Anvendelse og forbrug Aluminium er et sølvgråt metal med mange attraktive egenskaber: Det er let, stærkt og korrosionsbestandigt. Herudover er det fleksibelt, nemt at formgive, ugiftigt, afgiver ikke smag og har gode varme- og elektricitets- ledningsegenskaber. Dette har medført meget alsidig anvendelse af aluminium. Især aluminiums vægtreduce- rende egenskaber (massefylde 1/3 af stål) har givet det en fordel i forhold til mange andre materialer. Det gode styrke- y fl i t e t t y n e b r æ s i r e v i l b t e l l a t e m r o f d l o h r o f t g æ v og biler for at sænke vægten for derved at mindske brændstofforbrug og CO 2 -udledning. Desuden anvendes aluminium i vid udstrækning i bygge- og anlægsbran- chen, emballageindustrien og elektronikbranchen. Der kommer hele tiden nye anvendelsesmuligheder for alu- miniumsprodukter, og metallet bliver mere og mere brugt til at erstatte andre dyrere metaller. Aluminumoxid, som dannes under fremstilling af rent aluminium, har mange industrielle formål og bruges bl.a. som slibemiddel, farve- pigment og rensning af forurenet vand. Forbruget af aluminium er stigende (6,8 % stigning i 2012) og denne udvikling forventes at fortsætte de kom- mende år. De største forbrugslande er Kina, der alene står for 45 % af det globale forbrug efterfulgt af USA, Tyskland, Japan, Indien og Sydkorea. Geologi og ressourcer Den vigtigste kilde til aluminium er forvitringsbjergarten bauxit (45-68 % Al 2 O 3 ), der består af en blanding af for- skellige mineraler, primært gibbsit, böhmit, diaspor (alu- miniumhydroxider med 60-80 % Al), jernoxiderne hema- tit, goethit, lermineralet kaolinit og titanoxid. Bauxit er Bauxit/Aluminium Aluminium Faktablad nr. 1, november 2014 FAKTA OM RÅSTOFFER VIDENCENTER FOR MINERALSKE RÅSTOFFER OG MATERIALER Mi Ma Aluminium (Al) har kun været bredt anvendt de sidste 50 år. Alligevel er aluminium i dag – næst efter jern – det mest anvendte metal i verden på grund af dets attraktive egenskaber og en relativ lav pris. Metallet og dets legeringer udmærker sig ved at være let, stærkt og korrosionsbestandigt og benyttes til en lang række produkter, bl.a. fly, emballage og computere. Nye anvendelsesmuligheder indenfor fx byggeri og transportmidler er medvirkende til stigende aluminiumsproduktion. Aluminium er det hyp- pigste metal i Jordens skorpe, hvor det forekommer som grundstof i mange forskellige mineraler. At behandle aluminiumsmalm (kaldet bauxit) til aluminium er en lang og energikrævende proces. Der fin- des bauxitforekomster i mange lande, og produktionen foregår mange steder i verden, så selvom Kina er markedsdominerende, vurderes forsyningssikkerheden at være god. Anvendelse til transportmidler fx bilkarosserier, er det største brugsområde for aluminium pga. metallets høje styrke-vægt- forhold (foto: Aluminium Association). Transportmidler 31 % Byggeri og konstruktion 23 % Emballage 18 % Elektriske artikler 11 % Anden anvendelse 17 % G E U S nitrogen 14.007 N 7 helium He 4.0026 2 neon Ne 20.180 10 F 18.998 9 oxygen O 15.999 8 carbon C 12.011 6 boron B 10.811 5 argon Ar 39.948 18 chlorine Cl 35.453 17 sulfur S 32.065 16 phosphorus P 30.974 15 silicon Si 28.086 14 aluminium Al 26.982 13 krypton Kr 83.798 36 bromine Br 79.904 35 selenium Se 78.96 34 arsenic As 74.922 33 germanium Ge 72.64 32 gallium Ga 69.723 31 zinc Zn 65.38 30 copper Cu 63.546 