Surowce glinowe.

I. Wstęp:

Glin - polska nazwa pierwiastka chemicznego noszącego łacińską nazwę aluminium Al. Glin jest metalem lekkim III grupy układu okresowego pierwiastków z rodziny borowców. Liczba atomowa 13, wartościowość +3, temperatura topnienia 2300°C, temperatura wrzenia około 2550°C. Średnia zawartość w skorupie ziemskiej 82300 g Al/t. Glin odznacza się odpornością na czynniki atmosferyczne oraz amfoterycznością, czyli zdolnością do wykazywania charakteru zarówno zasadowego, jak i kwasowego.

Od zarania dziejów człowieka wykorzystywane są liczne minerały i skały zasobne w glinę. Pierwszą technologią przetwarzania surowców mineralnych było garncarstwo, a pierwszym urządzeniem umożliwiającym masową produkcję wyrobów - koło garncarskie, za pomocą którego kształtowano wazy, urny i inne naczynia z gliny (iłów) zarobionej wodą. Wraz z upływem czasu powiększała się liczba ceramicznych surowców ilastych. Aczkolwiek są zasobne w glin (glinokrzemiany) nie zalicza się ich do surowców glinu. Podobnie surowcową odrębność terminologiczną zachowuje korund (rubin, szafir) oraz szmergiel -od wieków używane jako materiały ścierne i kamienie jubilerskie, także ałuny i ałunity, jakkolwiek są złożonymi siarczanami glinu. Na podobnej zasadzie ukształtowała się odrębność terminologiczna metalicznego glinu i jego stopów, oraz głównych ich surowców pierwotnych - boksytów itp. One są też źródłem aluminy (tlenku gliny) AL2O3 wykorzystywanej do produkcji glinu, materiałów ogniotrwałych i związków chemicznych. Zgodnie przeto z tymi zwyczajami hasłem glin nie zostaje ujęta całość zagadnień surowcowych tego pierwiastka, lecz tylko ważniejsze jego chemiczne wyroby pochodne, których nie obejmują inne hasła [2].

Glin używany jest w formie wyrobów ciągnionych, kutych, walcowanych i wyciskanych, w formie folii, proszków, pasty. Wykonywane są również przewody elektroenergetyczne. Na osnowie glinu sporządzane są liczne stopy. Jako metal stopowy wprowadzany jest w stopy brązów, miedzionikli, mosiądzów oraz stopów magnezu, molibdenu, węgla, cynku i innych. Glin i jego stopy są podstawowymi metalami przemysłu lotniczego, odgrywają też dużą rolę w przemyśle samochodowym, metalowym, budownictwa statków i okrętów oraz w wielu innych działach gospodarki, nawet w zaopatrzeniu gospodarstw domowych [2].

Glin został odkryty przez H. Ch. Oersteda w 1825 roku. Pierwsze bryły metalicznego glinu otrzymał H. E. Sainte - Claire Deville. Dotychczas stosowaną metodę jego elektrolitycznego otrzymywania popracowali G. M. Hall i P. Herault w 1886 roku. W 1913 roku wyprodukowano na świecie 77800 t glinu. W 1925 roku przekroczono poziom 200000 t/r. W Polsce pierwszą hutę uruchomiono w Skawinie w 1954 roku [2].

II. Produkcja światowa i krajowa glinu:

Produkcja światowa.

Do początku lat osiemdziesiątych produkcja światowa glinu z surowców pierwotnych wykazywała tendencję zwyżkową, a od tego czasu utrzymuje się mniej więcej na równym poziomie z lekkim wzrostem w ostatnich latach (tabela 1). Rozwija się natomiast produkcja glinu z surowców wtórnych, zwłaszcza w krajach uprzemysłowionych. Aktualnie z tego źródła pochodzi ponad 20% światowej produkcji glinu, która przekroczyła 20 mln t/rok (tabela 2) [2].

Produkcję glinu cechuje wysoki stopień koncentracji. Poza byłym ZSRR, który odgrywa znaczącą rolę wśród jego producentów, skupiona jest w rękach kilku organizacji ponadnarodowych: Aluminium Co. of America - ALCOA, Alcan Aluminium Ltd (Kanada) - ALCAN, Reynolds Metals Co. Pechiney (Francja), Schweizerische Aluminium AG - ALUSSUISSE, Sumitomo (Japonia), Vereinigte Aluminium Werke - VAW (Niemcy) i innych.

