Современное состояние и особенности производства первичного алюминия в мире

О.Б. Третьяков Е.А. Рысева

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ПЕРВИЧНОГО АЛЮМИНИЯ В МИРЕ

CURRENT STATUS AND CHARACTERISTICS OF THE PRODUCTION OF PRIMARY ALUMINUM IN THE WORLD

Аннотация: в статье представлены тенденции и перспективы в алюминиевой промышленности. Рассматриваются основные способы производства первичного алюминия. Дается их сравнение. Особо уделяется внимание затратам на электроэнергию и вводу в эксплуатацию новых мощностей на Ближнем Востоке. Также рассматривается применение продукции из первичного алюминия с высокой добавленной стоимостью по отраслям промышленности. Приводятся результаты от внедрения производственных систем «нового типа» на таких зарубежных компаниях как Alcoa, Rio Tinto.

Ключевые слова: бокситы, способы производства первичного алюминия, технология инертного азота, производство и потребление первичного алюминия, расходы на электроэнергию.

Abstract: the article says about the trends and prospects in the aluminum industry. The main methods of production of primary aluminum. We give a comparison. Particular attention is paid to the costs of electricity and commissioning of new capacities in the Middle East. Also consider the use of primary aluminum production of high value added by industry. The results from the introduction of production systems "new type" in such foreign companies as Alcoa , Rio Tinto.

Keywords: bauxite, methods of production of primary aluminum, technology of inert nitrogen, production and consumption ofprimary aluminum, the cost of electricity.

Алюминий - самый распространенный металл в земной коре. Его содержание оценивают в 7,45% (больше, чем железа, которого только 4,2%). Алюминий как элемент открыт в 1825 г.

В природе алюминий находится в виде алюминиевых руд: бокситов, нефелинов, алунитов и каолинов. Важнейшей рудой, на которой базируется большая часть мировой алюминиевой промышленности, являются бокситы. Из них в мире производится более 97% глинозема. Общие мировые запасы бокситов, по оценке Геологической службы США, составляют от 55 до 75 млрд. т., учтенные мировые запасы - около 65 млрд. т. Из общего объема мировых запасов в Южной Америке находятся 33%, Африке - 27%, Азии - 17%, Океании - 13%, других регионах мира - 10%. Более 85% мировых залежей бокситовых руд приходится на 9 стран: Австралия, Бразилия, Китай, Гвинея, Индия, Ямайка, Россия, Суринам, Венесуэла. Наибольшими запасами бокситов располагает Гвинея - ее доля в разработанных месторождениях почти в полтора раза больше доли Бразилии и Австралии, вместе взятых. В США ресурсов бокситов не хватает для полного удовлетворения спроса, у большинства других стран - крупных продуцентов алюминия - имеются большие запасы небокситового сырья для производства алюминия, работка которых нерентабельна при нынешнем уровне развития экономики и технологии. В России основные бокситоносные районы расположены в Европейской части страны и в пределах Урала.

Основным способом производства первичного алюминия является электролиз криолитглиноземных расплавов. Данная технология имеет ряд недостатков:

- низкий энергетический КПД (40-50%);

- высокий расход электроэнергии (13-17кВт*ч/кг Al);

- загрязнение окружающей среды;

- высокие трудозатраты.

Около 75% первичного алюминия в мире производится с использованием

обожженных анодов (АО - технология Эру-Холла), а остальная часть - с использованием самообжигающихся (СА - технология Содерберга).

При сравнении данных двух технологий, преимущества АО неоспоримы:

- более низкие затраты электроэнергии на 1 т. алюминия (АО - 13 700 -14 900 кВт*ч; СА - 15 100 - 16 300 кВт*ч);

- меньший удельный расход углерода анода на 1 т. алюминия (АО - 390 -420 кг; СА - 480 -540 кг);

- меньшие выбросы загрязняющих веществ в атмосферу на 1 т. алюминия (АО менее 0,6 кг; СА - более 2,0 кг);

- более высокий выход по току (АО - 90 - 95%; СА - 86 - 90%);

- более высокий срок службы;

- возможность получения алюминия высших сортов.

