Распространенный металл в природе

Обновлено: 27.09.2024

Алюминий — самый распространенный металл на Земле. Он составляет 8% от веса земной коры, присутствует в организме человека, в яблоках и воде. Его обнаружили и за пределами нашей планеты — на Луне и Марсе. Однако, несмотря на такую вездесущесть, в чистом виде в природе его не встретишь. А процесс получения гораздо сложнее, чем у многих других металлов. О том, как алюминий производят и где применяют — в нашем материале.

Дороже золота

В 1825 г. датский физик Ханс Эстерд выделил алюминий в своей лаборатории. А в 1854 г. металл впервые был получен промышленным способом. Для этого французский ученый Анри Этьен Сент-Клер Девиль взял хлорид алюминия выделил чистый металл с помощью натрия.

Сначала производство было невероятно дорогостоящим. Просто представьте. Сейчас тонна алюминия на рынке стоит приблизительно $3 тыс., а одна тройская унция золота (31 г) золота — $1920. Согласитесь, разница огромная. В мире сотни алюминиевых заводов, у каждого дома есть алюминиевая ложка или кастрюля. Однако во второй половине XIX века цена этих металлов была приблизительно равной. Так, однажды Дмитрий Менделеев получил от британских коллег аналитические весы из золота и алюминия — это был по-настоящему дорогой подарок.

Тем не менее, в процессе совершенствования химических методов цена алюминия быстро падала. А когда француз Поль Эр и американец Чарльз Холлу независимо друг от друга разработали метод получения алюминия с помощью электролиза, производить металл стало возможно в огромных масштабах. При этом его стоимость упала в десятки раз.

Долгое и сложное производство

Алюминий производят из бокситов — это руда, в которой содержится металл. Ее запасы в мире ограничены и распределены неравномерно. Самые большие месторождения приходятся на Западную и Центральную Африку (32%), Австралию и Индию (23%), Южную Америку и страны Карибского бассейна (21%).

Чаще всего бокситы добывают открытым способом: специальная техника срезает руду слой за слоем, затем ее транспортируют на переработку. Однако бывает так, что алюминиевая руда залегает глубоко, тогда для добычи строят шахты. Одна из самых глубоких шахт в мире «Черемуховская-Глубокая» находится в России, в Свердловской области, ее глубина — 1550 м.

Итак, руду приводят на специальные заводы, где начинается второй производственный этап — отделение глинозема, то есть оксида алюминия. Для этого используют метод Байера, изобретенный больше ста лет назад.

Суть в следующем. Гидроокись алюминия, выходящая в состав бокситов, растворяют в концентрированной щелочи (едком натре) под воздействием высокой температуры. Затем температуру понижают, и раствор, содержащий соединения алюминия, кристаллизуется, а примеси — нет. Таким образом отделяют балласт.

После крупные частицы оксида алюминия вымывают из раствора водой, а затем кальцинируют (то есть обсушивают). Так получается глинозем.

Важно. У глинозема нет срока годности, но хранят его очень аккуратно, поскольку при малейшей возможности он тут же впитывает влагу. Поэтому производители предпочитают сразу отправлять его на алюминиевое производство.

Процесс производства чистого алюминия требует огромного количества электроэнергии, поэтому заводы почти всегда строят около гидроэлектростанций. Также для создания среды, в которой будет происходить сам процесс отделения, нужен криолит — минерал, который крайне редко встречается в природе, поэтому в промышленности чаще всего используют его искусственный заменитель. Это вещество создает нужную токопроводящую среду на последнем этапе производства алюминия.

Итак, вот как выглядит сам процесс. Берем огромную электролизную ванну, заполняем ее расплавленным криолитом. Катодом в данном случае выступит дно сооружения, к нему будет «прилипать» отделившийся алюминий, анодом — угольные блоки, которые необходимо погрузить в криолит. Теперь загружаем глинозем и врубаем ток.

Под воздействием электричества структура глинозема рушится: чистый алюминий оседает на дне, а кислород соединяется с углеродом, образуя углекислый газ, который собирается в специальный газосборник и пропускается через систему очистки. Жидкий расплавленный металл достают ковшом и отправляют на литейное производство.

Свойства и области применения

Алюминий — легкий пластичный металл, который обладает высокой электропроводностью, теплопроводностью, стойкостью к коррозии и низким температурам. Он хорошо сваривается, легко поддается штамповке, ковке и прокатке. Весь этот список неоспоримых преимуществ дает широкое поле для применения данного металла.

