Карактеристики, карактеристики, историја и апликации на алуминиум
Алуминиум (исто така познат како алуминиум) е најзастапен метален елемент во земната кора. И тоа е добра работа, исто така, бидејќи ние користиме многу од неа. Секоја година се плашат околу 41 милион тони и се вработени во широк распоред на апликации. Од авто делови до контејнери за пиво, и од електрични кабли до кожи за авиони, алуминиумот е многу голем дел од нашиот секојдневен живот.
Својства
- Атомски симбол: Ал
- Атомски број: 13
- Елемент Категорија: Пост-транзиција метал
- Густина: 2,70 g / cm3
- Точка на топење: 1220,58 ° F (660,32 ° C)
- Точка на вриење: 4566 ° F (2519 ° C)
- Цврстина на Moh: 2,75
Карактеристики
Алуминиум е лесен, високо-проводен, рефлективен и не-токсичен метал кој лесно може да се машински. Издржливоста на металот и бројните поволни својства го прават идеален материјал за многу индустриски апликации.
Историја
Алуминиумските соединенија ги користеле античките Египќани како бои, козметика и лекови, но до 5000 години подоцна луѓето откриле како да топат чист метален алуминиум. Не е изненадувачки дека развојот на методи за производство на алуминиумски метал се совпадна со доаѓањето на електрична енергија во 19 век, бидејќи топењето на алуминиум бара значителни количини на електрична енергија.
Еден голем пробив во производството на алуминиум дојде во 1886 година, кога Чарлс Мартин Хол открил дека алуминиумот може да се произведе со помош на електролитичко намалување.
Дотогаш алуминиумот беше поредок и поскапо од златото. Меѓутоа, во рок од две години од откривањето на Хол, во Европа и Америка се формираа алуминиумски компании.
Во текот на 20 век, побарувачката за алуминиум значително се зголеми, особено во индустријата за транспорт и пакување.
Иако техниките на производство не се значително променети, тие станаа многу поефикасни. Во изминатите 100 години, количината на енергија потрошена за производство на една единица од алуминиум е намалена за 70%.
Производство
Производството на алуминиум од руда е зависно од алуминиум оксид (Al2O3), кој се извлекува од бокситната руда. Боксит обично содржи 30-60% алуминиум оксид (најчесто се нарекува Алумина) и редовно се наоѓа во близина на површината на земјата. Овој процес може да се оддели на два дела; (1) екстракција на алуминиум од боксит, и (2), топење на алуминиумски метал од алуминиум.
Сепарација на алумина во нормално направено со користење на она што е познато како Бајер Процес. Ова подразбира кршење на бокситот во прашок, мешајќи го со вода за да се направи кашеста маса, загревање и додавање на сода од сода (NaOH). Каустичната сода растворува алуминиум, што овозможува да помине низ филтри, оставајќи ги нечистотиите зад себе.
Алуминатниот раствор потоа се исцеди во резервоари, каде честички од алуминиум хидроксид се додаваат како "семе". Агитација и ладење резултираат со талог на алуминиум хидроксид врз семенскиот материјал, кој потоа се загрева и се суши за производство на алумина.
Електролитичките клетки се користат за топење на алуминиум од алумина во процесот откриен од Чарлс Мартин Хол.
Алумина што се хранат во клетките се раствора во флуорирана бања со топен криолит на 1742 ° С (950 ° С).
Директна струја на кое било место од 10.000-300.000А е испратена од јаглеродни аноди во ќелијата преку мешавината до катодна обвивка. Оваа електрична струја ја разложува Алумина во алуминиум и кислород. Кислородот реагира со јаглеродот за да произведе јаглероден диоксид, додека алуминиумот е привлечен за поставата на јаглеродната катодна клеточна линија.
Алуминиумот потоа може да се собира и однесе во печки каде што може да се додаде алуминиумски материјал за рециклирање. Околу една третина од сите произведени алуминиум денес доаѓа од рециклиран материјал. Според американското геолошко истражување, најголемите земји што произведуваат алуминиум во 2010 година се Кина, Русија и Канада.
Апликации
Апликациите на алуминиумот се премногу бројни за да се наведат, а поради специјалните својства на металот истражувачите редовно наоѓаат нови апликации.
Општо земено, алуминиум и неговите многу легури се користат во три главни индустрии; транспортот, пакувањето и градежништвото.
Алуминиум, во различни форми и легури, е од клучно значење за структурните компоненти (рамки и тела) на авиони, автомобили, возови и чамци. Дури 70% од некои комерцијални авиони се состојат од легури на алуминиум (мерено по тежина). Дали делот бара стрес или отпорност на корозија, или толеранција на високи температури, видот на легурата што се користи зависи од барањата на секој составен дел.
Околу 20% од сите произведени алуминиум се користи во материјали за пакување. Алуминиумската фолија е соодветен материјал за пакување за храна поради тоа што е нетоксичен, а исто така е соодветен запечатувач за хемиски производи поради неговата ниска реактивност и е непропустлив за светлина, вода и кислород. Само во САД, околу 100 милијарди алуминиумски конзерви се испраќаат секоја година. Над половина од нив на крајот се рециклираат.
Поради својата издржливост и отпорност на корозија, околу 15% од алуминиум произведен секоја година се користи во градежништвото. Ова ги вклучува прозорците и вратата рамки, кров, странични и структурни кадрирање, како олуци, ролетни и гаражни врати.
Електричната спроводливост на алуминиумот, исто така, овозможува да се користи во долги диригентни линии. Засилен со челик, алуминиумските легури се поекономични од бакарот и го намалуваат намалувањето поради нивната мала тежина.
Други апликации за алуминиум вклучуваат школки и топлински тонели за потрошувачка електроника, столбови за улично осветлување, топлински структури за масло, прозорци со алуминиумски облоги, прибор за готвење, безбол палки и рефлектирачки сигурносни уреди.
Извори:
Улица, Артур. & Александар, WO 1944. Метали во служба на човекот . 11. издание (1998).
USGS. Минерални резимеа на стоки: алуминиум (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/