Себестоимость первичного алюминия, произведенная на электролизерах СА, более низкая за счет отсутствия дополнительного производства обожженных анодов и утилизации огарков, однако технология СА не соответствует ужесточающимся мировым требованиям экологического менеджмента (ISO 14001). Это обусловлено большим уровнем выбросов парниковых газов, фторводорода, канцерогенов.

Поэтому дефицит энергоресурсов в мире, глобальное потепление и экономический кризис, начавшийся в конце 2008 г. еще острее указывают на несовершенство существующей технологии производства первичного алюминия.

В качестве отдельного научного направления развития алюминиевой промышленности рассматриваются следующие альтернативные технологии получения первичного алюминия:

- способ карботерического восстановления алюминия из оксида. (совместная работа компаний Alcoa (США) и Elkem ARP (Норвегия);

- процесс электролиза алюминия из хлоридо;

- получение алюминия из сульфида электролитическим разложением;

- электролиз из неводных растворов.

Также одним из способов является совершенствование процесса Эру-Холла -использование инертных анодов, смачиваемых алюминием катодов. Данная технология имеет преимущества в отношении энергии, стоимости, производительности и борьбы с загрязнением окружающей среды, однако в настоящее время существуют такие недостатки как низкий срок службы покрытий, загрязнение металла, большая стоимость. Крупнейшие алюминиевые компании - Alcoa, китайские корпорации уже много лет разрабатывают технологию производства алюминия на базе использования инертных анодов. Русский алюминий занимается этим с 2004 г. Важнейшими преимуществами технологии инертного анода являются снижение операционных расходов, а также улучшение экологической обстановки. При применении данной технологии полностью исключаются выбросы в атмосферу парниковых газов. Более того, вместо них выбрасывается кислород: один электролизер генерирует столько же кислорода, сколько 70 гектаров леса. [4].

Для повышения механических свойств изделий изготавливаются алюминиевые сплавы, легированные различными элементами (Cu, Mn, Si, Mg, Zn и др.). ГОСТ 113176 регламентирует химический состав и размеры чушек, предназначенных для изготовления слитков. Химический состав алюминиевых деформируемых сплавов регламентирует ГОСТ 4784-74. Деформируемые алюминиевые сплавы предназначены для производства полуфабрикатов и штамповых заготовок (например, алюминиевый сплав 6063 используется в качестве составной части автомобилей). Они характеризуются большой степенью пластичности в условиях высоких температур. Литейные алюминиевые сплавы, как материалы, обладающие хорошей жидкотекучестью, применяются для фасонного литья (например, алюминиевый сплав ак9ч используется для изготовления сложных деталей, работающих как при крупногабаритных, так и средних нагрузках). Отливки из алюминиевых сплавов можно получать всеми существующими способами литья: под давлением, в кокиль, в песчаные формы, литье по выплавляемым моделям. Для этого используются различные литейные сплавы, выпуск которых регламентирует ГОСТ 1583-93. В то время как алюминиевый сплав 6063 применяется, в основном, в детальной промышленности,

алюминиевый сплав ак9ч предназначен и для изготовления бытовых приборов.

Сплавы на основе алюминия обладают высокой тепло- и электропроводностью, коррозионной стойкостью, малой плотностью, хорошей пластичностью и достаточной механической прочностью, высокой способностью отражать световые и тепловые лучи, а также пластичность. Легкость обработки позволяет использовать их для производства различных изделий. Конструкции из алюминия требуют более низких затрат в течение длительного срока службы, сохраняют свои качества при низких температурах и обладают достаточной огнестойкостью.

Основными потребителями алюминия являются строительная и транспортная промышленность. На них приходится около 50% конечного потребления. Производство автомобилей в Китае выросло на 23%, в Индии на 25%. В строительном секторе, наряду с традиционными направлениями его применения в производстве окон, дверей, несущих конструкций и в наружной отделке, расширяется использование эффективных модульных компонентов, изготовленных с использованием панелей на основе алюминия. Замена стальных конструкций, настилов и прогонов мостов на алюминиевые позволяет существенно увеличить нагрузочные способности существующих мостов и сократить затраты на их обслуживание. Непрерывный рост использования алюминия в транспортном секторе и, прежде всего, в производстве автомобилей, а также в сооружении грузовых судов, железнодорожных вагонов и скоростных поездов, снижает расход топлива и вредные выбросы в атмосферу. Алюминий продолжает оставаться важнейшим компонентом конструкции самолетов, как военного, так и коммерческого назначения.

