Алюминий — один из самых распространенных металлов современной промышленности. Его используют в строительстве, автомобилестроении, авиации, электронике, энергетике, упаковке и тысячах других изделий. В производстве фурнитуры и конструкций из стекла алюминий особенно часто встречается в виде различных профилей.

Мы привыкли видеть готовый металл — легкий, серебристый и устойчивый к коррозии. Но путь от природного сырья до алюминиевого профиля значительно сложнее, чем может показаться.

Разберемся, из чего получают алюминий, как устроено его производство, зачем создают алюминиевые сплавы и от каких факторов зависит стоимость этого металла на мировом и российском рынках.

Из чего делают алюминий?

В природе алюминий практически не встречается в привычном нам металлическом виде. Он химически активен и входит в состав различных минералов.

Одним из основных промышленных источников алюминия является боксит — руда, содержащая соединения алюминия вместе с оксидами железа, кремния и другими примесями.

Но превратить боксит непосредственно в алюминиевый профиль невозможно.

Между добычей руды и получением металла находятся два важнейших производственных этапа:

боксит → глинозем → алюминий.

И только после получения первичного алюминия начинается производство сплавов, слитков, листов, профилей и других изделий.

Первый этап — добыча бокситов

Бокситы добываются в разных регионах мира. Крупными запасами этого сырья располагают Австралия, Гвинея, Бразилия, Индия и другие страны.

Внешне боксит совершенно не напоминает привычный нам алюминий. Это горная порода, цвет которой может варьироваться от светлых оттенков до красно-коричневых в зависимости от состава.

После добычи руду подготавливают и отправляют на переработку.

Следующая задача — извлечь из нее соединения алюминия и получить глинозем.

Что такое глинозем?

Глинозем — это оксид алюминия Al₂O₃.

Он является промежуточным продуктом между алюминиевой рудой и металлическим алюминием.

Для получения глинозема широко применяется процесс Байера.

Если сильно упростить технологию, боксит измельчают и подвергают химической обработке, позволяющей отделить соединения алюминия от значительной части примесей.

После нескольких стадий обработки, осаждения и прокаливания получают белый порошкообразный материал — глинозем.

Но металлического алюминия на этом этапе все еще нет.

Чтобы его получить, необходимо отделить алюминий от кислорода. И это один из наиболее энергоемких этапов производства.

Как из глинозема получают алюминий?

Следующий этап — электролитическое производство алюминия.

В современной промышленности для этого применяется процесс Холла — Эру.

Глинозем растворяют в расплавленном электролите, после чего через систему пропускают мощный электрический ток.

В результате электрохимических реакций образуется жидкий металлический алюминий. Он собирается в нижней части электролизной ванны и периодически извлекается.

Именно здесь находится одна из главных особенностей алюминиевой промышленности:

для производства первичного алюминия требуется очень много электроэнергии.

Поэтому стоимость электричества имеет для алюминиевой промышленности огромное значение.

Почему алюминиевые заводы зависят от стоимости электроэнергии?

Алюминиевый электролиз относится к чрезвычайно энергоемким промышленным процессам.

По этой причине при размещении крупных алюминиевых предприятий большое значение имеет доступ к большим объемам относительно недорогой и стабильной электроэнергии.

Исторически многие алюминиевые заводы строились в регионах с развитой гидроэнергетикой.

Для такого предприятия источник электроэнергии фактически становится частью его производственной инфраструктуры.

Если стоимость электричества существенно увеличивается, производство первичного алюминия становится дороже. В некоторых ситуациях высокие затраты на энергию могут приводить к сокращению выпуска металла.

А снижение предложения уже способно отражаться на мировых ценах.

Первичный алюминий — еще не готовый профиль

После электролиза получают первичный алюминий высокой чистоты.

Однако практически чистый алюминий подходит далеко не для каждой промышленной задачи. Он легкий и пластичный, но во многих изделиях требуются более высокие механические характеристики.

Поэтому в промышленности широко применяются алюминиевые сплавы.

В алюминий добавляют определенное количество других элементов, чтобы изменить свойства будущего материала.

Что добавляют в алюминиевые сплавы?

Химический состав зависит от того, какие характеристики необходимо получить.

Среди распространенных легирующих элементов:

Магний — применяется для изменения механических свойств и используется во многих коррозионностойких алюминиевых сплавах.

Кремний — широко применяется в алюминиевых сплавах. В сочетании с магнием позволяет получать материалы, хорошо подходящие для изготовления профилей методом экструзии.

Медь — способна существенно увеличивать прочность и применяется в некоторых высокопрочных алюминиевых сплавах.

Марганец — используется для изменения структуры и механических характеристик материала.

Цинк — применяется в высокопрочных алюминиевых сплавах, в том числе совместно с магнием.

В небольших количествах в составе также могут присутствовать железо, титан, хром и другие элементы.

Поэтому надпись «алюминий» на готовом изделии обычно не означает, что оно изготовлено из химически чистого алюминия.

Чаще всего перед нами определенный алюминиевый сплав, состав и характеристики которого подобраны под конкретную задачу.

Как из алюминия делают профиль?