29 nickel Ni 58.693 28 cobalt Co 58.933 27 iron Fe 55.845 26 manganese Mn 54.938 25 chromium Cr 51.996 24 vanadium V 50.942 23 titanium Ti 47.867 22 scandium Sc 44.956 21 Ca 40.078 20 K 39.098 19 magnesium Mg 24.305 12 sodium Na 22.990 11 beryllium Be 9.0122 4 lithium Li 6.941 3 hydrogen H 1.0079 1 xenon Xe 131.29 54 iodine I 126.90 53 tellurium Te 127.60 52 antimony Sb 121.76 51 tin Sn 118.71 50 indium In 114.82 49 cadmium Cd 112.41 48 silver Ag 107.87 47 palladium Pd 106.42 46 rhodium Rh 102.91 45 ruthenium Ru 101.07 44 technetium Tc [98] 43 molybdenum Mo 95.96 42 niobium Nb 92.906 41 zirconium Zr 91.224 40 yttrium Y 88.906 39 strontium Sr 87.62 38 rubidium Rb 85.468 37 radon Rn [222] 86 astatine At [210] 85 polonium Po [209] 84 bismuth lead Sm promethium Pm [145] 61 neodymium Nd 144.24 60 praseodymium Pr 140.91 59 cerium Ce 140.12 58 lanthanum La 138.91 57 barium Ba 137.33 56 caesium Cs 132.91 55 meitnerium hassium Hs [277] 108 bohrium Bh [264] 107 seaborgium Sg [266] 106 dubnium Db [262] 105 rutherfordium Rf [261] 104 radium Ra [226] 88 francium Fr [223] 87 lutetium Lu 174.97 71 ytterbium Yb 173.05 70 thulium Tm 168.93 69 thallium mercury gold platinum iridium osmium Os 190.23 76 rhenium Re 186.21 75 tungsten W 183.84 74 tantalum Ta 180.95 73 hafnium Hf 178.49 72 lawrencium Lr [262] 103 nobelium No [259] 102 mendelevium Md [258] 101 Fm neptunium Np [237] 93 uranium U 238.03 92 protactinium Pa 231.04 91 thorium Th 232.04 90 actinium Ac [227] 89 13 26,982 Al Aluminium Nøgletal (2013) Pris: 10.500 kr./ton Malmproduktion (bauxit): 254 mio. ton/år Aluminiumsproduktion: 51 mio. ton/år Opmålte malmreserver: 29.000 mio. ton (~100 års forbrug) Estimerede malm- 75.000 mio. ton ressourcer: (~300 års forbrug) Genbrug (globalt): ca. 30 % Forsyningssikkerhed: HØJ Anvendelsesområder for aluminiumsmetal.
4
Embed
MiMa faktablad 1mima.geus.dk/wp-content/uploads/MiMa-faktablad-1_Aluminium.pdf · mende år. De største forbrugslande er Kina, der alene står for 45 % af det globale forbrug efterfulgt
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Anvendelse og forbrugAluminium er et sølvgråt metal med mange attraktiveegenskaber: Det er let, stærkt og korrosionsbestandigt.Herudover er det fleksibelt, nemt at formgive, ugiftigt,afgiver ikke smag og har gode varme- og elektricitets-ledningsegenskaber. Dette har medført meget alsidiganvendelse af aluminium. Især aluminiums vægtreduce-rende egenskaber (massefylde 1/3 af stål) har givet deten fordel i forhold til mange andre materialer. Det godestyrke- yfl i tettyneb ræsi revilb tellat em rof dlohroftgævog biler for at sænke vægten for derved at mindskebrændstofforbrug og CO2-udledning. Desuden anvendesaluminium i vid udstrækning i bygge- og anlægsbran-chen, emballageindustrien og elektronikbranchen. Derkommer hele tiden nye anvendelsesmuligheder for alu-miniumsprodukter, og metallet bliver mere og mere brugttil at erstatte andre dyrere metaller. Aluminumoxid, somdannes under fremstilling af rent aluminium, har mangeindustrielle formål og bruges bl.a. som slibemiddel, farve-pigment og rensning af forurenet vand.
Forbruget af aluminium er stigende (6,8 % stigning i2012) og denne udvikling forventes at fortsætte de kom-mende år. De største forbrugslande er Kina, der alene
står for 45 % af det globale forbrug efterfulgt af USA,Tyskland, Japan, Indien og Sydkorea.