• Авиа-, судо- и автомобилестроение. Применяется для производства корпусов, а также двигателей, насосов и прочих элементов.
• Ракетостроение. Используется как горючий компонент в составе ракетного топлива. • Электротехника: провода, кабели, микросхемы и т. д.
• Строительство. В производстве кровельных материалов, оконных рам, в краске и цементе.
• Область ж/д. Применяется в производстве цистерн, для нефтепродуктов, деталей, рам для вагонов и т. д.
• В быту. Фольга, зеркала, посуда и др.

Очень часто алюминий используют в сплавах с другими металлами: цинком, медью, кремнием, магнием, железом, титаном, никелем. Они нужны для производства деталей самолетов, ракет, автомобилей и судов, поскольку из них получаются легкие, но при этом очень прочные элементы конструкций.

Производство в России. Русал

Наша страна является одним из крупнейших поставщиков, занимая 6% на мировом рынке алюминия. По факту, речь идет о компании Русал, которая представляет собой почти всю алюминиевую отрасль РФ.

Русал образовался в 2000 г., объединив активы СИБАЛа Олега Дерипаски и Millhouse Capital Романа Абрамовича. В 2007 г. произошло слияние алюминиевых и глиноземных активов российских Русского алюминия, Сибирско-Уральской алюминиевой компании (СУАЛ) и швейцарской Glencore. В результате появилась Объединенная компания Русал — крупнейший производитель алюминия в мире.

Сейчас в состав компании входят больше 40 заводов по всему миру, в том числе, на Ямайке, в Казахстане, Италии, Гвинее, Австралии, Армении, Нигерии, Гайане, Швеции, Украине и Ирландии. Среди них предприятия по производству алюминия, глинозема, боксита, кремния, фольги и т. д.

За 2021 г. компания отчиталась о 3764 тыс. тонн произведенного алюминия.

Интересные факты

• Алюминий не теряет своих свойств в процессе использования, поэтому легко подвергается вторичной переработке. Международный алюминиевый институт подсчитал, что с 1880 г. в мире произведен почти 1 млрд тонн металла, а три четверти от этого объема до сих пор используется.
• Считается, что алюминий попал на нашу планету в момент формирования земной коры вместе с астероидами, которые ее бомбардировали. В процессе тяжелые металлы опускались ниже, а легкий — поднимались наверх. Именно поэтому чаще всего алюминий добывают открытым способом.
• Алюминий составляет приблизительно 4% от веса Марса, также залежи этого металла найдены на Луне.
• В теле взрослого человека присутствует приблизительно 140 мг алюминия.
• Нагретый до 2,2 тыс. градусов оксид алюминия превращается в искусственный сапфир. • Кузова современных автомобилей часто изготавливают из алюминиевых сплавов. Это уменьшает массу машины, что непосредственно влияет на расход бензина.
• Алюминий часто применяют при производстве фейерверков, он дает яркое белое пламя с обилием красивых искр.
• Взаимодействуя с кислородом, чистый алюминий тут же покрывается оксидной пленкой. В этом причина его стойкости к коррозии.

БКС Мир инвестиций

3 обучающих курса

Copyright © 2008– 2022 . ООО «Компания БКС» . г. Москва, Проспект Мира, д. 69, стр. 1
Все права защищены. Любое использование материалов сайта без разрешения запрещено.
Лицензия на осуществление брокерской деятельности № 154-04434-100000 , выдана ФКЦБ РФ 10.01.2001 г.

Данные являются биржевой информацией, обладателем (собственником) которой является ПАО Московская Биржа. Распространение, трансляция или иное предоставление биржевой информации третьим лицам возможно исключительно в порядке и на условиях, предусмотренных порядком использования биржевой информации, предоставляемой ОАО Московская Биржа. ООО «Компания Брокеркредитсервис» , лицензия № 154-04434-100000 от 10.01.2001 на осуществление брокерской деятельности. Выдана ФСФР. Без ограничения срока действия.

* Материалы, представленные в данном разделе, не являются индивидуальными инвестиционными рекомендациями. Финансовые инструменты либо операции, упомянутые в данном разделе, могут не подходить Вам, не соответствовать Вашему инвестиционному профилю, финансовому положению, опыту инвестиций, знаниям, инвестиционным целям, отношению к риску и доходности. Определение соответствия финансового инструмента либо операции инвестиционным целям, инвестиционному горизонту и толерантности к риску является задачей инвестора. ООО «Компания БКС» не несет ответственности за возможные убытки инвестора в случае совершения операций, либо инвестирования в финансовые инструменты, упомянутые в данном разделе.