Для производства большого количества строительных и технических профилей применяется технология экструзии.

Принцип достаточно легко представить.

Алюминиевую цилиндрическую заготовку — биллет — нагревают до температуры, при которой металл становится достаточно пластичным.

Затем мощный пресс продавливает заготовку через специальную матрицу.

Форма отверстия в матрице определяет поперечное сечение будущего изделия.

На выходе получается длинномерный профиль постоянной формы.

Именно экструзия позволяет производить:

• П-образные профили;

• прямоугольные профили;

• направляющие;

• многокамерные профили;

• декоративные элементы;

• профили сложной геометрии.

После выхода из пресса профиль охлаждают, выравнивают и режут на необходимую длину.

Но производство на этом обычно не заканчивается.

Термическая и механическая обработка

В зависимости от используемого сплава и требований к изделию алюминиевый профиль может проходить дополнительную термообработку.

Она позволяет получить необходимые механические характеристики материала.

После этого могут выполняться:

• резка;

• сверление;

• фрезеровка;

• шлифование;

• полировка;

• анодирование;

• окрашивание;

• другие виды обработки поверхности.

Поэтому стоимость готового алюминиевого изделия складывается далеко не только из стоимости килограмма металла.

Зачем алюминий анодируют?

У алюминия есть интересное природное свойство.

При контакте с кислородом его поверхность быстро покрывается очень тонким слоем оксида алюминия. Он защищает находящийся под ним металл от дальнейшего воздействия окружающей среды.

Анодирование позволяет искусственно сформировать более развитый и контролируемый оксидный слой.

В результате можно повысить защитные свойства поверхности и одновременно получить необходимый декоративный эффект.

Именно поэтому анодированный алюминий широко применяется там, где одновременно важны внешний вид, небольшой вес и устойчивость материала к условиям эксплуатации.

Для душевых конструкций это особенно актуально из-за постоянной повышенной влажности и контакта поверхности с водой.

Вторичный алюминий: металл можно использовать снова

Одна из важных особенностей алюминия — возможность его многократной переработки.

Алюминиевый лом можно переплавлять и снова возвращать в производство.

Причем переработка вторичного алюминия требует значительно меньше энергии, чем производство первичного металла из глинозема.

Поэтому алюминиевый лом является ценным промышленным сырьем.

При этом использование вторичного алюминия само по себе не означает низкое качество готового изделия.

При правильной сортировке сырья, контроле химического состава и соблюдении технологии из вторичного металла можно получать сплавы с заданными характеристиками.

В конечном счете важен не сам факт использования первичного или вторичного сырья, а химический состав и свойства полученного сплава.

От чего зависит мировая цена алюминия?

Алюминий является глобальным биржевым товаром.

Его стоимость постоянно изменяется под воздействием сразу нескольких факторов.

1. Стоимость электроэнергии

Для первичного алюминия это один из ключевых факторов.

Электролиз требует большого количества электроэнергии, поэтому ее стоимость непосредственно влияет на себестоимость производства.

Если в крупном производственном регионе резко дорожает электричество, часть мощностей может становиться экономически менее выгодной.

Сокращение производства уменьшает предложение металла и может влиять на мировые цены.

2. Стоимость глинозема

Глинозем является основным сырьем для производства первичного алюминия.

Если его стоимость растет, увеличивается и сырьевая составляющая себестоимости алюминиевого завода.

На цену самого глинозема, в свою очередь, влияют стоимость бокситов, переработки, энергии, логистики и баланс спроса и предложения.

Получается длинная цепочка:

боксит → глинозем → алюминий → сплав → полуфабрикат → готовое изделие.

Изменение стоимости на одном из первых этапов постепенно может дойти до конечного продукта.

3. Спрос со стороны промышленности

Алюминий потребляется огромным количеством отраслей:

• строительством;

• автомобилестроением;

• авиацией;

• электротехникой;

• энергетикой;

• производителями упаковки;

• бытовой техникой;

• транспортной отраслью;

• солнечной энергетикой;

• производителями промышленного оборудования.

Когда мировая промышленность растет, увеличивается и потребность в алюминии.

При снижении экономической активности спрос на металл также может уменьшаться.

4. Производство алюминия в России

Россия занимает заметное место в мировой алюминиевой промышленности и располагает крупными мощностями по производству первичного алюминия.

Одна из особенностей российского производства — расположение крупных предприятий в регионах, имеющих доступ к мощной гидроэнергетике.

Значительная часть алюминиевых мощностей исторически сосредоточена в Сибири, где крупные гидроэлектростанции способны обеспечивать энергоемкое металлургическое производство необходимыми объемами электричества.

При этом российский рынок алюминия нельзя полностью рассматривать отдельно от мирового.

На стоимость металла и продукции из него внутри России могут одновременно влиять:

• мировые котировки алюминия;

• стоимость глинозема и другого сырья;

• курс рубля;

• внутренний спрос;

• стоимость электроэнергии;

• транспортные расходы;

• экспортные и импортные ограничения;

• доступность отдельных видов сырья и оборудования.

Поэтому стоимость алюминия на российском рынке не обязательно меняется точно на тот же процент, что и мировая биржевая котировка.