Geologi og ressourcer Den vigtigste kilde til aluminium er forvitringsbjergartenbauxit (45-68 % Al2O3), der består af en blanding af for-skellige mineraler, primært gibbsit, böhmit, diaspor (alu-miniumhydroxider med 60-80 % Al), jernoxiderne hema-tit, goethit, lermineralet kaolinit og titanoxid. Bauxit er
Bauxit/AluminiumA
lu
mi
ni
um
Fa
kt
ab
lad
nr.
1,
no
ve
mb
er
20
14
FAK
TA O
M R
ÅS
TO
FF
ER
VIDENCENTERFOR MINERALSKE
RÅSTOFFER OGMATERIALER
MiMa
Aluminium (Al) har kun været bredt anvendt de sidste 50 år. Alligevel er aluminium i dag – næst efterjern – det mest anvendte metal i verden på grund af dets attraktive egenskaber og en relativ lav pris.Metallet og dets legeringer udmærker sig ved at være let, stærkt og korrosionsbestandigt og benyttestil en lang række produkter, bl.a. fly, emballage og computere. Nye anvendelsesmuligheder indenfor fxbyggeri og transportmidler er medvirkende til stigende aluminiumsproduktion. Aluminium er det hyp-pigste metal i Jordens skorpe, hvor det forekommer som grundstof i mange forskellige mineraler. Atbehandle aluminiumsmalm (kaldet bauxit) til aluminium er en lang og energikrævende proces. Der fin-des bauxitforekomster i mange lande, og produktionen foregår mange steder i verden, så selvom Kinaer markedsdominerende, vurderes forsyningssikkerheden at være god.
Anvendelse til transportmidler fx bilkarosserier, er det størstebrugsområde for aluminium pga. metallets høje styrke-vægt-forhold (foto: Aluminium Association).
Opmålte malmreserver: 29.000 mio. ton (~100 års forbrug)
Estimerede malm- 75.000 mio. tonressourcer: (~300 års forbrug)
Genbrug (globalt): ca. 30 %Forsyningssikkerhed: HØJ
Anvendelsesområder for aluminiumsmetal.
2
ofte rødfarvet af jernoxiderne. Der skelnesmellem kalkbauxit, som er relateret til kar-bonater og karstdannelse, og silikatbauxit,som dannes i selve forvitringszonen underudvikling af laterit-jordbundshorisonter.Bauxit dannes, hvor silikatbjergarter (fxgranit) gennem tusinder af år er udvasketaf regnvand som, når det trænger ned i jor-den er blevet surt, opløser og udvaskernæsten alle grundstoffer fra bjergarterne,indtil et fliselignede lag rig på aluminiumog jern bliver tilbage. Kalkbauxit findesførst og fremmest i Middelhavsområdet ogpå Jamaica, hvorimod silikatbauxit dannes itropiske egne.
I øjeblikket er ingen materialer økonomiskrentable som alternativ malm for bauxit,men lovende forsøg bliver udført på lermi-neraler og feldspatmineralet anorthit.Sidstnævnte mineral danner bjergartenanorthosit, som bl.a. findes flere steder iGrønland.
Produktion Bauxit udgraves fra overfladenære fore-komster i store åbne miner. Malmen trans-porteres til et processeringsanlæg, oftest
tæt på bauxitminen, hvor leret vaskes fra,og resten af materialet knuses og tørres.Den videre fremstilling af aluminium sker ito trin. Først dannes aluminiumoxid (Al2O3,også kendt som alumina) ved en såkaldtBayer-proces, hvor det knuste materiale,der også indeholder jern, silicium og andregrundstoffer, bliver opvarmet og blandetmed natriumhydroxid, som opløser alumi-niummineralerne. Opløsningen filtreres, ogdet opløste aluminiumhydroxid udfældesog opvarmes yderligere, hvorved der dan-nes rent aluminiumoxid (Al2O3).
