Нелегкий легкий металл алюминий

Цех электролитического получения алюминия КрАЗа. Фото автора

Специалисты называют алюминий чудо-металлом. Когда-то, на рубеже XIX и XX веков, он стоил дороже золота. Вот и на VI Международном конгрессе «Цветные металлы и минералы» – 2014, который прошел в Красноярске, солировал, конечно, этот металл. Солировал, но отнюдь не доминировал. Недаром и в официальном пресс-релизе, распространенном накануне мероприятия, организаторы подчеркивали: «Главными темами станут переработка отходов, а также создание энергосберегающих и экологических технологий. Помимо традиционных тематических направлений конференции в этом году свою работу начнут три новые конференции: XX «Алюминий Сибири», VIII «Металлургия цветных и редких металлов» и X «Золото Сибири». Ожидается, что в это году в мероприятии примут участие более 500 человек из 121 компании».

Все так и было. Приведу названия и темы только некоторых секций и круглых столов, состоявшихся в рамках Конгресса: «Проблемы освоения минерально-сырьевой базы Центрально-Сибирского округа»; «Управление качеством окружающей среды»; «Минерально-сырьевая база цветных и благородных металлов»; «Современные технологии добычи минерального сырья»; «Производство глинозема и бокситов»; «Получение алюминия»; «Производство кремния»; «Производство цветных и редких металлов»; «Производство благородных металлов»; «Углерод и углеродные материалы»; «Литье цветных металлов и сплавов»…

И все-таки алюминиевая тематика была в центре внимания. И это вполне объяснимо: под Красноярском расположен второй в мире по мощности завод, производящий этот легкий металл, – Красноярский алюминиевый (КрАЗ). О масштабах этого предприятия дает представление такой факт: КрАЗ потребляет 1900 МВт, или 16,7 млрд кВт-ч электроэнергии в год, то есть 80% ежегодной выработки Красноярской ГЭС. Если учесть, что сейчас на КрАЗе установлено более 2000 электролизеров для получения алюминия, то даже минимальное снижение энергопотребления на одном электролизере масштабируется до очень ощутимых величин. Все это сказывается на экономике производства чудо-металла. А, кстати, почему же алюминий все-таки так называют?

По оценкам компании Freedonia Group, спрос на алюминий будет расти с темпом 5,8% в год до 2017 года, когда мировой спрос достигнет 82,5 млн т. Западная Европа покажет 2,3% ежегодного прироста спроса на алюминий, а Восточная Европа – 5,2%. Северная Америка – 3,8%; Аргентина и Бразилия соответственно 7,3% и 6,9%. Китай, крупнейший в мире рынок алюминия, увеличит свою мировую долю до 43%. А вот в Японии прогноз показывает только 1% роста потребления алюминия до 2017 года.

Но экономическая реальность сегодня такова, что цены на алюминий падают. В этой ситуации, как подчеркивали участники конгресса, для отрасли наиболее важными представляются два сегмента рынка, на которые предлагается делать ставку.

В литейном отделении КрАЗа. Алюминиевые слитки длиной в 11,5 м не выпускал еще ни один завод в мире. Слиток раскатывается в лист толщиной 6 мкм (толщина человеческого волоса – 20 микрон). Из одного такого слитка можно изготовить миллион алюминиевых банок.

Первая, относительно новая область экспансии алюминия – автомобильная промышленность. Применение алюминия, как ожидается, вырастет в среднем по миру с 121 кг в 2012 году до 135 кг на автомобиль к 2017 году. Так, в Северной Америке продажи «алюминиевых» автомобилей в прошлом году уже превысили 15 млн машин.

«Примерно 10–12 кг выигрыша в весе дает замещение медных проводов на алюминиевые на каждый автомобиль, – пояснил в беседе с обозревателем «НГ» технический директор Объединенной компании 

РУСАЛ Виктор Манн. – Кроме того, уже есть разработки: 100-килограммовая аккумуляторная батарея позволяет увеличить пробег электромобиля до 1000 км без подзарядки».

