铁和铝在地球上同样是储量丰富,但是铝为什么比铁贵那么多?
≐┨铁和铝在地球上同样是储量丰富,但是铝为什么比铁贵那么多?
说的没错,铁和铝在地球上确实储量丰富,但是价格却相差数倍,以今天的期货价格为例,HRB400精轧螺纹钢为3700元/吨,而97A铝锭的价格为17780元/吨,相差近6倍。
我们地球上的铁元素含量约为4.2%,铝元素含量约为8%,就数量而言铝储量是铁储量的近一倍。
那么问题就来了:为什么储量更高的铝价格却比储量更低的铁要贵出许多呢?
答案是——成本,即铝冶炼的成本远远超过了铁冶炼的成本,或者可以简单粗暴的理解为炼铝要花的钱远远超过了炼铁炼钢要花的钱。
如何才能更直观地理解二者之间的冶炼成本对比呢?我们需要从铝冶炼和铁冶炼的原理区别开始了解。
下图为澳大利亚出产的优质铁矿石,铁冶炼成本低于铝冶炼的原因之一就是铁矿石开采过程也很简单。
先说说炼铁
金属铁的熔点约为1500℃,但是铁矿石在加热到900℃以上的时候就会析出熔融金属铁。
比如说锻造传统日本武士刀所需的原料——玉钢,它其实就是低温冶炼的产物。因此在几千年前的古代,人们就掌握了冶铁技术,铁器也因此得到了广泛应用。
可以这么说,只要竖起一个火炉子,里面放上一些碾碎了的铁矿石与木炭粉混合体,经过高温的煅烧就能得到金属铁。
可见从原理上来讲,炼铁是一件技术门槛低、操作简单、成本低廉的冶金产生活动,这也是铁价格非常低的原因。
下图为我国农村守艺人搞的土法炼铁炉,可见铁冶炼技术门槛是很低的,许多野外生存玩家甚至能在河里捡石头炼出金属铁。
再来讲一讲炼铝
在冶炼技术上,炼铝的特点与炼铁恰恰相反,金属铝的熔点只有660℃,但炼铝用的铝矿(即氧化铝)熔点却高达2000℃,人类制造的高炉是很难达到这个温度的。
这就意味着人类很难以高温熔炼的形式得到金属铝,只能采用化学还原法得到数量极少的铝,这也是拿破仑时期铝的价格超过了黄金价格的原因。
后来人们发明了电解还原法来炼铝,金属铝的产生成本大大降低,这才得以广泛应用铝制品。
电解还原法炼铝的原理是这样的:利用氧化铝可溶解于熔融冰晶石的特点,使用炭阳极向电解槽内通入强大的直流电,使电解槽的冰晶石粉末熔化成温度为900℃的熔体。
接着向熔体内加入氧化铝粉,当它溶解在冰晶石熔体里以后,氧化铝中的氧就会被炭阳极还原成气体排放出来,带正电的铝离子则在碳阴极上以金属的形式析出,这样就能得到液态金属铝了。
可见铝冶金是一个十分复杂的过程,它需要消耗大量的电能来维持电解还原过程,一旦断电,电解过程就会马上终止,在没有高效的产生组织下,没有人能轻易获得金属铝,这就是铝价很贵的原因。
下图为正在进行阳极更换作业的铝电解工人,这是一台300KA的铝电解槽,单日产量为2300千克,每天耗电近16000度,没有哪个小作坊能承受这样的成本。
吨铝电耗与吨铁电耗
冶炼一吨铁的耗电量约为500kwh/t,可以理解为每炼出一吨铁一共需要消耗500度电,按照0.7元/度的工业用电来计算,炼一吨铁的电耗成本仅为350块钱。
炼一吨铝的耗电量就不得了了,按照每向电解槽通入1安倍的电流能得到0.3355克金属铝来计算(电流效率100%),每炼出一吨铝需要消耗6800度电。
这就意味着一吨铝的成本中,仅电耗成本就占了4760元,光是电耗成本就超过了钢铁成品价格,试问它又怎么能不贵呢?