Информация не может рассматриваться как публичная оферта, предложение или приглашение приобрести, или продать какие-либо ценные бумаги, иные финансовые инструменты, совершить с ними сделки. Информация не может рассматриваться в качестве гарантий или обещаний в будущем доходности вложений, уровня риска, размера издержек, безубыточности инвестиций. Результат инвестирования в прошлом не определяет дохода в будущем. Не является рекламой ценных бумаг. Перед принятием инвестиционного решения Инвестору необходимо самостоятельно оценить экономические риски и выгоды, налоговые, юридические, бухгалтерские последствия заключения сделки, свою готовность и возможность принять такие риски. Клиент также несет расходы на оплату брокерских и депозитарных услуг, подачи поручений по телефону, иные расходы, подлежащие оплате клиентом. Полный список тарифов ООО «Компания БКС» приведен в приложении № 11 к Регламенту оказания услуг на рынке ценных бумаг ООО «Компания БКС». Перед совершением сделок вам также необходимо ознакомиться с: уведомлением о рисках, связанных с осуществлением операций на рынке ценных бумаг; информацией о рисках клиента, связанных с совершением сделок с неполным покрытием, возникновением непокрытых позиций, временно непокрытых позиций; заявлением, раскрывающим риски, связанные с проведением операций на рынке фьючерсных контрактов, форвардных контрактов и опционов; декларацией о рисках, связанных с приобретением иностранных ценных бумаг.

Приведенная информация и мнения составлены на основе публичных источников, которые признаны надежными, однако за достоверность предоставленной информации ООО «Компания БКС» ответственности не несёт. Приведенная информация и мнения формируются различными экспертами, в том числе независимыми, и мнение по одной и той же ситуации может кардинально различаться даже среди экспертов БКС. Принимая во внимание вышесказанное, не следует полагаться исключительно на представленные материалы в ущерб проведению независимого анализа. ООО «Компания БКС» и её аффилированные лица и сотрудники не несут ответственности за использование данной информации, за прямой или косвенный ущерб, наступивший вследствие использования данной информации, а также за ее достоверность.

Самые распространенные металлы в мире

Наиболее часто встречаемые в природе металлы широко используются человеком, роль их в нашей жизни бесценна. Сложно представить себе производство или быт без алюминия, железа или магния.

Какие металлы встречаются чаще всего?

Металлы, встречаемые чаще всего, называют распространенными. Доля их в земной коре превышает одну десятую процента. Роль таких металлов в развитии цивилизации велика. Недаром мы знаем о «Железном веке», слышали о «Космическом металле», знаем что такое «Крылатый металл». Все эти выражения касаются таких металлов, как марганец, алюминий, титан, железо и магний.

Данные распространенные металлы - составляющие многих минералов. Известно, что в России железо, хром и марганец находятся по объему производства на второй позиции после топливно-энергетических ресурсов. Известно, что ресурс железа в мире практически неограничен, но многие страны импортируют железные руды, это относится и к России.

Широко распространен в земле алюминий. В мире его производство достигает двадцати миллионов тонн, при этом используются в основном бокситы. Известно, что по запасам бокситов Россия занимает девятую позицию, хотя она на втором месте по производству первичного металла.

Что делают из самых распространенных металлов?

Бесценна роль железа и его сплавов в становлении современной цивилизации. В промышленности данный металл всегда играл ведущую роль. Эта роль не утеряна и сегодня, однако со второй половины двадцатого века большое значение стали приобретать цветные металлы. Тем не менее из железной руды производят в огромных количествах сталь и чугун.

Марганец применяют в металлургии и промышленности, при этом используют его способность давать сплавы почти со всеми известными металлами. Получено несколько сортов марганцевой стали и множество нежелезных сплавов. Особенно выделяется сплав марганца с медью. Нередко марганец вводят в сталь с целью увеличения ее прочности. Посредством марганца очищают металлы от серы.

Алюминий, благодаря уникальному сочетанию его свойств, применяют почти в каждой области техники, особенно в виде сплавов. В электронике он с успехом заменяет медь при производстве массивных проводников. Производя электрические выпрямители и конденсаторы, невозможно обойтись без сверхчистого алюминия. Используют его и для производства зеркальных отражателей.

