Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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).
Transportmidler 31 %
Byggeri og konstruktion 23 %Emballage 18 %
Elektriske artikler 11 %
Anden anvendelse 17 %
G E U S
nitrogen
14.007
N7
helium
He4.0026
2
neon
Ne20.180
10
F18.998
9oxygen
O15.999
8carbon
C12.011
6boron
B10.811
5
argon
Ar39.948
18chlorine
Cl35.453
17sulfur
S32.065
16phosphorus
P30.974
15silicon
Si28.086
14aluminium
Al26.982
13
krypton
Kr83.798
36bromine
Br79.904
35selenium
Se78.96
34arsenic
As74.922
33germanium
Ge72.64
32gallium
Ga69.723
31zinc
Zn65.38
30copper
Cu63.546
29nickel
Ni58.693
28cobalt
Co58.933
27iron
Fe55.845
26manganese
Mn54.938
25chromium
Cr51.996
24vanadium
V50.942
23titanium
Ti47.867
22scandium
Sc44.956
21calcium
Ca40.078
20potassium
K39.098
19
magnesium
Mg24.305
12sodium
Na22.990
11
beryllium
Be9.0122
4lithium
Li6.941
3
hydrogen
H1.0079
1
xenon
Xe131.29
54iodine
I126.90
53tellurium
Te127.60
52antimony
Sb121.76
51tin
Sn118.71
50indium
In114.82
49cadmium
Cd112.41
48silver
Ag107.87
47palladium
Pd106.42
46rhodium
Rh102.91
45ruthenium
Ru101.07
44technetium
Tc[98]
43molybdenum
Mo95.96
42niobium
Nb92.906
41zirconium
Zr91.224
40yttrium
Y88.906
39strontium
Sr87.62
38rubidium
Rb85.468
37
radon
Rn[222]
86astatine
At[210]
85polonium
Po[209]
84bismuth
Bi208.98
83lead
Pb207.2
82
dysprosium
Dy162.50
66terbium
Tb158.93
65gadolinium
Gd157.25
64europium
Eu151.96
63samarium
Sm150.36
62promethium
Pm[145]
61neodymium
Nd144.24
60praseodymium
Pr140.91
59cerium
Ce140.12
58lanthanum
La138.91
57
barium
Ba137.33
56caesium
Cs132.91
55
roentgenium
Rg[272]
111darmstadtium
Ds[271]
110meitnerium
Mt[268]
109hassium
Hs[277]
108bohrium
Bh[264]
107seaborgium
Sg[266]
106dubnium
Db[262]
105rutherfordium
Rf[261]
104radium
Ra[226]
88francium
Fr[223]
87
lutetium
Lu174.97
71ytterbium
Yb173.05
70thulium
Tm168.93
69erbium
Er167.26
68holmium
Ho164.93
67
thallium
Tl204.38
81mercury
Hg200.59
80gold
Au196.97
79platinum
Pt195.08
78iridium
Ir192.22
77osmium
Os190.23
76rhenium
Re186.21
75tungsten
W183.84
74tantalum
Ta180.95
73hafnium
Hf178.49
72
berkelium
Bk[247]
97lawrencium
Lr[262]
103nobelium
No[259]
102mendelevium
Md[258]
101fermium
Fm[257]
100einsteinium
Es[252]
99californium
Cf[251]
98curium
Cm[247]
96americium
Am[243]
95plutonium
Pu[244]
94neptunium
Np[237]
93uranium
U238.03
92protactinium
Pa231.04
91thorium
Th232.04
90actinium
Ac[227]
89
13
26,982
AlAluminium
Nøgletal (2013)
Pris: 10.500 kr./tonMalmproduktion (bauxit): 254 mio. ton/år
Aluminiumsproduktion: 51 mio. ton/år
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.
Fa
kt
a
om
A
lu
mi
ni
um
0
10
20
30
40
50
60
UC Rusal
Øvri
ge
produce
nter
Chalco(Kina)
Norsk H
ydro
(Primært
Europa)
Alco
a
(Global p
rod.)
Rio Tinto Plc.
(Global p
rod.)
Xinfa Gro
up
(K
ina)
Hongqiao Gro
up Ltd.
(Kina)
China Power Inve
stment
(Kina)
And
el a
f glo
bal a
lum
iniu
ms
met
alpr
oduk
tion
i 201
3 (%
)
7,6 % 7,6 % 7,0 % 7,0 %4,8 % 4,7 % 4,1 % 3,8 %
53,5 %
(Rusla
nd)
6060
50
40
30
20
met
alpr
oduk
tion
i 201
3 (%
) A
ndel
af g
loba
l alu
min
ium
s
40
20
53,5 %
10
0
UC Rusal
met
alpr
oduk
tion
i 201
3 (%
) A
ndel
af g
loba
l alu
min
ium
s
7,0 %
0
Kina)
co(Ki
Rusal
(Rusl
(Glo
Ho
o
rod.)
Rio Tin
into Plc.
(Global p
r
C
) co(
lo A
lcoa
(Global p
rod.)
Hongqiao Gro
up Ltd.
sland)
UC Rul
Chalco
7,6 %7,6 %4,7 %
Xinfa Gr
X
t
Xi
estm
ent
o G
Ltd.
(Ki
od.)
G
Ch
oup Ltd
Kina)
nt
(K
r Inve
s
lob
iao
(Kin
ongqia
ob prod
d
v
Gro
ower
Chin
Gr
Gr
ina Pow
t
(Ki
f na)
Gr
Alco
a
(Global p
rod.)
Hongqiao Gro
up Ltd.
4,8 %7,0 %
3,8 %
prod
enter
Øvri
ge
produce
nter
sk H
ydro
imært
Eur
im
ropa)
o
p
ro
up
(
N
(K
i)
(Prim
N
up
(K
Norsk
rim
Kina)
4,1 %
Udvinding af malm (bauxit)
Produktion af aluminiumoxid (kemisk proces)
Endt levetid
Hovedanvendelse:
Anvendelse ogforbrug
Anvendelse Endt levetid
Industriel anvendelse:slibemiddel, farvepigment m.m. Genbrug
5 %
Produktion afaluminiumsmetal
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/
BGR Rostoffwirtschafliche SteckbriefeAluminium/Bauxit: http://www.deutscherohstoffagentur.de/DE/Themen/Min_rohstoffe/Downloads/rohstoffsteckbrief_al.pdf;jsessionid=3BDCEA2B5707E8B1E8F373CB5A354871.1_cid284?__blob=publicationFile&v=8
European Aluminium Association: www.alueurope.eu/
Fraser Institute Annual: Survey of MiningCompanies 2013:
InfoMine (internet database): www.infomine.com
International Aluminium Institute:www.world-aluminium.org/
London Metal Exchange: www.lme.com
The aluminium association: www.aluminum.org/
USGS Minerals Information: Bauxite andAlumina: minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commo-dity/bauxite/
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).
Fa
kt
a
om
A
lu
mi
ni
um
KontaktPer Kalvig, centerlederTelefon: 91 33 38 64E-post: [email protected]
ISSN: 2246-7246
AdresseVidencenter for Mineralske Råstoffer og Materialer
De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og GrønlandØster Voldgade 101350 København K, Danmark
E-post: [email protected]: mima.geus.dk
www.fraserinstitute.org/uploadedFiles/fraser-ca/Content/research-news/research/publica-tions/mining-survey-2013.pdf