Значимая область применения алюминия - упаковка. В пищевой промышленности алюминий используется в виде фольги и др. материалов для упаковки продуктов питания и напитков.

Благодаря непрерывному техническому прогрессу в вопросах совершенствования технологий производства изделий из алюминия, созданию новых, упрочненных алюминием, композитных материалов с заранее определенными свойствами сферы, использование алюминия постоянно расширяется [6].

Крупнейшими производителями первичного алюминия являются Китай и Россия, их доля в мировом производстве составляет соответственно около 35% и 10,1%. Китай - лидер мировой алюминиевой отрасли, начиная с 2003 года. В 2010 г. на долю Китая приходится более 50% (17,04 млн.т.) от количества первичного алюминия, произведенного остальными странами мира. Ведущие мировые компании-поставщики первичного алюминия на мировой рынок представлены на рис. 1: ОК «РУСАЛ», Aluminium Corp of China Ltd. (Chalco), Rio Tinto, Alcoa, Norsk Hydro, BHP Billton.

4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0

РУСАЛ Chalco Rio Tinto Alcoa Norsk ВНР

Hydro Billton

Рис. 1. Ведущие мировые производители первичного алюминия

за 2010 г.

На рис. 2 представлена динамика производства первичного алюминия по основным географическим регионам мира за 2010 - 2015 гг.

Ш

ж

I_

I_

к

30000

25000 20000 15000 10000 5000

2010 2011 2012

2013

2014

2015

0

Рис. 2. Динамика мирового производства первичного алюминия 2010 - 2015 гг.

В 2010 г. производство первичного алюминия в мире составило 42,3 млн.т., а в 2011 г. увеличилось на 7% и составило 45,57 млн. тонн. 2010-й - год восстановления после кризиса, охватившего мир в 2008 году. Его последствия для алюминиевой отрасли стали одними из наиболее разрушительных. Сегодня рост активности в секторе реальной экономики самым позитивным образом сказался на состоянии алюминиевой промышленности. Уверенное развитие крупнейших мировых экономик означает увеличение спроса и потребления металлов, что положительно скажется на

деятельности всей металлургической отрасли.

Начиная с 2010 г. происходит наращивание запасов первичного алюминия на фоне восстановления спроса и роста цен. По данным Лондонской биржи металлов запасы составили около 4,5 млн. тон. Однако значительная часть запасов (80%-90%) связана с долгосрочными финансовыми сделками, следовательно, большая доля запасов на 2-3 года фактически будет заблокирована от доступа на рынок. Эксперты предполагают, что потребление алюминия будет расти и в 2011-2012 гг. избыток на мировом рынке может исчезнуть. По данным аналитиков норвежской Norsk Hydro, мировое потребление первичного алюминия в 2012 г., за исключением Китая, увеличится на 3-5%. По данным аналитиков компании РУСАЛ мировое потребление алюминия в 2012 г. может вырасти на 7% - до 49 млн. тонн, при этом спрос на алюминий в Китае может увеличится на 10% - до 21,3 млн. тонн. На рис. 3 представлена динамика мирового потребления первичного алюминия. Основаниями для столь оптимистичных прогнозов служит рост в таких отраслях как автомобильная промышленность и строительство.

I

I

Г

ж

1

1=

35

30 2010

25 2011

20 2012

15 2013

10 2014

5 2015

0

Рис. 3. Динамика мирового потребления первичного алюминия 2010 - 2015 гг.

По данным Brook Hunt, в Китае объемы нового строительства заметно увеличились и продолжают расти, рост потребления алюминия в 2011 году по сравнению с прошедшим увеличился на 17% и достиг 19,8млн. тонн, что составляет около трети мирового потребления металла. По прогнозам экспертов к 2015 году этот показатель увеличится еще на 3-4 млн. тонн.