Каких-то двадцать лет назад редко можно было увидеть оконные рамы или составляющие зданий из алюминия. Сейчас же из алюминиевого профиля изготавливают рекламные баннеры, павильоны, перегородки, рамы для штендеров и так далее. Популярность этого металла объясняется его изумительными свойствами – устойчивостью к коррозии, долговечностью и прочностью. В составе металла отсутствуют вредные элементы, что говорит о высокой экологической чистоте металла.

Как известно, сплав магния обладает уникальным свойством – он не плавится при сверхвысоких температурах. Именно поэтому такой сплав – настоящая находка для изготовления деталей двигателей и самолетов, работающих при чрезвычайно высоких температурах. В космических ракетах тоже не обходятся без магниевых сплавов.

Важна роль в технике титана. Будучи в шесть раз прочнее алюминия, он в два раза тяжелее его. Еще одно из его полезных свойств – тугоплавкость, он плавится при температуре от 1668 градусов, что превышает температуру плавления стали. Скорость самолетов, построенных из титановых сплавов, в три раза превысила скорость звука. Из-за трения их обшивки об атмосферу, образуются немалые температуры, однако тугоплавкость титана не дает обшивке расплавиться. Химическая стойкость титана уникальна. Известно, что химическое оборудование из титановых сплавов может использоваться гораздо дольше, чем подобное оборудование из нержавеющей стали.

Самый распространенный металл на земле

Летающим металлом именуют алюминий. Общеизвестно, что именно он самый распространенный на планете металл. Его доля по массе в коре земли составляет 8,6 процентов. Химическая активность этого металла делает невозможным нахождение его в природе в чистом виде, зато известна не одна сотня минералов алюминия, по большей части это алюмосиликаты.

Алюминий сочетает в себе целый комплекс ценных свойств – это высокая пластичность и теплопроводность, малая плотность и электропроводимость, кроме того - коррозийная стойкость. Благодаря этому он поддается ковке, прокатке, штамповке, волочению.

Его наиболее распространенный сплав – дюралюмин. Его берут за основу при изготовлении крыльев для самолетов и фюзеляжей. Известно, что оболочка первого искусственного спутника Земли была из сплавов алюминия. Его применяют и в строительстве, и в промышленности. Из летающего металла делают детали разных машин, аппаратуру, с помощью которой производят разные органические вещества и кислоты, оконные рамы и наружную облицовку высоток, весельные и моторные лодки, мебель, посуду и так далее.

Во Франции есть трехсотметровый алюминиевый океанский лайнер. Из алюминия у него не только корпус, но и переборки, и внутренние детали, и стены кают, и даже вся мебель.

Самые твердые металлы в мире

Когда речь идет о твердом и прочном металле, то в своем воображении человек сразу же рисует воина с мечом и в доспехах. Ну или с саблей, и обязательно из дамасской стали. Но сталь, хоть и прочный, но не чистый металл, ее получают путем сплава железа с углеродом и некоторыми другими металлами-добавками. И при необходимости сталь подвергают обработке, чтобы изменить ее свойства.

Легкий прочный металл серебристо-белого цвета

Каждая из добавок, будь то хром, никель или ванадий, отвечают за определенное качество. А вот для прочности добавляют титан – получаются самые твердые сплавы.

По одной версии, металл получил свое название от Титанов, могучих и бесстрашных детей богини Земли Геи. Но по другой версии, серебристое вещество названо в честь королевы фей Титании.

Если затрагивать физические свойства титана, то можно отметить его высокую удельную прочность, прочности при высоких температурах, маленькую плотность и коррозийную стойкость. Механическая прочность титана в два раза выше прочности железа и в шесть – алюминия. При высоких температурах, где легкие сплавы уже не работают (на основе магния и алюминия), на помощь приходят титановые сплавы. К примеру, самолет на высоте в 20 километров развивает скорость в три раза выше, чем скорость звука. И температура его корпуса при этом около 300 градусов по Цельсию. Нагрузки такие выдерживает только титановый сплав.

По распространенности в природе металл занимает десятое место. Титан добывают в ЮАР, России, Китае, Украине, Японии и Индии. И это далеко не полный перечень стран.