综上所述我们可以得出这样的结论
第一、地球上的铝储量确实比铁储量高,铝价格高于铁价格的原因是铝冶炼的成本远远高于铁冶炼。
第二、铝冶炼是一个十分复杂且耗能巨大的生产活动,人类很难轻易获得金属铝。而铁冶炼则相对简单且成本低廉,古代人类就能进行大规模冶铁生产。
下图为炼铝使用到的铝矿——氧化铝,它的特点是耐高温且坚硬,是制造坦克复合材料装甲、火花塞、防弹衣的优质原材料。
◑↫铁和铝在地球上同样是储量丰富,但是铝为什么比铁贵那么多?
首先,中国的钢铁冶炼工厂太多了。目前中国的钢铁产能在10亿吨左右。而冶炼金属铝的只有4000万吨左右。物以稀为贵,自然价格就不一样了。
第二,原料不同。铁矿石在地球上太普遍了。尤其是澳大利亚,又多又便宜。而铝矿相对很少。我们身边的氧化铝很多,但含量太低。土壤里的铝含量不足10%。铝含量高的矿物叫做高岭石,主要产自山西大同和阳泉一带。价格扶摇直上九万里。每吨80%以上氧化铝含量的熟料矿在3000元左右,已经跟钢材的价格差不多了。贵州也有,可惜交通不够便利。
铁矿石的价格就很低了,国产的每吨700多,进口的一吨才500多。
第三,冶炼工艺条件不同,炼铁用高炉,炼钢用转炉,整个工艺走下来两千多块钱就够了。而生产金属铝要进行电解。纯净的Al2O3叫做刚玉,它的熔点超过2000℃,与纯铁的熔点1580度相比,太难熔化了。需要用熔化的冰晶石Na3AlF6可以做熔剂,使Al2O3在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里,成为冰晶石和Al2O3的熔融体,然后进行电解。
生产电解铝的直接生产成本:
氧化铝1.93T*2900元/吨=5597元
碳阳极0.52T*4000元/吨=2800元
电费14000度*0.5元/度=7000元
氟化盐0.025T*7500元/吨=187.5元
5597+2800+7250+187.5=15584.5元
现在您明白为什么铝比铁要贵了吗?
┆▦铁和铝在地球上同样是储量丰富,但是铝为什么比铁贵那么多?
工艺流程不一样,铝的冶炼是用电成本很大,1吨铝需要用电13500℃电,当然比铁的生产成本大,所以铝就比铁贵
℃☹铁和铝在地球上同样是储量丰富,但是铝为什么比铁贵那么多?
虽然铝(8%)在地壳中含量比铁(5%)多一半,但比较分散,有开采价值铝矿比铁矿少得多,物以稀为贵,单是铝矿石差不多抵得上炼好的铁价格了,而且铝活泼性与铁强多了,所以炼铁容易得多,古代出现铝比黄金都贵,拿破仑命人做了一个铝制的皇冠接受百官朝拜,由此可见一斑,只有到近代用电解铝方法才大规模应用,但耗电量很大,比用煤炼铁成本大多了,所以综上几个方面铝比铁贵多了。
△❁铁和铝在地球上同样是储量丰富,但是铝为什么比铁贵那么多?
炼铁主要是氧化还原,炼铝主要是电解铝。
提炼成本比较高而且电解铝还有较大的污染。
铁属于氢前金属,易于氧反应,因此,自然产出的含铁矿物都是铁的氧化物或铁盐,常见的如磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)、褐铁矿(Fe2O3.nH2O)、菱铁矿(FeCO3);因为矿石中Fe呈+2价或+3价,炼铁实际上是在高温下用焦炭(C)将铁还原成0价Fe单质的过程,当然啦,为了除去铁矿石中的硅、铝等杂质,还需配些石灰石(CaCO3)等形成比重小于铁(浮在液态铁之上)的炉渣,铁水再经炼钢精炼,铸型或压延,就可制成铁的板材、线材等商品了。
铝矿提炼主要是电解铝,而电解铝在生产过程中,会散发出氟化物、二氧化硫、粉尘等污染物为主的电解烟气。人体吸入过量的氟,将引起骨硬化、骨质增生、斑状齿等氟骨病,严重者使人丧失劳动能力。二氧化硫为无色气体,对眼及呼吸道黏膜有强烈的刺激作用。轻度中毒时,皮肤或眼接触发生炎症或灼伤;严重中毒者可在数小时内发生肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。
------------------
推荐阅读:
上一篇:猪肉这几天为什么涨这么厉害?
下一篇: 经常眼睛干涩怎么办?