Урбанизация в Китае идет со скоростью 47-48% в год, в ближайшие пять лет

темп увеличится до 50-52%. За это время должно появиться 36 млн. новых квартир. Государственный бюджет предусматривает направить около 260 млрд. долларов на развитие инфраструктуры. Будет построено 35 тыс. километров высокоскоростных железных дорог, а количество самолетов в Китае вырастет почти вдвое - с 2,4 тыс. до 4,8 тыс.

Однако 20% китайских алюминиевых заводов являются нерентабельными из-за непрекращающегося роста тарифов на электроэнергию, увеличения стоимости сырья и заработной платы, а также внедрение правительством КНР ограничений производства на устаревших мощностях и укрепление курса национальной валюты.

В 2011 году наблюдался рост прокатной продукции в Северной Америке (США, Канада). Среди стран Латинской Америки отмечается рост потребления алюминия в Бразилии, таким образом, Северная Америка столкнется с дефицитом металла, поступающего из Южной Америки; такая тенденция дает производителям первичного алюминия хорошие возможности на этом рынке.

Рост спроса на алюминий и расширение его использования создают хорошие перспективы по увеличению продаж такого вида продукции, как плоские слитки. Автотранспортный сектор, производство электроники и упаковки - эти три отрасли будут забирать с рынка всю продукцию плоского проката в ближайшие 10-15 лет. По прогнозам аналитиков, спрос на нее в мире вырастет с 18, 2 млн. тонн в 2012 году до 25 млн. тонн к 2015 году, большая часть его придется на Азию, но в Европе и Америке у этого продукта также хорошие перспективы.

Одна из причин роста - увеличение использования алюминия в автомобильном секторе. В 2006 году 10% материалов, используемых в автомобилях, были произведены с использованием алюминия. К 2015 году их доля вырастет до 30%, а к 2020 году уже может составить 60%. Это говорит о том, что рост спроса на алюминиевый прокат буден не только в сегменте дорогих авто, но и машин массового производства. Внимание развитых стран к окружающей среде и ужесточающиеся экологические требования предусматривают снижение объема выбросов и повышение энергоэффективности транспорта. За счет своей легкости алюминий позволяет снизить вес автомобиля и его энергоемкость, делая его более экологичным. Лидерами по использованию алюминия в автомобилестроении являются страны Евросоюза, где уровень содержания алюминия в автомобилях составляет 8,6% от общего веса машины, и Япония (8%), также наблюдается рост в странах БРИКС (группа из пяти быстроразвивающихся стран: Бразилия, Россия, Индия, Китай, Южно-Африканская республика (см. рис. 4).

В настоящее время растет спрос на плоские слитки 3ххх и 5ххх серии, которые используются в качестве материала для банок: концы, корпус, а также тары для пищевых продуктов, детали для автомобилей, анодирование, электроника. Есть потенциал развития для серии 6ххх для автомобилей, серий 8ххх, которые используются в литографии и упаковке, также вырастет спрос на сплавы 1ххх (упаковка и общее машиностроение) [2].

В настоящее время усиливается роль таких азиатских стран, как Китай, Корея, Япония и Тайвань в развитии мощностей по производству продукции с добавленной стоимостью.

Благодаря стабильно высокому спросу на алюминий в Китае, а также уверенному росту спроса на крылатый металл в США, Европе, Японии, а также в России быстроразвивающиеся рынки таких стран, как Китай, Бразилия, Индия и Россия станут локомотивами роста спроса на алюминий.

Рис. 4. Рост спроса на автомобильный транспорт в странах БРИКС

Цена на алюминий в 2010 г. выросла на 30% по сравнению с 2009 г., и тонна металла на Лондонской бирже металлов в среднем стоила 2173 доллара. В то же время рынок алюминия продемонстрировал существенную волатильность цен. В течение

2010 года цена на алюминий как опускалась ниже отметки в 2100 долларов за тонну, так и достигала своего максимума в размере около 2400 долларов. Эксперты BNP Paribas, Harbor Intelligence и Goldman Sachs прогнозируют увеличение цены на

первичный алюминий на Лондонской бирже металлов (ЬМЕ) до 2500 - 2600 долларов за тонну. Уровень цен должен быть обеспечен ростом потребительского спроса на металл, с одной стороны, и привлекательностью финансовых вложений в реальный сектор для инвесторов на фоне ослабления курса доллара с другой. Однако большинство специалистов уверены, что цена на алюминий в 2012 г. останется на уровне прошлого года (2000-2200 долларов за тонну). На рис. 5 представлена динамика котировки курса продажи алюминия на Лондонской бирже металлов.

Рис. 5. Динамика котировки курса продажи алюминия на Лондонской бирже металлов

Падение цен на алюминий означает, что порядка 25% мирового производства алюминия останется нерентабельным, подталкивая крупных производителей к закрытию ряда мощностей и сокращению производства. Компания Alcoa планирует сократить производство на 12% в текущем году. Аналогичную позицию заняла и норвежская Norsk Hydro, которая в самом начале года заявила о приостановлении проекта по восстановлению завода Sunndal в Норвегии. Крупнейший китайский производитель алюминия Chalco готов сокращать производство, поскольку китайские производители электроэнергии повысили тарифы на 5 центов за кВт*час, что привело к повышению себестоимости производства первичного алюминия на 80 долларов за тонну. В связи с этим производство, при текущих ценах на алюминий, стало для компании еще менее рентабельным. Особенно пострадали компании, чьи производства расположены в китайских провинциях Хэнань, Гуанси и Хунань, поскольку здесь стоимость электроэнергии возросла сильнее всего. Компания Rio Tinto заявила о намерениях закрыть завод в Квебеке.

Для алюминиевой промышленности затраты на электроэнергию составляют в среднем по отрасли около 30% себестоимости продукции, и рост энерготарифов приводит к нерентабельности производства алюминия. Например, в США за последние 30 лет стоимость киловатт-часа выросла в 3 раза (с 5 центов до 15-18 центов), в Великобритании - в 2 раза (с 5 до 10 евро за 100 кВт*ч), в странах ЕС - с 3 до 8 евро за 100 кВт*ч. Себестоимость электроэнергии в Китае приближается к тарифам в некоторых штатах США (10 центов за кВт*ч) [1].

По прогнозам Brook Hunt - A Wood Mackenzie Company планы по сокращению производства на 2012 г. представлены в таблице.

Сокращение производства алюминия в 2012 г.

Таблица

Производитель Планы по сокращению производства на 2012 г.

Alcoa 541 тыс. тонн

Rio Tinto 438 тыс. тонн

Norsk Hydro 180 тыс. тонн (официально заявлено), прогнозируются дальнейшие сокращения

Китайские производители алюминия 2 млн. тонн

ИТОГО 3 159 тыс. тонн

Источник: Brook Hunt - A WoodMackenzie Company

По данным аналитиков Brook Hunt, сокращение производства создаст дефицит металла. Мировой спрос в 2012 г. составит 47 млн. тонн, что на 7 % больше, чем в предыдущем году, а цены на металл неизбежно пойдут вверх, однако сокращение производства в Европе будет компенсировано в глобальном масштабе вводом в эксплуатацию новых мощностей на Ближнем Востоке. Например, согласно планам в

2012 г. должен быть запущен новый завод Ma'aden (Saudi Arabian Mining Co) в Саудовской Аравии, на 25% принадлежащий Alcoa. Планируемая мощность предприятия составит 740 тыс. тонн в год. Кроме того, арабские Dubai Aluminium Co, чья производительность достигла 1 млн. тонн в 2011г. и Emirates Aluminium (поставляет на рынок 750 тыс. тонн металла в год) заявили об увеличении мощности на

50 тыс. тонн в 2012 г. Предприятие Qatalum (50% акций компании принадлежат Norsk Hudro и 50% - Qatar Petroleum) будет введено на полную производственную мощность, составляющую 585 тыс. тонн в год. Компания Assan Aluminium на своих предприятиях в г. Тузла и Диловази в 2010 г. расширила мощности до 215 тыс. т., к

