Aluminiu (cunoscut și sub denumirea de aluminiu) este cel mai abundent element metalic din scoarța terestră. Și este un lucru bun și pentru că îl folosim foarte mult. Aproximativ 41 de milioane de tone sunt topite în fiecare an și angajate într-o gamă largă de aplicații. De la caroserii auto la cutii de bere și de la cabluri electrice la piei de avioane, aluminiul este o parte foarte mare din viața noastră de zi cu zi.
Proprietăți
- Simbol atomic: Al
- Număr atomic: 13
- Categorie de elemente: metal post-tranziție
- Densitate: 2,70 g / cm3
- Punctul de topire: 620,32 ° C
- Punctul de fierbere: 2566 ° C
- Moh's Durness: 2,75
caracteristici
Aluminiul este un metal ușor, foarte conductiv, reflectorizant și netoxic, care poate fi ușor prelucrat. Durabilitatea metalului și numeroase proprietăți avantajoase îl fac un material ideal pentru multe aplicații industriale.
Istorie
Compușii din aluminiu au fost folosiți de egiptenii antici ca coloranți, produse cosmetice și medicamente, dar abia peste 5000 de ani mai târziu oamenii au descoperit cum să mirosă aluminiu metalic pur. Nu este surprinzător, dezvoltarea metodelor de producere a metalului din aluminiu a coincis cu apariția energiei electrice în secolul 19, întrucât topirea aluminiului necesită cantități semnificative de electricitate.
Un progres major în producția de aluminiu a venit în 1886, când Charles Martin Hall a descoperit că aluminiu poate fi produs folosind reducerea electrolitică. Până atunci, aluminiul era mai rar și mai scump decât aurul. Cu toate acestea, în termen de doi ani de la descoperirea lui Hall, în Europa și America au fost înființate companii de aluminiu.
În timpul secolului XX, cererea de aluminiu a crescut substanțial, în special în transport și ambalaje. Deși tehnicile de producție nu s-au schimbat în mod substanțial, acestea au devenit notabil mai eficiente. În ultimii 100 de ani, cantitatea de energie consumată pentru a produce o unitate de aluminiu a scăzut cu 70%.
producere
Producția de aluminiu din minereu depinde de oxidul de aluminiu (Al2O3), care este extras din minereul de bauxită. Bauxitul conține, în mod normal, 30-60% oxid de aluminiu (denumit în mod obișnuit alumină) și se găsește regulat în apropierea suprafeței pământului. Acest proces poate fi separat în două părți; (1) extragerea aluminei din bauxită și (2) topirea metalului din alumină.
Separarea aluminei în mod normal se face folosind ceea ce este cunoscut sub numele de Procesul Bayer. Aceasta implică zdrobirea bauxitei într-o pulbere, amestecarea acesteia cu apă pentru a obține o suspensie, încălzirea și adăugarea de sodă caustică (NaOH). Soda caustică dizolvă alumina, ceea ce îi permite să treacă prin filtre, lăsând în urmă impuritățile.
Soluția de aluminat este apoi drenată în rezervoarele precipitatorului unde se adaugă particule de hidroxid de aluminiu sub formă de „semințe”. Agitația și răcirea conduc la precipitarea hidroxidului de aluminiu pe materialul semințelor, care este apoi încălzit și uscat pentru a produce alumină.
Celulele electrolitice sunt folosite pentru a mirosi aluminiu din alumină în procesul descoperit de Charles Martin Hall. Alumina introdusă în celule este dizolvată într-o baie fluorurată de criolit topit la 1742F ° (950C °).
Un curent direct de oriunde 10.000-300.000A este trimis de la anodii de carbon din celulă prin amestec către o carcasă catodică. Acest curent electric descompune alumina în aluminiu și oxigen. Oxigenul reacționează cu carbonul pentru a produce dioxid de carbon, în timp ce aluminiul este atras de căptușeala celulelor catodului de carbon.
Aluminiul poate fi apoi colectat și dus în cuptoare unde se poate adăuga material reciclabil din aluminiu. Aproximativ o treime din tot aluminiul produs astăzi provine din materiale reciclate. Conform Sondajului Geologic al SUA, cel mai mare țări producătoare de aluminiu în 2010 au fost China, Rusia și Canada.
Aplicații
Aplicațiile din aluminiu sunt prea numeroase pentru a fi listate și, din cauza proprietăților speciale ale metalului, cercetătorii găsesc în mod regulat noi aplicații. În general, aluminiu și multe altele aliaje sunt utilizate în trei mari industrii; transport, ambalare și construcție.
Aluminiul, într-o varietate de forme și aliaje, este esențial pentru componentele structurale (cadre și corpuri) ale aeronavelor, automobilelor, trenurilor și bărcilor. Până la 70% din unele aeronave comerciale constau din aliaje de aluminiu (măsurate în greutate). Indiferent dacă piesa necesită rezistență la stres sau coroziune, sau toleranță la temperaturi ridicate, tipul de aliaj utilizat depinde de cerințele fiecărei componente componente.
Aproximativ 20% din totalul aluminiului produs este utilizat în materialele de ambalare. Folia de aluminiu este un material de ambalare adecvat pentru alimente, deoarece este non-toxic, în timp ce este, de asemenea, un sigilant potrivit pentru produse chimice datorită reactivității scăzute și este impermeabil la lumină, apă și oxigen. Numai în SUA, aproximativ 100 de miliarde de cutii de aluminiu sunt livrate în fiecare an. Peste jumătate dintre acestea sunt reciclate în cele din urmă.
Datorită durabilității și rezistenței sale la coroziune, aproximativ 15% din aluminiu produs în fiecare an este utilizat în aplicații de construcție. Aceasta include rame de ferestre și uși, acoperișuri, paravane și structuri structurale, precum și jgheaburi, obloane și uși de garaj.
lui aluminiu conductivitate electrică permite, de asemenea, să fie angajat în liniile de conductor de distanță lungă. Întăriți cu oțel, aliajele de aluminiu sunt mai eficiente din punct de vedere al costurilor decât cuprul și reduc scăderea datorită greutății lor ușoare.
Alte aplicații pentru aluminiu includ carcase și chiuvete de căldură pentru electronice de consum, stâlpi de iluminat stradal, Structuri superioare ale platformei de ulei, ferestre acoperite cu aluminiu, ustensile de gătit, lilieci de baseball și siguranță reflectantă dispozitive.
surse:
Strada, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metale în slujba omului. Ediția a 11-a (1998).
USGS. Rezumate despre mărfuri minerale: aluminiu (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/