Aliuminio savybės, savybės, istorija ir pritaikymas
Aliuminis (dar vadinamas aliuminiu) yra labiausiai paplitęs metalinis elementas žemės plutoje. Ir tai yra ir geras dalykas, nes mes naudojame daug jo. Kasmet užpilama maždaug 41 mln. Tonų plieno ir plačiai naudojama. Nuo automobilių kūnų iki alaus skardinių ir nuo elektros kabelių iki orlaivių odų aliuminis yra labai didelė mūsų kasdienio gyvenimo dalis.
Savybės
- Atominis simbolis: Al
- Atominis numeris: 13
- Elementas Kategorija: Post-transition metal
- Tankis: 2,70 g / cm 3
- Lydymosi temperatūra: 1220,58 ° F (660,32 ° C)
- Virimo temperatūra: 4566 ° F (2519 ° C)
- Moho kietumas: 2,75
Charakteristikos
Aliuminis yra lengvas, labai laidus, atspindintis ir netoksiškas metalas, kurį galima lengvai apdirbti. Metalo ilgaamžiškumas ir daugybė naudingų savybių suteikia idealią medžiagą daugeliui pramoninių įrenginių.
Istorija
Senieji egiptiečiai aliuminio junginius naudojo kaip dažiklius, kosmetiką ir vaistus, tačiau tik 5000 metų vėliau žmonės atrado, kaip išdžiovinti gryną metalinį aliuminį. Nenuostabu, kad aliuminio metalo gamybos metodų kūrimas sutapo su elektros atsiradimu XIX amžiuje, nes aliuminio lydymui reikalingas didelis elektros energijos kiekis.
Didžiausias aliuminio gamybos laimėjimas kilo 1886 m., Kai Charles'o Martino salė nustatė, kad aliuminį galima pagaminti naudojant elektrolitinį redukciją.
Iki to laiko aliuminis buvo retesnis ir brangesnis nei auksas. Tačiau per dvejus metus nuo Hallo atidarymo aliuminio kompanijos buvo įsteigtos Europoje ir Amerikoje.
XX a. Labai pakilo aliuminio paklausa, ypač transporto ir pakavimo pramonėje.
Nors gamybos metodai iš esmės nepasikeitė, jie tapo žymiai veiksmingesni. Per pastaruosius 100 metų vienam aliuminio vienetui pagaminti sunaudota energijos dalis sumažėjo 70%.
Gamyba
Aliuminio gamyba iš rūdos priklauso nuo aliuminio oksido (Al2O3), kuris yra išgaunamas iš boksito rūdos. Boksidas paprastai yra 30-60% aliuminio oksido (paprastai vadinamas aliuminio oksidu) ir yra reguliariai šalia žemės paviršiaus. Šis procesas gali būti suskirstytas į dvi dalis; (1) aliuminio oksido ekstrahavimas iš boksito ir (2) aliuminio metalo lydymas iš aliuminio oksido.
Aliuminio oksido atskyrimas paprastai atliekamas naudojant vadinamąjį Bayer procesą. Tai apima purškimą boksitu į miltelius, maišant jį su vandeniu, kad gautų srutą, kaitinant ir pridėjus kaustinės soda (NaOH). Kaitinamoji soda ištirps aliuminio oksidą, kuris leis jam praeiti per filtrus, paliekant nešvarumus.
Tada aliuminio tirpalas išleidžiamas į nuosėdų bakus, kur aliuminio hidroksido dalelės pridedamos kaip "sėklos". Maišymas ir aušinimas sukelia aliuminio hidroksido nusėdimą ant sėklinės medžiagos, kuri po to kaitinama ir išdžiovinama, kad gautų aliuminio oksidą.
Elektrolitinės ląstelės naudojamos aliuminio lydymui iš aliuminio oksido procese, kurį atrado Charleso Martino salė.
Aliuminas, įleistas į ląsteles, ištirpinamas fluorintoje sulenktoje kriolitinėje vonioje 1742 ° F (950 ° C).
Tiesioginė srovė, esanti kur nors nuo 10 000 iki 300 000 A, siunčiama iš anglies anodų ląstelėje per mišinį į katodo apvalkalą. Ši elektros srovė suskaido aliuminio oksidą į aliuminį ir deguonį. Deguonis reaguoja su anglimi, kad susidarytų anglies dioksidas, o aliuminis traukia anglies katodo elementų pamušalas.
Tuomet aliuminį galima surinkti ir paimti į krosnyse, kuriose galima pridėti perdirbamą aliumininę medžiagą. Apie trečdalį viso šiandien pagaminto aliuminio yra perdirbtos medžiagos. JAV geologijos tarnybos duomenimis 2010 m. Didžiausia aliuminio gamintoja buvo Kinija, Rusija ir Kanada.
Programos
"Aliuminio" programos yra per daug įtrauktos į sąrašą, o dėl ypatingų metalo savybių mokslininkai reguliariai randa naujas programas.
Apskritai aliuminis ir jo daugelis lydinių yra naudojami trys pagrindinės pramonės šakos; transportavimas, pakavimas ir statyba.
Aliuminis, įvairių formų ir lydinių, yra itin svarbus orlaivių, automobilių, traukinių ir valčių struktūriniams komponentams (rėmams ir korpusams). Dar 70% keleto komercinių orlaivių sudaro aliuminio lydiniai (matuojami pagal svorį). Ar dalis reikalauja atsparumo stresui ar atsparumui korozijai, ar tolerancijai aukštai temperatūrai, naudojamas lydinio tipas priklauso nuo kiekvienos sudedamosios dalies reikalavimų.
Maždaug 20% visos pagamintos aliuminio naudojamos pakavimo medžiagose. Aliuminio folija yra tinkama pakavimo medžiaga maistui, nes ji yra netoksiška, kadangi ji taip pat yra tinkamas chemijos produktų sandariklis dėl jo mažo reaktyvumo ir nepralaidus šviesai, vandeniui ir deguoniui. Vien tik JAV kasmet išsiunčiama apie 100 mlrd. Aliuminio skardinių. Daugiau nei pusė iš jų galiausiai yra perdirbamos.
Dėl savo ilgaamžiškumo ir atsparumo korozijai, apie 15% kiekvienais metais pagaminto aliuminio naudojama statybose. Tai apima langus ir durų rėmus, stogą, plyteles ir konstrukcinius rėmus, taip pat latakus, langines ir garažo duris.
Aliuminio elektrinis laidumas leidžia jį naudoti ir tolimojo susisiekimo laidų linijose. Sustiprintas plienas, aliuminio lydiniai yra pigesni nei vario ir dėl jų lengvo svorio sumažina svyravimą.
Kitose aliuminio dangose naudojamos buitinės elektronikos, gatvių apšvietimo stulpų, naftos platformų viršutinių konstrukcijų, aliuminio dengtų langų, virtuvės indų, beisbolo lazdų ir atspindinčių saugos įtaisų apvalkalai ir šilumokaičiai.
Šaltiniai:
Gatvė, Arturas. & Alexander, WO 1944. Metalai žmogaus tarnyboje . 11 leidimas (1998 m.).
USGS. Mineralinių prekių santraukos: aliuminis (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/