Tab. 1. Glin pierwotny. Produkcja światowa

w tys. t Al

Producent	1970	1975	1980	1985	1986	1987	1988	1989	1990
ŚWIAT w tym: USA ZSRR Kanada Australia Brazylia Norwegia RFN Chiny Wenezuela Hiszpania Francja Indie Japonia Polska	9659,8 3607,0 1100,0 972,0 206,0 56,1 522,3 309,0 130,0 22,9 119,9 381,0 - 733,0 98,8	12131 3519,1 1530,0 878,1 214,2 121,4 594,9 677,6 190,0 49,7 210,4 382,6 - 1013,3102,9	16086,3 4653,6 2420,0 1068,2 303,5 260,6 661,7 730,7 350,0 327,9 386,5 431,9 184,7 1091,5 95,1	15617,6 3499,7 2300,0 1282,3 851,7 549,4 724,1 745,4 500,0 402,8 370,1 293,2 266,5 226,7 47,0	15666 3036,7 2350,0 1355,2 876,8 757,4 729,1 763,7 570,0 421,3 354,7 321,8 257,1 140,2 47,5	16466 3346,9 2370,0 1540,4 1024,2 843,5 797,8 737,7 640,0 439,6 341,0 322,5 267,2 40,6 47,5	17530,4 3943,5 2440,0 1534,5 1141,3 873,5 826,6 744,1 713,0 443,4 293,9 327,7 334,5 35,3 47,7	18068,2 4030,2 2380,0 1554,8 1241,3 887,9 859,0 742,0 744,4 546,0 352,5 334,9 423,4 35,0 47,8	- 4048,3 - 1567,4 1232,4 930,6 871,1 720,3 - 595,2 355,3 325,9 433,2 34,2 -

Tab. 2. Glin wtórny. Produkcja światowa

w tys. t Al

Producent	1970	1975	1980	1985	1986	1987	1988	1989	1990
ŚWIAT w tym: USA Japonia RFN Włochy ZSRR Wlk. Bryt. Francja Holandia	1836,4 708,4 322,0 258,0 154,0 120,0 214,0 87,0 -	2645,3 1124,0 424,0 288,0 15,0 150,0 176,0 107,1 -	3603,1 1249,2 722,7 408,0 244,4 170,0 162,1 170,0 -	4234,7 1575,1 866,1 157,3 282,0 215,0 127,6 164,4 62,3	4419,2 1651,8 865,3 480,0 301,0 220,0 116,4 178,0 96,8	4738,1 1733,2 1032,3 501,2 335,0 220,0 116,7 195,0 101,4	5291,5 1858,9 1308,6 530,7 377,8 230,0 105,8 211,0 115,9	5379,9 1843,8 1349,3 537,4 390,0 230,0 109,5 225,2 129,7	5462,3 1834,2 1430,3 542,6 390,0 240,0 120,9 208,9 136,5

Produkcja w Polsce.

Jedynym producentem glinu pierwotnego w Polsce jest Huta Aluminium „Konin” S.A. o aktualnej zdolności 48 tys. t Al/r. Z importowanej aluminy wytwarza się tam glin hutniczy w 3 gatunkach o zawartości 99,7%, 99,5% i 99,0% Al. Ponadto produkowane są: glin do odtleniania stali, stopy odlewnicze Al, stopy Al do przeróbki plastycznej oraz cała gama blach i taśm z glinu i stopów glinu [4].

Produkcja glinu hutniczego oparta jest na starej technologii, która przy obecnych cenach, zwłaszcza energii, utrzymuje się na pograniczu opłacalności. Produkcja glinu hutniczego do 1992 r. przy niekorzystnych relacjach kosztów do cen systematycznie spadała (tabela 3). Ożywienie gospodarki kraju w 1993 r. spowodowało jej wzrost do około 47 tys. t [4].

Tab. 3. Gospodarka glinem w Polsce.

w tys. t Al.