Перечень возможностей применения металла вызывает уважение. Это военная промышленность, остепротезы в медицине, ювелирные и спортивные изделия, платы мобильных телефонов и многое другое. Постоянно возносят титан конструкторы ракето, авиа, кораблестроения. Даже химическая промышленность не оставила металл без внимания. Титан отличен для литья, ведь очертания при отливке точны и имеют гладкую поверхность. Расположение атомов в титане аморфное. И это гарантирует высокую прочность при растяжении, ударную вязкость, превосходные магнитные свойства.

Твердые металлы с наибольшей плотностью

Одними из самых твердых металлов, так же, являются осмий и иридий. Это вещества из платиновой группы, у них самая высокая, почти одинаковая, плотность.

Иридий открыли в 1803 году. Обнаружил металл химик из Англии Смитсон Теннат, во время исследования природной платины из Южной Америки. Кстати, с древнегреческого «иридий» переводится как «радуга».

Самый твердый металл добыть довольно сложно, поскольку в природе его почти нет. И часто металл находят в метеоритах, которые упали на землю. По словам ученых, на нашей планете содержание иридия должно быть намного больше. Но из-за свойств металла – сидерофильности – он находится на самой глубине земных недр.

Иридий довольно сложно обработать и термическим, и химическим способом. Металл не вступает в реакцию с кислотами, даже сочетаниями кислот при температуре меньше 100 градусов. При этом, вещество подвержено процессам окисления в царской водке (это смесь соляной и азотной кислот).

Интерес, как к источнику электрической энергии, представляет изотоп иридия 193 m 2. Поскольку период полураспада металла составляет 241 год. Нашел широкое применение иридий в палеонтологии и промышленности. Его используют при изготовлении перьев для ручек и определение возраста разных слоев земли.

А вот осмий открыли на год позже, чем иридий. Этот твердый металл нашли в химическом составе осадка платины, которая была растворена в царской водке. И название «осмий» получилось из древнегреческого слова «запах». Металл не подвержен механическому воздействию. При этом, один литр осмия в разы тяжелее, чем десять литров воды. Впрочем, это свойство пока осталось без применения.

Осмий добывают на американских и российских рудниках. Богато его месторождение и в ЮАР. Довольно часто металл находят в железных метеоритах. Для специалистов представляет интерес осмий-187, который экспортируется только из Казахстана. С его помощью определяют возраст метеоритов. Стоит отметить, что всего один грамм изотопа стоит 10 тысяч долларов.

Ну а используют осмий в промышленности. И не в чистом виде, а в виде твердого сплава с вольфрамом. Производят из вещества лампы накаливания. Осмий является катализатором при изготовлении нашатырного спирта. Редко из металла изготавливают режущие части для нужд хирургии.

Самый твердый металл из чистых

Самый твердый из чистейших металлов на планете – хром. Он отлично поддается механической обработке. Металл голубовато-белого цвета обнаружили в 1766 году в окрестностях Екатеринбурга. Минерал тогда получил название «сибирский красный свинец». Его современное название – крокоит. Через несколько лет после открытия, а именно, в 1797 году, французский химик Воклен выделил из металла новый металл, уже тугоплавкий. Специалисты сегодня полагают, что полученное вещество – карбид хрома.

Название этого элемента образовано от греческого «цвет», ведь сам металл славится разнообразием окраски своих соединений. Хром довольно просто встретить в природе, он распространенный. Найти металл можно в ЮАР, которая по добыче занимает первое место, а так же в Казахстане, Зимбабве, России и Мадагаскаре. Присутствуют месторождения в Турции, Армении, Индии, Бразилии и на Филиппинах. Специалисты особенно ценят некоторые соединения хрома – это хромистый железняк и крокоит.

Самый твердый металл в мире - вольфрам

Вольфрам – это химический элемент, самый твердый, если рассматривать его в ряду с другими металлами. Его температура плавления необычайно высока, выше – только у углерода, но это не металлический элемент.

Но природная твердость вольфрама в то же время не лишает его гибкости и податливости, что позволяет выковывать из него любые необходимые детали. Именно его гибкость и теплоустойчивость делает вольфрам идеально подходящим материалом для выплавки мелких деталей осветительных приборов и деталей телевизоров, например.

Используется вольфрам и в более серьезных областях, например, оружестроении - для изготовления противовесов и артиллерийских снарядов. Этим вольфрам обязан высокому показателю плотности, что делает его основным веществом тяжелых сплавов. Плотность вольфрама близка по показателю к золоту – всего несколько десятых составляют разницу.

Читайте также: