Історія алюмінієвої галузі

В елементах орнаменту гробниць китайських імператорів III століття н.е. використаний алюмінієвий сплав, який містить алюміній, мідь і марганець

Людство стикалося з алюмінієм задовго до того, як цей метал був отриманий. У «Природній історії» римського вченого Плінія Старшого йдеться про легенду I століття, в якій майстер дарує імператорові Тиберію чашу з невідомого металу - схожу на срібну, але при цьому дуже легку.

Досить широко в давнину застосовувалися галун - сіль на основі алюмінію. Полководець Архелай виявив, що дерево практично не горить, якщо його витримати в розчині квасцов - цим користувалися для захисту дерев'яних укріплень від підпалів. В античні часи галун застосовувалися в медицині, при виробленні шкір, як протравлення при фарбуванні тканин. У Європі, починаючи з XVI століття галун використовувалися повсюдно: в шкіряної промисловості в якості дубильного кошти, в целюлозно-паперовій - для проклеювання паперу, в медицині - в дерматології, косметології, стоматології та офтальмології.

Саме галун (латинською - alumen) алюміній зобов'язаний своїм ім'ям. Його металу дав англійський хімік Гемфрі Деві, який в 1808 році встановив, що отримати алюміній можна методом електролізу з глинозему (оксид алюмінію), але підтвердити теорію практикою він не зміг.

Ханс Крістіан Ерстед

Це зробив датчанин Ханс Крістіан Ерстед в 1825 році. Правда, судячи з усього, йому вдалося отримати не чистий метал, а якийсь сплав алюмінію з елементами, які брали участь в дослідах. Вчений повідомив про відкриття і припинив експерименти.

Відкриття алюмінієвої руди. У 1821 році геолог П'єр Бертьє виявив у Франції поклади глинистої червоною по пологи. Свою назву «боксит» (bauxite) порода отримала по найменуванню місцевості, де була знайдена - Les Baux.

Відкритий вченими хімічний метод отримання алюмінію довів до промислового застосування видатний французький хімік і технолог Анрі-Етьєнн Сент-Клер Девіль. Він удосконалив метод Велера і в 1856 році спільно зі своїми партнерами організував перше промислове виробництво алюмінію на заводі братів Шарля і Олександра Тіссьє в Руані (Франція).

алюмінію було отримано хімічним способом Сент-Клер Девіль в період з 1855 по 1890 роки

Одержуваний метал був схожий на срібло, був легким і при цьому дорогим, тому в той час алюміній вважався елітним матеріалом, призначеним для виготовлення прикрас і предметів розкоші. Першими продуктами з алюмінію вважаються медалі з барельєфами Наполеона III, який всіляко підтримував розвиток виробництва алюмінію, і Фрідріха Велера, а також брязкальце наслідного принца Луї-Наполеона, виконана з алюмінію і золота.

Однак уже тоді Сент-Клер Девіль розумів, що майбутнє алюмінію пов'язано аж ніяк не з ювелірною справою.

«Немає нічого важчого, ніж змусити людей використовувати новий метал. Предмети розкоші і прикраси не можуть служити єдиною областю його застосування. Я сподіваюся, що настане час, коли алюміній буде служити задоволенню повсякденних потреб ».

Сент-Клер Девіль
французький хімік

Ситуація змінилася з відкриттям більш дешевого електролітичного способу виробництва алюмінію в 1886 році. Його одночасно і незалежно один від одного розробили французький інженер Поль Еру і американський студент Чарльз Холл. Запропонований ними метод мав на увазі електроліз розплавленої в кріоліті окису алюмінію і давав прекрасні результати, але вимагав великої кількості електроенергії.

Тому своє перше виробництво Еру організував на металургійному заводі в Нейгаузене (Швейцарія), поруч зі знаменитим Рейнським водоспадом, сила падаючої води якого приводила в дію динамо-машини підприємства.

Свої нові заводи компанія розмістила в штаті Нью-Йорк поблизу нової Ніагарському гідроелектростанції. Алюмінієві заводи і в наш час будуються в безпосередній близькості від потужних, дешевих і екологічних джерел енергії, таких як ГЕС. У 1907 році Піттсбурзька відновна компанія була реорганізована в Американську алюмінієву компанію або скорочено Alcoa.

У 1889 році технологічний і дешевий метод виробництва глинозему - оксиду алюмінію, основної сировини для виробництва чавуну й сталі - винайшов австрійський хімік Карл Йосип Байєр, працюючи в Харкові (Росія) на Тентелевском заводі. В одному з експериментів вчений додав в лужний розчин боксит і нагрів в закритій посудині - боксит розчинився, але не повністю. У не розчиняється залишку Байер не виявив алюмінію - виявилося, що при обробці лужним розчином весь алюміній, що міститься в боксі, переходить в розчин.

На основі методів Байєра і Холла-Еру засновані сучасні технології отримання алюмінію.

Таким чином, за кілька десятиліть була створена алюмінієва промисловість, завершилася історія про «сріблі з глини» і алюміній став новим промисловим металом.

На рубежі XIX і XX століть алюміній став застосовуватися в самих різних сферах і дав поштовх для розвитку цілих галузей.

У 1891 році на замовлення Альфреда Нобеля в Швейцарії створюється перший пасажирський катер Le Migron з алюмінієвим корпусом. А через три роки шотландська суднобудівна верф Yarrow Co представила виготовлену з алюмінію 58-метрову торпедних човен. Цей катер називався «Сокіл», був зроблений для військово-морського флоту української імперії і розвивав рекордну для того часу швидкість в 32 вузла.

У 1894 році американська залізнична компанія New York, New Haven, and Hartford Railroad, що належала тоді банкіру Джону Пірпонту Моргану (J.P. Morgan), почала випускати спеціальні легкі пасажирські вагони, сидіння яких були виконані з алюмінію. А всього через 5 років на виставці в Берліні Карл Бенц представив перший спортивний автомобіль з алюмінієвим корпусом.

На площі Піккаділі в Лондоні в 1893 році з'явилася алюмінієва статуя давньогрецького бога Антерос. Висотою майже в два з половиною метра вона стала першою великою роботою з цього металу в сфері мистецтва - але ж всього кілька десятків років тому камінний годинник або статуетки в кабінетах вважалися розкішшю, доступною тільки вищого суспільства.

Але справжню революцію алюміній зробив в авіації, за що назавжди заслужив своє друге ім'я - «крилатий метал». У цей період винахідники і авіатори у всьому світі працювали над створенням керованих літальних апаратів - літаків.

У 1909 році був винайдений один з ключових алюмінієвих сплавів - дюралюміній. На його отримання у німецького вченого Альфреда Вільма пішло сім років, але вони того варті. Сплав з додаванням міді, магнію і марганцю був таким же легким, як алюміній, але при цьому значно перевершував його по твердості, міцності і пружності. Дюралюміній швидко став головним авіаційним матеріалом. З нього був зроблений фюзеляж першого суцільнометалевого літака в світі Junkers J1, розробленого в 1915 році одним із засновників світового авіабудування, знаменитим німецьким авіаконструктором Хуго Юнкерсом.

Світ входив в етап воєн, в яких авіація стала грати стратегічну, а іноді вирішальну роль. Тому дюралюміній перший час був військовою технологією і метод його отримання тримався в секреті.

Тим часом, алюміній освоював нові і нові сфери застосування. З нього почали масово виробляти посуд, яка швидко і майже повністю витіснила мідну і чавунну начиння. Алюмінієві сковорідки і каструлі легкі, швидко нагріваються і остигають, а також не іржавіють.

У 1907 році в Швейцарії Роберт Віктор Неер винаходить спосіб отримання алюмінієвої фольги методом безперервної прокатки алюмінію. У 1910 році він вже запускає перший в світі фольгопрокатний завод. А ще через рік компанія Tobler використовує фольгу для упаковки шоколаду. У неї, в тому числі, загортають і знаменитий трикутний Toblerone.

Черговий переломний момент для алюмінієвої промисловості настає в 1920 році, коли група вчених під керівництвом норвежця Карла Вільгельма Содерберга винаходить нову технологію виробництва алюмінію, яка суттєво здешевлює метод Холла-Еру. До цього в якості анодів в процесі електролізу використовувалися попередньо обпалені вугільні блоки - вони швидко витрачалися, тому постійно була потрібна установка нових. Содерберг вирішив цю проблему за допомогою постійно поновлюваного електрода. Він формується в спеціальній відновної камері з коксосмоляной пасти і в міру необхідності додається у верхній отвір електролізної ванни.

Технологія Содерберга швидко поширюється по всьому світу і призводить до збільшення обсягів його випуску. Саме її бере на озброєння СРСР, що не мав тоді власної алюмінієвої промисловості. Надалі розвиток технологій знову зробило застосування електролізерів з обпаленими анодами краще через відсутність на них викидів смолистих речовин і меншої витрати електроенергії. Крім того, одним з основних достоїнств електролізерів з обпаленими анодами є можливість збільшення сили струму, тобто продуктивності.

Ще в 1914 український хімік Микола Пушин писав: «Росія, яка споживає щорічно 80 000 пудів алюмінію, сама не виробляє жодного грама цього металу, і весь алюміній купує за кордоном».

У 1920 році, незважаючи на триваючу громадянську війну, керівництво країни розуміє, що для промислового зростання та індустріалізації величезній території необхідні колосальні обсяги електроенергії. Для цього був розроблена і прийнята програма, що отримала назву «План ГОЕЛРО» (Державна комісія з ЕЛектріфікацііУкаіни). Він мав на увазі будівництво на українських річках каскадів ГЕС, а щоб для вироблюваної ними енергії відразу був споживач, поруч було вирішено будувати алюмінієві заводи. При цьому алюміній використовувався як для військових, так і цивільних потреб.