Rok	1989	1990	1991	1992	1993
Produkcja Import Eksport Zużycie	47,9 96,5 2,6 141,8	46,0 45,0 16,7 74,0	45,8 17,3 15,3 47,8	43,6 24,6 1,3 66,9	46,9 32,9 3,5 76,3

Dynamicznie rozwijające się w najbogatszych krajach pozyskiwanie glinu hutniczego z surowców wtórnych, nie jest w Polsce wykazywane. Praktycznie złomy glinu i jego stopów wykorzystywane są do produkcji wyrobów walcowanych (Huta „Konin”, Huta „Będzin”, WM „Dziedzice”), wyciskanych i ciągnionych (WM „Dziedzice”), stopów odlewniczych Al (Huta „Konin”, ZML „Kęty”, ZM „Skawina”) oraz glinu do odtleniania stali (ZML „Kęty”, ZM „Skawina”). Koniecznym jest zintensyfikowanie tej produkcji w najbliższych latach. Rozwiązania leżą między innymi w sferze prawno - organizacyjnej, wprowadzającej zakaz eksportu, a zapewniającej wzrost importu złomów glinu i jego stopów celem wykorzystania istniejących mocy krajowych zakładów [4].

Po gwałtownym załamaniu importu glinu do Polski w latach 1990 - 1991, od 1992 r. notuje się jego wzrost. Sprowadzane są również nieobrobione stopy Al oraz w znacznej ilości wyroby z glinu i jego stopów. Największy import glinu do Polski pochodzi z Rosji, Niemiec, Wielkiej Brytanii i Słowacji [4].

III. Surowce:

Podstawowymi surowcami mineralnymi niezbędnymi do wytwarzania glinu są boksyty, które dostarczają 95% jego światowej produkcji. Inne surowce glinowe, tj. nefelin i skały nefelinowe oraz ałunity, stwarzają możliwość produkcji tylko 5% glinu [3].

Boksyty i ich występowanie.

Nazwą boksyt określa się produkty różnych procesów geologicznych, których wspólną cechą jest duża zawartość wodorotlenków i uwodnionych tlenków glinu, a przede wszystkim gibbsytu, diasporu lub boehmitu. Istotną ich cechą jest to, że stosunkowo prostymi sposobami chemicznymi można z nich uzyskać AL2O3 (aluminę) wolny od większych domieszek SiO2 i dla tego są przydatne do metalurgicznego pozyskiwania glinu drogą elektrolizy. Ze względu na przeważający wodorotlenek lub tlenek glinu wyróżnia się boksyty gibbsytowe, diasporowe, boehmitowe. Częste są ich odmiany o charakterze przejściowym (mieszanym). Niektóre odmiany boksytów diasporowych zawierają do 30% Fe2O3, a gibbsytowych nawet do 42% Fe2O3. W boksytach częste są minerały tytanu i dlatego ich analizy wykazują nawet do 6% TiO2. Pospolitymi składnikami są: kwarc, chalcedon, minerały ilaste i inne. Niektóre z nich wykazują wybitnie podwyższoną zawartość pierwiastków podrzędnych i śladowych takich jak: beryl, gal, ind, german, cyna, arsen, bizmut, wanad, niob, tantal, i chrom. Skład chemiczny boksytów przedstawiono w tabeli 4 [1].

Tab. 4. Skład chemiczny boksytów

Składniki	Boksyty
		Diasporowe	boehmitowe		gibbsytowe
		%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO	0,3 - 0,5 38,7 - 62,5 19,9 - 30,0 1,4 - 3,3 0,1 - 2,6 0,1 - 1,9		4,6 - 6,4 41,9 - 57,5 7,5 - 27,1 2,3 - 2,9 2,7 - 5,0 0,1 - 1,7	0,5 - 5,5 35,5 - 43,5 23,0 - 42,7 3,3 - 5,7 0,5 - 1,5 0,1 - 1,5

Napotyka się odmiany boksytów zbliżone przeciętnym składem do skał ilastym. Jest to spowodowane obecnością większych domieszek kwarcu, chalcedonu i minerałów ilastych.

W typowych, przemysłowych boksytach boehmitowych i diasporowych zawartość uwodnionych tlenków Al wynosi 55 - 68%, a w gibbsytowych - 45% [1].