Для российского покупателя мировая цена металла является важным ориентиром, но далеко не единственным фактором стоимости готовой продукции.

5. Запасы металла

Рынок внимательно следит за запасами алюминия на биржевых и коммерческих складах.

Большие запасы могут свидетельствовать о достаточном предложении металла.

Быстрое сокращение запасов, наоборот, может указывать на высокий спрос относительно текущего предложения.

Поэтому объем доступных запасов является одним из индикаторов состояния рынка.

6. Курсы валют

Мировая торговля металлами тесно связана с долларом США.

Изменение валютных курсов влияет как на производителей, так и на покупателей сырья в разных странах.

Для российского рынка появляется дополнительный фактор: стоимость импортного сырья, оборудования, комплектующих или готовых изделий может одновременно зависеть и от мировой цены алюминия, и от курса валют.

7. Логистика и торговые ограничения

Алюминий и сырье для его производства перемещаются между странами огромными объемами.

Поэтому на конечную стоимость могут влиять:

• морские перевозки;

• железнодорожная логистика;

• стоимость контейнерных перевозок;

• тарифы;

• пошлины;

• торговые ограничения;

• изменение привычных транспортных маршрутов.

Даже если непосредственно стоимость металла остается прежней, его доставка в конкретный регион может стать дороже.

Как формируется цена алюминиевого профиля?

Биржевая стоимость алюминия и цена готового профиля — совершенно разные вещи.

Предположим, производителю необходимо изготовить алюминиевый профиль определенной геометрии.

Сначала нужно получить или приобрести металл необходимого сплава.

Далее появляются дополнительные расходы:

• производство заготовки;

• изготовление матрицы;

• нагрев металла;

• работа экструзионного пресса;

• охлаждение;

• правка;

• термообработка;

• резка;

• механическая обработка;

• обработка поверхности;

• контроль качества;

• упаковка;

• транспортировка.

Если профиль анодированный, добавляется еще один технологический процесс.

Если он окрашен — другой.

Если требуется сложная геометрия или высокая точность размеров, это также может увеличивать стоимость производства.

Поэтому сравнивать цену готового профиля исключительно с биржевой стоимостью алюминия некорректно.

Почему два одинаковых на вид алюминиевых профиля могут стоить по-разному?

Внешнее сходство еще не означает одинаковые характеристики.

На стоимость профиля могут влиять:

• используемый алюминиевый сплав;

• химический состав материала;

• толщина стенок;

• количество металла на погонный метр;

• точность геометрии;

• качество экструзии;

• термическое состояние сплава;

• качество анодирования или окрашивания;

• сложность матрицы;

• объем производственной партии;

• требования к допускам;

• контроль качества.

Например, производитель может уменьшить количество металла в профиле, сделав его стенки тоньше. Внешние размеры при этом останутся практически такими же, а масса и жесткость изделия изменятся.

Поэтому при сравнении профилей внешний вид — далеко не единственный показатель.

Почему изменение цены алюминия не сразу отражается на стоимости готовой продукции?

Если сегодня мировая цена алюминия выросла на несколько процентов, это не означает, что завтра все алюминиевые изделия должны подорожать на столько же.

Производители и поставщики располагают запасами сырья и готовой продукции, закупленными в разное время и по разной стоимости.

Кроме того, металл является только одной составляющей себестоимости готового изделия.

Есть производство, обработка, упаковка, логистика, зарплаты, оборудование и множество других расходов.

Поэтому изменение мировых котировок обычно проходит по производственной цепочке постепенно.

Однако если алюминий длительное время существенно дорожает или дешевеет, это рано или поздно начинает отражаться на стоимости продукции, в которой металл занимает значительную долю себестоимости.

Путь алюминия значительно длиннее, чем кажется

За обычным алюминиевым профилем стоит большая производственная цепочка.

Сначала добывается боксит.

Из него получают глинозем.

Из глинозема с большими затратами электроэнергии производят первичный алюминий.

Затем создается необходимый сплав, отливается заготовка, производится профиль и выполняется его финишная обработка.

В упрощенном виде весь путь выглядит так:

боксит → глинозем → первичный алюминий → алюминиевый сплав → заготовка → экструзия → обработка поверхности → готовый профиль.

И практически на каждом этапе формируется часть конечной стоимости.

Главное

Алюминий — значительно более сложный промышленный продукт, чем может показаться, когда мы смотрим на готовый металлический профиль.

Его производство начинается с добычи бокситов, продолжается получением глинозема и чрезвычайно энергоемким электролизом и только после этого переходит к производству сплавов и готовых изделий.

Поэтому стоимость алюминия зависит сразу от множества факторов: цены электроэнергии и глинозема, объемов производства, промышленного спроса, запасов металла, валютных курсов, логистики и ситуации на мировом и российском рынках.

А цена готового алюминиевого профиля дополнительно включает стоимость сплава, экструзии, механической обработки, анодирования или окрашивания, контроля качества и доставки.

В итоге даже такой на первый взгляд простой продукт, как алюминиевый профиль, является результатом длинной технологической цепочки, которая начинается с добычи руды и заканчивается точной обработкой готового изделия.