Aluminiumoxid anvendes industrielt somslibemiddel og til andre formål, men langtden største del (90-95 %) bearbejdes videretil metallisk aluminium ved den såkaldteHall-Heroult-proces. Denne proces er me-get energikrævende, hvorfor aluminiums-smeltere placeres i lande, hvor der er billigelektricitet i form af fx vand- eller kulkraft,ofte langt fra hvor malmen er udvundet.Processen er baseret på elektrolyse, somforegår mellem en negativ katode og enpositiv anode, der begge er fremstillet afkul. Anoden reagerer med ilt i aluminium-oxiden, og der dannes CO2 og flydende alu-
minium, som tappes af. Rent aluminium ersmidigt men relativt blødt og har begræn-set styrke. Derfor legeres det ofte medandre metaller for at øge den mekaniskestyrke.
I alt benyttes fire ton bauxit til at lave toton aluminiumoxid, som igen behandlesmed elektrolyse, og som ender med at giveét ton aluminium. Elforbruget ved elektro-lyseprocessen udgør op mod 40 % af densamlede pris for udvinding af aluminium.Der arbejdes derfor på at optimere proces-sen, så energiforbruget reduceres, dels aføkonomiske grunde, dels af miljøhensyn.Gennemsnitlig anvendes 15 kWh til produk-tion af 1 kg aluminium. Dermed bruger alu-miniumssmeltere globalt set 3 % af ver-dens samlede elproduktion.
Aluminiumsproduktionen har været stigen-de med stærk vækst frem til 2008, hvorden globale økonomiske recession påvirke-de produktionen negativt, men allerede fra2010 steg produktionen atter. Seks ud af desyv største bauxitproducerende landehavde en højere produktion i 2013 end i2010, mens produktionen stort set eruændret eller lidt mindre i de øvrige pro-duktionslande. Markedsleder Australienviser en markant stigning for denne perio-de, og produktionen af bauxitmalm forven-tes at stige til 91 mio. ton i 2017, når landethar åbnet flere nye miner.
Kina dominerer både produktionen af alu-miniumsoxid og primær produceret (rent)aluminium og står for henholdsvis 33 og43 % af den globale produktion. Dennetendens har været gældende en årrækkeog forventes at blive yderligere forstærket ifremtiden. Samtidig er Europas produktionfaldende med kun Norge og Island sombetydelig aluminiumsproducenter på detglobale marked.
Andel af den globale aluminiumsmetalproduktion i 2013 for verdens otte største aluminiumsprodu-center. De øvrige 53,5 % viser, at produktionen er spredt på mange producenter.
Produktionskæde for aluminium der illustrerer de vigtigste trin, som metallet gennemgår fra udvinding til slutbrug.
Genbrug og substitutionDa en stor del af aluminium anvendes istore komponenter som fly og biler, er derhøj genanvendelsesprocent. Derfor er gen-brug af aluminium både udbredt og effek-tivt: 75 % af al aluminium, som er blevetproduceret, er stadig i brug. Efter omsmelt-ning kan næsten al aluminium bruges igenmed uændrede materialeegenskaber. Enudfordring er dog legeringsmetaller, somkan vanskeliggøre genanvendelse, og gen-brugsaluminium må ofte iblandes storemængder rent aluminium eller renses.
Der er betydelige økonomiske og miljø-mæssige gevinster ved genbrug af alumini-um, idet der spares 95 % af energiforbru-get, når metallet genbruges. Derfor er derstor fokus på indsamling og genanvendelseaf metallet, hvilket har været medvirkendetil at give aluminium en bæredygtig profil.I Europa dækkes 36 % af efterspørgslen påaluminium med omsmeltet metal, mensdet på verdensplan er cirka 30 %. Mesteffektivt finder genanvendelse sted indenfor transportmidler og byggeri (op mod 90% i EU), mens 60 % af Europas alumini-umsemballage indsamles og genbruges.
Flere materialer har egenskaber, som gørdem velegnede som mulige erstatningerfor aluminium. Glas, papir, plastik og stålkan eksempelvis benyttes i yderligereomfang til emballage end i øjeblikket.
Kompositmaterialer har et potentiale somerstatning for aluminium i luftfartsindustri-en, mens magnesium, stål eller titaniumkan bruges til andre transportmidler. Alu-minium i bygninger og andre konstruktio-ner kan substitueres med kompositter, stål,vinyl og træ, mens kobber kan benyttes
som substitut i elektriske eller varmeveks-lingsanvendelser.