Złoża boksytu znane są w ponad 35 krajach. Jest to kilka tysięcy ciał skupionych w kilku złożach i okręgach złożowych. Zasoby bilansowe - 21 mld. t są obecne w krajach: Gwinei (27%), Australii (21%), Brazylii (11%), Jamajce (10%) i Indiach (5%). Produkcję górniczą wykazuje 25 - 30 państw. Wydobywane są kopaliny o różnej jakości. Minimalna zawartość Al2O3 37 - 40%, Al2O3 : SiO2 >2. W większości krajów wydobywane są kopaliny >48% Al2O3, Al2O3 : SiO2 >6 [2].

W Polsce w latach pięćdziesiątych rozpoznano występowanie argilitów (średnia zawartość 36,3% Al2O3) i skał zbliżonych do boksytów diasporowych (48,6% Al2O3) oraz łupków żelazistych (36,2% Al2O3) jako kopaliny towarzyszącej łupkom ogniotrwałym i węglowi w złożu kopalni „Nowa Ruda”. Ich zasoby określono na:

Argilit 4755000 t

Skała boksytowa 429000 t

Łupek zażelaziony 3398000 t

Razem 8582000 t kopaliny pośredniej jakości.

Wobec tego, że nie zorganizowano ich pozyskiwania w trakcie eksploatacji złoża na łupek ogniotrwały i węgiel, można sądzić, że duża część tych zasobów została stracona. Aktualnie nie są uznawane za kopalinę użyteczną [1].

Wiercenia wykonane w Lubelskim Zagłębiu Węglowym wykazały obecność cienkich pokładów skał boksytopodobnych. W północnej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego, koło wioski Najdziszów i Mierzęcice, znane są glinki boksytowe zasobne w gibbsyt. Pojawiają się w kotłach krasowych. Zwietrzeliny zasobne w gibbsyt towarzyszą też niektórym dolnośląskim wylewom bazaltowym, np. w Turoszowie. Nie są to jednak złoża boksytów.

Boksyty są wykorzystywane do produkcji tlenku glinowego Al2O3 (aluminy), materiałów ogniotrwałych, cementu glinowego, związków glinu oraz w hutnictwie, np. w procesie martenowskim. Drogą elektrolizy aluminy uzyskuje się glin metaliczny, a przez jej stopienie - elektrokorund. Jest też surowcem przemysłu chemicznego [2].

Polska norma PN-74/H-11500 przewiduje używanie przez nasz przemysł pięciu gatunków aluminy.

Wytwarzana jest też alumina uszlachetniona - alundum używane w formie drobno sproszkowanej w przemyśle ceramiki elektronicznej, lamp elektronowych, naczyń laboratoryjnych i innych [2].

Nefelin i skały nefelinowe są zagospodarowywane przez przemysł aluminiowy byłego ZSRR, przewiduje się ich wykorzystywanie w Egipcie. Są one stosowane w przemyśle szklarskim i ceramicznym [3].

Leucyt był wykorzystywany do produkcji Al2O3 i związków glinu we Włoszech [3].

Ałunit i minerały pokrewne stanowią surowce wykorzystywane przez przemysł chemiczny, są to bowiem rodzime siarczany Al. Obecnie wzrosło ich znaczenie w Stanach Zjednoczonych.

Andaluzyt, cyjanit (dysten) i sillimanit, a także dumortieryt są surowcami wysokoglinowych minerałów ogniotrwałych [3].

Korund jest traktowany , podobnie jak skały korundowe jako surowiec przemysłu materiałów ściernych [3].

Minerały i skały ilaste są podstawowymi surowcami ceramiki. Po ostatecznym dopracowaniu technologii przetwarzania ich na Al2O3 przydatny do produkcji glinu niektóre z nich staną się podstawowymi surowcami tego przemysłu. Istnieją tu jednak poważne problemy ekonomiczne [3].

IV. Technologia przeróbki.

W zasadzie boksyty nie są przerabiane mechanicznie. W przypadku eksploatacji dużych złóż, zawierających boksyty zróżnicowane pod względem jakości, wybiera się je mechanicznie, przy czym roboty górnicze organizuje się tak, aby możliwe było selektywne wybieranie poszczególnych odmian. W złożach mniejszych urobek klasyfikuje się ręcznie w przodkach i kieruje do przerobu technologicznego [3].