2013 планирует -

250 тыс. тонн. Лидер индийского алюминиевого рынка компания Vedanta заявила о намерении увеличить мощность до 1,5 млн. тонн. Их конкурент RSB Metaltech планирует строительство завода на 350 тыс. тонн (в этом проекте будет использована технология производства алюминия на сверхмощных электролизерах РА - 400). Компания Qatar Aluminium (Qatalum) ввела в эксплуатацию в 2010 г. новый завод по производству алюминия, расположенный в промышленном г. Месаид, мощностью 585 тыс. т. первичного алюминия в год. В Иране был запущен новый завод Hormozgan Aluminium (Hormozal) мощностью 147 тыс.т.; после выхода Hormozal на полную мощность производство алюминия составит 257 тыс. т. Иранское правительство планирует построить еще два крупных завода: предприятие мощностью 250 тыс. т. в годе Южном Ламерте и завод производительностью 300 тыс. т. алюминия в год в Масджед-э Солейман. Индийская компания Nalco предполагает в 2010-2011 гг. произвести 460 тыс.т. первичного алюминия, а также 100% загрузить завод в г. Ангул. В России компанией ОК «РУСАЛ» продолжилось строительство Тайшетского алюминиевого завода, и получил развитие проект «Богучарское энергометаллургическое объединение». Общая мощность двух заводов - 1,35 млн. тонн год. Себестоимость производства на новых заводах значительно ниже, чем на старых. Таким образом, наиболее крупные проекты по развитию производства алюминия реализуются в регионах Ближнего и Среднего Востока, Центральной и Южной Азии.

[5].

Состояние рынка в начале 2012 г. по сравнению с кризисными 2008-2009 гг. выглядит лучше, так как на рынке сохраняются спрос на алюминий и высокие премии. В настоящее время отмечается снижение цен на металл, однако премии остаются высокими. Российская компания РУСАЛ имеет конкурентоспособную структуру издержек, в частности на сибирском рынке, однако ситуация на Западе России сложнее,

так как тарифы на электроэнергию в этом регионе выше. В настоящее время РУСАЛ не планирует сокращать производство алюминия на своих заводах, поскольку российские предприятия могут работать рентабельно при цене на алюминий 1 900 долларов за тонну [3].

Таким образом, остро встает вопрос о повышении эффективности предприятий производящих первичный алюминий, и как, следствие, о сокращении издержек. По отчетам консалтинговых агентств и результатам аналитических исследований предприятия первичного алюминия, внедрившие свои производственные системы, повысили свою эффективность и конкурентоспособность на мировом рынке, снизили издержки, улучшили качество продукции, повысили производительность факторов производства, сократили длительность производственного цикла. Например, Rio Tinto начала внедрять TPS в 2004 г., за год издержки сократились на $ 2 млн., вовлеченность сотрудников возросла на 10%, количество рекламаций на произведенную продукцию упало до 0,9%. Благодаря внедренной системе в течение последующих трех лет Rio Tinto удалось сократить издержку на $ 23 млн. ежегодно. Alcoa начала внедрять TPS с элементами Six Sigma в 1999 г. К 2006 г. экономия составила $1,5 млрд.

Литература

1. Бибикова А. Как они делают это? Алгоритм успеха. 2012. № 1(6), с. 12-17.

2. Бибикова А. Правильный вектор. Вестник РУСАЛа. 2012. № 6, с. 1-2.

3. Князев С.. Счет в нашу пользу. Вестник РУСАЛа. 2012. № 5, с. 3-4.

4. Королева О., Вахтангиншвили С., Фортуна Н. и др. Ресурсы есть. Тенденции - ясны. Задачи - понятны. Вестник РУСАЛа. № 11. 2011. С. 1-8.

5. Петрова М. Год разноречивых прогнозов. Вестник РУСАЛа. 2012. № 1,

с. 1-3.

6. Проскуряков Е. Идем на подъем. Вестник РУСАЛа. 2012. № 8, с. 2-5