государств бедная

гидроресурсами ФРГ опередила не только Францию и Италию, но и Норве-

гию, а Нидерланды производят теперь больше алюминия, чем альпийские

Швейцария и Австрия вместе взятые. Эти изменения-отчасти результат

снижения удельной элекроемкости алюминиевого производства (с 22-25

тыс. кВт ч на 1 кг до 11-12 тыс. на новейших предприятиях подотрасли),

а главным образом-изменившейся ситуации в электроэнергетике большин-

ства государств: резкого падения доли ГЭС в электробалансе и переводе

их в этой связи на работу преимущественно в пиковом и полупиковом ре-

жиме; кроме того, благодаря техническому прогрессу, удешевилась выра-

ботка элекроэнергии на ТЭС, особенно работающих на дешевом топливе. В

большинстве экономически развитых стран новые алюминиевые заводы лока-

лизуют в расчете на собственные топливные базы (например, в Руре) или

на привозное топливо (близ Гамбурга, в портах Японии); в Великобрита-

нии построен даже завод в расчете на получение электроэнергии от АЭС

(на о-ве Энглси).

Большинство развитых капиталистических государств, в том числе все

шесть главных держав, хотя и покрывают основную часть внутреннего

спроса на алюминий собственным производством, являются все же его нет-

то-импортерами. Важнейшими нетто-экспортерами остались Канада и Норве-

гия. К числу "новых" экспортеров алюминия относятся-Гана, Камерун, Су-

ринам, с недавних пор Новая Зеландия, Исландия и вовсе не богатые ги-

дроэнергоресурсами Нидерланды, Греция, и Бахрейн и некоторые другие

страны Ближнего Востока.

На сегодня цена тонны алюминия составляет примерно 1640 $ за тонну

на Лондонской бирже металлов. И надо отметить, что сейчас на рынке

алюминия спрос сильно снизился. Обвальное падение цен на алюминий в

1993 г. вынудило семь основных мировых производителей сократить выпуск

металла на 1044 миллиона тонн в год. Основными странами-производителя-

ми было заключено соглашение об ограничении производства алюминия, ко-

торое истекает в декабре 1995 г. Уже сейчас известно, на сколько по

истечении срока действия соглашения основные производители расширят

свое производство алюминия. Так, норвежская группа "Норск хидро" в

1996 г. ве\f0нется к полной загрузке мощностей, что преполагает дополни-

тельный выпуск 70000 тонн металла. Голландская "Хуговенс" увеличит

свое производство на 42000 тонн, канадская "Алкан"-на 124000 тонн.

Крупнейшие заводы России обьявили о том, что полная загрузка производ-

ственных мощностей будет достигнута уже в будущем году, однако, скорее

всего, по мнению французкой газеты "Трибюн", намеченная задача не бу-

дет выполнена из-за проблем со снабжением сырьем. Тем не менее, по

оценкам, в 1996 г. Россия произведет 2.7 миллиона тонн и экспортирует

2.2 миллиона тонн алюминия. Плюс к этому отмечается быстрое расширение

предложение алюминия со стороны Индии, государств Южной Америки и осо-

бенно государств Персидского залива.

Специалисты полагают, что начало 1996 г. на мировом рынке алюминия

будет отмечено незначительным дефицитом предложения-от 180000 до

260000 тонн, которого, однако будет явно недостаточно, чтобы приоста-

новить падение цен, вызванное замедлением спроса. По всей видимости,

мировая цена на алюминий в 1996 г. будет колебаться на критическом для

производителей уровне - 1400-1500 $ за тонну.

Из цветных металлов в хозяйстве также очень широко используется

медь и ее сплавы. Из всех цветных металлов медь нашла наиболее раннее

широкое применение. Ее сплавы, называемые бронзами, были известны че-

ловечеству с доисторических времен, когда они были единственным метал-

лом, из которого изготовлялись оружие и орудия труда (бронзовый век).

По внешнему виду медь легко отличить от всех остальных металлов, так

как она имеет специфический красновато-розовый цвет.

Медь химически мало активна. В разбавленных соляной и серной кисло-

тах растворяется только в присутсвии окислителя (например, кислорода).

Легко растворяется в азотной кислоте. Она обладает высокой коррозион-

ной стойкостью в атмосферных условиях и в парах воды.

Относительная плотность меди 8.95, температура плавления 1083 C .