W przypadku boksytów gorszej jakości nie dysponujemy obecnie zadowalającymi metodami ich wzbogacania czy użytkowania. Dotyczy to zwłaszcza metod umożliwiających usuwanie pewnej części związków żelaza, minerałów ilastych i domieszek innych minerałów, które są przeważnie subtelnie rozmieszczone w boksycie. W niektórych zakładach operacje przeróbcze polegają na kruszeniu, przesiewaniu i płukaniu urobku w celu odseparowania materiału obcego, np. okruchów skał otaczających, najczęściej jednak stosowane jest, zwłaszcza w kopalniach małych, wzbogacanie urobku w przodkach przez ręczne odrzucanie brył zasobniejszych w obce domieszki lub odmian silne zażelazionych. W niektórych kopalniach w Gujanie stosuje się płukanie powodujące usuwanie domieszek minerałów ilastych i częściowo krzemionkowych. Osiąga się tam wydajność 60 - 70%. W Surinamie boksyty zawierające duże ilości minerałów żelaza są wzbogacane grawitacyjnie w cieczach ciężkich i w osadzarkach [3].

Do operacji przeróbczych zaliczyć też należy suszenie lub prażenie boksytów w temperaturze 600°C (kalcynacja). Dokonuje się tego w piecach obrotowych. Jest to powodowane dążnością do obniżenia kosztów transportu boksytów, a niekiedy także podyktowane specjalnymi wymaganiami użytkowników, np. przemysłu elektrokorundowego [3].

Glin produkowany jest w dwuetapowym procesie. Etap I to otrzymywanie czystego Al2O3 z boksytu, w etapie II natomiast Al2O3 rozpuszcza się w stopionych fluorkach i rozkłada drogą elektrolizy w około 950°C. Produktami elektrolizy są: na katodzie ciekły glin, a na anodzie CO2 powstający w wyniku udziału węglowej anody w reakcji elektrochemicznego rozkładu Al2O3.

W I etapie produkcji Al2O3 można otrzymać metodą roztworów zasadowych lub kwaśnych, a to dzięki amfoterycznemu charakterowi Al. Znanych jest wiele metod stosujących roztwory zasadowe i kwaśne, lecz prawie cała produkcja przemysłowa oparta jest dotychczas na metodach zasadowych, a wśród nich czołowe miejsce zajmuje metoda Bayera, która dostarcza ponad 90% Al2O3 [3].

Sposób otrzymywania Al2O3 metodą Bayera polega na rozpuszczaniu rodzimych wodorotlenków i tlenowodorotlenków Al, zawartych w boksytach, w roztworze NaOH. Boksyty powinny być zmielone, a niekiedy używa się ich produkty prażenia lub przynajmniej suszenia. Rozpuszczanie (ługowanie) boksytów odbywa się w 150 - 230°C pod ciśnieniem 5 - 15 atm, ługiem o stężeniu 20 - 25% Na2O. Al zawarty w surowcu przechodzi do roztworu tworząc jony AlO2ˉ . w wyniku tego powstaje glinian sodowy. Przebieg tych reakcji jest następujący:

gibbsyt: Al(OH)2 + 2NaOH → NaAlO2 + 2H2O + NaOH

boehmit, diaspor: AlOOH + 2NaOH → NaAlO2 + 2H2O + NaOH

Niemal wszystkie inne składniki boksytów (Fe2O3, TiO2, częściowo SiO2) są nierozpuszczalne i pozostają w osadzie. Część SiO2 może jednak przejść do roztworu, tworząc krzemian sodowy, który reaguje z glinianem sodowym NaAlO2 i tworzy trudno rozpuszczalny glinokrzemian sodowy Na2O∙Al2O3∙2SiO2∙2H2O, który wypada do osadu. Powoduje to straty Al i Na. Reakcja ta jest przyczyną, dla której nie stosuje się przerobu metodą Bayera boksytów o dużej zawartości SiO2. Po ługowaniu gęstwę rozcieńcza się wodą i po oddzieleniu osadu tzw. czerwonego szlamu, przemywa się w przeciwprądzie wodą. Z czystego glinianu wydziela się Al2O3. Rozkład roztworu i jego krystalizacja następuje w odpowiednich warunkach. Dla ich uzyskania roztwór glinianu rozcieńcza się wodą, obniża temperaturę, miesza i dodaje szczepionki w postaci Al(OH)3 wytrąconego w poprzednim cyklu. Osad Al(OH)3 oddziela się następnie do roztworu pokrystalizacyjnego, przemywa i praży w 1200°C. W rezultacie uzyskuje się Al2O3 przydatny do elektrolizy [3].