Вторая область применения алюминия казалась закрепленной за ним на все времена – авиастроение. «С тех пор как в 1903 году братья Райт совершили первый успешный пилотируемый полет на планере «Кити Хок» с двигателем, алюминиевая промышленность и самолетостроение тесно связаны. Хотя фюзеляж первого самолета был изготовлен из дерева и брезента, блок двигателя был отлит из алюминиевого сплава с содержанием 92% алюминия и 8% меди… И с тех пор применение алюминия в авиации буквально взлетело», – отмечает Салли Робертс, корреспондент журнала Aluminium International Today. И вдруг…

«10 лет назад рынок алюминия значительно обеспокоился при появлении широкофюзеляжного реактивного пассажирского самолета Boeing-787, получившего амбициозное имя Dreamliner – «Лайнер мечты», – продолжает Салли Робертс. – В этом авиалайнере на долю композитных материалов на основе углерода приходится более 50%, на алюминий – 20%, титан – 15% и сталь – 10%. Появление этой модели существенно скорректировало традиционную структуру материалов в конструкции самолета. Так, предыдущий Boeing-777 с алюминиевым фюзеляжем и 50-процентной долей алюминия содержит 12% композитов». По прогнозам компании Boeing, мировой парк самолетов может вырасти к 2031 году на 100%.

Применение композитов в конструкции самолетов растет. В такой ситуации от производителей алюминия требовалось какое-то неординарное решение. И, судя по тематике конгресса, оно было найдено. Имя ему – литий и скандий-алюминиевые сплавы. Экономия в весе самолета с их применением достигает 3–7%. Это ответ мировой алюминиевой отрасли на вызов, брошенный композитами. Одно но: тонна алюминия стоит 2000–2400 долл.; тонна алюминий-скандиевого сплава – 25 000–30 000 долл. «Алюминий-скандиевые сплавы отличаются высокой прочностью и хорошей свариваемостью и могут использоваться для сильно нагруженных элементов, – поясняет заместитель главного редактора журнала «Металлоснабжение и сбыт» Леонид Хазанов. – Поэтому перспективными сферами их применения являются авиа- и ракетостроение, электроэнергетика».

Технический директор ОК РУСАЛ Виктор Манн: «Необходимо, чтобы отрасль удовлетворяла фактический существующий спрос, а не просто работала на максимальной мощности».

И двигателем всего этого промышленного развития становится везде – средний класс. Это ему, среднему классу, нужны новые экономичные автомобили; это он, средний класс, стремится улучшать свои жилищные условия, летать в более комфортабельных лайнерах. Кстати, 35% роста парка самолетов обеспечивается за счет нарождающегося среднего класса Азии…

В этой высококонкурентной среде без серьезных научных и технологических исследований не выжить. «Основным фактором развития и роста бизнеса компании являются технологии», – подчеркивает Виктор Манн. По его данным, РУСАЛ с 2005 года в научные исследования, связанные с экологическими программами, вложил около 35 млн долл. Одна из таких ниокровских «фишек», на которую очень рассчитывают на КрАЗе, – так называемая технология «Экологический Содерберг». По словам Виктора Манна, из 2 тыс. электролизеров, установленных на предприятии, 300 уже работают по технологии «Экологический Содерберг». Она предполагает внедрение новой конструкции электролизера, футировки, газоотсоса, применение абсолютно нового вида сырья – коллоидной анодной массы. Выбросы только по фтору уменьшаются в полтора раза.

Другое направление, о котором много говорилось на конгрессе, – малоизнашиваемые (инертные) аноды. Тут не обойтись хотя бы без некоторых технических подробностей. В процессе электролитического получения алюминия происходит «растворение», износ анода (положительного электрода). Инженерно-технологический центр РУСАЛа в Красноярске разработал инертный анод, при помощи которого получен алюминий чистотой 99,5%. Технология уже прошла стендовые испытания на экспериментальном электролизере. Промышленные испытания намечены на 2015 год на КрАЗе.

Вообще об Инженерно-технологическом центре надо сказать подробнее. С момента его создания в 2002 году было выполнено 435 проектов научно-исследовательских и опытных конструкторских работ (НИОКР), из которых 356 внедрены, 37 – в стадии реализации. Компания инвестировала в 2013 году в проведение НИОКР около 14 млн долл. Всего с 2003 по 2013 год общие затраты на проекты НИОКР составили около 182 млн долл. Суммарный экономический эффект от внедрения разработок – более 1,4 млрд долл.

Как любил повторять известный немецкий инженер, изобретатель, ученый Вернер фон Сименс, когда дела в экономике идут плохо – самое время вкладывать средства в науку. И хотя сказано это было еще в XIX веке, слова основателя фирмы Siemens остаются вполне актуальными и сегодня. Возможно, это было одним из лейтмотивов конгресса «Цветные металлы и минералы» – 2014 в Красноярске.

Красноярск–Москва

В рамках конгресса «Цветные металлы и минералы – 2014» прошла специализированная выставка.