Aluminium

### 概要 アルミニウムは地殻中に豊富に存在する元素ですが、自然界では化合物として存在しており、金属として単離するには多くのエネルギーが必要です。銀白色の軽金属で、密度は鉄や銅の約1/3と非常に軽い一方、合金にすることで強度を高めることができます。優れた耐食性（表面に安定した酸化皮膜を形成するため）、高い熱伝導性・電気伝導性、良好な加工性（圧延、押出、鋳造など）、非磁性、そして高いリサイクル特性を持ち合わせています。これらの特性から、航空機や自動車などの輸送機器の軽量化、建材（サッシなど）、飲料缶、電線、調理器具など、現代社会の様々な場面で不可欠な基盤素材となっています。 ### 原料と製法 アルミニウムの製造プロセスは大きく分けて2段階あります。 | 工程 | 原料/中間生成物 | 主要な製法 | 特徴 | | :---------- | :-------------- | :---------------- | :------------------------------------------------------------------- | | アルミナ製造 | ボーキサイト | バイヤー法 (Bayer process) | ボーキサイト鉱石から水酸化ナトリウム溶液を用いて酸化アルミニウム（アルミナ、$Al_2O_3$）を抽出する。赤泥と呼ばれる廃棄物が発生する。 | | アルミニウム製錬 | アルミナ | ホール・エルー法 (Hall-Héroult process) | 溶融した氷晶石にアルミナを溶解させ、炭素電極を用いて電気分解し、純粋なアルミニウム地金を得る。大量の電力を消費するため「電気の缶詰」とも呼ばれる。 | ### 加工方法 アルミニウムおよびアルミニウム合金は、用途に応じて様々な方法で加工されます。 - 圧延 (Rolling): 地金をローラーで圧力をかけて薄く延ばし、板材、条、箔（アルミホイルなど）を製造します。 - 押出 (Extrusion): 高温で軟化させたアルミニウムを、金型（ダイス）を通して押し出し、複雑な断面形状の形材（サッシ、構造部材など）を製造します。 - 鋳造 (Casting) / ダイカスト (Die Casting): 溶融したアルミニウムを鋳型に流し込み、冷却・凝固させて製品（エンジン部品、機械部品など）を製造します。ダイカストは高圧で精密な鋳物を大量生産する方法です。 - 鍛造 (Forging): 金属を叩いたり圧力を加えたりして成形し、強度や靭性を向上させる加工法です。 - 表面処理: 耐食性や装飾性を向上させるため、陽極酸化処理（アルマイト）や塗装などが行われます。 ### コモディティ取引と市場 - アルミニウムは、銅や亜鉛などと並び、主要な産業用非鉄金属として国際商品市場で活発に取引されています。 - 主要市場: ロンドン金属取引所 (London Metal Exchange, LME) が世界最大の取引市場であり、価格決定や在庫量の指標として中心的な役割を担っています。上海先物取引所 (Shanghai Futures Exchange, SHFE) なども重要な市場です。 - 価格変動要因: - 世界の工業生産動向（特に建設、自動車、包装分野） - 主要生産国（中国、ロシア、インドなど）および消費国の需給バランス - エネルギー価格（特に電力コストは製錬コストに直結） - LME指定倉庫在庫の増減 - 地政学的リスク、貿易政策（関税など） - 特性: 非鉄金属の中でも生産量・消費量が多く、世界経済の動向を反映しやすいコモディティの一つです。価格変動リスクをヘッジするために、先物・オプション取引が広く利用されています。 ### 環境への影響 - ボーキサイト採掘: 露天掘りが多く、鉱山開発による土地改変や生態系への影響、採掘後に発生する赤泥（アルカリ性の強い産業廃棄物）の管理・処理が課題です。 - 製錬時のエネルギー消費: ホール・エルー法によるアルミニウム製錬は、全産業の中でも特に電力消費量が大きいプロセスです。そのため、水力発電など安価で豊富な電力源が立地の決め手となることが多い一方、発電に伴う環境負荷（電源構成による）も考慮される必要があります。また、製錬時にPFCs（パーフルオロカーボン類）などの温室効果ガスが発生する可能性があります。 - リサイクル: アルミニウムは品質を損なうことなく繰り返しリサイクルが可能です。再生アルミニウム（二次地金）の製造に必要なエネルギーは、ボーキサイトから新地金（一次地金）を製造する場合と比較して約3%（1/30以下）と大幅に少なく、環境負荷低減効果が非常に高いのが特徴です。飲料缶などのリサイクル率向上が持続可能な社会にとって重要です。 ### 関連用語 - ボーキサイト (Bauxite): アルミニウムの主要原料鉱石 - アルミナ (Alumina): 酸化アルミニウム ($Al_2O_3$) - ホール・エルー法 (Hall-Héroult process): 電気分解によるアルミニウム製錬法 - バイヤー法 (Bayer process): ボーキサイトからアルミナを抽出する方法 - LME (London Metal Exchange): ロンドン金属取引所 - 一次地金 (Primary Aluminum): ボーキサイトから新規に製造されたアルミニウム - 二次地金 (Secondary Aluminum): スクラップなどからリサイクルされたアルミニウム - アルマイト (Alumite / Anodizing): 陽極酸化処理による皮膜 - 軽金属 (Light Metal): アルミニウムやマグネシウムなど比重の軽い金属 - 赤泥 (Red Mud): ボーキサイトからアルミナを抽出する際に発生する残渣