Ług pokrystalizacyjny jest to roztwór NaOH z niewielką zawartością nie rozłożonych glinianów sodowych i pewną ilością NaCO3. Po zagęszczeniu w wyparkach uzupełnieniu strat świeżym NaOH zwraca się go do obiegu, a więc wykorzystuje do rozpuszczania następnych ilości boksytu. Część ługu okresowo oczyszcza się do NaCO3 metodą kaustyfikacji przy użyciu mleka wapiennego Ca(OH)2. Następuje wytrącenie węglanów w postaci CaCO3 [3].

Boksyty o dużej zawartości SiO2 i inne surowce ubogie, np. nefelin, przerabia się w byłym ZSRR metodą spiekania lub kombinowaną z procesem Bayera. Metody spiekania polegają na wstępnym spiekaniu surowca z kamieniem wapiennym i sodą lub tylko z wapieniem. W wyniku tej operacji Al przechodzi w glinian sodowy lub wapniowy rozpuszczalny w wodzie lub roztworze sody. Związki żelaza również nie przechodzą do roztworu. Roztwór glinianu, po oddzieleniu osadu, rozkłada się zwykle działaniem CO2. W tych warunkach Al wypada z roztworu jako Al(OH)3, a ług pokrystalizacyjny po zagęszczeniu zużywany jest z powrotem w tym cyklu technologicznym. Al2O3 musi być dostatecznie czysty, gdyż Fe2O3, SiO2, TiO2 i V2O5 rozkładają się podczas elektrolizy, a powstające metale przechodzą do glinu [3].

II etapem produkcji glinu jest elektroliza Al2O3 w stopionych solach fluorkowych. Podstawową sumaryczną reakcją jest rozkład Al2O3 przy udziale węgla anody:

2Al2O3 + 3C → 4Al + 3CO2

Elektrolit stanowi stopiony kryolit syntetyczny Na3AlF6 z dodatkiem 4 - 6% AlF3, 2 - 4 % MgF2 i 2 - 4% CaF2. Elektrolit ma naturę jonową, w której Al znajduje się w postaci jonów i jonów kompleksowych. Jony Al zobojętniają się na katodzie, a ujemne jony kompleksowe dysocjują przy anodzie. Wydzielający się O²ˉ łączy się z węglem anody na CO2, który opuszcza środowisko w formie gazowej. Proces ten przebiega w elektrolizerze, tj. w stalowej wannie o długości i szerokości kilku metrów. Wanna ta jest wyłożona materiałem ogniotrwałym, a warstwie wewnętrznej materiałem węglowym. Do węglowego dna doprowadzony jest prąd przy pomocy stalowych rdzeni połączonych szynami aluminiowymi z ujemnym biegunem źródła prądu. Nad elektrolizerem zawieszone są anody węglowe zanurzone w elektrolicie wypełniającym wannę. Do anody przy pomocy stalowych sworzni doprowadzony jest prąd, są one bowiem połączone szynami z dodatnim biegunem źródła prądu. Elektrolizery ustawione są na fundamentach w hali elektrolizy i połączone szeregowo. W jednej hali znajduje się w dwuszeregach zazwyczaj około 100 elektrolizerów [3].

Elektrolizery przemysłowe różnią się przede wszystkim wielkością, natężeniem stosowanego prądu 50 - 150 kA i konstrukcją anody. Anody mogą być uprzednio spieczone i wówczas jest ich w jednym elektrolizerze kilkanaście do kilkudziesięciu, lub mogą być samospiekające się (ciągłe) i wówczas w każdym elektrolizerze jest tylko jedna taka anoda [3].