Marked o g priser Aluminium og dets legeringer bliver hand-let på London Metal Exchange (LME), derer en af verdens største metalbørser. Enstor del af aluminiumshandlen foregår des-uden ved bilaterale aftaler, som ofte base-res på toneangivende priser fra LME. Dissehandles gennem børshandlede kontrakter,hvor kontraktens køber indvilliger i at tageen levering af en bestemt mængde alumi-
3
Fa
kt
a
om
A
lu
mi
ni
um
Lande med de største reserver af aluminiumsmalm (bauxit), bauxitudvinding og aluminiums-metalproduktion i 2013. Lande og produktionsmængder medmindre end 2 % af det globale marked er udeladt. Landevurderingen viser de lande som efterforsknings- og mineselskaber vurderer som gode henholdsvisdårlige for minedrift; vurderingen er baseret på udvalgte faktorer (retssystemet, handelsbarrierer og politisk stabilitet) fra Fraser Institute (2013).
10
20
30
40
50
1990 1995 2000 2005 2010
Årli
g m
etal
prod
ukti
on (m
io. t
on)
Real
pris
(US$
/ton
)500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
Realpris (pristalsreguleret til 2013)Aluminiumsmetalproduktion
Årli
g m
etal
prod
ukti
on (m
io. t
on)
Realpris (pristalsreguleret til 2013)Aluminiumsmetalproduktion
50
Realpris (pristalsreguleret til 2013)Aluminiumsmetalproduktion
3.000
2.500
3.000
2.500
Real
pris
(US$
/ton
)
Årli
g m
etal
prod
ukti
on (m
io. t
on)
40
30
20
10
2.500
2.000
1.500
1.000
500
2.500
2.000
1.500
1.000 Real
pris
(US$
/ton
)
19951990 20052000 2010
Pris- og produktionsudvikling for aluminiumsmetal fra 1990 til 2013.
26
8
7
Landevurdering
God
Opmålte bauxitforekomster (% af verdens samlede reserver)
Malmudvinding (bauxit)(% af verdensmarked)
Metalproduktion (% af verdensmarked)
12
Dårlig
Canada
Brasilien
Rusland
9
UAE
Australien
9
4
13
7
26
USA
4
Norge
Landevurdering
21
4
3012
4
Kina
43
3
18
Jamaica
4 4
74
3Indien
GuineaGuyana
3Vietnam
8
Indonesien
Ikke vurderet
Produktion og reserver
6
6
4
4
nium. Et andet kendetegn ved markedet er,at produktionsfirmaer tit ejer deres egnebauxitminer. Markedet er velkonsolideretog stærkt konkurrencepræget for de enkel-te producenter, hvor alle firmaer har under8 % af det samlede marked.
Prisen på aluminiumsmetal er 10.300 kr./ton i 2014 og dermed på niveau med priseni 2004 og i 2009. Den relativ lave nuvæ-rende pris skyldes en overproduktion efterden økonomiske krise. Der er et betydeligtmarked for aluminiumsskrot, der typiskhandles for 3.000-7.500 kr./ton afhængig afkvalitet (renhed) og tonnage (større mæng-der sikrer bedre priser). Prisen for alumini-umsskrot, som ligger på 30-72 % af prisenfor nyproduceret aluminium, er høj sam-menlignet med mange andre metaller.
ForsyningssikkerhedDe globale bauxitressourcer er store og til-
strækkelige til at dække markedet i mangegenerationer frem. Reserverne er fordeltover flere kontinenter og lande. Til trodsfor en relativ kraftig stigning i bauxitudvin-ding og stigende behov for aluminium for-ventes der derfor ikke umiddelbart vanske-ligheder mht. fremskaffelse af metallet ifremtiden.
Kilder og videre læsningAll about aluminium: www.aluminiumleader.com/en/
World Mineral Statistics data - BristishGeological Survey: http://bgs.ac.uk/mineralsuk/statistics/worldStatistics.html
VIDENCENTERFOR MINERALSKE
RÅSTOFFER OGMATERIALER
MiMa
Udgravning af aluminiumsmalm (bauxit) foregår i åbne minebrud. Malmens røde farve skyldes oxiderede jernforbindelser og er ofte karakteristisk for bauxit(foto: Norsk Hydro).