Характерными физическими свойствами меди являются ее высокие тепло-

и электропроводность. По электропроводности медь занимает первое место

среди других технических металлов. При 0 C удельная электропроводность

меди равна 64 1/ом. Незначительно выше электропроводность только у се-

ребра (68 1/ом), но оно существенно дороже меди. Электропроводность

меди тем выше, чем она чище. Любые примеси снижают это ценное ее

свойство.

Медь-очень пластичный металл с невысокой прочностью. Ее механические

свойства в сильной мере зависят от состояния поставки. Следует иметь в

виду, что у нагартованной, т.е. упрочненной холодной пластической де-

формацией меди электропроводность ниже. Снять наклеп можно с помощью

рекристаллизационного отжига.

Медь кристаллизуется в кубическую гранецентрированную решетку с па-

раметром 3,6 А. Аллотропических превращений не имеет.

Медь встречается в земной коре главным образом в виде комплексных

соединений, содержащих, кроме меди, свинец, цинк, сурьму, мышьяк, зо-

лото и серебро. В рудах медь находится в виде сульфидных и окисленных

соединений; встречается и самородная медь. Наибльшее распространение и

значение имеют сульфидные руды, содержащие от 1 до 5% Cu. К сульфидным

рудам относятся медный колчедан, медный блеск и пестрая медная руда.

М е д н ы й к о л ч е д а н или х а л ь к о п и р и т-минерал ла-

тунно-желтого цвета. Представляет собой химическое соединение меди с

железом и серой CuFeS , содержащее 34,5% Cu. Твердость по Моосу 3-4.

Это главная медная руда, из которой извлекают большую часть добывающей

меди.

М е д н ы й б л е с к, или х а л ь к о з и н,-минерал свинцово-

серого или черного цвета. По химическому составу это соединение меди с

серой Cu S, в котором содержится 79,8% Cu, а иногда присутствует при-

месь серебра. Твердость минерала по шкале Мооса 2-3. Медный блеск от-

носится к богатым медным рудам.

П е с т р а я м е д н а я р у д а, или б о р н и т, является про-

дуктом распада медного колчедана. Химический состав минерала Cu FeS ,

т.е. это сульфид меди и железа с содержанием 52-65% Cu. Твердость по

Моосу около 3.

Из окисных медных руд наибольшее значение имеет красная медная руда.

К р а с н а я м е д н а я р у д а, или к у п р и т,-минерал крас-

ного цвета, имеющий химический состав Cu O с содержанием 88,8% Cu.

Твердость по Моосу 3,5-4. Это-богатая медная руда.

Медь можно получить пирометаллургическим и гидрометаллургическим

спосабами. Наиболее распространным в современной практике является пи-

рометаллургический способ.

Богатые окисленные руды с содержанием меди 3-5% и более подвергают

непосредственной плавке. Руды со средним содержанием меди (1-2%) и все

комплексные руды, в состав которых входят цинк, свинец, никель и дру-

гие металлы, включая благородные, перед плавкой проходят обогащение.

Наиболее широко его осуществляют флотационным методом, позволяющим по-

чить концетрат с 15-30% Cu.

Богатую руду или концетрат вначале обжигают при 600-700 C для удале-

ния избытка серы и образования окислов железа, а затем переплавляют в

отражательных печах. При переплавке получается еще не медь, а медный

штейн, состоящий из сернистых соединений меди и железа. В нем содер-

жится приблизительно 20-25% Cu, 20-40% Fe и 22-25% S. Медный штейн в

жидком виде поступает на дальнейшую переработку для получения черновой

меди.

Черновую медь получают в горизонтальных конвертерах путем продувания

воздуха через расплавленный штейн. В первой стадии процесса проходящий

через расплав кислород окисляет железо и получающиеся окислы, соединя-

ясь с кремнеземом, образуют шлак:

2FeS + 3O + SiO 2FeO SiO + 2SO .

Эти реакции проходят с выделением большого количества тепла, поэтому

никакого дополнительного подогрева ванны не требуется. Шлак удаляют.

Вторая стадия процесса состоит из двух этапов и приводит к получению

черновой меди:

Cu S + 1,5O Cu O + SO ;

Cu S + 2Cu O 6Cu + SO .

Продолжительность конвертирования штейна, содержащего 24% Cu, при

емкости конвертора 40 т составляет около 15 ч, а при более крупных

конверторах 25-30 ч.

Готовую черновую конверторную медь разливают в металлические формы

(изложницы) и получают слитки. Эта медь еще непригодна для технических