Glin zbiera się na dnie elektrolizera (katoda), skąd wyczerpywany jest okresowo przy pomocy kadzi próżniowej. Anoda zużywa się wskutek łączenia się z tlenem pochodzącym z rozkładu Al2O3 i dla tego w miarę „upalania się” opuszczana jest w dół. Przy anodach samospiekających się (ciągłych) uzupełnienie materiału węglowego (masy anodowej) następuje przez okresowe narzucanie go na górną powierzchnię anody. W czasie elektrolizy dodaje się okresowo do elektrolitu porcję Al2O3, a także uzupełnia się straty soli fluorkowych. Powstają one bowiem wskutek parowania, rozkładu chemicznego i mechanicznych ubytków[3].

W I etapie, tj. przy produkcji Al2O3 metodą Bayera zużywa się następującą ilość surowców i materiałów na 1 t Al2O3: boksyt - 2,2 - 2,3 t, NaOH - 0,07 - 0,09 t, wapno palone - 0,17 t, para wodna - 2,5 - 3,0 t, ropa - 0,14 t, węgiel - 0,2 - 0,3 t, energia elektryczna - 250 - 300 kWh [3].

W II etapie produkcji, tj. w elektrolizie Al2O3, wskaźniki zużycia surowców, materiałów na 1 tonę glinu są następujące: Al2O3 - 1,9 - 1,94 t, masa anodowa - 0,52 - 0,55 t, kryolit Na3AlF6 - 0,02 - 0,05 t, AlF3 - 0,03 - 0,06 t, energia elektryczna - 15000 - 15500 kWh, wyłożenie węglowe - 0,02 - 0,03 t, blacha aluminiowa lub stalowa - 0,01 t [3].

V. Przeróbka surowców wtórnych:

Metody przerobu złomu aluminiowego na pełnowartościowy metal są stosunkowo proste. Przeszło 20% światowego zużycia glinu jest pokrywane przerobem złomu.

Pierwszą czynnością przy przerobie złomu jest zbiórka i magazynowanie połączone z wstępnym jego sortowaniem. Staranne sortowanie złomu ułatwia dalszy jego przerób, zmniejsza straty metali i obniża koszty topienia, a niekiedy umożliwia odzysk innych metali, np. Cu, Ni. Sortowanie złomu odbywa się przeważnie ręcznie, część stalową można oddzielać na separatorach magnetycznych. Wprowadzane też bywa sortowanie grawitacyjne w cieczach ciężkich [3].

Przygotowanie do przetapiania złomu rozsortowanego polega na rozdrobnieniu złomu grubego do wielkości wsadowej. Używa się do tego celu młotów spadowych, pił taśmowych, aparatów elektrycznych do cięcia, palników tlenowych itp. Drobne natomiast odpady pakietuje się w pakieciarkach o napędzie hydraulicznym. Specjalnego przygotowania wymagają wióry, które stanowią około 30% złomu. Wióry długie muszą być rozdrabniane i oczyszczane. Są one bowiem zanieczyszczone emulsjami, kurzem i drobnymi cząstkami metalicznymi i mineralnymi. Zanieczyszczenia te usuwa się przez odwirowanie i suszenie, odpylanie na sitach lub w cylindrach powietrznych. Zanieczyszczenia żelazne i stalowe usuwa się na separatorach magnetycznych [3].

Odpady folii czystej zużywa się do wyrobu proszku aluminiowego i nie kieruje się do przetapiania, natomiast odpady folii kolorowej muszą być przetapiane. Wiele trudności nastręczają odpady folii z papierem. Musi on być usunięty przez przetapianie. Najlepiej dokonuje się tego przez zwęglenie w obrotowych suszarkach. Przy dużym przerobie folii z papierem stosowane bywają metody flotacyjne. Ostatnio odpady folii z papierem wykorzystywane bywają jako materiał izolacyjny do wyrobu ścianek prefabrykowanych dla budownictwa [3].

Wytapianie metalu z przygotowanego złomu, zależnie od jego rodzaju, odbywa się w różnego typu piecach przystosowanych do tego celu.

Wyprowadzenie składu chemicznego metalu ciekłego, otrzymanego z przetopu złomu, na skład przewidziany normą wymaga najczęściej dodatku czystego glinu (metoda rozcieńczania). Około 30% produkcji zakładu przetopu pochodzi z glinu hutniczego. Z tego względu zakłady przerobu złomu bywają lokalizowane przy hutach glinu, które dysponują dużą ilością metalu ciekłego [3].

VI. Rynek:

Rynek surowców glinowych jest skomplikowany. Boksyty są dostarczane przynajmniej w trzech gatunkach: metalurgicznym - do przerobu na tlenek glinowy (aluminę), na potrzeby przemysłu chemicznego i dla przemysłu materiałów ogniotrwałych. Przydatne do przerobu na aluminę są przetwarzane głównie przez producentów [2].

Ponad 93% boksytów zużywa hutnictwo glinu po wstępnej przeróbce na tlenek (aluminę), około 2,4% - przemysł materiałów ogniotrwałych w formie naturalnej, także w postaci tlenku i wodorotlenku; 1,6% - przemysł materiałów ściernych (np. elektrokorund) głównie w formie tlenku. Przemysł chemiczny wraz z pozostałymi zużywa około 2,4% produkcji boksytów [1].

Ceny glinu.

Rekordowy poziom cen 2800 USD/t glinu przypada na połowę 1988 r. Pod koniec 1988 r. nastąpił ich spadek wskutek uspokojenia się rynku. Od 1989 r. na rynku glinu panuje bessa. Cena na giełdzie londyńskiej w latach 1989 - 1993 obniżyła się o ponad 50% z 2551 USD/t do 1139 USD/t. Najniższe notowania były w listopadzie 1993 r. na poziomie 1019 USD/t. Spadek cen w 1992 r. spowodował, że koszty produkcji głównych producentów według World Banku kształtowały się powyżej notowań giełdowych [4].

Obecnie (25.05.1998 r.) cena glinu wynosi 1375,00 USD/t [5].

VII. Podsumowanie.

Z przedstawionych wyżej informacji wynika że glinu i jego surowce odgrywają poważną rolę w rozmaitych gałęziach przemysłu. Polska nie należy do potentatów przemysłu glinowego, co jest spowodowane brakiem znaczących złóż surowców glinowych na obszarze naszego kraju.

Produkcja krajowa nie zaspokaja zapotrzebowania gospodarki, wskutek czego jest uzupełniana importem. Wielkość zużycia glinu na 1 mieszkańca w Polsce (około 2 kg) należy do najniższych w Europie, która dominuje obok USA i Japonii, w globalnym jego użytkowaniu. Świadczy to o zacofaniu naszej gospodarki.
Hutnicze procesy produkcji glinu są w wysokim stopniu szkodliwe dla środowiska. Jest to spowodowane wydzielaniem się gazów anodowych, które zawierają fluor pochodzący z rozkładającego się elektrolitu. Fluor ten może być usuwany z gazów różnymi sposobami np. w płuczkach. Obecnie coraz więcej hut glinu jest wyposażonych w urządzenia do oczyszczania gazów anodowych [3].

Literatura

[1] Bolewski A., Budkiewicz M., Wyszomirski P., Surowce ceramiczne. Rozdział II. Surowce glinowe.

[2] Praca zbiorowa pod redakcją Bolewskiego A., Surowce mineralne encyklopedia. Tom I. A-G Hasła:

• Aluminium, autorzy: Bolewski A., Smakowski T.

• Boksyty, autorzy: Bolewski A., Budkiewicz M., Paulo A., Smakowski T., Wyszomirski P.

• Glin, autorzy: Bolewski A., Smakowski T.

[3] Praca zbiorowa, Surowce mineralne świata, Al - Be - Li - Mg. Rozdział II, autorzy: Bolewski A., Górzyński Z., Gruszczyk H., Orman Z., Wutcen E., tytuł: Boksyty.

[4] Praca zbiorowa pod redakcją Bolewskiego A., Neya R., Smakowskiego T., Bilans gospodarki surowcami mineralnymi w Polsce na tle gospodarki światowej 1993. Rozdział Aluminium, str.2.

[5] Gazeta Wyborcza, 26.05.1998 r., źródło: Reuters

1

12

---